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Regelung von Gasturbinenanlagen mit teilgeschlossenem Kreislauf Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage mit einem Kreislauf des Arbeitsmittels,
aus welchem ständig eine Teilmenge entnommen und hierfür eine Ersatzmenge zugeführt
wird, wobei mindestens eine Turbine durch die itn Kreislauf umströmende Arbeitsmittelmenge
und mindestens eine andere Turbine durch die aus dem Kreislauf entnommene Teilmenge
beaufschlagt wird. Sie besteht darin, daß die Leistung der Entnahmeturbine durch
Verändern der Drehzahl der Kreislaufturbine verschieden eingestellt wird.
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Der Drehzahlregler der Kreislaufturbine kann die Entnahme von Arbeitsmittel
aus dem Kreislauf, insbesondere die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Entnahmeturbine,
einstellen. Die Drehzahlregelcinrichtung I)esitzt gegehenenfalls eine Vorrichtung
zum Einstellen des Drehzahlsollwertes der I@reislaufturbine. Mindestens ein Verdichter
der Anlage läßt sich mit einer Umgehungsleitung versehen, deren Durchflußregelorgan
durch den Drehzahlregler der Kreislaufturbine eingestellt wird. Die Vorrichtung
zum Einstellen des Sollwertes der Drehzahl der Kreislaufturbine kann zusätzlich
die Brennstoffzufuhr zum Gaserhitzer einstellen.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform einer Gasturbinenanlage nach der
Erfindung; Fig.z läßt eine für die Gasturbinenanlage nach Fig. i verwendbare Regelvorrichtung
erkennen. In beiden Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Die Gasturbinenanlage nach Fig. r arbeitet mit einem Kreislauf eines
gasförmigen Arbeitsmittels, z. B. Luft, aus welchem ständig eine Teilmenge entnommen
und welchem hierfür ständig eine
Ersätzmenge zugeführt wird. Das
vom Nieder= druckverdichter i verdichtete Arbeitsmittel gelangt durch den Zwischenkühler
2 in den Hochdruckverdichter 3. Nachdem es auf den höchsten Druck gebracht ist,
strömt es durch die Leitung 4 in den Wärmeaustauscher 5, in welchem es beim Durchströmen
der Rohre 6 vorgewärmt wird. Durch die Leitung 7 strömt das Arbeitsmittel weiter,
bis es an der Stelle 8 in zwei Teile aufgeteilt wird.
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Ein größerer Teil gelangt durch die Leitung in den Gaserhitzer io
und wird beim Umströmen der Wärmeaustauschrohre i i auf die höchste Temperatur erhitzt
und dann durch die Leitung 12 der Turbine 13 zugeführt. Das in der Turbine entspannte
Arbeitsmittel tritt durch die Leitung 14 in den Wärmeaustauscher 5 über und gibt
hier beim Umströmen der Wärmeaustauschrohre 6 einen Teil seiner Restwärme an das
durch die Rohre strömende Arbeitsmittel ab. Durch die Leitung 15 gelangt das Arbeitsmittel
weiter in den Kühler 16, in welchem ein weiterer Teil seiner Restwärme an ein Kühlmittel
abgeführt wird. Durch die Leitung 17 wird schließlich das Arbeitsmittel 6 wieder
zum Niederdruckverdichter i zurückgeführt, in dem der Kreislauf von neuem beginnt.
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Aus dem beschriebenen Kreislauf des Arbeitsmittels wird an der Stelle
8 ständig eine Teilmenge aus dem Kreislauf entnommen und durch die Leitung 18 als
Verbrennungsluft dem Brenner i9 des Gaserhitzers in zugeführt. Die Verbrennungsgase
strömen durch die Wärmeaustauschrohre i i, in welchen die Wärme an das die Rohre
umströmende Arbeitsmittel des Kreislaufs abgeführt wird. Danach gelangen die Verbrennungsgase
durch die Leitung 20 in die Turbine 21.
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Als Ersatz für die an der Stelle 8 dem Kreislauf entnommene Arbeitsmittelmenge
wird durch den Verdichter 22 ständig Luft aus der Atmosphäre in den Kreislauf eingeführt.
