DE859697C - Verfahren zur Regelung von Gasturbinenanlagen - Google Patents

Verfahren zur Regelung von Gasturbinenanlagen

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DE859697C
DE859697C DEM9455A DEM0009455A DE859697C DE 859697 C DE859697 C DE 859697C DE M9455 A DEM9455 A DE M9455A DE M0009455 A DEM0009455 A DE M0009455A DE 859697 C DE859697 C DE 859697C
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turbine
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DEM9455A
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Anton Ledergerber
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Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
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Description

  • Verfahren zur Regelung von Gasturbinenanlagen Gasturbinenanlagen können bekanntlich vorteilhaft auf Teillast reguliert werden durch Senkung-der Drehzahl mindestens@der Kompressorgruppe,-falls die Nutzleistüngsturbinendrehzahl konstant gehalten wer"en muß, z. B. wegen Kupplung 'mit einem Drehstromgenerator.
  • Um Leistungsgleichgewicht innerhalb der Kompressorgruppe zu erhalten, muß bei - tieferen Drehzahlen wegen der Abweichung der Wirkungsgrade bei den Maschinen von den optimalen Werten ihres Nennpunktes entweder eine höhere Temperatur vor der Turbine eingehalten werden, oder es -muß bei Serieschaltung der Maschinen das gegenseitige--Verhältnis der Druckgefälle von Turbine und Kompressor zugunsten der Turbine verändert werden, indem ein Teil der Durchsatzmenge durch ein By-Paß-Ventil geführt wird; das in einer Umgehungsleitung zurNutzleistungsturbine liegt. Für jede gegebene Öffnung des By-Paß-Ventiis - besteht ein - - bestimmter Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Kompressorgruppe und der Temperatur vor der Kompressorturbine, um .die Gruppe im Gleichgewicht -zu halten. Vergleiche in der Zeichnung die Fig. r, deren Abszissen cie Drehzahl zz@; der Kompressorgruppe und deren Ordinaten die Gleichgewichtstemperatur tTG darstellen. Die Kurven o, z/3-, 2/3 und 3/3 entsprechen dem Durchlaß des By-Paß-Ventils.
  • Wird anderseits bei konstanter Einstellung der Regulierorgane für die Brennstoffzufuhr zu den Brennkümmern die Drehzahl -der--Kompressörgruppe -willkürlich verändert unter Anbringung einer Ausgleichsleistung auf der Kompressorgruppenwelle, so wird sich zu jeder Drehzahl eine bestimmte Temperatur vor der Turbine einstellen, z. B. wie durch die Kurve A in Fig. 2 angedeutet. Die Ordinaten stellen hier die effektive Temperatur tTe vor der Gasturbine dar. Erfolgt die Drehzahländerung so rasch, daß die Temperaturen infolge der Wärmeträgheit der Anlageteile nicht nachzufolgen vermögen, so ergibt sich eine Temperatur-Drehzahl-Funktion etwa nach Kurve B in Fig. 2, die wesentlich flacher liegen wird als die Kurve A und auch flacher als die Gleichgewichts-Temperatur-Drehzahl-Funktion nach Fig. i. Diese Tatsache bedeutet, daß bei gleichbleibenderEinstellung der Regulierorgane für eine Störung, z. B. im Sinne einer kleinen Senkung der Drehzahl, eine Minderleistung der Turbine gegenüber dem Kompressor besteht, die erreicht, daß die Gruppe ihre Drehzahl von selbst immer tiefer senkt und nur durch eine äußere Einwirkung aufgehalten werden kann, und somit die Gruppe unstabil ist.
  • Eine Stabilisierung der Gruppe ist z. B. möglich durch die Beeinflussung der Brennstoffzufuhrregulierorgane durch die Drehzahl der Kompressorgruppe, so daß die Temperatur-Drehzalil-Funktion nach Kurve A in Fig. a steiler zu liegen kommt. Da jedoch die Einwirkung der Temperaturträgheit kaum wirksam beeinflußt werden kann, wird es Schwierigkeiten bereiten, um die Funktion gemäß Kurve B in Fig. 2 so zu legen, daß diese in jedem Fall steiler ist als die Gleichgewichts-Temperatur-Drehzahl-Funktion, so daß eine sichere Stabilisierung nicht gewährleistet ist. Selbst wenn eine Stabilisierung gesichert wäre, würde bei einem Reguliervorgang dieDifferenz zwischen der wirklichen Temperatur und der Gleichgewichtstemperatur zu klein sein, um eine genügend rasche Drehzahländerung im Sinne einer Annäherung an die neue Gleichgewichtsdrehzahl zu erhalten. Durch die notwendigen großen Temperaturänderungen während des Reguliervorganges werden sich mit dieser Regulierart weitere Schwierigkeiten ergeben.
