NO154899B

NO154899B - SWITCH MODULE DEVICE.

Info

Publication number: NO154899B
Application number: NO84842892A
Authority: NO
Inventors: Bjarne H Nikolaisen; Nils Landsverk; Bjoern Roalkvam; Harald Dyngeseth; Kjell Lindgren
Original assignee: Norsk Elektrisk & Brown Boveri
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1986-09-29
Also published as: NO154899C; SE8402034L; SE8402034D0; DK186184A; DK186184D0; NO842892L; DE3413458A1

Description

Hastighetsregulator for gassturbiner. Speed controller for gas turbines.

Foreliggende oppfinnelse angår en hastighetsregulator for gassturbiner, dvs. et apparat for regulering av tilstrømningen av brennstoff til en gassturbin gjennom en ventil som normalt øker, henhv. minsker brennstoff tilførselen The present invention relates to a speed regulator for gas turbines, i.e. an apparatus for regulating the flow of fuel to a gas turbine through a valve which normally increases, or reduces the fuel supply

I) ved drift under jevne forhold ved påvirkning av en hastighetsregulator som omfatter en svingmasse som motvirker virkningen av en hastighetsinnstillende fjær som kan reguleres manuelt ved hjelp av et innstillingselement og som tvinger et anslag samt brennstoffventilstammen i brennstoffminskende retning mot den sentrifugalkraft som utvikles av svingmassen, og I) when operating under steady conditions by the action of a speed regulator comprising a oscillating mass which opposes the action of a speed-adjusting spring which can be regulated manually by means of a setting element and which forces a stop and the fuel valve stem in a fuel-reducing direction against the centrifugal force developed by the oscillating mass, and

II) uavhengig ved aksellerasjon av turbinen etter en betydelig forandring av hastighetsinnstillingen ved virkningen av en grenseinnretning forbundet med brennstoffventilstammen og innrettet til å av-føle forandringer i kompressor-utløpstryk-ket for turbinen. II) independently upon acceleration of the turbine after a significant change in the speed setting by the action of a limiting device connected to the fuel valve stem and arranged to sense changes in the compressor outlet pressure for the turbine.

Det særegne ved apparatet i henhold til oppfinnelsen er at det omfatter i kombinasjon følgende trekk: a) en fjær som er betydelig svakere enn den hastighetsinnstillende fjær og som virker i motsatt retning av denne mot an-slaget, b) et ytterligere anslag, anordnet på ventilstammen, for inngrep med det første anslag ved drift under jevne forhold men ute av inngrep med dette ved betydelig forandring av hastighetsinnstillingen av innstillingselementet idet ventilstammen kan innstilles uavhengig ved hjelp av den trykkavfølende grenseinnretning, og c) en første stopper som samvirker med en ytterligere stopper og med den trykkavfølende innretning på en slik måte at bevegelse av den første stopper og ventilstammen ved trykkøkning begrenses i brennstoff økende retning under aksellerasjon av turbinen etter en omfattende økning av hastighetsinnstillingen av innstillingselementet til en posisjon tilsvarende det av-følte trykk og den regulerte styrke av inn-stillingsfjæren slik at styringen av ventilstammen føres tilbake til hastighetsregulatoren når den resulterende økning i brennstoffstrømmen frembringer en økning i turbinhastigheten tilsvarende hastighetsinnstillingen av innstillingselementet. The peculiarity of the device according to the invention is that it includes in combination the following features: a) a spring which is considerably weaker than the speed-adjusting spring and which acts in the opposite direction to this towards the stop, b) a further stop, arranged on the valve stem, for engagement with the first stop when operating under steady conditions but out of engagement with this in the event of a significant change in the speed setting of the setting element as the valve stem can be set independently by means of the pressure-sensing limit device, and c) a first stop which cooperates with a further stop and with the pressure-sensing device in such a way that movement of the first stop and the valve stem upon pressure increase is limited in the fuel increasing direction during acceleration of the turbine after an extensive increase of the speed setting of the setting element to a position corresponding to the sensed pressure and the regulated strength of the setting spring so that control of the valve stem is returned to the speed regulator when the resulting increase in fuel flow produces an increase in turbine speed corresponding to the speed setting of the setting element.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere, under henvisning til et eksempel, idet det vises til vedføyede tegninger. Fig. 1 viser skjematisk oppbyggingen og de forskjellige kretsløp i en regulerings-anordning som omfatter trekkene ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 og 3 viser deler av fig. 1, idet The invention will now be described in more detail, with reference to an example, with reference to the attached drawings. Fig. 1 schematically shows the structure and the various circuits in a regulation device which includes the features of the present invention. Fig. 2 and 3 show parts of fig. 1, as

delene er i forskjellige posisjoner. the parts are in different positions.

Fig. 4 viser forholdet mellom brenn-stoffstrøm og turbinhastighet. Fig. 5 er et riss tilsvarende fig. 1 og Fig. 4 shows the relationship between fuel flow and turbine speed. Fig. 5 is a view corresponding to fig. 1 and

viser en endret utførelse for oppfinnelsen. shows a modified embodiment of the invention.

