EP1654443B1 - Verfahren zum abbremsen eines rotors einer strömungsmaschine und eine drehvorrichtung zum antreiben des rotors einer strömungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum abbremsen eines rotors einer strömungsmaschine und eine drehvorrichtung zum antreiben des rotors einer strömungsmaschine Download PDF

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EP1654443B1
EP1654443B1 EP04763286A EP04763286A EP1654443B1 EP 1654443 B1 EP1654443 B1 EP 1654443B1 EP 04763286 A EP04763286 A EP 04763286A EP 04763286 A EP04763286 A EP 04763286A EP 1654443 B1 EP1654443 B1 EP 1654443B1
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EP
European Patent Office
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rotor
drive
turbine
load element
designed
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EP04763286A
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EP1654443A1 (de
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Antje Noack
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/006—Arrangements of brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/34—Turning or inching gear

Definitions

  • the invention relates to a method for braking a rotor of a turbomachine according to the preamble of claim 1 and to a gas turbine with a working machine and a rotating device according to the preamble of claim 6.
  • a device for slowly rotating a steam turbine shaft is known.
  • the exciter of the power generator coupled to the steam turbine shaft is operated as a motor in operating pauses to drive the turbine shaft. Since the operation of the generator as a motor requires higher speeds than is necessary for the rotary operation in the operating pauses, a speed reduction gear is connected between the rotor shaft and the drive shaft of the exciter.
  • the oil storage is fed in addition to a lubricating oil and in addition by a lifting oil supply, which serves to hydrostatically raise the rotor during rotary operation.
  • the disadvantage here is that the Abfahrprogramm performing control of the gas turbine then does not automatically shut off the oil supply to the oil storage because of the constant rotational movement of the rotor.
  • the automated shutdown of the oil supply of the oil storage would only take place when the speed monitoring sensor detects the stoppage of the rotor. Fault messages of the controls are the result, which then require manual intervention.
  • the manual shutdown of the oil supply is necessary, the rotor then rotates unlubricated in the oil storage to a standstill. This can lead to wear and defects on rotor and oil storage.
  • the object of the invention is therefore to provide a cost-effective method for braking a rotor of a turbomachine, with which the conditional by the draft of rotation of the rotor is slowed down until the rotor is stopped. It is another object of the invention to provide a device corresponding thereto.
  • the solution is based on the consideration that after completion of the cooling phase for braking the rotor is braked to a standstill by this by means of the coupled drive shaft drive in reverse operation drives.
  • the already designed and designed for the rotary operation of the rotor rotating device is operated so inexpensively in the reverse mode.
  • Existing turbines, which already have a rotating device, can be inexpensively converted by minor additions or conversions.
  • the controller performs automatically during the Abfahrprogramms after turning operation by the braking operation and can then turn off after detecting the stoppage of the rotor oil supply to the oil storage. A manual intervention in the Abfahrprogramm can be prevented.
  • the drive is disconnected from the energy source and connected to a load element.
  • the disconnection of the power source stops the drive of the rotor and thus the rotary operation of the turbine.
  • the reverse operation of the drive can be performed.
  • the prevailing in the turbine draft maintains the rotational movement of the rotor upright. This transmits the rotary motion via the drive shaft to the drive.
  • the rotational energy is converted by the drive and then dissipated by means of a load element.
  • the load torque for the rotor increases, which slows down the rotation of the rotor until it comes to a standstill.
  • the drive is designed as a hydraulic motor, which operates in reverse operation as a hydraulic pump.
  • the drive is designed as an electric motor, which operates in reverse operation as an electric generator.
  • the energy supply of the oil storage can be switched off after the rotor has stopped.
  • the drive is designed as a hydraulic motor which operates in reverse operation as a hydraulic pump and a throttle or a valve is provided as a load element
  • the liquid medium conveyed by the hydraulic motor in reverse operation can flow through a throttle or a valve.
  • a load element is provided, on which dissipates the flow energy of the pumped medium.
  • the drive of the hydraulic motor is effected by the draft, which flows through the flow path of the turbine and thereby causes the rotor in a rotational movement.
  • the throttle or the valve are designed to be controllable in an advantageous refinement, so that at any time the required load torque can be adjusted for braking the rotor.
  • the load element is designed as an electrical load and the drive as an electric motor.
  • the rotational energy of the rotor is converted into an electric current by means of the electric motor, which operates in reverse operation as an electric generator, and delivered to the consumer.