Diese Ersatzmenge wird durch die Leitung 23 an einer Stelle 24 in den Wärmeaustauscher
5 eingeführt, an der das die Wärmeaustauschrohre 6 umströmende Arbeitsmittel ungefähr
die gleiche Temperatur und den gleichen Druck wie die Ersatzmenge aufweist.
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Die durch die im Kreislauf umströmende Ärbeitsmittelmenge beaufschlagte
Turbine 13 treibt die Verdichter i, 3 und 22, während die durch die aus dem Kreislauf
abgeführte Teilmenge beaufschlagte Turbine 2i als Nutzleistungsturbine z. B. über
ein Getriebe 25 einen Schiffspropeller 26 antreibt. Es könnte aber auch umgekehrt
die Kreislaufturbine zur Efzeugung der Nutzleistung herangezogen und die Entnahmeturbine
zum Antrieb eines oder mehrerer Verdichter verwendet werden. Der Propeller 26 kann
als Verstellpropeller ausgebildet sein, dessen Flügel je nach der Fahrtrichtung
oder nach der Fahrgeschwindigkeit etwa einen veränderlichen Steigungswinkel aufweisen.
Die Turbine 13 und die Verdichter 1, 3 und 22 sind noch mit einer elektrischen Maschine
27 gekuppelt, welche als Anlaßmaschine und als Hilfsmaschine :zum Ausgleich von
überschüssiger oder mangelnder Leistung dient.
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Die Leistung der Entnahmeturbine 21 wird durch Verändern der Drehzahl
der Kreislaufturbine 13 verschieden eingestellt. Um die Drehzahl der Kreislaufturbine
13 und der Verdichter 1, 3 und 22 auf einem eingestellten Sollwert einzuhalten,
wird die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Entnahmeturbine 21 durch den Drehzahlregler
28 der Kreislaufturbine eingestellt. Der Drehzahlregler 28 steuert durch Vermittlung
eines Impulsgebers 29, der Impulsleitung 30 und des Servomotors 31 ein Durchflußregelorgan
32. Das Durchflußregelorgan ist in einer Umgehungsleitung 33 angeordnet, welche
Arbeitsmittel aus der Leitung 20 unter Umgehung der ersten Stufe der Turbine 21
den nachfolgenden Stufen zuführt. Der Impulsgeber 29 ist als Isodromvorrichtung
ausgebildet. Nach jedem Regelvorgang stellt er an der Kreislaufturbine 13 die Solldrehzahl
genau wieder her, wie .groß auch die Belastung der Turbine sein möge. Eine dauernde
Ungleichförmigkeit kann nicht entstehen.
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Der Durchflußquerschnitt des Regelorgans 32 wird vermindert, sobald
die Drehzahl der Turbine 13 unter den Sollwert fällt, umgekehrt aber vergrößert,
sobald die Drehzahl der Turbine 13 über den Sollwert ansteigt. Eine Verminderung
des Durchflußquerschnittes des Regelorgans 32 hat zur Wirkung, daß dem Kreislauf
eine geringere Arbeitsmittelmenge entnommen wird. In der Brennkammer des Gaserhitzers
io entsteht eine höhere Temperatur. Durch die Leitung 9 wird eine größere Arbeitsmittelmenge
dein Gaserhitzer und dann durch die Leitung 12 der Turbine 13 zugeführt.
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Die Turbine 13 erhält also eine vermehrte Arbeitsmittelmenge von erhöhtem
Wärmeinhalt, so daß das die Regelung anfänglich einleitende Sinken der Drehzahl
der Kreislaufturbine unter den Sollwert wieder behoben wird. Umgekehrt verursacht
eine Vergrößerung des Durchflußquerschnitts des Regelorgans 32 eine Verstärkung
der Entnahme aus dem Kreislauf. Der Turbine 13 wird dann eine kleinere Arbeitsmittelmenge
von geringerem Wärmeinhalt zugeführt, so daß die anfänglich angestiegene Drehzahl
der Kreislaufturbine wieder auf den gewünschten Sollwert zurückgeführt wird.
