DE909269C

DE909269C - Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsregelung von Gasturbinen mit keramischen Entspannerschaufeln

Info

Publication number: DE909269C
Application number: DEK4182D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Waldemar Hryniszak
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1943-07-25
Filing date: 1943-07-25
Publication date: 1954-04-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsregelung von Gasturbinen mit keramischen Entspannerschaufeln Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelung von Gasturbinen mit Entspannerschaufeln, die aus keramischem Werkstoff, wie z. B. Sinteroxyd, hergestellt sind. Dabei erfolgt die Regelung der Leistung durch Änderung der Beaufschlagungstemperatur des Entspanners.
Bekanntlich ermöglicht die Anwendung keramischer Teile in Gasturbinenentspannern eine Vergrößerung ihrer Eintrittstemperatur und damit eine Verminderung des spezifischen Brennstoffverbrauches der Gasturbine. Ein bisher ausschlaggebender Nachteil von keramischen Teilers in Gasturbinenentspannern war jedoch die Empfindlichkeit keramischer Baustoffe gegen rasche Temperaturänderungen. Derartige Änderungen sind jedoch während Laständerungen der Gasturbine im allgemeinen unvermeidlich, und die bisher üblichen Regelverfahren und Regelvorrichtungen rufen bei schnellen Laständerungen der Turbine so rasche Temperaturänderungen hervor, daß keramische Werkstoffe, die, wie erwähnt, hiergegen empfindlich sind, Schaden leiden können.
Die Erfindung schlägt daher zur Regelung der Leistung von Gasturbinen mit Entspannerschaufeln aus keramischem Werkstoff, insbesondere aus Sinteroxyden, ein Verfahren vor, bei dem zwecks Vermeidung unzulässig hoher innerer Spannungen der Schaufeln das Maß der zeitlichen Änderung der Beaufschlagungstemperatur des Entspanners in Abhängigkeit vom Werkstoff und der Gestalt, insbesondere den Querschnitten, der aus keramischem Werkstoff hergestellten Teile begrenzt wird, und zwar dadurch, daß die in die Brennkammer bzw. Brennkammern eingespritzte, von einem üblichen Leistungsregler zugemessene Kraftstoffmenge durch einen zusätzlichen Regeleingriff bzw. zusätzliche Regelelemente derart in Abhängigkeit von der Temperatur der Schaufeln begrenzt wird, daß die Temperatur der die Schaufeln beaufschlagenden Brenngase nur jeweils um ein bestimmtes Maß höher oder niedriger sein kann als die Schaufeltemperatur.
Als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhaft eine Einrichtung vorgesehen, bei der ein sich mit dem die Kraftstoffmenge regelnden Glied des üblichen Leistungsreglers bewegendes Teil in seiner Bewegung begrenzt wird durch zwei Anschläge, wobei diese Anschläge ohne ihren Zwischenraum zu ändern, gemeinsam in Abhängigkeit von der Schaufeltemperatur; z. B. mittels eines Thermoelementes im gleichen Sinne verstellt werden und der Bereich zwischen den Anschlagsgrenzen, innerhalb dessen der übliche Leistungsregler sich ungehindert bewegen kann, in Abhängigkeit von Werkstoff, Gestalt und Querschnitten der Keramikteile festgelegt ist.
Besonders zweckmäßig ist eine Anlage, bei der mehrere Brennkammern mit mindestens je einer Kraftstoffeinführungsdüse vorhanden sind und die Einschaltung bzw. die Abschaltung der einzelnen Brennkammern entsprechend der zulässigen Temperaturzunahme bzw. -abnähme nacheinander erfolgt.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung in schematischer Darstellung. Der Gasturbinenentspanner i ist mit mehreren Brennkammern 2, 3 und -. versehen, die mit mindestens je einer Einspritzdüse 5, 6 und 7 versehen sind. Der Brennstoff wird von einer Pumpe 8 aus einem Tank 9 gefördert. Die Brennstoffmenge selbst wird z. B. über einen Hahn io auf die einzelnen Brennstoffdüsen verteilt. Die Kraftstoffmenge wird hierbei mittels des Regelgliedes i i, das durch das Gestänge 12 und 13 mit dem Hahn io verbunden ist, geregelt. Das Gestänge 13 setzt sich in einem Gestänge 14 fort, dessen Bewegung durch zwei Anschläge 15 und 16 begrenzt ist. Die Stellung dieser Anschläge wird von einem Nocken 18 aus gesteuert, wobei die Gegenkraft durch eine Feder 17 hergestellt wird. Die Bewegung des Nockens wird durch eine verschiebbare Zahnstange 2o, die in ein mit dem Nocken fest verbundenes Zahnrad i9 eingreift, eingeleitet. Die Bewegung dieser Zahnstange erfolgt durch ein an sich bekanntes Übertragungsorgan 21, das seine Impulse von einem Thermoelement 22 über eine Leitung 23 erhält. Dieses Thermoelement reagiert auf die Temperatur der Schaufeln.
Wird z. B. die Eintrittstemperatur zu dem Turboentspanner i verkleinert, dann kann die Verringerung der Brennstoffzufuhr nur in dem Maße erfolgen, als dies durch die Stellung der Anschläge 15 und 16 zugelassen wird. Die Stellung dieser Anschläge aber hängt von der Temperaturabnahme des Schaufelwerkstoffes ab. Die Verringerung der Brennstoffmenge kann hierbei so erfolgen, daß die Brennkammern der Reihe nach abgeschaltet werden, also z. . zuerst 2, dann 3 und zuletzt 4.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinen mit Entspannerschaufeln aus kerainischem Werkstoff, insbesondere aus Sinteroxyden, bei dem zwecks Vermeidung unzulässig hoher innerer Spannungen der Schaufeln das Maß der zeitlichen Änderung der Beaufschlagungstemperatur des Entspanners in Abhängigkeit vom Werkstoff und der Gestalt, insbesondere den Querschnitten, der aus keramischem Werkstoff hergestellten Teile begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Brennkammer bzw. Brennkammern eingespritzte, von einem üblichen Leistungsregler zugemessene Kraftstoffmenge durch einen zusätzlichen Regeleingriff bzw. zusätzliche Regelelemente derart in Abhängigkeit von der Temperatur der Schaufeln begrenzt wird, daß die Temperatur der die Schaufeln beaufschlagenden Brenngase nur jeweils um ein bestimmtes Maß höher oder niedriger sein kann als die Schaufeltemperatur.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich mit dem die Kraftstoffmenge regelnden Glied (io) des üblichen Leistungsreglers (i i) bewegendes Teil (14) in seiner Bewegung begrenzt wird durch zwei Anschläge (15, 16), wobei diese Anschläge (15, 16) ohne ihren Zwischenraum zu ändern, gemeinsam in Abhängigkeit von der Schaufeltemperatur, z. B. mittels eines Thermoelementes (22) im gleichen Sinne verstellt werden und der Bereich zwischen den Anschlagsgrenzen, innerhalb dessen der übliche Leistungsregler (ii) sich ungehindert bewegen kann, in Abhängigkeit von Werkstoff, Gestalt und Querschnitten der Keramikteile festgelegt ist.
3. Vorrichtung, insbesondere nachAnspruch ä zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brennkammern (2 bis 4) mit mindestens je einer Kraftstoffeinführungsdüse (5 bis 7) vorhanden sind und daß die Einschaltung bzw. die Abschaltung der einzelnen Brennkammern entsprechend der zulässigen Temperaturzunahme bzw. -abnähme nacheinander erfolgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 632 3-i6; A. S t o d o 1 a, Dampf- und Gasturbinen, Berlin 1924, S. 10291030.