  • the load of the consumer is dimensioned so that a delay of the rotation of the rotor begins until it has come to a standstill. It is advantageous that the load element is adjustable.
  • the turbomachine is designed as a gas turbine.
  • the turbomachine is designed as a compressor.
  • FIG. 2 shows a gas turbine 1 in a longitudinal partial section. It has inside a rotatably mounted about a rotation axis 2 rotor 3, which is also referred to as a turbine rotor or rotor shaft. Along the rotor 3 follow a suction housing 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of coaxially arranged burners 7, a turbine 8 and the exhaust housing 9 to each other.
  • annular compressor passage 10 In the compressor 5, an annular compressor passage 10 is provided, which tapers in the direction of the annular combustion chamber 6 in cross section. At the combustion chamber side output of the compressor 5, a diffuser 11 is arranged, which communicates with the annular combustion chamber 6 in flow communication.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 12 for a mixture of a fuel and compressed air.
  • a hot gas duct 13 is in flow communication with the combustion chamber 12, wherein the hot gas duct 13, the exhaust housing 9 is arranged downstream.
  • blade rings are alternately arranged.
  • a stator blade ring 15 formed from guide vanes 14 is followed by a fan blade ring 17 formed by blades 16.
  • the stationary stator blades 14 are connected to the stator 18, whereas the rotor blades 16 are fastened to the rotor 3 by means of a turbine disk 19.
  • the rotor 3 is rotatably supported by means of an oil bearing 21.
  • the oil storage 21 is thereby fed in addition to a lubricating oil and additionally by a lifting oil supply, which serves to hydrostatically raise the rotor 3 during the rotary operation.
  • air 21 is sucked in by the compressor 5 through the intake housing 4 and compressed in the compressor passage 10.
  • the provided at the burner end of the compressor 5 air 21 is passed through the diffuser 11 to the burners 7 and mixed there with a fuel.
  • the mixture is then burned to form a working fluid 20 in the combustion chamber 10. From there, the working fluid 20 flows into the hot gas duct 13.
  • the working fluid 20 relaxes momentum, so that the rotor 3 is driven and with him a coupled to him machine (not shown).
  • FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram 35 of a rotating device 22.
  • An output P of the hydraulic unit 23 is connected to the input of a pressure reducing valve 24.
  • the output of the pressure reducing valve 24 is in fluid communication with the inlet of a flow control valve 25 whose output is connected to the input of a hydraulic motor 26.
  • the output of the hydraulic motor 26 is connected to the input of a pressure relief valve 27.
  • the output of the pressure limiting valve 27 is in fluid communication with the inlet T of the hydraulic unit 23.
  • a drive shaft 28 of the hydraulic motor 26 is connected via a gear 29 to a rotor 30 of a turbomachine 31.
  • the pressure reducing valve 24 and the pressure limiting valve 27 are each actuated electromagnetically.
  • the turbomachine 31 can be designed as a compressor or as a gas turbine 1.
  • the hydraulic unit 23 has a controllable hydraulic pump 32, which is driven by a motor 33.
  • the input of the hydraulic pump 32 is in flow communication with a hydraulic accumulator 34.
  • the output of the hydraulic pump 32 is formed as an output of the hydraulic unit 23.
  • the hydraulic circuit 35 is designed for three operating conditions: a rotational operation, a freewheeling operation and a braking operation.
  • the drive shaft 28 of the hydraulic motor 26 is not coupled to the rotor 30 of the turbomachine 31. Only with the shutdown of the turbomachine 31, the drive shaft 28 is coupled to the rotor 30.
  • the hydraulic motor 26 is fed by the hydraulic unit 23, wherein the pressure reducing valve 24 allows a pressure of about 150 bar in the hydraulic fluid.
  • the flow control valve 25 limits the flow rate of the hydraulic fluid to a volume of max. 70 1 / min.
  • the pressure relief valve 27 is unconfirmed, so that there no pressure drops.
  • the drive shaft 28 remains connected to the rotor 30 via the gear 29.
  • the pressure reducing valve lowers the pressure of the hydraulic fluid to 10 bar.
  • the hydraulic motor 26 continues to be supplied with a sufficient amount of hydraulic means without generating an effective drive torque on the drive shaft 28.
  • the hydraulic motor 26 is thus decoupled from the hydraulic unit 23 as an energy source.