  • Vermindert sich die voll der Anlage abgegebene Leistung plötzlich um einen größeren Betrag, so besteht für die Nutzleistungsturbine die Gefahr des Durchbrennens, insbesondere, wenn die Nutzleistungsturbine nicht noch gleichzeitig einen Kompressor an= treibt, so daß jedes bremsende'Moment fehlt, wenn die abgenommene Leistung ausfällt. Selbst eine sofortige Abstellung derBrennstoffzufuhrergibtkeinegenügende Verminderung der der Turbine zugeführten Leistung, so lange die Kompressorgruppe die neue Gleichgewichtsdrehzahl mit der entsprechenden By-Paß-Ventil-Einstellung noch nicht erreicht hat.
  • Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der beschriebenen Nachteile bei einer Gasturbinenanlage mit mindestens einer Kompressor-Turbinen-Gruppe und mindestens einer in Serie geschalteten Turbine (Nutzleistungsturbine), deren Leistung mindestens zum Teil als Nutzenergie aus dein Kreislauf weggeführt wird, wobei die Teillastregelung durch Drehzahländerung mindestens einer Kompressorgruppe und teilweiser Umführung der Nutzleistungsturbine erfolgt. Erfindungsgemäß verfährt man so, daß sowohl die Brennstoffzufuhr mindestens einer der Brennkammern des Kreislaufes als auch ein in der Umführungsleitung der Nutzleistungsturbine eingebautes By-Paß-Ventil kontinuierlich gesteuert werden, wobei insbesondere der Regler, der das By-Paß-Ventil steuert, einerseits durch den Leistungsregler der Nutzleistungsturbine und anderseits durch eine von der Drehzahl der mit Drehzahländerung arbeitenden Kompressorgruppe abhängigen Regelkraft beeinflußt wird.
  • In den Fig. 5 bis 8 werden schematisch einige Ausführungsbeispiele einer mit dieser Regulierung ausgerüsteten Gasturbinenanlage gezeigt. In Fig.5 bedeutet i einen Niederdruckkompressor, a einen Zwischenkühler, 3 einen - Hochdruckkompressor, q. einen Wärmeaustauscher, 5 eine Hochdruckbrennkammer, 6 eine Hochdruckturbine, 7 eine Niederdruckbrennkammer, 8 eine Niederdruckturbine, g ein Drehstromgenerator, io Anwurfsmotoren, ii eine Olpumpe für das Reguliersystem, 12 einen Leistungsregler, 13 den By-Paß-Regler, 14 das By-Paß-Ventil, 15 einen von der Nutzleistungsturbine angetriebenen Beschleunigungsregler, 16 eine Abblaseklappe, 17 eine Drosselklappe, 18 eine mit der Kompressorgruppe gekuppelte Ölpumpe, ig ein ölgesteuertes Regulierventil für die Brennstoffzufuhr, 2o die Brennstoffzufuhrleitung zur Brennkammer 7, 21 einen Temperaturfühler, 23 ein temperaturgesteuertes Regulierventil für die Brennstoffzufuhr und 27 die Brennstoffzufuhrleitung zu der Brennkammer 5.
  • Die Anordnung nach Fig. 5 ist relativ einfach, hat aber den Nachteil, daß der neue Beharrungspunkt der Kompressorgruppe mit n2 und t2 abhängig ist von der Charakteristik und der Einstellung der Regulierorgane 13 und ig. Es ist daher nicht gewährleistet, daß die Kompressorgruppe bei allen Belastungen mit der optimalen Temperatur vor der Turbine betrieben wird. Störungen in der Brennstoffzufuhr können Abweichungen von der Normaltemperatur verursachen und die Anlage in Gefahr bringen.
