DE847531C

DE847531C - Device for regulating gas turbines

Info

Publication number: DE847531C
Application number: DES20291D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Weller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1945-04-13
Filing date: 1945-04-13
Publication date: 1952-08-25

Description

Einrichtung zur Regelung von Gasturbinen Die Regelung einer Gasturbine wird nach dem heutigen Stand der Entwicklung wahrscheinlich andere Wege gehen müssen als die Regelung einer Dampfturbine, und zwar einmal wegen der wesentlich höheren Temperaturen des Arbeitsmittels und andererseits wegen der großen Volumina. Die Einschaltung von Regelorganen in den heißen Gasstrom wird nach Möglichkeit zu vermeiden, die Regelung also unmittelbar in den Treibmittelstrom zu verlegen sein. Bei Lastanstieg wird man unter gleichzeitiger Vermehrung der Brennstoffmenge die Luftmenge erhöhen und bei Lastsenkung die Luftmenge unter Verringerung der Brennstoffmenge verkleinern müssen. Dabei ist darauf zu achten, daß keine wesentliche Änderung im Verhältnis von Brennstoffmenge zur Luftmenge eintritt, zumindest nicht in dem Sinn, daß die Temperatur ansteigt, da sonst die Baustoffe stark gefährdet würden. Eine. Regelung des Treibmittelstroms ist aber immer träge, denn ehe sich Luft und Brennstoff dem neuen Belastungszustand angeglichen haben, vergeht eine wesentlich längere Zeit, als wenn man durch ein Regelorgan von der Turbine unmittelbar die zugeführte Arbeitsmittelmenge beeinflußt. Aber auch wenn man ein derartiges Regelorgan verwendet, entstehen im Fall der schnellen Lastsenkung immer noch Schwierigkeiten, da die eingeschlossene Gasmenge so groß ist, daß sie leicht einen unzulässigen Drehzahlanstieg zur Folge haben kann.Device for regulating gas turbines The regulation of a gas turbine will probably have to go other ways given the current state of development than the regulation of a steam turbine, on the one hand because of the much higher Temperatures of the working medium and on the other hand because of the large volumes. the The use of regulating devices in the hot gas flow is to be avoided if possible, the regulation must therefore be relocated directly to the propellant flow. When the load increases you will increase the amount of air while increasing the amount of fuel and when the load drops, reduce the amount of air while reducing the amount of fuel have to. Care must be taken that there is no significant change in the ratio of the amount of fuel to the amount of air occurs, at least not in the sense that the The temperature rises, as otherwise the building materials would be seriously endangered. One. regulation of the propellant flow is always sluggish, because before air and fuel meet have adjusted to the new stress level, it takes a much longer time as if the amount of working fluid supplied was directly measured by a regulating device from the turbine influenced. But even if you use such a regulating organ, the Case of rapid load lowering still has difficulties since the trapped The amount of gas is so great that it can easily result in an unacceptable increase in speed may have.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, schnelle Laständerungen mit größerer Geschwindigkeit und daher größerer Sicherheit abzufangen, als es unter Anwendung 'det ie@r bekinxiieh Ihr--, schläge möglich ist, und löst diese Aufgabe sowohl nach der Seite des schnellen Lastabfalls wie des schnellen Lastanstiegs. .Tit ., zn- betschteibenden-Mittel sind dabei in erster Linie als vorübergehend wirksam gedaeht, also als Überbrückungsregelung für den Zeitraum, den die normale Regelung be,po-- tigt, um sich auf den neuen Lastzustand einzustehen Für die Zwecke der Dauerregelung werden dj o geschlagenen Maßnahmen voraussichtlich niilt 1n; Sonderfällen in Frage kommen.The invention is concerned with the task of rapid load changes intercept with greater speed and therefore greater security than it using 'det ie @ r bekinxiieh Ihr--, blows is possible, and solves them Task both on the side of the rapid load decrease and the rapid load increase. .Tit., Income-holding funds are primarily intended to be temporary effective, i.e. as a bridging arrangement for the period that the normal Regulation is required to take responsibility for the new load condition. For the purposes the permanent arrangement will probably be applied to the measures taken; Special cases come into question.