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Der . Impulsgeber 29 besitzt eine Vorrichtung 34, mit deren Hilfe
der Sollwert, welcher durch den Regler 28 eingehalten wird, der gewünschten Leistung
der Gesamtanlage entsprechend von Hand einstellbar ist. Wird ein kleinerer Sollwert
für die Drehzahl an der Kreislaufturbine eingestellt, so ergibt sich an der Turbine
21 eine kleinere Nutzleistung; hei größerem Sollwert stellt sich dagegen eine größere
Nutzleistung ein.
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Die vorübergehende Beeinflussung der Zufuhr von Arbeitsmittel zur
Entnahmeturbine 21 während des Regelvorganges hat für den Betrieb keine nachteiligen
Folgen, da diese sekundäre Beeinflussung nach Einstellen des neuen Beharrungszustanden
wieder
aufhört. Insbesondere bei Verwendung als Schiffsantriebsanlage hat die hieraus entstehende
kurzzeitige und geringe Veränderung der Drehzahl keine Bedeutung. Bei Landanlagen
kann die Kreislaufturbine 13 mit der Entnahmeturbine 21 gekuppelt sein. Dann ergeben
sich überhaupt keine Drehzahlveränderungen, insbesondere wenn eine der Turbinen
einen Stromerzeuger treibt, der auf ein Netz parallel geschaltet ist.
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In die Abfuhrleitung 35, welche aus der Zufuhrleitung 2o der Entnahmeturbine
21 unter Umgehung der Turbine unmittelbar in die Abfuhrleitung 36 führt, ist ein
Durchflußregelorgan 37 eingebaut. Der Servomotor 38 wird über die Impulsleitung
39 durch den Drehzahlregler 4o der Enttiahmeturl)itte 2i beeinflußt. In die ZufuhrleitUttg
20 ist noch ein Abschlußorgan 41 eingesetzt, welches mittels des Servomotors 42
über die Impulsleitung 43 ebenfalls vom Drehzahlregler 40 gesteuert wird. Der Servomotor
38 des Regelorgans in der Abfuhrleitung 35 kann außerdem über die Impulsleitungen
44 und 30 und den Impulsgeher 29 durch den Drehzahlregler 28 der Kreislaufturbine
i3 beeinflußt werden.
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Das Durchflußregelorgan 37 der Abfuhrleitung 35 und das Abschlußorgan
4i wirken gemeinsam als Schnellschlußvorrichtung, um die Arbeitsmittelzufuhr zur
Entnahmeturbine 2i beim Überschreiten der Grenze des zulässigen Drehzahlbereiches
sofort zu unterbrechen. Eine plötzliche Unterbrechung der Leistungsabgabe ist notwendig,
wenn die Drehzahl der Turbine 21, z. B. wegen Austauchens des Propellers bei höherem
Seegang oder beim Versagen eines Verstellpropellers, unzulässig hoch ansteigen sollte
und andererseits, wenn z. B. infolge Gefahr die Leistungsabgabe sofort unterbrochen
werden soll.
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Wird von der Entnahmeturbine 21 die Grenze der zulässigen Drehzahlen
erreicht, so beeinflußt der Regler 4o die Servomotoren 38 und 42 gleichzeitig derart,
daß das Durchflußregelorgan 37 geöffnet und das Abseltlußorgan 4i geschlossen wird.
Die Verbrennungsgase des Gaserhitzers io strömen dann nicht mehr zur Turbine 21,
sondern durch die Abfuhrleitung 35 unmittelbar in die Ab-@fuhrleitung 36. Durch
die Beeinflussung des Servomotors 38 mittels des Drehzahlreglers 28 wird der vom
Durchflußregelorgan 37 bei einem Schnellschluß freigegebene Querschnitt der Drehzahl
der Kreislaufturbine und der Belastung der Gesamtanlage entsprechend eingestellt.