  • Mit der Anordnung nach Fig. 6 können diese Nachteile behoben werden, indem die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 7 sowohl durch ein vom Leistungsregler 12 abhängiges Regulierorgan ig als auch durch ein Regulierventil 2.4 beeinflußt wird, das über einen Temperaturfühler 22 durch die Temperatur vor der Kompressorturbine gesteuert wird. Um jedoch der nach einer Leistungsänderung durch das Regulierventil i9 verursachten und erwünschten, momentanen Temperaturabweichung nicht sofort entgegenzuwirken, kann eine Einrichtung 28 vorgesehen werden, die eine zeitliche Verzögerung der Steuerimpulse zwischen Temperaturfühler 22 und Regulierventil 24 bewirkt, so daß der Temperaturregler erst dann auf die Brennstoffzufuhr einwirken wird, wenn die neue Kompressordrehzahl angenähert erreicht ist. Die zusätzliche Temperaturregulierung wird also nur so weit eingreifen, um die Beharrungstemperatur vor der Kompressorturbine auf den für Dauerbetrieb zulässigen Höchstwert einzuregeln.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird die Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer 5, die der Nutzleistungsturbine direkt vorgeschaltet ist, sowohl durch den Leistungsregler 12 als auch über das Regulierventil 21 durch die Temperatur vor der Nutzleistungsturbine beeinflußt. In diesem Beispiel wird das Regulierventil ig nicht mehr direkt durch den Leistungsregler i2, sondern sekundär über einen Druckumformer 29 gesteuert. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn z. B. die beiden Regulierorgane 13 und ig wesentlich verschiedene Charakteristiken benötigen oder wenn man z. B. das Regulierventil ig unabhängig und ohne Rückwirkung auf den Regler 13 beeinflussen will. Zwischen dem vor der Temperatur vor Nutzleistungsturbine beeinflußten Temperaturfühler ai und dem Regulierventil 23 soll auch eine Einrichtung 28 vorgesehen werden zur zeitlichen Verzögerung der zwischen den beiden Organen übertragenen Steuerimpulse. In der Brennstoffleitung 20 zur Brennkammer 7 ist ein Regulierventil 25 eingebaut, das ebenfalls temperaturgesteuert ist, aber im Gegensatz zu Ventil 23 nicht auf einen bestimmten Temperatursollwert einreguliert, sondern auf eine bestimmte Temperaturdifferenz gegenüber einem veränderlichen Temperaturniveau, welches der momentanen Temperatur vor der Nutzleistungsturbine entspricht und vom Temperaturfühler 21 auf das Ventil 25 übertragen wird. Die einzuregelnde Temperaturdifferenz wird zweckmäßig o° betragen, es kann aber auch ein anderer Wert gewählt werden, wenn es die Umstände bedingen.
  • Mit der Anordnung nach Fig.7 erhält man bei Leistungsänderung vor beiden Turbinen eine momentane Abweichung der Temperatur von ihrem Normalwert, was zu einer rascheren Regulierung und insbesondere bei Leistungsvermehrungen mithilft, den neuen Beharrungspunkt zu erreichen, ohne eine große momentane Drehzahlsenkung der Nutzleistungsturbine zu verursachen. Die gleiche Wirkung kann natürlich auch erzielt werden, indem die Anordnung umgekehrt wird, d. h. indem die Ventile ig und 23 in der Leitung 2o und der Regler 25 in der Leitung 27 angeordnet weiden, oder es könnten sowohl in die Leitungen 2o wie 27 je ein Ventil ig und ein Ventil 23 eingebaut werden. Dadurch könnte der Differenztemperaturregler 25 durch ein einfacheres Regelventil 23 ersetzt werden, bedingte aber die zusätzliche Verwendung eines Regulierventils ig.
