DE849043C - Vorrichtung zum Anfahren von Gasturbinenanlagen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Anfahren von Gasturbinenanlagen Das Anfahren einer Gasturbinenanlage geschieht in der Regel in der Weise, daß ein aus einem Verdichter und einer Turbine bestehender Wellensatz durch Fremdantrieb vom Stillstand aus so weit beschleunigt wird, daß die durch den Verdichter geförderte Luft genügt, um nach Verbrennung mit dein der Brennkammer zugeführten Brennstoff das erforderliche Leerlauf-Wärinegefälle der Anlage zu decke». 1?ine weitere Drehzahlsteigerung erfolgt durch \"ergrüßerung dieses \\-ärinegefälles, also durch Hrhöhung der Brennstoffzufuhr zu der Breinikainnier und damit durch die Turbine selbst, wobei der :\nwtirfniotor die 'Gasturbine noch unter-#.tützeii kante. Von <lein Zeitpunkt an, in welchem die Turhinetilristung zur Deckung des Leerlaufbedarfs der Anlage ausreicht, kann der Anwurfiniitor abgeschaltet bzw. abgekuppelt werden. Dies ist in der Regel nach 8 bis io Minuten der Fall, wobei vorausgesetzt ist, daß die Leistung des Anwurftnotors etwa 5 bis 7 % der Nutzleistung beträgt.
• Bei stationären Anlagen erfolgt da.s Anfahren in den meistenFällen mitHilfe vonElektromotoren, cla hier elektrische Energie zur Verfügung steht. Für ortsveränderliche Anlagen, beispielsweise Lokomotivanlagen, kommen für dasAnfahren inerster Linie Dieselmotoren in Betracht.
• Diese bekannten Anlaßvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie entweder an ein elektrisches Netz gebunden sind, oder sie sind sehr teuer, bedürfen eines verhältnismäßig großen Platzes für ihre Unterbringung und beanspruchen einen erheblichen Anteil am I3etriebsge-,vicht der Gesamtanlage.
• Erfindungsgemäß werden diese Nachteile durch eine Vorrichtung zum Anfahren von Gasturbinenanlagen beseitigt, die aus einer Hilfsgasturbine, einer Hilfsbrennkammer und einem Hochdruckluftbehälter besteht, aus welchem über einAbsperr-und Druckminderventil Druckluft zur Verbrennung und zur Förderung der Betriebsmittel entnommen wird. 'Mit einem Außendurchmesser der Hilfsturbine von etwa 500 mm, einem Druckluftbehälter von etwa 700 1 (2oo atü), einem Betriebsmittelbehälter von etwa 5o 1 und einem Brennkammervolumen von etwa 3 1 ist für die Anfahrzeit von etwa io Minuten eine Leistung der Hilfsturbine von etwa 5oo PS zu erreichen. Wegen ihrer Kleinheit und dementsprechend ihrer geringen :Maße hat die Vorrichtung den Vorteil, daß sie praktisch unmittelbar nach Inbetriebnahme in der Lage ist, ihre volle Leistung abzugeben. Dies ermöglicht, zusammen mit ihrem günstigen Drehmoinentverhalten, die Gasturbinenanlage in der kürzest möglichen Zeit in Betrieb zu setzen. Dieser Vorteil fällt vor allem bei solchen Anlagen ins Gewicht, bei denen es auf besonders kurze Inbetriebnahmezeiten ankommt, wie dies bei Lokomotiven, Notstromspitzendeckungsanlagen usw. der Fall ist. Da der Wirkungsgrad der Hilfsturbine w e Z, en 1 «lirer kurzen Betriebszeit von jeweils nur wenigen Minuten von untergeordneter Bedeutung ist, kann sie sehr einfach und daher billig hergestellt werden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anfahrvorrichtung nach der Erfindung in schematischer Weise dargestellt.