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Erfolgt der Schnellschluß bei kleinerer Belastung, bei der der Turbine
21 nur eine geringere Arbeitsmitteltnenge zugeführt wird, so ist der Durchflul3qtterschnitt
des Organs 37 in der Abfuhrleitung 35 kleiner als bei größerer Belastung mit einer
entsprechend größeren Arbeitsmittelmenge. Der bei einem Schnellschluß vom Organ
37 eingestellte Durchflu(3querschnitt wird durch den Regler 28 so bemessen, daß
nach einem Schnellschluß gleich viel Arbeitsmittel durch die Abfuhrleitung 35 abgeführt
wird wie unmittelbar vor dem Schnellschluß durch die Entnahmeturbine 2i. Dadurch
wird erreicht, daß ein Schnellschluß keine unmittelbaren Rückwirkungen auf den Kreislauf
ausüben kann.
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Die Durchflußregelorgane 47 und 51 und das Drosselorgan 55) kommen
bei stark verminderter Belastung und im Leerlauf der Reihe nach zur Wirkung, um
das Pumpen der Verdichter zu verhindern. Mit den Durchflußregelorganen können einzelne
Stufen oder ein ganzer Verdichter in Kurzschluß geschaltet werden, so daß die verminderte
Arbeitsmittelmenge nur noch einen Teil der Verdichterstufen durchströmt. Hierdurch
werden I'umperscheinungen verhindert.
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Der Verdichter 22 besitzt eine Umgehungsleitung 45, welche die Saugleitung
46 mit einer Zwischenstufe verbindet. In dieser Umgehungsleitung ist das Durchflußregelorgan
47 angeordnet, das durch einen Servomotor 48 gesteuert wird. Der Servomotor 48 steht
über die Impulsleitung 49 mit dem Impulsgeber 29 in Verbindung.
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Zwischen den Kühlern 16 und 2 besteht eine Verbindung über die Leitung
5o, in welche das Durchflußregelorgan 5i eingebaut ist. Das Durchflußregelorgan
wird mit Hilfe eines Servomotors 53 beeinflußt, der über die Impulsleitung 54 und
49 an die Impulsgebevorrichtung29 angeschlossen ist. Mit Hilfe dieser Umgehungsleitung
kann der N iederdruckverdichter i ausgeschaltet werden, so daß das Arbeitsmittel
aus der Leitung 15 unmittelbar durch den Kühler 16 und den Zwischenkühler 2 in den
Hochdruckverdichter 3 gelangt.
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In die Saugleitung 46 des Verdichters 22 ist das Drosselorgan 55 eingebaut,
das mittels des Servomotors 56 durch den Impulsgeber 29 über die Leitungen.49 und
57 beeinflußt wird.
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Zunächst wird mittels der Einstellvorrichtung 34 über den Impulsgeber
29 das Regelorgan 47 des Verdichters 22 und dann das Regelorgan 5 i des Niederdruckverdichters
i geöffnet. Zuletzt wird eine weitere Verminderung der Leistung noch durch Schließen
des Drosselorgans 55 erreicht. Das Umströmorgan 47 läßt einen Teil der vom Aufladeverdichter
22 geförderten Luft wieder in die Saugleitung zurückströmen, so daß entsprechend
der geringeren Belastung ein niedrigerer Druck des Arbeitsmittels im Kreislauf eingestellt
wird. Beim Öffnen des Ventils 51 wird der Niederdruckverdichter i kurzgeschlossen.
Der Hochdruckverdichter 3 wird dann das im Kreislauf umströmende Arbeitsmittel auf
einen geringeren Druck verdichtcn. Bei Drosselung der Ansaugleitung des Aufladeverdichters
22 durch das Regelorgan 55 wird schließlich der Druck des Arbeitsmittels so stark
gesenkt, daß die Anlage ohne Belastung im Leerlauf bei normaler Drehzahl umlaufen
kann.