  • Mit den Regelungen entsprechend den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 bis 7 werden kleine Leistungsänderungen, wie sie sich z. B. durch die Frequenzschwankungen eines Drehstromnetzes ergeben, fortwährend auf die Kompressorgruppe übertragen, so daß diese ständigen Drehzahlschwankungen unterworfen ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist eine Maßnahme vorgesehen, um diesen Nachteil zu verhindern. Eine Einrichtung 3o fängt die kleinen Schwankungen, welcher der Leistungsregler 12 dem Reguliersystem mitteilt, in der Weise auf, daß diese vom By-Paß-Regler i3 nicht oder kaum gespürt werden, und sich also auch keine Veränderung der By-Paß-Einstellung ergibt, während größere Leistungsänderungen ohne Hemmungen übertragen werden. Die kleinen Schwankungen im Reguliersystem werden aber vom Regulierventil ig ungehindert aufgenommen und bewirken über die Brennstoffzufuhr eine kleine Änderung der Temperatur vor der Nutzleistungsturbine, die genügt, um die verlangte kleine Leistungsänderung zu bewirken. Der Temperaturregler 23 vermag wegen der Verzögerungseinrichtung 28 den Schwankungen nicht nachzufolgen. Anderseits darf die Schwankung dieser Temperatur keine Wirkung ausüben auf den Temperaturregler 25, um die Schwankungen von der Kompressorgruppe fernzuhalten. Der Regler 25 soll also mit einer Einrichtung versehen sein, um eine bestimmte Unempfindlichkeitszone in der Nachregulierung des veränderlichen Temperaturniveaus zu erhalten, d. h. daß z. B. das Temperaturniveau außerhalb dieser Zone stets der vom Temperaturfühler 21 übermittelten Richttemperatur folgt, während das Niveau an der Zonengrenze beim Überschreiten dieser Grenze durch den Temperaturrichtwert festgehalten wird (Temperatur vor Nutzleistungsturbine). Es ergibt sich so eine kombinierte Temperatur-Drehzahl-Regulierung.
  • Der By-Paß-Regler 13 kann, wie es in allen gezeichneten Beispielen gezeigt ist, vom Leistungsregler in der Weise beeinflußt werden, daß er z. B. für eine verminderte Leistungsabgabe der Anlage eine Regelkraft im Sinne der Schließbewegung des By-Paß-Ventils bewirkt, während anderseits eine Drehzahlsenkung der Kompressorgruppe über den By-Paß-Regler eine Regelkraft im Sinne der Öffnungsbewegung des By-Paß-Ventils zur Folge hat. Durch diese Maßnahme kann eine Gleichgewichts-Temperatur-Drehzahl-Funktion nach Fig.3 erreicht werden, indem jede der Kurven f,', f,', f3 . . . diese Funktion für je eine bestimmte Einstellung des Leistungsreglers darstellt, die durch die Belastungen f1, f2, f3 ... der Nutzleistungsturbine gegeben sind, wobei f1 > f 2 > f s sein soll. Wird die Temperatur vor der Nutzleistungsturbine entsprechend Fig. 5 durch einen Temperaturregler konstant gehalten, so wirkt sich die im Kommentar zu Fig. 2 erklärte Temperaturselbstregulierung nur auf die Temperaturerhöhung der Niederdruckbrennkammer aus. Die Funktion: effektive Temperatur vor Kompressorturbine-Kompressorgruppen-Drehzahl kommt daher flachei zu liegen als A in Fig. 2, z. B. ungefähr wie B in Fig. 2 gezeigt, ist aber nicht mehr stark abhängig von der Temperaturträgheit, weil der Wärmeaustauscher 4. nicht mehr im Bereich der Selbstregulierung liegt. vVird ferner die Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer, die der Kompressorturbine vorgeschaltet ist, durch den Leistungsregler (entsprechend Fig.5) oder durch einen von diesem ausgelösten Regelvorgang gesteuert, so ergeben sich mehrere solche Temperatur-Drehzahl-Funktionen (fl", f2", f3" usw.), die je für eine bestimmte Stellung des Leistungsreglers gültig sind und den Belastungen f1, f2, f3 usw. entsprechen.
  • Beträgt z. B. die von der Nutzleistungsturbine außerhalb des Kreislaufes abgegebene Belastung f1, so werden sich bei Temperaturbeharrung die Kompressordrehzahl ial und die Turbinen-Eintrittstemperatur t1 ergeben, entsprechend dem Schnittpunkt der Linien fl' und f2", d. h. die effektive Temperatur vor der Kompressorturbine wird mit der Gleichgewichtstemperatur identisch sein. Wird durch eine Störung bei gleichbleibender Einstellung des Leistungsreglers die Drehzahl der Kompressorgruppe z. B. etwas erniedrigt, so wird sich für die neue Drehzahl eine tiefere Gleichgewichtstemperatur (Linie fi) und eine höhere effektive Temperatur vor der Turbine (Linie f1") einstellen. Durch die entstehende Temperaturdifferenz wird die Gruppe von selbst wieder auf die ursprüngliche Drehzahl zurückgeführt werden. Die Gruppe ist somit stabil.