Oppfinnelsen er vist inkorporert i en treghetsregulator for å holde stort sett kon-stant hastighet i en gassturbin 11 ved va-riabel innstilling av en ventil 10 som re-gulerer strømmen av brennstoff til tur-binbrennerne. Luft som kommer inn gjennom innløpet 12 i et avlangt hus 13 strøm-mer etterhvert gjennom rotoren i en kom-pressor 14, et forbrenningskammer 15 og blandes i en turbin 16 før den strømmer ut fra utløpet av huset. The invention is shown to be incorporated in an inertial regulator to maintain a largely constant speed in a gas turbine 11 by variable setting of a valve 10 which regulates the flow of fuel to the turbine burners. Air entering through the inlet 12 in an elongated housing 13 eventually flows through the rotor in a compressor 14, a combustion chamber 15 and is mixed in a turbine 16 before it flows out from the outlet of the housing.

Brennstoffventilen 10 omfatter innbyr-des adskilte partier 17 og 18 som kan gli i en boring 20 som står i forbindelse med en brennstoff-tilførselskanal 21 og som har en utløpsåpning 22 som står i forbindelse over et rør 23 med brennermunnstykkene 24 og som er variable i tverrsnitt i overensstemmelse med ventilpartiet 17. Ventilen og de deler som styrer dennes drift er konstru-ert slik at de passer kompakt inne i en væskefylt innkapsling 29 som er antydet ved skravering på tegningene og som er festet til utsiden av turbinen hvis aksel 30 strekker seg inn i innkapslingen over eg-nede tannhjulsoverføringer og til en aksel 40. Akselen 40 er forbundet med en hoved-pumpe 31 som trekker brennstoff fra en kilde 31a og som leverer brennstoffet med det ønskede høye trykk til kanalen 21 og ventilen 10. The fuel valve 10 comprises mutually separated parts 17 and 18 which can slide in a bore 20 which is in connection with a fuel supply channel 21 and which has an outlet opening 22 which is in connection via a pipe 23 with the burner nozzles 24 and which are variable in cross-section in accordance with the valve part 17. The valve and the parts that control its operation are constructed so that they fit compactly inside a liquid-filled enclosure 29 which is indicated by hatching in the drawings and which is attached to the outside of the turbine whose shaft 30 extends into the casing via suitable gear transmissions and to a shaft 40. The shaft 40 is connected to a main pump 31 which draws fuel from a source 31a and which delivers the fuel at the desired high pressure to the channel 21 and the valve 10.

For å sikre det vanlige konstante trykkfall over brennstoffventilen 10 utøves tilførselstrykket og brennertrykket på motsatte ender av et stempel 32 som er belas-tet med en fjær 33 og som kan gli i en sylinder 34 og samvirker med en åpning 35 i sylinderen for å danne en ventil for for-biføring av brennstoff ut av tilførselskana-len 21 og til pumpeinnløpet. In order to ensure the usual constant pressure drop across the fuel valve 10, the supply pressure and the burner pressure are exerted on opposite ends of a piston 32 which is loaded with a spring 33 and which can slide in a cylinder 34 and cooperates with an opening 35 in the cylinder to form a valve for passing fuel out of the supply channel 21 and to the pump inlet.

Pilene som er vist på tegningen anty-der i hvert enkelt tilfelle retningen for en økning av bevegelse eller en parameter. The arrows shown in the drawing indicate in each individual case the direction of an increase in movement or a parameter.

I den foreliggende hastighetsregulator er det følsomme element for påvisning av variasjoner i gassturbin-hastigheten av svingmasseregulator-typen, og omfatter oppadragende L-formede masser 36 som er hengselforbundet ved 37 på en plate 38 som er lagret i et lager 39 i innkapslingen 29 og drives fra akselen 40. For et viktig formål, som skal beskrives nedenfor, må spissene 41 på de korte armer på svingmassene virke oppover mot et anslag eller en flens 42 som er formet på den øvre ende av en hylse 42a som er anordnet løst på den forlengede øvre ende av stammen 44 på brennstoffventilen og som normalt, som vist i fig. 1, er i anlegg med sin øvre ende mot et ytterligere anlegg eller en skulder 43 som er fast forbundet med stammen. In the present speed controller, the sensitive element for detecting variations in the gas turbine speed is of the swing mass controller type, and comprises upwardly pulling L-shaped masses 36 which are hinged at 37 on a plate 38 which is stored in a bearing 39 in the casing 29 and is driven from the shaft 40. For an important purpose, to be described below, the tips 41 of the short arms of the swing masses must act upwardly against a stop or flange 42 formed on the upper end of a sleeve 42a which is arranged loosely on the extended upper end of the stem 44 of the fuel valve and as normal, as shown in fig. 1, is in abutment with its upper end against a further abutment or a shoulder 43 which is firmly connected to the stem.