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Die Brennstoffzufuhr zum Gaserhitzer tnuß der durch die Drehzahl eingestellten
Leistung entsprechend verändert werden. Die Anpassung soll während der Änderung
der Leistung von Hand beschleunigt werden können. Zu diesem Zweck ist in der Brennstoffleitung
58 des Brenners ein Regelorgan 59 angeordnet, dessen Servomotor 6o über die Impulsleitungen
30 und 64
durch die Handeinstellvorrichtung 34 des Impulsgebers
29 beeinflußbar ist. Außerdem erfolgt eine Beeinflussung durch die Temperatur des
Arbeitsmittels in der Leitung 12 mittels des Temperaturimpulsgebers 63 über die
Leitung 62 und schließlich eine Beeinflussung durch den Druck im Brennraum des Gaserhitzers
io durch die Impulsleitung 61.
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Die in Fig.2 dargestellte Regelvorrichtung kann für die Gasturbinenanlage
nach Fig. i Verwendung finden. Der Drehzahlregler 28 wird durch die Welle 74 der
Kreislaufturbine angetrieben. Er beeinflußt über eine Isodromvorrichtung das Regelorgan
32 in der Umgehungsleitung 33 der Entnahmeturbine so, daß der für die Kreislaufturbine
mit Hilfe der Handeinstellvorrichtüng 34 eingestellte Drehzahlsollwert eingehalten
wird. Die Isodromvorrichtung ist mit einer nachgiebigen Rückführung ausgerüstet
und besteht aus dem Servomotor 31 mit Steuerschieber 75, der Rückführungsschleppvorrichtung
76 und der Feder 77.
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Die Isodromvorrichtung kann nur zur Ruhe kommen, wenn der Hebel 78
in einer Lage steht, in welcher die Feder 77 spannungslos ist und der Steuerschieber
75 in Mittellage die Steuerkanäle 79 Land 8o des Servomotors 31 zudeckt. Diese Lage
des Hebels 78 kann nur in einer einzigen Stellung des Drehzahlreglers 28 eintreten,
nämlich in derjenigen, welche der durch den Hebel 34 eingestellten Solldrehzahl
entspricht.
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Weicht die Drehzahl der Kreislaufturbine vom eingestellten 'Sollwert
nach oben ab, so steigt die Reglermuffe 81. Der Drehpunkt 82 des Hebels 78 bleibt
vorerst unbewegt, der Schieber 75 wird jedoch aufwärts gezogen. Aus der Leitung
83 kann Druckflüssigkeit durch den Steuerkanal 8o in den über dem Servomotorkolben
84 befindlichen Zylinderraum eindringen. Der Kolben wird nach unten gedrückt, so
daß mittels des Hebels 85 und des Jochs 86 der Durchflußquerschnitt des Regelorgans
32 vergrößert wird. Es strömt nun eine größere Arbeitsmittelmenge nach der Entnahmeturbine
und eine kleinere Menge nach der Kreislaufturbine. Die den Regelvorgang einleitende
anfängliche Drehzahlabweichung wird dadurch wieder aufgehoben.
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Ein ähnlicher Regelvorgang, jedoch mit umgekehrten Bewegungsrichtungen,
entsteht, wenn die Drehzahl der Kreislaufturbine vom Sollwert nach unten abweicht.
Dann wird durch den Regler 28 mit Hilfe der Isodromvorrichtung der Durchflußquerschnitt
des Regelorgans 32 verkleinert. Der Entnahmeturbine strömt weniger Arbeitsmittel
zu, der Kreislaufturbine dagegen mehr, so daß die Drehzahl wieder auf den Sollwert
ansteigt.
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Um ein Überregeln und ein daraus entstehendes Pendeln der Regelvorrichtung
zu vermeiden, führt während des Regelvorganges der Servomotorkolben 84 mit Hilfe
der Schleppkupplung 76 und des Hebels 78 den Steuerschieber 75 wieder gegen seine
Mittellage zurück. Hierbei wird die Feder 77 gespannt. Dadurch wirkt auf das Gehäuse
der Schleppkupplung 76 eine Kraft, welche über den Flüssigkeitsinhalt der Zylinderräume
auf den Schleppkolben 87 einwirkt. lin Zylinderraum unter dem Schleppkolben entsteht
im Fall eines Drehzahlanstiegs ein Überdruck gegenüber dem Zylinderraum über dem
Schleppkolben, so daß der Flüssigkeitsinhalt unter dem Kolben durch die Drosselbohrung
88 des Kolbens in den oberen Zylinderraum gelangt.