  • the pressure limiting valve 27 remains set to 0 bar, so that no pressure loss occurs in the hydraulic fluid. Due to friction losses, the rotor speed decreases.
  • the drive shaft 28 of the hydraulic motor 26 is coupled to the rotor 30 of the turbomachine 31.
  • the pressure reducing valve 24 reduces the pressure in the hydraulic fluid to 10 bar.
  • the pressure relief valve 27 is now controlled such that there sets a steadily building pressure in the hydraulic fluid.
  • the pressure limiting valve 27 is used in braking mode as a load element for the operated in reverse hydraulic motor 26.
  • the hydraulic motor 26 is now driven by the rotation of the rotor 30 so that it operates as a pump. Consequently, the hydraulic motor 26 further conveys the hydraulic fluid to the pressure limiting valve 24, where a pressure build-up in the hydraulic fluid takes place.
  • a load is generated for the rotating rotor 30, which slows down and slows down the rotation.
  • the desired braking torque is generated to bring the rotor 30 to a standstill.
  • the control of the turbomachine 31 switches off the supply of the oil reservoir 21 of the rotor 3 automatically to complete the Abfahrprogramms.
  • the suppressed oil supply friction in the oil storage 21 is generated, which slows the rotor 30 to a standstill. This also prevents the rotor 30 of the turbomachine 31 from being put in a rotational movement by the natural train from standstill.
  • the pressure relief valve 24 can be opened again to the hydraulic motor 26 to relieve pressure and reduce the hydraulic fluid.
  • a load element is connected in a stationary gas turbine and the work machine can be used as a brake, instead of a payload.
  • the generator can be short-circuited as a working machine, in which the internal resistance of the generator then serves as a load element.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines Rotors (3, 30) einer Strömungsmaschine (31) mit einer Drehvorrichtung (22), die einen von einer Energiequelle gespeisten Antrieb mit einer Antriebswelle (28) aufweist, an die der Rotor (3, 30) ankoppelbar ist, wobei während einer Abkühlphase der Turbine (8) der Rotor (3, 30) mittels der dann angekoppelten Antriebswelle (28) vom Antrieb angetrieben wird. Um ein Verfahren zum Abbremsen eines Rotors (3, 30) einer Strömungsmaschine (31) anzugeben, mit der die durch den Luftzug durch die Turbine (8) bedingte Drehbewegung des Rotors (3, 30) verlangsamt bis der Rotor (3, 30) steht, wird vorgeschlagen, dass nach Abschluss der Abkühlphase zum Abbremsen des Rotors (3, 30) dieser mittels der angekoppelten Antriebswelle (28) den Antrieb im Umkehrbetrieb antreibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines Rotors einer Strömungsmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Gasturbine mit einer Arbeitsmaschine und einer Drehvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
  • Aus der DE 524 329 ist eine Einrichtung zum langsamen Drehen einer Dampfturbinenwelle bekannt. Die Erregermaschine des an die Dampfturbinenwelle angekoppelten Stromerzeugers wird in Betriebspausen als Motor betrieben, um die Turbinenwelle anzutreiben. Da der Betrieb des Generators als Motor höhere Drehzahlen benötigt als für den Drehbetrieb in den Betriebspausen notwendig ist, ist zwischen der Rotorwelle und der Antriebswelle der Erregermaschine ein Geschwindigkeitsmindergetriebe geschaltet.
  • Es ist ferner bekannt, dass in einem Abfahrprogramm nach dem Abschalten einer Gasturbine der in einem Öllager gelagerte Rotor in einem sogenannten Drehbetrieb mittels einer Drehvorrichtung bei einer niedrigeren Drehzahl gedreht wird. Die beim Betrieb der Turbine aufgeheizten und sich ausgedehnten Komponenten werden so während dieser Abkühlphase von der Betriebstemperatur der Gasturbine auf die Umgebungstemperatur abgekühlt. Der Verdichter saugt Umgebungsluft an und pumpt diese in den ringförmigen Strömungspfad der Brennkammer und der Turbine, so dass die Komponenten gekühlt werden und der Gasturbine Wärme entzogen wird.
  • Das Öllager wird dabei neben einer Schmieröl- und zusätzlich von einer Anhebeölversorgung gespeist, die dazu dient, den Rotor während des Drehbetriebs hydrostatisch anzuheben.