  • Mit der Anordnung nach Fig.5 wird eine rasch eintretende Belastungsänderung der Nutzleistungsturbine von f, auf f2 etwa folgenden Regelvorgang auslösen: Beim Wegfall der Leistung wird die Nutzleistungsturbine beschleunigt, wodurch über den Beschleunigungsregler 15 das Abblaseventil 16 und das Drosselventil 17 7 so stark betätigt werden, daß die den Turbinen zugeführte Leistung so weit reduziert wird, bis keine weitere Drehzahlsteigerung der Nutzleistungsturbine mehr erfolgt. Zum Zweck einer einfacheren Verfolgung des Regelvorganges bei der Kompressorgruppe sei vorerst angenommen, daß die Drehzahl der Gruppe zuerst-noch konstant bleibe und die Drehzahl der Nutzleistungsturbine eben so weit steige, wie es der neuen Belastung f 2 entspricht. Durch diese Drehzahlerhöhung wird einerseits eine Regelkraft ausgelöst, die das By-Paß-Ventil so weit schließt, daß die Gleichgewichtstemperatur entlang der Linie nl steigt bis zum Schnittpunkt mit der Linie f,'; anderseits wird die Brennstoffzufuhr vom Leistungsregler so weit gedrosselt, daß die Temperatur vor der Turbine entlang der Linie st, fällt bis zum Schnitt mit der Kurve f2". Die Temperaturdifferenzen zwischen der momentanen Gleichgewichtstemperatur und effektiven Temperatur vor der Turbine entspricht einer bestimmten Minderleistung der Turbine gegenüber dem Kompressor, welche die Gruppe einer tieferen Drehzahl entgegenführt. 'Während der Drehzahlsenkung wird das By-Paß-Ventil durch die von dieser Drehzahlsenkung hervorgerufenen Regelkraft zunehmend geöffnet, wodurch die Gleichgewichtstemperatur entlang der Linie f,' wieder absinkt. Anderseits folgt die wirkliche Temperatur vor der Turbine der Linie f2' und steigt also wieder mit abnehmender Drehzahl. Die Drehzahl sinkt so lange, bis sich die Linien fz und f2" wieder schneiden. Es stellt sich dann die neue Drehzahl it, und eine neue Temperatur 1, ein. In Wirklichkeit wird die Drehzahländerung der Kompressorgruppe nach dem Beginn der Leistungsabschaltung sofort eintreten, sowohl beringt durch die von den Ventilen 16 und 17 verursachten Leistungsverminderung der Turbinen als auch durch die Leistungsverminderung der Kompressorturbine durch die Betätigung des By-Paß-Ventils und die Drosselung der Brennstoffzufuhr. Anderseits wird die Drehzahl der Nutzleistungsturbine vorübergehend etwas höher steigen, als der neuen Gleichgewichts'-rehzahl entspricht. Die Gleichgewichtstemperatur wird daher etwa entlang der Linie gi und die effektive Temperatur entlang der Linie et verlaufen (Fig. 4a und 4b).
  • Bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen ist die Hochdruckturbine 6 stets als identisch mit der Nutzleistungsturbine dargestellt, die neben dem Drehstromgenerator 9 noch den Hochdruckkompressor antreibt. Diese Anordnung ist nicht notwendig mit dem Erfindungsgegenstand verbunden, und sie könnte auch anders gewählt werden, z. B. indem die Niederdruckturbine zugleich Nutzleistungsturbine wäre oder indem nur ein Kompressor vorgesehen wäre, der entweder von der Hochdruck- oder der Nielerdrückturbine getrieben würde, wobei die freie Turbine, die Nutzleistungsturbine, nur den Drehstromgenerator antreiben würde.
  • Die Umführungsleitung zur Nutzleistungsturbine ist in allen gezeichneten Beispielen zwischen der vorgeschalteten Brennkammer und der Turbine gezweigt; die Abzweigung kann aber ebensogut vor der zugehörigen Brennkammer erfolgen, also Brennkammer und Turbine umführen.
  • Für die Übertragung des von der abzugebenden Nutzleistung ausgelösten Regulierimpulses ist in den Beispielen ein Drehzahlregler 12 und eine Öldurchflußregulierung vorgesehen, die von der mit der Nutzleistungsturbinenwelle angetriebenen Pumpe ii gespeist wird. Auch diese Anordnung ist nicht notwendig durch die Erfindung bedingt. Es kann auch jede andere Übertragungseinrichtung verwendet werden, die die Regulierimpulse von einem von der abzugebenden Nutzleistung beeinflußten Regler eindeutig auf die zu regulierenden Apparate weitergibt.