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Die Verschiebung des Kolbens 87 im Zylinder der Schleppvorrichtung
76 erfolgt so lange, bis die Feder 77 spannungslos wird und der Schieber 75 in der
Mittellage bleibt. Der Servomotorkolben 84 wird dann nicht mehr verschoben, und
auf die Schleppkupplung wird keine Federkraft mehr ausgeübt. Die Ruhelage ist nur
möglich, wenn der Regler 28 genau in die der eingestellten Solldrehzahl entsprechende
Stellung zurückgeführt ist und damit die den Regler antreibende Kreislaufturbine
wieder die verlangte Solldrehzahl erreicht hat.
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Mittels des Hebels 34 wird der gewünschte Sollwert für die Drehzahl
an der Kreislaufturbine und damit die verlangte Nutzleistung der Gesamtanlage eingestellt.
Wird der Hebel in Minusrichtutig des Doppelpfeiles 89 verschoben, so wird die Feder
77 angehoben. Der Hebel 78 kann dann nur in einer Lage zur Ruhe kommen, in welcher
die Stellung der Reglerhülse 81 entsprechend tiefer und dementsprechend der Wert
für die Solldrehzahl vermindert ist. Die Nutzleistung wird dann ebenso vermindert.
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Umgekehrt wird beim Verschieben des Hebels in Plusrichtung des Doppelpfeiles
89 der Wert für die Solldrehzahl erhöht. Die Feder 77 wird nach unten verschoben,
die Ruhelage der Reglermuffe 8i wird also höher liegen und die einzuhaltende Solldrehzahl
der Kreislauftucbine entsprechend erhöht. Bei der erhöhten Drehzahl stellt sich
eine erhöhte Leistung ein.
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Das Regelorgan 37 in der aus der Zufuhrleitung 2o der Entnahmeturbine
abzweigenden Abfuhrleitung 35 und das Abschlußorgan 41 in der Zufuhrleitung 2o werden
mit Hilfe des durch die Welle 9o der Entnahmeturbine angetriebenen Reglers 40 beeinflußt,
wenn die Drehzahl dieser Turbitte über die obere Grenze des zulässigen Drehzahlbereiches
hinaus ansteigt.
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Bei zulässigen Drelizahlef der Entnahmeturbine befindet sich der Steuerschieber
9i in einer Lage, in welcher aus der Leitung 92 Druckflüssigkeit in die Leitung
93 strömen kann. Diese Druckflüssigkeit gelangt in die Zylinderräume über den Kolben
94 und 95 der Servomotoren 38 und 42, so claß das Regelorgan 37 geschlossen und
das Abschlußorgan 4i geöffnet ist. Das Arbeitsmittel strömt durch die Leitung 2o
ungehindert in die Entnahmeturbine.
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Erreicht die Drehzahl der Entnahmeturbine den oberen Grenzwert des
zulässigen Drehzahlbereiches, so wird mit Hilfe des Hebels 96 der Bund 97 angehoben.
Der Schieber 9i gelangt in eine obere Stellung, in welcher die Verbindung zwischen
den Leitungen 9i und 93 unterbrochen, dagegen eine Verbindung zwischen den Leitungen
92 und 98 hergestellt wird. Die Druckflüssigkeit
strömt nunmehr
in die Zylinderräume unter den Servomotorkolben 94 und J 95. Das Ventil des Regelorgans
37 wird angehoben, bis der Servomotorkolhen 94 am Kolben gg zum Anschlag kommt,
und das Abschlußorgan 4i wird in die vollständig geschlossene Stellung gebracht.
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Der Kolben gg wird mittels des Jochs 86 und der Isodromvorrichtung
durch den Regler 28 der Kreislaufturbine so eingestellt, daß die durch die Abfuhrleitung
35 abgeführte Arbeitsmittelmenge gerade gleich groß ist wie die unmittelbar vor
der Unterbrechung durch die Leitung 2o zur Entnahmeturbine strömende Arbeitsmittelmenge.