  • Nach dem Abschalten der Drehvorrichtung kann sich ein Luftzug durch den Verdichter, die Brennkammer und die Turbine einstellen, der als Naturzug bezeichnet wird und von der Wetterlage abhängig ist. Dieser kann derart groß werden, dass während des Abfahrprogramms der Rotor der Gasturbine trotz abgeschalteter Drehvorrichtung weiter in einer Drehbewegung verbleibt.
  • Nachteilig ist dabei, dass die das Abfahrprogramm durchführende Steuerung der Gasturbine dann die Ölversorgung des Öllagers wegen der ständigen Drehbewegung des Rotors nicht selbsttätig abschaltet. Das automatisierte Abschalten der Ölversorgung des Öllagers würde erst dann erfolgen, wenn die die Drehzahl überwachende Sensorik den Stillstand des Rotors erkennt. Störungsmeldungen der Steuerungen sind die Folge, die dann einem manuellen Eingriff erfordern. Zum Abbremsen des Rotors ist dann die manuelle Abschaltung der Ölversorgung nötig, wobei der Rotor dann bis zum Stillstand ungeschmiert im Öllager rotiert. Dies kann zu Verschleiß und Defekten an Rotor und Öllager führen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kostengünstiges Verfahren zum Abbremsen eines Rotors einer Strömungsmaschine anzugeben, mit der die durch den Luftzug bedingte Drehbewegung des Rotors verlangsamt wird, bis der Rotor steht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine dazu korrespondierende Vorrichtung anzugeben.
  • Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die auf die Vorrichtung gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Lösung geht dabei von der Überlegung aus, dass nach Abschluss der Abkühlphase zum Abbremsen der Rotor in den Stillstand abgebremst wird, indem dieser mittels der angekoppelten Antriebswelle den Antrieb im Umkehrbetrieb antreibt. Die bereits für den Drehbetrieb des Rotors konzipierte und ausgelegte Drehvorrichtung wird so kostengünstig im Umkehrbetrieb betrieben. Bestehende Turbinen, die bereits eine Drehvorrichtung aufweisen, können durch geringfügige An- oder Umbauten kostengünstig umgerüstet werden.
  • Die Steuerung führt während des Abfahrprogramms im Anschluss an den Drehbetrieb selbsttätig den Bremsbetrieb durch und kann dann nach dem Erkennen des Stillstandes des Rotors die Ölversorgung des Öllagers abschalten. Ein manuelles Eingreifen in das Abfahrprogramm kann so verhindert werden.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Abschluss der Abkühlphase der Antrieb von der Energiequelle getrennt und an ein Lastelement angeschlossen. Das Abtrennen der Energiequelle beendet den Antrieb des Rotors und somit den Drehbetrieb der Turbine. Durch den Anschluss des Lastelementes an den Antrieb kann der Umkehrbetrieb des Antriebes durchgeführt werden. Der in der Turbine herrschende Luftzug erhält die Drehbewegung des Rotors aufrecht. Dieser gibt die Drehbewegung über die Antriebswelle an den Antrieb weiter. Die Rotationsenergie wird durch den Antrieb umgewandelt und dann mittels eines Lastelementes dissipiert. Das Lastmoment für den Rotor erhöht sich, wodurch die Drehbewegung des Rotors sich verlangsamt, bis er zum Stillstand kommt.
  • Vorteilhaft ist der Antrieb als Hydromotor ausgebildet, der im Umkehrbetrieb als Hydropumpe arbeitet.
  • Zweckmäßigerweise ist der Antrieb als Elektromotor ausgebildet, der im Umkehrbetrieb als Elektrogenerator arbeitet.
  • Wenn der Rotor mittels eines Öllagers gelagert ist, kann nach dem Stillstand des Rotors die Energieversorgung des Öllagers ausgeschaltet werden.
  • Wenn der Antrieb als Hydromotor ausgebildet ist, der im Umkehrbetrieb als Hydropumpe arbeitet und als Lastelement eine Drossel oder ein Ventil vorgesehen ist, kann das von dem Hydromotor im Umkehrbetrieb geförderte flüssige Medium durch eine Drossel oder ein Ventil strömen. Somit ist im Kreislauf des Mediums ein Lastelement vorgesehen, an dem die Strömungsenergie des geförderten Mediums dissipiert. Der Antrieb des Hydromotors erfolgt dabei von dem Luftzug, der durch den Strömungspfad der Turbine strömt und dabei den Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Die Drossel oder das Ventil sind dabei in einer vorteilhaften Weitergestaltung regelbar ausgebildet, so dass zum Abbremsen des Rotors jederzeit das benötigte Lastmoment eingestellt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lastelement als ein elektrischer Verbraucher und der Antrieb als Elektromotor ausgebildet. Die Rotationsenergie des Rotors wird mittels des Elektromotors, der dabei im Umkehrbetrieb als Elektrogenerator arbeitet, in einen elektrischen Strom umgewandelt und an den Verbraucher abgegeben. Dabei ist die Last des Verbrauchers so dimensioniert, dass eine Verzögerung der Rotation des Rotors einsetzt, bis dieser zum Stillstand gekommen ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Lastelement regelbar ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Strömungsmaschine als Gasturbine ausgebildet.