  • In den gezeigten Beispielen ist ferner das By-Paß-Ventil 14 als starr verbunden dargestellt mit dem By-Paß-Regler 13. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, zwischen den beiden Apparaten ein. hydraulisches oder pneumatisches System einzuschalten.
  • Das Abblaseventil 16 und das Drosselventil 17, die bei Leistungsabschaltungen die den Turbinen zugeführte Leistung vermindern sollen, sind in den Beispielen durchweg zwischen Hochdruckkompressor und Wärmeaustauscher 4 angeschlossen. Das Abblaseventil 16 führt dabei einen Teil der Druckluft direkt ins Freie unter Umgehung der Turbinen, während das Drosselventil 17 den noch durch die Turbinen strömenden Teil der geförderten Druckluft weiter abdrosselt. Die beiden Organe könnten natürlich auch an anderer Stelle des Kreislaufes eingebaut sein; jedoch scheint die gezeichnete Anordnung am vorteilhaftesten zu sein, da die Ventile von relativ kalter Luft durchflossen werden bei maximaler Wirkung der Anordnung. Die Steuerung der beiden Ventile ist nur schematisch angedeutet als Abhängigkeit von einem mit der Nutzleistungsturbine verbundenen Beschleunigungsregler.
  • Als Regelkraft zum By-Paß-Regler 13, die von der Drehzahl der Kompressorgruppe abhängig ist, wird im Ausführungsbeispiel nach Fig.5 ein Öldruck verwendet, der von der Pumpe 18 erzeugt wird, die mit der Welle der Kompressorgruppe gekuppelt ist. In den Beispielen nach Fig. 6, 7 wir! für diese Regelkraft direkt ein Druck des Arbeitskreislaufes zwischen Austritt Hochdruckbrennkammer und Eintritt Hochdruckturbine verwendet. Es kann aber prinzipiell jeder Druck des Anlagekreislaufes verwendet werden, der von der Drehgahl der Kompressorturbinengruppe beeinflußt wird, z. B. der Druck zwischen den beiden Kompressoren oder auch ein Druck irgendwo zwischen Eintritt und Austritt eines Kompressors. Die Regülierüng der .Brennstoffzufuhr. .zü den Brennkammern wird- in den ,gezeichneten Beispielen vereinfacht dargestellt, indem in. der Brennstoffleitung 2o zwischen der Brennstoffpumpe und der Brennerdüse eine o?er mehrere regulierte Drosselstellen vorgesehen sind. Selbstverständlich kann auch jede andere Art der Brennstoffzufuhrregulierung Verwendung finden, z. B. unter Anwendung- eines-in-die-Brennstoffleitung eingeschalteten Niveaugefäßes, dessen Druckraum über dem Brennstoffniveau mit einem Luftdurchflußsystem in Verbin--iung steht, wobei der wirkende Druck durch ein oder mehrere gesteuerte Ventile reguliert wird.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig.5 wird die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 7, die der Kompressorgruppe unmittelbar vorgeschaltet ist, durch das Regulierventil ig reguliert, das seinerseits durch einen Öldruck gesteuert wird, der direkt durch den Leistungsregler 12 eingestellt wird. Die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 5 wird in diesem Beispiel durch das Regulierventil 23 reguliert, das über den Fühler 21 durch die Temperatur vor der Nutzleistungsturbine 6 in der Weise gesteuert wird, daß diese Temperatur stets dem für Dauerbetrieb zulässigen Höchstwert entspricht.

Claims (17)

  1. PATENTANSPRLCHE: i. Verfahren zur Regelung von Gasturbinenanlagen mit mindestens einer Kompressor-Turbinen-Gruppe und mindestens einer weiteren in Serie geschalteten Turbine (Nutzleistungsturbine), wobei die Teillastregelung durch Drehzahländerung mindestens einer Kompressorgruppe und teilweiser Umführung der Nutzleistungsturbine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Brennstoffzufuhr mindestens einer der Brennkammern des Kreislaufes als auch ein in der Umführungsleitung der Nutzleistungsturbine eingebautes By-Paß-Ventil kontinuierlich gesteuert werden, wobei insbesondere der Regler, der das By-Paß-Ventil steuert, einerseits durch den Leistungsregler der Nutzleistungsturbine und anderseits durch eine von der Drehzahl der mit Drehzahländerung arbeitenden Kompressorgruppe abhängigen Regelkraft beeinflußt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zeitraumes vom Beginn einer Leistungsverminderung bis zum Erreichen der neuen Gleichgewichtsärehzahl der Kompressorgruppe die den Turbinen im Arbeitsmittel zugeführte Leistung zusätzlich vermindert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verminderung der den Turbinen zugeführten Leistung durch eine zusätzliche teilweise Umführung mindestens einer der Turbinen erreicht wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verminderung der den Turbinen zugeführten Leistung sowohl durch eine zusätzliche teilweise Umführung mindestens einer der Turbinen wie auch durch mindestens eine -Drosselung des Strömungsweges zwischen Kompressor und Turbinen erreicht wird.
