DE858476C

DE858476C - Verfahren zur Regelung einer nach dem Gleichdruckverfahren arbeitenden Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE858476C
Application number: DES9786D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr-Ing Melan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-07-22
Filing date: 1944-07-22
Publication date: 1952-12-08

Description

Die Aufgabe der Regelung des Arbeitsgases einer mit Gleichdruckverbrennung arbeitenden Gasturbinenanlage führt dann zu nicht unbeträchtlichen Schwierigkeiten, wenn man Nutzleistung und Verdichterleistung im gleichen Maschinensatz erzeugt und bei unmittelbarer Kupplung des Verdichters mit der Gasturbine dann mit der Verdicht@erdrehzahl an die Drehzahl des Nutzleistungsverbrauchers gebunden ist. Die Freizügigkeit in der Wahl der Verdichterdrehzahl" die bei der Trennung von Verdichterturbine und Nutzleistungsturbine besteht" entfällt also;, und damit entsteht die Aufgabe, wie man die geförderte Luftmenge in das richtige Verhältnis zur Belastung der Anlage setzen kann, ohne untragbare Wirkungsgradeinbußen befürchten zu müssen. Der Vorschlag:, die Drehzahl des Maschinensatzes nicht an den Nutzleistungsverbraucher, sondern an den Verdichter zu binde, ist in seinem Anwendungsbereich so beschränkt, daß er für die weitaus meisten Fälle nicht in Frage kommt. Regelungen über U'mgehumgsleitungen sind vielfach wegen der entstehenden Drosselverluste unwirtschaftlich, so daß auch dieser Weg nur in besonders gelagerten Fällen gangbar sein wird. Andere Regelverfahren" die an sich wirtschaftlich erscheinen, führen dazu, daß die Temperatur des Arbeitsgases vor der Turbine Schwankungen unterliegt. Das ist nach bekannten Grundsätzen des Turbinenbetriebes unerwünscht, man muß vielmehr danach streben, die Temperatur des Arbeitsgases auf im wesentlichen gleicher Höhe zu halben.
Die Erfindung geht. zur Lösung der Aufgabe, einen derartigen Maschinensatz auf einfache Weise und dabei wirtschaftlich zu regeln" davon aus, dalli die beiden das Arbeitsgas beeinflussenden Werte Luftmenge und Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Belastung des Maschinensatzes eingeregelt werden,, etwa beeinflußt durch den Drehzahlregler der Maschine. Damit ist zunächst eine einfache und klare Regelgrundlage geschaffen. Um aber die Sicherheit zu haben, da.ß hierbei nicht die bereits erwähnten unerwünschten Temperaturschwankungen vor der Turbine auftreten" wird diese Regelung ergänzt durch eine in Abhängigkeit von der Temperatur des Arbeitsgases vor der Turbine arbeitende Regeleinrichtung" die über die Beeinflussung :der Brennstoffzufuhr die Temperatur des Arbeitsgases im wesentlichen konstant hält. Die Temperaturregelung arbeitet also nach Art einer Rückführung, d. h. sie führt die von ihrem Sollwert abgewichene Temperatur wieder auf diesen Wert zurück, gegebenenfalls mit einem gewissen Ungleichförmigkeitsgrad" der sich aus der Bauart des Reglers ergibt und der unschädlich ist.
Damit ergibt sich ein. Regelschaltbild" das als Ausführungsbeispiel in der Figur «,dargestellt ist. Das Arbeitsgas wird in der Brennkammer i erzeugt und leistet in der Turbine 2 Arbeit, die einerseits den Stromerzeuger 3" anderseits den Verdichter antreibt. Die Kupplung der beiden Maschinen ist durch den Buchstaben a angedeutet. Die vom Verdichter q. geförderte Luft tritt im Rekuperator 5 in Wärmeaustausch mit dem Abgas der Turbine 2. An Regelmitteln sind in diesem Fall vorhanden eine Drosselklappe 6 in der .Saugleitung 7 des Verdichters q. und ein Regelglied 8 in der Brennstoffleitung 9. Der Reg:eleinfluß geht im Ausführungsbeispiel von einem Drehzahlregler io aus,, der 'mit der Maschine 2 gekuppelt ist und" wie die Einflußlinien i i und 12 andeuten, einerseits die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer i,, anderseits die angesaugte Luftmenge des Verdichters 4. beeinflußt. Der Temperaturregler,, der durch die Einflußlinite 1 3 angedeutet ist" braucht dann nicht in Tätigkeit zu treten" wenn die durch den Drehzahlregler gegebenen Steuerbefehle Brennstoff und Luft derart beeinflußt haben, daß die Temperatur auf ihrem Sollwert geblieben ist. Das Wird jedoch im allgemeinen nur schwer zu :erreichen sein. Treten Temperaturabweichungen auf,, so wird durch den Temperaturregler,, je nachdem, ob die Temperatur zu hoch oder zu niedrig ist,, ;die Brennstoffzufuhr zusätzlich erhöht oder vermindert. Allerdings muß bei dieser Regelung ein gewisser Drosselverlust der angesaugten Luftmenge in Kauf genommen werden,, jedoch wird dieser Verlust durch die Einfachheit der Regelung und die sich aus der gleichbleibenden Temperatur ergebenden Vorteile mehr als ausgeglichen,

Claims

PATEN TANSPRi,CHE: i. Verfahren zur Regelung einer nach dem Gleichdruckverfahren arbeitenden Gasturbinenanlage mit einem einzigen Maschinensatz zur Erzeugung der Nutzleistung und der Verdichterleistung., dadurch gekennzeichnet, daß die das Arbeitsgas beeinflussenden beiden Größen Luftmenge und Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Belastung des Maschinensatzes eingeregelt werden und die Temperatur des Arbeitsgases zusätzlich über die Beeinflussung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur vor der Maschine auf einen im wesentlichen gleichbleibenden Wert geregelt wird.
2. Regeleinrichtung für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Belastung der Maschine abhängige Regelung., z. B. -ein Drehzahlregler (io), auf eine Drosselklappe (6) in der Saugleitung (»,) des Verdichters (q.) und auf die Zuführung der Brennstoffmenge (8) einwirkt und .ein weiterer, die Temperatur des Arbeitsgases überwachender Regler (13) vorgesehen ist, der nach Art einer Rückführung durch Beeinflussung der Brennstoffzufuhr etwa eintretende Temperaturänderungen des Arbeitsgases ausgleicht.