Es sei mit dem schnellen Lastabfall begonnen." Ein Eingriff in den Gasstrom mit Hilfe eines Regelventils soll voraussetzungsgemäß, nicht- ,möglizh oder nicht erwünscht sein. Dann bestelii -die üsuieder Aufgabe gemäß der Erfindung darin, daß zur Verhinderung eines unzuläss-lgei pre@gh@äahlabstiegs-, der Gasturbine bei Entlastuig 'der LäUIer liiix Hilfe von Bremsdüsen, abgebremst wird, die mit verdichteter Luft, insbesondere kalter Luft oder auch mit Treibgas beaufschlagt werden: Hiermit ist es möglich, dem Bestreben des Turbinenläufers,: sieh bei Lastsenkung zu beschleunigen;' wirküngsvdlf entgegenzutreten. Die Bremsung ist weich und elastisch, übt also keine schädliche Wirkung auf die an die Turbine afigeschläägeneii `Kraftverbraucher ' aus. Betrieblich ist die Bremsung mit Luft deshalb von besonderem Wert; weil das für.:die@B;emsluft benötigte Regel- und Absperrorgäh im kälten Luft strom liegt, baulich also keine )e -reitet, und auch in: den Abmessungen klein gehalten 'verdien kann"dw es j= iitir` diejenigumeigie' ctüreh= zulassen braucht, die zur Verzögerung des Läufers erforderlich, äst.. Man könnte'die $efürchtung äußert', daß infolge." der Verringerung der der Brennkammer zuströmenden Luftmenge infolge td« :Äbxapfung für ,die. Läuferbremsung die Gastemperatur ansteigt. Das ist deshalb nicht zu 'befüi'chtct., vfeil man ja bei'Läst= abfall auch so.--schnell wie rnögiich die Brtnnstoffzufuhr vermindern will. Aber selbst wenn ein: Tem=: peraturanstieg eintreten sollte;. wäre, er.. nicht gefährlich, da ja der aus den'Bremsdüs9n austretende.kalte Luftstrom den Läufer wirksam kühltt,'es also verhindert, daß sich eine höhere mittlere Temperatur als im Normalbetrieb einstellt.Let us begin with the rapid drop in load. "An intervention in the Gas flow with the help of a control valve should, as required, not, possible or not be wanted. Then order the above object according to the invention in that to prevent an inadmissible lgei pre @ gh @ äahlabstiegs-, the gas turbine when relieving 'the LäUIer liiix the help of brake nozzles, which is braked with compressed air, in particular cold air or with propellant gas applied be: With this it is possible, the endeavor of the turbine runner,: see at load reduction to accelerate;' to counter effective. The braking is soft and elastic, So it has no harmful effect on the power consumers attached to the turbine ' the end. Braking with air is therefore of particular value in operational terms; because that for.: the control and shut-off device required for @ B; emsluft is in the cold air flow, structurally, therefore, no) e-rides, and also in: the dimensions kept small 'deserve can "dw it j = iitir` diejenigumeigie 'ctüreh = allow that needs to delay of the runner required, est .. One could 'express the fear' that as a result. " the reduction in the amount of air flowing into the combustion chamber as a result of td «: Abxapfung for the. Rotor braking the gas temperature rises. Therefore this is not to be feared., Yes, if you have waste, you can do that too - as fast as you can get the fuel supply want to decrease. But even if a: tem =: rise in temperature should occur ;. were, it ... not dangerous, since the cold air flow emerging from the brake nozzles the runner effectively cools, so it prevents a higher mean temperature than set in normal operation.