• Einem Druckluftbehälter i wird über ein Absperrventil 2 Hochdruckluft entnommen, die durch einen Druckminderer 3 auf einen konstanten Betriebsdruck gedrosselt wird. Diese Luft wird einer Brennkammer 4 zugeführt, die sehr klein gehalten werden kann. Aus einem druckfesten und druckausgeglichenen Vorratsbehälter 6 wird gleichzeitig mit Hilfe eines Staudruckes, der etwas über dem Betriebsdruck liegt und der ebenfalls dem Druckminderer 3 entnommen wird, flüssiger Brennstoff (z. 13. Gasöl), Wasser und Schmieröl über Dosierungsdüsen 7 gefördert. Brennstoff und Wasser werden der Brennkammer 4 zugeführt. Hier wird der Brennstoff mit der Luft, die dem Druckluftbehälter i entnommen wird, unter Betriebsdruck verbrannt. Die Zündung wird dabei gleichzeitig mit dem öffnen des Absperrventils 2 durch eine Zündeinrichtung 5 eingeleitet. eMii Rücksicht auf die Luftwirtschaftlichkeit der Anlage erfolgt die Verbrennung etwa im stöchiometrischen Verhältnis. Zur Herabsetzung der Temperatur der Verbrennungsgase auf ein der nachgeschalteten Turbine 9 erträgliches Maß dient das der Brennkammer außerdem zugeführte Wasser, das dort verdampft und gegebenenfalls weiter erhitzt wird. Das Verbrennungsgas-W,asserdainpf-Geinisch dient dann zum Antrieb der Anwurfturbine 9. Ein Übersetzungsgetriebe io sowie eine lösbare mechanische oder hydraulische Kupplung i i oder ein Freilauf vervollständigen die Anlaßvorrichtung. Die Schmierung der Anwurfturbine sowie des übersetzungsgetriebes erfolgt durch öl, das aus Gründen der Einfachheit mit Hilfe des Staudruckes aus dem Druckminderer 3 gefördert und den Lagerstellen zugeführt wird. Die Dosierung kann, ähnlich wie bei Wasser und Brennstoff, auch hier durch eine Dosierungsdüse vorgenommen Nverden. Die Brennkammer 4, der Druckminderer 3 und das Absperrventil 2 werden in einem vom Wasser durchflossenen Behälter 12 untergebracht. Auf diese Weise wird durch die Kiililwa.-serwärme derBrennkammer 4 der Wärmeentzug des Anlaßventils 2 sowie des Druckminderers 3 bei der Entspannung der Hochdruckluft gedeckt. Das Wiederauffüllen des Behälters r mit Druckluft kann mit Hilfe eines kleinen Luftverdichters geschehen, der entweder von der Hauptturbinenanlage oder eventuell durch einen kleinen Motor angetrieben wird.
• Selbstverständlich kann inan die Anfahrvorrichtung auch für zwei oder mehr Hilfsturbinen ausbilden, die zum Anfahren einer entsprechenden Zahl von Wellen einer Hauptgasturbinenanlage dienen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRFCHE: 1. Vorrichtung zum Anfahren von Gasturbinenanlagen, gekennzeichnet durch eine Hilfsgasturbine (9), eine Hilfsbrennkammer (4) und einen Hochdruckluftbehälter (i), aus welchem Druckluft zur Verbrennung und zur Förderung flüssigen Brennstoffes in die Hilfsbrennkammer (4) entnommen wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbrennkammer (4), das Absperrventil (2) und der Druckminderer (3) für den Hoclidruclcluftlieli"lter (i) in einem gemeinsamenwasserdurcliflosseneiil3eliälter(i2) angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß neben dein Brennstoffbehälter auch der Behälter für Einspritzwasser für die Hilfsbrennkammer (4) und der Behälter für Schmieröl an die Staudruckluftleitung angeschlossen sind, so da13 sowohl die Förderung des Einspritzwassers für die Hilfsbrennkammer (4) als auch des Schmieröles für die Hilfsturbine (9) und das Übersetzungsgetriebe (io) mittels Staudrucks erfolgt.