Durch diese Dlaßnahine wird erreicht, daß bei einem Schnellschluß der Entnahmeturbine
keine unmittelbaren Rückwirkungen auf den Betrieb des Kreislaufs entstehen.
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Ein Schnellschluß kann auch eingeleitet werden, wenn der Hebel 34
im Minussinn des Doppelpfeiles 89 in seine Endlage verstellt wird. Dann wird
der Schieber gi mittels des Hebels 7& und der Stoßstange angehoben, so daß aus
der Leitung 92 Druckmittel durch die Leitung 98 zu den Servomotorell 38 und 42 strömen
kann. Schließlich kann auch der Regler 28 der Kreislaufturbine bei zu hohen Drehzahlen
über den Hebel 78 den Schieber gi in die Schnellschlußstellung bringen. Eine
solche Beeinflussung wird insbesondere dann Bedeutung bekommen, wenn im Betrieb
eine Störung eintritt.
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Unabhängig von der Isodromvorrichtung steuert der Regler 28 das Durchflußorgan
47 in der Umgehungsleitung 45, das Durchflußregelorgan 51 in der Umgehungsleitung
5o und das Drosselorgan 55 in der Saugleitung 46 nach Maßgabe der Drehzahl der Kreislaufturbine,
um bei geringen Leistungen ein Pumpen der Verdichter zu verhüten. Der Hebel ioo
wird durch die :Muffe 81 um den festen Punkt ioi gedreht. Bei steigender l)relizalil
der Kreislaufturbine wird das Drosselorgan 102 einen größeren und bei fallender
Drehzahl einen kleineren Durchflußquerschnitt freigellen. Den Servomotoren 48, 53
und 56 wird durch die Zahnradpumpe 103 Flüssigkeit zugeführt, deren Druck um so
mehr steigt, als das Drosselorgan io2 einen kleineren Querschnitt freigibt. Die
Federn, welche die Kolben der Servomotoren 48, 53 und 56 belasten, sind gegeneinander
so abgestimmt, daß zunächst der Servomotor 48, dann bei gesteigertem Steuerdruck
der Servomotor 53 und zuletzt bei höchstem Steuerdruck der Servomotor 56 zur Wirkung
kommt.
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Bei einer bestimmten Drehzahl der Kreislaufturbine ist der Flüssigkeitsdruck
so hoch, daß der Kolben des Servomotors 48 das Ventil des Regelorgans 47 anhebt.
Bei sinkender Drehzahl wird der Durchflußquerschnitt des Regelorgans mehr und mehr
geöffnet. Während dieses Sinkens der Drehzahl und des entsprechenden Steigens des
Steuerdruckes in den Servomotoren beginnt auch der Kolben des Servomotors 53 das
Ventil 51 zu heben. Bei ganz niedriger Drehzahl ist der Druck so hoch, daß der Kolben
des Servomotors 56 gegen die Abschlußstelliing drückt. Zur Beschleunigung der Anpassung
der Brennstoffmenge an eine veränderte Belastung kann die Brennstoffzufuhr zum Brenner
i9 von Hand und außerdem noch selbsttätig durch die Temperatur des erhitzten Arbeitsmittels
eingestellt werden. Das in der Brennstoffleitung 58 angeordnete Durchflußregelorgan
59 besitzt ein Ventil 104, welches durch den Handhebel 3-1 und zusätzlich
durch den Teinperaturimpulsgeber 63 in der Leitung 12 für das erhitzte Gas eingestellt
werden kann. Diese Einstellmöglichkeit wird mittels des Druckimpulsgebers io5 so
begrenzt, daß Pendelungen der Regelung verhindert werden.
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Der Handhebel 34 wirkt über das Gestänge 129 und den Hebel 13o auf
den Hebel 121, welcher über die Feder 122 und die Stange io6 das Ventil 104 des
Regelorgans 59 verstellt. Wird der Hebel 34 in Plusrichtung des Doppelpfeiles 89
verschoben, so wird das Ventil io4 nach unten gezogen und die Brennstoffzufuhr vergrößert.