På flensen 42 er anbragt den nedre ring av et antifriksjonslager 45 hvis øvre ring bærer en ytterligere ring 46 som danner en stopper for den nedre ende av en skrueviklet aksellerasjonsfjær (speeder spring) 47 av kompresjonstype. Den øvre ende av fjæren 47 ligger mot en skive 48 som kan gli langs og er ført på en stang 49 som strekker seg aksialt gjennom fjæren og godt utover den øvre ende av denne. Regulering av fjærspenningen for å endre hastighetsinnstillingen for hastighetsregulatoren bevirkes ved vipping av en aksel 50 som er lagret på innkapslingen 29 og som er fast forbundet med en kort arm 51 som ligger mot oversiden av skiven 48. Akselen 50 strekker seg utover gjennom en vegg i innkapslingen og bærer en arm 52 som kan svinge over et område som bestemmes av regulerbare stoppere 53, 54 som bestem-mer de maksimale hastighets- og avsteng-ningsinnstillinger for regulatoren. Når armen 52 er i avstengningsposisjon, vil brenn-stoffstrømmen til turbinen med en minste hastighet bestemmes ved regulering av en ventil 55 i en forbiføring 56 rundt brennstoffventilen 10. On the flange 42 is placed the lower ring of an anti-friction bearing 45 whose upper ring carries a further ring 46 which forms a stop for the lower end of a screw-wound acceleration spring (speeder spring) 47 of the compression type. The upper end of the spring 47 lies against a disk 48 which can slide along and is guided on a rod 49 which extends axially through the spring and well beyond the upper end thereof. Regulation of the spring tension to change the speed setting of the speed regulator is effected by tilting a shaft 50 which is supported on the casing 29 and which is fixedly connected to a short arm 51 which lies against the upper side of the disk 48. The shaft 50 extends outwards through a wall of the casing and carries an arm 52 which can swing over a range determined by adjustable stops 53, 54 which determine the maximum speed and cut-off settings for the regulator. When the arm 52 is in the shut-off position, the fuel flow to the turbine at a minimum speed will be determined by regulating a valve 55 in a bypass 56 around the fuel valve 10.

Det vil være klart at aksellerasjonsfjæren bevirker at lageret 45 og flensen 42 tvinges nedover mot spissene 41 på svingmassene slik at sentrifugalkraften som utvikles, utjevnes mot fjærtrykket ved den fremherskende driftshastighet for turbinen. Normalt, eller ved drift under slike It will be clear that the acceleration spring causes the bearing 45 and the flange 42 to be forced downwards against the tips 41 of the swing masses so that the centrifugal force developed is equalized against the spring pressure at the prevailing operating speed of the turbine. Normally, or when operating under such conditions

jevne forhold, vil flensen 42 ligge mot even conditions, the flange 42 will lie against

skulderen 43 slik at ventilstammen beveges opp og ned med forandringer i turbinhastigheten og alltid tar en posisjon som tilsvarer de radiale posisjoner for svingmassene, idet brennstoffventilen åpnes tilsvarende. Turbinhastigheten, ved hvilken en slik likevekt opprettes kan naturligvis va-rieres ved regulering av struperarmen 52 og derfor av den kraft som utøves på svingmassene fra aksellerasjonsfjæren. the shoulder 43 so that the valve stem moves up and down with changes in the turbine speed and always takes a position that corresponds to the radial positions of the swing masses, the fuel valve being opened accordingly. The turbine speed, at which such an equilibrium is established, can of course be varied by regulating the throttle arm 52 and therefore by the force exerted on the swing masses from the acceleration spring.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på automatisk å utkoble hastighetsregulatoren som reaksjon på en omfattende økning av hastighetsinnstillingen for struperen 52 og aksellerasjonsfjæren og å overføre styringen av brennstoffventilen til en mekanisme som skal beskrives nedenfor for innstilling av økningen i brennstofftilførselen under den resulterende aksellerasjonsperiode. Slik utkobling oppnås normalt ved å for-binde svingmassene med ventilstammen over stoppere på skulderen 43 og flensen 42 som skilles fra hverandre når grensemekanismen kommer til virksomhet. I denne hensikt kan hylsen 42a gli langs stammen og tvinges uavbrutt mot skulderen ved hjelp av en svak fjær 60 som er viklet rundt stammen og som trykkes sammen mellom hylsen og den øvre ende av ventilpartiet 18. Denne fjær 60 er spent for å frembringe en forspenningskraft som er liten, f. eks. 1,5 kp, sammenlignet med den kraft f. eks. 2—7 kp, som utøves av aksellerasjonsfjæren. Som en følge av den ettergi-vende forbindelse som derved dannes, kan svinghjulsmassene utkobles fra ventilstammen slik at den sentrifugalkraft som utvikles mens grensemekanismen er i styring fjernes fra ventilstammen. The present invention aims to automatically disengage the speed governor in response to an extensive increase in the speed setting of the throttle 52 and acceleration spring and to transfer control of the fuel valve to a mechanism to be described below for setting the increase in fuel supply during the resulting acceleration period. Such disconnection is normally achieved by connecting the swing masses to the valve stem via stoppers on the shoulder 43 and the flange 42 which are separated from each other when the limit mechanism comes into operation. For this purpose, the sleeve 42a can slide along the stem and be continuously forced against the shoulder by means of a weak spring 60 which is wound around the stem and which is pressed together between the sleeve and the upper end of the valve portion 18. This spring 60 is tensioned to produce a biasing force which is small, e.g. 1.5 kp, compared to the force e.g. 2-7 kp, which is exerted by the acceleration spring. As a result of the yielding connection that is thereby formed, the flywheel masses can be disengaged from the valve stem so that the centrifugal force that develops while the limit mechanism is in control is removed from the valve stem.

I foreliggende tilfelle er brennstofftil-førselen under aksellerasjon beregnet til å tilsvare økningen i kompressorutløpstryk-ket som følge av en omfattende økning av hastighetsinnstillingen for struperen. Den trykkfølsomme anordning 61 omfatter et stempel 62 som er avtettet i og kan gli langs en sylinder 63 under påvirkning av en trykkfjær 64 i den åpne ende av sylinderen i trykkreduserende retning. Den motsatte åpne ende står i forbindelse, over en kanal 65 som er fri til luft, med turbininnkaps-lingen ved utløpsenden fra kompressoren 14. Stemplet beveges oppover og nedover som følge av reduksjon, henhv. økning av kompressor-utløpstrykket idet stemplet ligger i den posisjon som er vist i fig. 1 når turbinen løper under jevne driftsforhold. In the present case, the fuel supply during acceleration is calculated to correspond to the increase in the compressor outlet pressure as a result of an extensive increase in the speed setting for the throttle. The pressure-sensitive device 61 comprises a piston 62 which is sealed in and can slide along a cylinder 63 under the influence of a pressure spring 64 in the open end of the cylinder in the pressure-reducing direction. The opposite open end is connected, via a channel 65 which is free to air, with the turbine casing at the outlet end from the compressor 14. The piston moves up and down as a result of reduction, respectively. increase of the compressor outlet pressure while the piston is in the position shown in fig. 1 when the turbine runs under steady operating conditions.