  • Gemäß einem vorteilhaften Vorschlages ist die Strömungsmaschine als Verdichter ausgebildet.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen die Figuren:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Strömungsmaschine mit einer Drehvorrichtung,
    Figur 2
    einen Längsteilschnitt durch eine Gasturbine.
  • Die Figur 2 zeigt eine Gasturbine 1 in einem Längsteilschnitt. Sie weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf, der auch als Turbinenläufer oder Rotorwelle bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine torusartige Ringbrennkammer 6 mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 7, eine Turbine 8 und das Abgasgehäuse 9 aufeinander.
  • Im Verdichter 5 ist ein ringförmiger Verdichterkanal 10 vorgesehen, der sich in Richtung der Ringbrennkammer 6 im Querschnitt verjüngt. Am brennkammerseitigen Ausgang des Verdichters 5 ist ein Diffusor 11 angeordnet, der mit der Ringbrennkammer 6 in Strömungsverbindung steht. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbrennungsraum 12 für ein Gemisch aus einem Brennmittel und verdichteter Luft. Ein Heißgaskanal 13 ist mit dem Verbrennungsraum 12 in Strömungsverbindung, wobei dem Heißgaskanal 13 das Abgasgehäuse 9 nachgeordnet ist.
  • Im Verdichterkanal 10 und im Heißgaskanal 13 sind jeweils alternierend Schaufelringe angeordnet. Einem aus Leitschaufeln 14 gebildeter Leitschaufelring 15 folgt jeweils ein aus Laufschaufeln 16 geformter Laüfschaufelring 17. Die feststehenden Leitschaufeln 14 sind dabei mit dem Stator 18 verbunden, wo hingegen die Laufschaufeln 16 am Rotor 3 mittels einer Turbinenscheibe 19 befestigt sind.
  • Der Rotor 3 ist mittels eines Öllagers 21 drehgelagert. Das Öllager 21 wird dabei neben einer Schmieröl- und zusätzlich von einer Anhebeölversorgung gespeist, die dazu dient, den Rotor 3 während des Drehbetriebs hydrostatisch anzuheben.
  • Während des Betriebes der Gasturbine 1 wird vom Verdichter 5 durch das Ansauggehäuse 4 Luft 21 angesaugt und im Verdichterkanal 10 verdichtet. Die am brennerseitigen Ende des Verdichters 5 bereitgestellte Luft 21 wird durch den Diffusor 11 zu den Brennern 7 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung eines Arbeitsfluids 20 im Verbrennungsraum 10 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsfluid 20 in den Heißgaskanal 13. An den in der Turbine 8 angeordneten Leitschaufeln 16 und an den Laufschaufeln 18 entspannt sich das Arbeitsfluid 20 impulsübertragend, so dass der Rotor 3 angetrieben wird und mit ihm eine an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine (nicht dargestellt).
  • Figur 2 zeigt einen Hydraulikschaltplan 35 einer Drehvorrichtung 22. Ein Ausgang P des Hydraulik-Aggregates 23 ist mit dem Eingang eines Druckreduzierventils 24 verbunden. Der Ausgang des Druckreduzierventils 24 steht in Strömungsverbindung mit dem Eingang eines Stromregelventils 25, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Hydromotors 26 verbunden ist. Der Ausgang des Hydromotors 26 ist an den Eingang eines Druckbegrenzungsventils 27 angeschlossen. Der Ausgang des Druckbegrenzungsventils 27 ist mit dem Eingang T des Hydraulik-Aggregats 23 in Strömungsverbindung. Eine Antriebswelle 28 des Hydromotors 26 ist über ein Getriebe 29 mit einem Rotor 30 einer Strömungsmaschine 31 verbunden.