Ein Abfallen der Temperatur während des Ansteigens der Leistung wird dann verhindert.
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Eine Bewegung des Hebels 34 in '.Minusrichtung verursacht in entsprechender
Weise eine Verminderung der Brennstoffzufuhr. Dadurch wird ein Ansteigen der Temperatur
während der Leistungsverminderung verhütet.
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Die genaue Einstellung der Temperatur auf den Sollwert nach einer
Leistungsänderung wird durch den Temperaturimpulsgeber 63 selbsttätig durchgeführt.
Die temperaturempfindliche Stange des Impulsgebers 63 besitzt ein Ausdehnungsvermögen,
welches wesentlich größer ist als dasjenige des sie umgebenden Rohres 12. Die Temperaturausdehnungen
werden über die Hebel 117, 118, den Servomotor i i9, das Gestänge 12o, den Hebel
121 und die Feder 122 auf das Gestänge io6 des Brennstoffregelorgans 59 übertragen.
Ein Ansteigen der Temperatur in der Leitung 12 verursacht ein Anheben des Steuerschiebers
P23 im Servomotor vig. Hierdurch tritt aus der Leitung 124 Druckflüssigkeit in den
über dem Servomotorkolben 125 befindlichen Zylinderraum, so daß der Kolben gesenkt
wird. Über den Hebel 126, das Gestänge 120, den Hebel 121, die Feder 122 und das
Gestänge io6 wird der Durchflußquerschnitt des Brennstoffregelorgans 59 verkleinert.
Die anfänglich den Regelvorgang einleitende Temperaturerhöhung wird durch Verminderung
der zugeführten Brennstoffmenge wieder behoben.
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Ein entsprechender Regelvorgang setzt ein, wenn die Temperatur unter
den Sollwert fällt. Die Brennstoffzufuhr wird dann vergrößert, so daß die Temperatur
wieder angehoben wird.
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Der Servomotor 125 beeinflußt ferner den Rückführschleppkolben 127,
durch welchen derRückführhebel i 18 verstellt und die Feder 128 gespannt wird. Durch
die Verstellung des Hebels 118 wird der Steuerschieber 123 beim Eintreten der Wirkung
eines Regelvorganges wieder gegen seine Mittellage zurückgestellt, so daß der weitere
Regelausschlag des Servomotorkolbens 125 gedämpft bzw. unterbrochen wird.
Die
ganze Regelvorrichtung kommt nur in einer bestimmten Lage des Hebels 118 zur Ruhe,
in welcher nämlich die Feder 128 spannungslos ist und der Schieber 123 sich in seiner
Mittellage befindet. Diese Mittellage entspricht der durch den Thermostat 63 einzustellenden
Solltemperatur.
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Zur Begrenzung der Regelausschläge ist am Gestänge io6 des Ventils
104 ein Zapfen 107 befestigt, der in die Kurvenausnahme io8 der Platte iog
eingreift. Diese Platte wird mittels des Gestänges i io und des Hebels i i i durch
den Kolben 112 des Druckimpulsgebers io5 in Richtung (los Doppelpfeiles 113 verschoben.
Eine Erhöhung des Druckes in der Brennkammer des Gaserhitzers lo ergibt eine Verschiebung
in der Plusrichtung des Doppelpfeiles 113, eine Verminderung des Brennkammerdruckes
eine Verschiebung in der Minusrichtung. Diese Verschiebung kann zusätzlich noch
durch den Hebel 114 von Hand verbessert werden.
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Die Kurven der Ausnehmung io8 besitzen eine solche Form, daß bei den
verschiedenen, iin Brennraum des Gaserhitzers io herrschenden Drücken bzw. bei den
verschiedenen Belastungen für das Brennstoffregelorgan 59 ein Regelbereich freigegeben
wird, in welchem keine Pendelungen der Regelungen entstehen können. Bei größeren
Brennstoffmengen ist der Regelbereich größer als bei kleineren Brennstoffmengen,
weil insbesondere bei kleineren Brennstoffmengen die Temperaturregelvorrichtung
Gefahr läuft, in einen unstabilen Betrieb einzutreten.