Stempelstangen for stemplet 62 rager glidende ut gjennom den ene ende av sylinderen og stempelstangens bevegelse kan overføres til ventilstangen 44 over to motsatt rettede stopperelementer som er inn-byrdes adskilt under drift under jevne forhold men som kommer til anlegg mot hverandre som reaksjon på en omfattende økning av hastighetsinnstillingen for struperen 52. I den form som er vist i fig. 1 er det ene av disse stopperelementer en flens 67 på den øvre ende av ventilstammen med en nedadrettet anslagsflate for inngrep med den indre ring 68 på et kulelager 70 som danner det annet stopperelement og som er understøttet på de nedadhengende gre-ner av et åk 71 på den nedre ende av stangen 49 som er beskrevet ovenfor. For å få en kompakt utførelse er stopperne anordnet inne i aksellerasjonsfjæren 47. The piston rod for the piston 62 slides out through one end of the cylinder and the movement of the piston rod can be transmitted to the valve rod 44 via two oppositely directed stop members which are mutually separated during operation under steady conditions but which come into contact with each other in response to an extensive increase of the speed setting for the throttle 52. In the form shown in fig. 1, one of these stop elements is a flange 67 on the upper end of the valve stem with a downwardly directed abutment surface for engagement with the inner ring 68 on a ball bearing 70 which forms the second stop element and which is supported on the downward-hanging branches of a yoke 71 on the lower end of the rod 49 described above. To achieve a compact design, the stops are arranged inside the acceleration spring 47.

Ved sin øvre ende strekker stangen 49 seg gjennom en svingtapp 72 som er lagret i og som strekker seg på tvers gjennom en langstrakt, stort sett rett og horisontalt anordnet arm 73 hvis lengre endeparti er svingbart forbundet ved 74 med stangen på stemplet 62. En sliss 75 i det kortere endeparti av armen 73 ligger over en kryss-tapp 76 på enden av en skrue 77 som kan gli horisontalt i en kloss 78 ved dreining av en mutter 80 som er anordnet mellom oppadragende ører på klossen. Posisjonen for krysstappen eller vippetappen 76 i slis-sen kan således reguleres for å endre arm-forholdet og derfor opprettholde brenn-stofftilførselen. Styreanordningen kan således enkelt innrettes for bruk med brennstoff med forskjellige spesifikke vekter. At its upper end, the rod 49 extends through a pivot pin 72 which is supported in and which extends transversely through an elongate, generally straight and horizontally arranged arm 73, the longer end portion of which is pivotally connected at 74 to the rod of the piston 62. A slot 75 in the shorter end part of the arm 73 lies above a cross-pin 76 on the end of a screw 77 which can slide horizontally in a block 78 by turning a nut 80 which is arranged between upwardly extending ears on the block. The position of the cross pin or rocker pin 76 in the slot can thus be regulated to change the arm ratio and therefore maintain the fuel supply. The control device can thus be easily adapted for use with fuel with different specific weights.

Under drift under jevne forhold vil stopperen 68 ved en hvilken som helst forut valgt hastighet ligge en liten avstand under stoppflensen 67 som vist i fig. 1. Når så struperarmen 73 svinges i retning mot urviserne for å bevirke en betydelig økning av hastighetsinnstillingen, vil bevegelsen av armen 51 overføres gjennom aksellerasjonsfjæren 47 til svinghjulsmassene slik at disse svinger innover og bevirker en senking av hylsen 42a som overføres til ventilstammen gjennom den svake fjær 60. En slik åpning av ventilen 10 begrenses ved inngrep mellom stammeflensen 67 og stopperelementet 68 hvis posisjon er fast ved den fremherskende verdi av kom-pressor-utløpstrykket. Dette trykk kan således bestemme den første brennstofftil-førselshastighet under en aksellerasjonsperiode. During operation under steady conditions, at any previously selected speed, the stopper 68 will lie a small distance below the stopper flange 67 as shown in fig. 1. When then the throttle arm 73 is swung in a counter-clockwise direction to effect a significant increase in the speed setting, the movement of the arm 51 will be transmitted through the acceleration spring 47 to the flywheel masses so that these swing inwards and cause a lowering of the sleeve 42a which is transmitted to the valve stem through the weak spring 60. Such an opening of the valve 10 is limited by engagement between the stem flange 67 and the stop element 68 whose position is fixed at the prevailing value of the compressor outlet pressure. This pressure can thus determine the first fuel supply rate during an acceleration period.