  • Das Druckreduzierventil 24 und das Druckbegrenzungsventil 27 werden jeweils elektromagnetisch betätigt.
  • Die Strömungsmaschine 31 kann dabei als ein Verdichter oder auch als eine Gasturbine 1 ausgebildet sein.
  • Das Hydraulik-Aggregat 23 weist eine regelbare Hydraulikpumpe 32 auf, die von einem Motor 33 angetrieben wird. Der Eingang der Hydraulikpumpe 32 ist dabei mit einem Hydraulikspeicher 34 in Strömungsverbindung. Der Ausgang der Hydraulikpumpe 32 ist als Ausgang des Hydraulikaggregats 23 ausgebildet.
  • Die Hydraulikschaltung 35 ist für drei Betriebszustände ausgelegt: einen Drehbetrieb, einen Freilaufbetrieb und einen Bremsbetrieb.
  • Beim Betrieb der Strömungsmaschine 31 ist die Antriebswelle 28 des Hydromotors 26 nicht an den Rotor 30 der Strömungsmaschine 31 angekoppelt. Erst mit dem Abschalten der Strömungsmaschine 31 wird die Antriebswelle 28 an den Rotor 30 angekoppelt.
  • In einem Abfahrprogramm startet die Steuerung der Strömungsmaschine 31 zum Abkühlen dieser den Drehbetrieb. Dazu arbeitet der Hydromotor 26 als Antriebsmotor, der mittels seiner Antriebswelle 26 über ein Getriebe 29 den Rotor 30 der Strömungsmaschine 31 bei einer niedrigen Rotordrehzahl von n=100min-1 antreibt. Dafür wird der Hydraulikmotor 26 von dem Hydraulik-Aggregat 23 gespeist, wobei das Druckreduzierventil 24 einen Druck von ca. 150 bar im Hydraulikmittel zulässt. Das Stromregelventil 25 begrenzt zur Volumeneinstellung den Durchfluss des Hydraulikmittels auf ein Volumen von max. 70 1/min. Das Druckbegrenzungsventil 27 ist dabei unbetätigt, so dass dort kein Druck abfällt. Im Drehbetrieb wird durch die Rotation des Rotors 30 Luft durch den Verdichterkanal 10, die Ringbrennkammer 6 und den Heißgaskanal 13 von den Laufschaufeln 16 gepumpt, so dass die Strömungsmaschine 31 die gespeicherte Wärme schneller an die Luft abgibt. Nach dem Absinken der Temperatur der Gasturbine 1 unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes wird der Drehbetrieb eingestellt.
  • Im anschließenden Freilaufbetrieb bleibt die Antriebswelle 28 mit dem Rotor 30 über das Getriebe 29 verbunden. Das Druckreduzierventil senkt den Druck des Hydraulikmittels auf 10 bar ab. Somit wird der Hydraulikmotor 26 weiterhin mit einer ausreichenden Menge an Hydraulikmitteln versorgt, ohne dass dabei ein wirksames Antriebsmoment an der Antriebswelle 28 erzeugt wird. Der Hydraulikmotor 26 ist somit von dem Hydraulik-Aggregat 23 als Energiequelle entkoppelt. Das Druckbegrenzungsventil 27 bleibt auf 0 bar eingestellt, so dass im Hydraulikmittel kein Druckverlust erfolgt. Aufgrund von Reibungsverlusten vermindert sich die Rotordrehzahl.
  • Wenn aufgrund von einem als Naturzug bezeichneten Luftstromes, der durch den Verdichterkanal 10, den Verbrennungsraum 12 und den Heißgaskanal 13 strömt, die Rotorwelle auf einer Drehzahl hält bzw. verhindert, dass die Rotordrehzahl unter eine vorgegebene Grenzdrehzahl von n=10min-1 gelangt, schaltet die Steuerung der Strömungsmaschine selbsttätig von dem Freilaufbetrieb in den Bremsbetrieb weiter.