Die Regelung zuz, Überbrückung eines schnellen Lastabstiegs' kann den Gedanken, der: Turbine 'un- . mittelbar verdichtete T;üft * zuzuführen; ebenfalls verwerten, jedoch'im @änn: fetzt wird nämlich vom 'Verdichter kominegideLuft zur Beaufschlagung zusätzlicher Arbeitsdüsen verwendet. Hierbei wird zwar zürichst' nicht die'ge$gmte nxbeitende Lu i#@nenge geändert, aber die der Tur-;biire unmittelbar zugeführte Luftmenge umgeht die in den Kreiglauf eingeschlossenen Einrichtungen, :wie@Wäiirieäjzi4ä:üscher, Brennkammer usw., und wird daher gewissermaßen schlagartig wirksam, so -.de die normale Regelung genügend Zeit hat, Luft u `d. Brennstoff auf den dem erhöhten Lastzustand aßten Wert zu bringen.The regulation zuz, bridging a rapid drop in load 'can un-. to supply indirectly compacted T; üft *; also utilize, but 'im @ änn: fetzt is namely used by the' compressor kominegide air to act on additional working nozzles. In this case, the general working air volume is not changed, but the amount of air supplied directly to the turbo bypasses the facilities included in the circuit, such as @ Wäiirieäjzi4ä: üscher, combustion chamber, etc., and becomes therefore effective suddenly, as it were, so -.de the normal regulation has enough time to air u `d. To bring fuel to the value required by the increased load condition.

a..vorstehenden Ausführungen über die beiden -V% " W'der Erfindung zum Ausgleich schneller Lastan@crungen: zeigen, daß man sie wahrscheinlich =mAit als Dauerregelung verwenden wird, denn die Wirtschaftlichkeit kann naturgemäß nicht sehr hoch -,se ;in: Es kommt- aber wie bei jedem Spitzenausgleich 'ufchf's'ö sehr'auf die Wirtschaftlichkeitsfrage an, als vielmehr darauf, Spitzen und Täler mit geringstem 13.- xäßfwanci fl der nötigen Geschwindigkeit zu bherrs"zhen;. zei Voraussetzungen, die bei der Erfindung erfüllt sind.a..above statements about the two -V% " W'der invention to compensate for quick load changes: show that they will probably be used as a continuous regulation, because the economic efficiency can naturally not be very high -, se; in: However, as with every peak compensation, it depends on the question of economic viability, rather than on peaks and valleys with the lowest possible speed. zei requirements that are met in the invention.

;Eint Ausführungsbeispiel für die Bremsung der itrrbif4`e bei Lastabsenkung ist in der Figur dar--ggstelit.;Es -ist -gngenommen, daß die Turbine ein zweikräiiiige'slCürtisrad i besitzt, dem durch die Düsen 2 heißes Treibgas zuströmt. Zusätzlich ist die Turbine mit den Bremsdüsen 3 ausgerüstet, die eiüen Strahl-in solcher Richtung'gegen die Beschaufelung des Rades r blasen, daß hierdurch eine Bremswirkung erzielt wird. Den Düsen 3 wird verdichtete Luft über die Leitung 4 und das Regel- und lA`bspecrventil ,5 zugeführt. Die Steuerung dieses Ventils ist im einzelnen nicht dargestellt. Als Befe'hIsgeber- wid" inari zweckmäßig eine Einrichtung verwenden, die die Änderung der Geschwindigkeit xn@t "4r ;Zeit, ;4lso die Beschleunigung überwacht, damit der Regelvorgang schnell genug durchgeführt wird.; An exemplary embodiment for braking the itrrbif4`e when the load is lowered is shown in the figure - ggstelit.; It is assumed that the turbine is a twin-crankshaft turntable wheel i has, which flows through the nozzle 2 hot propellant gas. Additionally is the turbine equipped with the brake nozzles 3, the eiüen jet-in such a direction against the Blow the blades of the wheel r so that a braking effect is achieved. The nozzle 3 is compressed air via the line 4 and the control and lA`bspecrventil , 5 supplied. The control of this valve is not shown in detail. as Befe'hIsgeber- wid "inari expediently use a facility that makes the change of the speed xn @ t "4r; time,; 4lso the acceleration is monitored so that the Control process is carried out quickly enough.

Claims

PATENT CLAIMS: '- I. Device for regulating gas turbines, in particular for rapid load changes, characterized by (that to prevent a. impermissible increase in speed of the gas turbine when relieving the rotor with the help is slowed down by brake nozzles, which with compressed air, especially cold air, or charged with propellant gas.

2, device for regulating vQ.i gas turbines, idsües special for rapid load changes, thereby .. marked out that for bridging a sudden increase in the load of the. Turbine runner additionally via acceleration nozzles is charged with 'entnom-'mener air' directly behind the compressor.