Ved at aksellerasjonsfjæren 47 og også den svake fjær 60 gir etter, vil den ned-adrettede bevegelse av stopperen 48 ved hjelp av struperarmen normalt fortsettes forbi inngangspunktet mellom stopperne 67 og 68 slik at struperen kan anbringes på den ønskede hastighetsinnstilling. Ved slik bevegelse glir hylsen 42a nedover langs ventilstammen og bort fra skulderen 43 inntil spissene på svinghjulmassene kommer mot toppen av kulehodet 38 slik det er vist i fig. 2. På dette tidspunkt vil den svake fjær 60 bare utøve en liten kraft på stopperne og grensestyre-lenkanordningen, en kraft som motvirker den kraft som utvikles av den trykkfølsomme anordning 61. Den vesentlige og variable sentrifugalkraft som utvikles av svinghjulsmassene under aksellerasjonsperioden ut-øves således ikke på lenkanordningen og som følge derav vil brennstofftilførselen kunne bestemmes mer nøyaktig i overensstemmelse med forandringer i kompressor-utløpstrykket. As the acceleration spring 47 and also the weak spring 60 give way, the downward movement of the stopper 48 by means of the throttle arm will normally be continued past the entry point between the stoppers 67 and 68 so that the throttle can be placed at the desired speed setting. With such movement, the sleeve 42a slides down along the valve stem and away from the shoulder 43 until the tips of the flywheel masses come towards the top of the ball head 38 as shown in fig. 2. At this point, the weak spring 60 will exert only a small force on the stoppers and limit control link device, a force which counteracts the force developed by the pressure-sensitive device 61. The substantial and variable centrifugal force developed by the flywheel masses during the acceleration period is exerted thus not on the linkage device and as a result the fuel supply will be able to be determined more precisely in accordance with changes in the compressor outlet pressure.

La det nå forutsettes at den konstruk-sjon som er beskrevet ovenfor er utført og innrettet til å frembringe brennstofftil-førsler ved forskjellige maskinhastigheter som representert ved linjen ab i fig. 4 under drift med jevne forhold, dvs. når brennstoffventilen bare styres av svingmassene. Under aksellerasjon mens ventilen er under styring av den trykkfølsomme anordning, vil brennstofftilførselen bestemmes etter kurven cd som ligger en avstand over kurven ab som er bestemt av avstanden mellom stopperelementene 67 og 68 under drift ved jevne forhold, idet avstanden mellom disse stoppere er proporsjonal med strømningsforskj ellen mellom brennstoff-tilførsel ved jevne forhold og grense-brennstof f tilførsel ved aksellerasjon, for en hvilken som helst gitt hastighet. Let it now be assumed that the construction described above is made and arranged to produce fuel supplies at different machine speeds as represented by the line ab in fig. 4 during operation with steady conditions, i.e. when the fuel valve is only controlled by the swing masses. During acceleration while the valve is under control of the pressure-sensitive device, the fuel supply will be determined according to the curve cd which lies a distance above the curve ab which is determined by the distance between the stopper elements 67 and 68 during operation at steady conditions, the distance between these stoppers being proportional to the flow difference ellen between fuel supply at steady conditions and limit fuel f supply at acceleration, for any given speed.

Delene vil være anordnet som vist i fig. 1 når turbinen løper under jevne forhold med en hastighet e som er noe over den frittløpende hastighet. Hylseflensen 42 er i anlegg mot skulderen 43 og åpningen av brennstoffventilen 10 bestemmes av de radiale posisjoner for svingmassene som igjen tilsvarer den fremherskende innstilling av struperarmen 52 og sammentryk-kingen av aksellerasjonsfjæren 47. Som følge av en reduksjon i belastningen på turbinen vil svingmassene svinge utover og derved løfte hylsen 42a, skulderen 43 og stammen 44 slik at ventilen stenges og kutter ut brennstofftilførselen langs en linje fg i en mengde som tilsvarer nøyaktig hastighetsminskingen. Da hastighetsregulatoren er av treghets-typen, vil svingmassene og ventilen holdes i denne nye posisjon og turbinen virke ved den nye avfølte hastighet f. eks. h. The parts will be arranged as shown in fig. 1 when the turbine runs under steady conditions at a speed e that is slightly above the free-running speed. The sleeve flange 42 is in contact with the shoulder 43 and the opening of the fuel valve 10 is determined by the radial positions of the swing masses which in turn correspond to the prevailing setting of the throttle arm 52 and the compression of the acceleration spring 47. As a result of a reduction in the load on the turbine, the swing masses will swing outwards and thereby lift the sleeve 42a, the shoulder 43 and the stem 44 so that the valve closes and cuts off the fuel supply along a line fg in an amount corresponding exactly to the reduction in speed. As the speed regulator is of the inertia type, the swing masses and the valve will be held in this new position and the turbine will operate at the new sensed speed, e.g. h.

På lignende måte vil svingmassene svinge innover som reaksjon på en minsk-ing av turbinhastigheten. Da fjæren 60 tvinger ventilstammen nedover, slik at skulderen 43 holdes mot flensen 42, vil brennstoffventilen åpnes slik at brennstofftil-førselen øker inntil hastighetsreduksj onen er avbrutt ved den verdi som er bestemt av hastighetsregulatoren. In a similar way, the swing masses will swing inwards in response to a decrease in the turbine speed. When the spring 60 forces the valve stem downwards, so that the shoulder 43 is held against the flange 42, the fuel valve will be opened so that the fuel supply increases until the speed reduction is interrupted at the value determined by the speed regulator.