  • Im Bremsbetrieb ist die Antriebswelle 28 des Hydromotors 26 an den Rotor 30 der Strömungsmaschine 31 angekoppelt. Das Druckreduzierventil 24 reduziert den Druck im Hydraulikmittel auf 10 bar. Das Druckbegrenzungsventil 27 wird nun derart angesteuert, dass sich dort ein stetig aufbauender Druck im Hydraulikmittel einstellt. Somit dient das Druckbegrenzungsventil 27 im Bremsbetrieb als Lastelement für den im Umkehrbetrieb betriebenen Hydromotor 26. Der Hydromotor 26 wird durch die Drehung des Rotors 30 nun angetrieben, so dass dieser als Pumpe arbeitet. Folglich fördert der Hydromotor 26 das Hydraulikmittel weiter zum Druckbegrenzungsventil 24, wo ein Druckaufbau im Hydraulikmittel erfolgt. Dadurch wird eine Last für den rotierenden Rotor 30 erzeugt, das die Rotation abbremst und verlangsamt. Durch das Schließen des Druckbegrenzungsventils 27 wird das gewünschte Bremsmoment erzeugt, um den Rotor 30 zum Stillstand zu bringen.
  • Nach Unterschreiten der Grenzdrehzahl schaltet die Steuerung der Strömungsmaschine 31 zum Abschluss des Abfahrprogramms die Versorgung des Öllagers 21 des Rotors 3 selbsttätig aus. Durch die unterbundene Ölversorgung wird eine Reibung im Öllager 21 erzeugt, die den Rotor 30 in den Stillstand abbremst. Dies verhindert ebenso, dass der Rotor 30 der Strömungsmaschine 31 durch den Naturzug aus dem Stillstand in eine Drehungsbewegung versetzt wird.
  • Nach dem Abschalten des Öllagers 21 kann ebenfalls das Druckbegrenzungsventil 24 wieder geöffnet werden, um den Hydromotor 26 zu entlasten und den Druck im Hydraulikmittel zu senken.
  • Trotz der inneren Leckage der Hydromotoren 26 ist das Stillsetzen des Rotors 30 möglich.
  • Zur schnellen Stillsetzung des Rotors 3, 30 kann auch der Freilaufbetrieb übersprungen werden, so dass dem Drehbetrieb unmittelbar der Bremsbetrieb folgt.
  • Bei einer stationären Gasturbine kann auch die Arbeitsmaschine als Bremse eingesetzt werden, wobei anstelle einer Nutzlast eine Lastelement angeschlossen wird. Somit könnte z.B. der Generator als Arbeitsmaschine kurzgeschlossen werden, bei dem der Innenwiderstand des Generators dann als Lastelement dient.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Abbremsen eines Rotors (3, 30) einer Strömungsmaschine (31),
    mit einer Drehvorrichtung (22), die einen von einer Energiequelle gespeisten Antrieb mit einer Antriebswelle (28) aufweist, an die der Rotor (3, 30) ankoppelbar ist,
    wobei während einer Abkühlphase der Turbine (8) der Rotor (3, 30) mittels der dann angekoppelten Antriebswelle (28) vom Antrieb angetrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach Abschluss der Abkühlphase der Rotor (3, 30) in den Stillstand abgebremst wird, indem dieser mittels der angekoppelten Antriebswelle (28) den Antrieb im Umkehrbetrieb antreibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach Abschluss der Abkühlphase der Antrieb von der Energiequelle getrennt und an ein Lastelement angeschlossenen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Antrieb als Hydromotor (26) ausgebildet ist, der im Umkehrbetrieb als Hydropumpe arbeitet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Antrieb als Elektromotor (33) ausgebildet ist, der im Umkehrbetrieb als Elektrogenerator arbeitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rotor (3, 30) mittels eines Öllagers (21) gelagert wird und dass
    nach dem Stillstand des Rotors (3, 30) die Energieversorgung des Öllagers (21) ausgeschaltet wird.
  6. Gasturbine mit einer Arbeitsmaschine und einer Drehvorrichtung (22) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und zum Antreiben des Rotors (3, 30) der Gasturbine,
    mit einem von einer Energiequelle gespeisten Antrieb mit einer Antriebswelle (28), an welche der Rotor (3, 30) ankoppelbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Antrieb von der Energiequelle trennbar und an ein Lastelement anschließbar ist und dass
    der Antrieb zum Abbremsen des Rotors (3, 30) im Umkehrbetrieb antreibbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Antrieb als Hydromotor (26) ausgebildet ist, der im Umkehrbetrieb als Hydropumpe arbeitet und dass
    als Lastelement eine Drossel oder ein Ventil vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dass der Antrieb als Elektromotor (33) ausgebildet ist, der im Umkehrbetrieb als Elektrogenerator arbeitet und dass
    als Lastelement ein elektrischer Verbraucher vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Lastelement als regelbares Lastelement ausgebildet ist.
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