  5. 5._ Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler, welcher die zusätzliche Verminderung der den Turbinen zugeführten Leistung bewirkt, durch die Beschleunigung der Nutzleistungsturbine beeinflußt wird. ._ _
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzielung einer verminderten Leistungsabgabe der Anlage der By-Paß-Regler vom Leistungsregler in der Weise beeinflußt wird, daß er eine Regelkraft im Sinne der Schließbewegung des By-Paß-Ventils und eine Drehzahlsenkung der Kompressorgruppe über den By-Paß-Regler eine Regelkraft im Sinne der Öffnungsbewegung des By-Paß-Ventils bewirkt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelkraft, die von der >Drehzahl der Kompressorgruppe abhängig ist, ein von der Kompressorwellendrehzahl abhängiger Öldruck verwendet wird. B.
  8. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu mindestens einer Brennkammer durch einen vom Leistungsregler ausgelösten Regelvorgang beeinflußt wird. g.
  9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu mindestens einer der Brennkammern, die einer Kompressorturbine unmittelbar vorgeschaltet ist, durch den Leistungsregler direkt beeinflußt wird. io.
  10. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu mindestens einer der Brennkammern durch Temperaturregler gesteuert wird. ii.
  11. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu mindestens einer der Brennkammern sowohl durch den Leistungsregler als auch durch einen Temperaturregler beeinflußt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu mindestens einer Brennkammer sowohl durch einen vom Leistungsregler ausgelösten Regelvorgang als auch durch einen Temperaturregler beeinflußt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch i, ix oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturregler mit einer zeitlichen Verzögerung arbeitet und auf einen festen Temperatursollwert einreguliert wird. 1q..
  14. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß allfällig zusätzlich vorhandene Temperaturregler auf einen Sollwert der Temperaturdifferenz gegenüber einem veränderlichen Temperaturniveau einreguliert werden.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das veränderliche Temperaturniveau dem Momentanwert der von einem Regler gemäß Anspruch 13 geregelten Temperaturmomentanrichtwert mindestens teilweise nachfolgen läßt.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das Temperaturniveau innerhalb einer festgelegten Unempfindlichkeitszone dem Momentanrichtwert nicht nachfolgen läßt.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regulierapparat verwendet wird, der ,für kleine Leistungsänderungen durch eine Verzögerung die Einwirkung des Leistungsreglers auf das By-Paß-Ventil. verhindert und somit die Leistungsveränderung nur durch die Brennstoffregulierung erfolgt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1023638B (de) * 1956-09-28 1958-01-30 Daimler Benz Ag Vorrichtung zum Abbremsen eines von einer Gasturbinenanlage angetriebenen Aggregates, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
DE1124768B (de) * 1956-09-25 1962-03-01 British Thomson Houston Co Ltd Umsteuerbare Gasturbinenanlage mit einer Verdichter-Antriebsturbine, einer Nutzleistungs-Vorwaertsturbine und einer Nutzleistungs-Rueckwaertsturbine
DE1137267B (de) * 1955-02-24 1962-09-27 United Aircraft Corp Regeleinrichtung fuer Gasturbinentriebwerke

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DE1124768B (de) * 1956-09-25 1962-03-01 British Thomson Houston Co Ltd Umsteuerbare Gasturbinenanlage mit einer Verdichter-Antriebsturbine, einer Nutzleistungs-Vorwaertsturbine und einer Nutzleistungs-Rueckwaertsturbine
DE1023638B (de) * 1956-09-28 1958-01-30 Daimler Benz Ag Vorrichtung zum Abbremsen eines von einer Gasturbinenanlage angetriebenen Aggregates, insbesondere eines Kraftfahrzeuges

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