Hvis struperarmen under drift ved slike jevne forhold svinges i retning motsatt urviserne, f. eks. til maksimalhastig-hetsinnstilling mot stopperen 53, vil delene være anordnet som vist i fig. 2. I den før-ste del av forandringen i struperposisjon, vil skulderen 43 holdes i anlegg mot hylsen under påvirkning av fjæren 60 som be-veger ventilpartiet 18 over stammen 44 nedover. En slik åpning av brennstoffventilen fortsetter intil stopperen 67 kommer til anlegg mot stopperen 68 slik som vist i fig. 2. If the throttle arm during operation in such steady conditions is swung in an anti-clockwise direction, e.g. to maximum speed setting against the stopper 53, the parts will be arranged as shown in fig. 2. In the first part of the change in throttle position, the shoulder 43 will be held in contact with the sleeve under the influence of the spring 60 which moves the valve part 18 above the stem 44 downwards. Such an opening of the fuel valve continues until the stopper 67 comes into contact with the stopper 68 as shown in fig. 2.

Ved fortsatt struperhastighet-økende innstilling ut over det øyeblikk hvor stopperne 67 og 68 kommer til anlegg mot hverandre, vil svingmassene svinge ytterligere innover og hylseflensen 42 beveges under skulderen 43. En slik adskillelse fortsetter inntil spissene på svingmassene stoppes ved inngrep med toppen av kulehodet slik det er vist i fig. 2. Etter en slik stopping av svingmassene vil avsluttende regulering av struperen til den nye innstilling tillates ved sammentrykning av aksellerasjonsfjæren 47. With continued throttle speed-increasing setting beyond the moment when the stops 67 and 68 come into contact with each other, the swing masses will swing further inwards and the sleeve flange 42 is moved under the shoulder 43. Such separation continues until the tips of the swing masses are stopped by engagement with the top of the ball head as it is shown in fig. 2. After such a stopping of the swing masses, final adjustment of the throttle to the new setting will be permitted by compressing the acceleration spring 47.

Som en følge av økning i hastighetsinnstillingen for struperen, vil brennstoff-strømmen økes til en verdi k på kurven cd idet denne verdi utgjør deri største tillatte strømning som bestemmes av kompressor-utløpstrykket ved den hastighet som da er fremherskende. Ved fortsatt hastighetsøkning beveges stemplet 62 nedover slik at armen 73 beveges i retning mot urviserne for å senke stopperen 68 og derfor ventilstammen, idet stopperne 67 og 68 holdes i inngrep med hverandre under påvirkning av den lette fjær 60. Åpningen av brennstoffventilen fortsetter oppover langs kurven cd utelukkende under styring av den trykkfølsomme anordning, idet den kraft som utvikles på dette tidspunkt av svingmassene ikke har noen virkning på grunn av den ovenfor beskrevne adskillelse av flensen 42 og spissene på svingmassene fra stopperen 43 og ventilstammen. As a result of an increase in the speed setting for the throttle, the fuel flow will be increased to a value k on the curve cd, as this value constitutes the largest permitted flow determined by the compressor outlet pressure at the then prevailing speed. As the speed continues to increase, the piston 62 is moved downwards so that the arm 73 is moved in a counter-clockwise direction to lower the stopper 68 and therefore the valve stem, the stoppers 67 and 68 being held in engagement with each other under the influence of the light spring 60. The opening of the fuel valve continues upwards along the curve cd exclusively under the control of the pressure-sensitive device, the force developed at this time by the swing masses having no effect due to the above-described separation of the flange 42 and the tips of the swing masses from the stopper 43 and the valve stem.

Under den fortsatte aksellerasjon av turbinen vil kompressor-utløpstrykket øke progressivt slik at armen 73 vippes mot ur-viser-retningen for å senke stammen 44 og øke brennstoffventilåpningen tilsvarende. Den resulterende økning i turbinhastigheten øker sentrifugalkraften som utvikles av svingmassene, hvilken kraft til slutt overvinner spenningen i aksellerasjonsfjæren og påbegynner løfting av spissene av svingmassene over kulehodet. Denne virkning fortsetter inntil den maksimale hastighet d er nådd, idet hylsen 42a og dennes flens 42 igjen er blitt bragt til anlegg mot skulderen 43 på ventilstammen, og på dette tidspunkt vil forbindelsen mellom svingmassene og ventilstammen igjen være frembragt slik at styringen av brenn-stofftilførselen dermed føres tilbake til den hastighetsavfølende anordning. Delene er da i de posisjoner som er vist i fig. 3. Da brennstoffstrømmen på dette tidspunkt er stort sett større enn den som er påkrevet for drift ved jevne forhold ved den forut valgte største hastighet, vil turbinen fort-sette å aksellerere slik at den resulterende hastighetsøkning bevirker at svingmassene svinger utover slik at ventilstammen løf-tes for å redusere ventilstrømmen langs linjen db inntil kraften av aksellerasjonsfjæren ved den maksimale hastighetsinnstilling for struperen blir utjevnet av svingmasse-kraften i punktet b på kurven for jevne forhold. During the continued acceleration of the turbine, the compressor discharge pressure will increase progressively so that the arm 73 is tilted in the clockwise direction to lower the stem 44 and increase the fuel valve opening accordingly. The resulting increase in turbine speed increases the centrifugal force developed by the swing masses, which force eventually overcomes the tension in the acceleration spring and begins lifting the tips of the swing masses above the ball head. This effect continues until the maximum speed d is reached, as the sleeve 42a and its flange 42 have again been brought into contact with the shoulder 43 on the valve stem, and at this point the connection between the swing masses and the valve stem will again be established so that the control of the fuel supply is thus fed back to the speed-sensing device. The parts are then in the positions shown in fig. 3. As the fuel flow at this time is generally greater than that required for operation under steady conditions at the pre-selected maximum speed, the turbine will continue to accelerate so that the resulting increase in speed causes the swing masses to swing outwards so that the valve stem tes to reduce the valve flow along the line db until the force of the acceleration spring at the maximum throttle speed setting is equalized by the swing mass force at point b on the steady-state curve.

Når det ønskes å redusere turbinhastigheten til en vesentlig lavere verdi, f. eks. punktet a, blir struperarmen svinget til en posisjon som tilsvarer en slik verdi. Derved reduseres spenningen i aksellerasjonsfjæren og svingmasse-kraften får anled-ning til å løfte ventilstammen og lukke ventilen 10 slik at brennstofftilførselen reduseres til en verdi som er bestemt av inn-snevringen eller ventilen 55. Turbinhastigheten avtar hurtig langs linjen pn hvorpå styringen av ventilen 10 ved hjelp av svingmassene blir gjenopprettet, idet da brennstoffet økes langs linjen cn til verdien a for jevne forhold. When it is desired to reduce the turbine speed to a significantly lower value, e.g. point a, the throttle arm is swung to a position corresponding to such a value. Thereby the tension in the acceleration spring is reduced and the swing mass force causes the valve stem to lift and the valve 10 to close so that the fuel supply is reduced to a value determined by the constriction or the valve 55. The turbine speed decreases rapidly along the line pn on which the control of the valve 10 with the help of the swing masses is restored, as the fuel is increased along the line cn to the value a for steady conditions.

Hvis det er ønskelig å stenge av turbinen, svinges struperen mot avstengnings-stopperen 52 slik at den går forbi innstillingen for frittløpende hastighet. En slik forbi-bevegelse gjør at struperarmen kan brukes for påvirkning av en egnet og van-lig turbin-avstengnings-innretning. If it is desired to shut off the turbine, the throttle is swung towards the shut-off stopper 52 so that it passes the free-running speed setting. Such a passing movement means that the throttle arm can be used to actuate a suitable and common turbine shut-off device.

De stoppere som danner den vanlige tapte bevegelse i forbindelsen mellom det trykkfølsomme organ og brennstoffventilen og styring av overføringen av brenn-stofftilførselen frem og tilbake mellom den hastighetsfølsomme anordning og aksel-lerasj onsbegrenseren kan anordnes i an7 dre posisjoner i grensestyrelenkanordnin-gen for maksimal brennstoff-tilførsel. En endret utførelsesform av denne art er vist i fig. 5 hvor de deler som utgjør funksjo-nen av de ovenfor beskrevne er antydet ved de samme henvisningstall men med mer-ker. I dette tilfelle vil stangen 49' som un-derstøtter svingetappen 72' på armen 73' være forbundet direkte med ventilstammen 44' over et antifriksjonslager 82 mens svingetappen på armen 73' er dannet av stopperen 68' som omfatter en kant på et åk 84 som bæres av skruen 77' og er inn-stillbar langs den korte ende 67' av armen 73' for å variere bevegelsesoverføringsfor-holdet for denne. Armenden 67' utgjør således en stopper som kan beveges frem og tilbake med ventilstammen. The stoppers which form the usual lost movement in the connection between the pressure-sensitive member and the fuel valve and control the transfer of the fuel supply back and forth between the speed-sensitive device and the acceleration limiter can be arranged in other positions in the limit control link device for maximum fuel supply. A modified embodiment of this kind is shown in fig. 5 where the parts that make up the function of those described above are indicated by the same reference numbers but with symbols. In this case, the rod 49' which supports the pivot pin 72' on the arm 73' will be connected directly to the valve stem 44' over an anti-friction bearing 82 while the pivot pin on the arm 73' is formed by the stop 68' comprising an edge of a yoke 84 which is carried by the screw 77' and is adjustable along the short end 67' of the arm 73' to vary the motion transmission ratio thereof. The arm end 67' thus constitutes a stop which can be moved back and forth with the valve stem.

Virkemåten for denne modifiserte styring er vesentlig den samme som beskrevet ovenfor idet stopperne 67' og 68' er adskilt som vist i fig. 5 under turbindrift med jevne forhold. Som reaksjon på svinging av struperen i retning motsatt urviserretnin-gen for å bevirke en vesentlig økning av hastighetsinnstillingen vil fjæranslaget 48' senkes, svingmassene svinges innover til de posisjoner som er vist stiplet, brennstoffventilen åpnes tilsvarende og aksellerasjonsfjæren trykkes sammen til en verdi som tilsvarer den nye ønskede hastighet. Som i det ovenfor beskrevne tilfelle, vil den tapte bevegelse mellom stopperne 67' og 68' opptas og stopperne komme til anlegg ved den maksimale strømningshastighet k (fig., 4) som kan tillates ved det fremherskende kompressor-utløpstrykk. The operation of this modified control is essentially the same as described above, in that the stops 67' and 68' are separated as shown in fig. 5 during turbine operation with steady conditions. In response to swinging the throttle in a counter-clockwise direction to effect a significant increase in the speed setting, the spring stop 48' will be lowered, the swing masses are swung inward to the positions shown dashed, the fuel valve is opened accordingly and the acceleration spring is compressed to a value corresponding to the new desired speed. As in the case described above, the lost movement between the stoppers 67' and 68' will be taken up and the stoppers will come into contact at the maximum flow rate k (Fig. 4) that can be allowed at the prevailing compressor discharge pressure.

Når således brennstoffstrømmen er Thus, when the fuel flow is

øket men avgrenset, vil turbinen aksellerere og brennstoffstrømmen økes langs kurven cd inntil maskinhastigheten, idet denne nærmer seg den nye utvalgte verdi, har øket nok til å tillate at svingmassene svinger armen 73' bort fra stopperen 68'. Styring av brennstoffventilen blir således ført tilbake til svingmassene som så fortsetter styringen av innstillingen av brennstoffventilen increased but limited, the turbine will accelerate and the fuel flow is increased along the curve cd until the machine speed, as it approaches the new selected value, has increased enough to allow the swing masses to swing the arm 73' away from the stopper 68'. Control of the fuel valve is thus returned to the swing masses, which then continue to control the setting of the fuel valve

for å bevirke drift under normale, jevne forhold. to effect operation under normal, steady conditions.

I visse gassturbiner er det ønskelig å begrense brennstofftilførselen til en forut In certain gas turbines, it is desirable to limit the fuel supply to a precursor

bestemt verdi under nedbremsing såvel som certain value during deceleration as well as

under aksellerasjon. For å oppnå dette er det ved denne modifiserte styreanordning bare nødvendig å anordne en ytterligere during acceleration. In order to achieve this, with this modified control device it is only necessary to arrange a further one

stopper 85 motsatt aksellerasjonsstopperen stops 85 opposite the acceleration stop

68' og adskilt fra denne med en avstand som er tilstrekkelig til å holdes ute av inngrep med den korte ende 67' på armen 73' under 68' and separated therefrom by a distance sufficient to be kept out of engagement with the short end 67' of the arm 73' below

normal drift med jevne forhold, men slik normal operation with steady conditions, but such

at de kommer til virkning som reaksjon på en vesentlig senkning av hastighetsinnstillingen. Fortrinnsvis er bremsestopperen that they come into effect in response to a significant lowering of the speed setting. Preferably the brake stop

anordnet på klossen 84 for regulering med denne ved hjelp av skruen 77'. Denne stopper 85 ligger nærmere svingetappen 72' enn aksellerasjonsstopperen 68' for derved å øke forholdet for armen 73' ved bevegelse ved hjelp av det trykkfølsomme organ. Bremsegrensekurven no (fig. 4) er således gjort noe flatere enn kurven cd slik det det kan tillates og er ønskelig i de fleste moder-ne gassturbiner. arranged on the block 84 for regulation with this by means of the screw 77'. This stopper 85 is closer to the pivot pin 72' than the acceleration stopper 68' in order to thereby increase the ratio for the arm 73' when moving by means of the pressure-sensitive member. The braking limit curve no (fig. 4) is thus made somewhat flatter than the curve cd as is permissible and desirable in most modern gas turbines.

Med aksellerasjonsstopperen 68', som svingetapp for armen 73' (fig. 5) er det enkelt å endre aksellerasjons-brennstof f verdien (kurven cd) i overensstemmelse med en eller flere parametre som kan påvirke driften av visse gassturbiner. For dette formål er klossen 78' anordnet i en egnet føring 86 for glidende regulering på langs av armen 73' og forbundet med en følsom anordning for bevegelse frem og tilbake med forandringer i en parameter som f. eks. temperaturen for den luft som strømmer til kompressorinnløpet 12'. Den følsomme anordning kan således ta form av en blære 87 anordnet i innløpet og som står i forbindelse over et kapilar-rør 88 med en belg 89 som er fast ved den ene ende og som ved sin bevegelige ende er forbundet med den ene ende av en arm 90 som kan svinge om et punkt 91 som ligger mellom endene og hvor armen 90 er svingbart forbundet ved sin annen ende med klossen 78'. Blæren og belgen er fylt med væske som ekspanderer og trekker seg sammen ved økning, henhv. senkning av temperaturen i belgen slik at en tilsvarende regulering av posisjonen for aksellereringsstoppe-ren og armyippepunktet 68' kan bevirkes. With the acceleration stopper 68', as a pivot for the arm 73' (fig. 5), it is easy to change the acceleration fuel f value (curve cd) in accordance with one or more parameters that may affect the operation of certain gas turbines. For this purpose, the block 78' is arranged in a suitable guide 86 for sliding regulation along the length of the arm 73' and connected to a sensitive device for movement back and forth with changes in a parameter such as e.g. the temperature of the air flowing to the compressor inlet 12'. The sensitive device can thus take the form of a bladder 87 arranged in the inlet and which is connected via a capillary tube 88 with a bellows 89 which is fixed at one end and which is connected by its movable end to one end of a arm 90 which can swing about a point 91 which lies between the ends and where the arm 90 is pivotally connected at its other end to the block 78'. The bladder and bellows are filled with fluid that expands and contracts when it increases, respectively. lowering the temperature in the bellows so that a corresponding regulation of the position of the acceleration stopper and the arm tipping point 68' can be effected.

Med denne anordning vil en økning av inn-løpstemperaturen til en gitt verdi føre til With this device, an increase in the inlet temperature to a given value will result

tilbaketrekking av stopperen 68', en senkning av det effektive forhold for armen 73' retraction of the stopper 68', a lowering of the effective ratio of the arm 73'

og forskyvning av den maksimale brenn-stoffgrensekurve slik det er vist stiplet i and displacement of the maximum fuel limit curve as shown dashed in

fig. 4. fig. 4.

Claims

1. Apparatus for regulating the flow of fuel to a gas turbine through a valve which normally increases or decreases the fuel supply. I) when operating under steady conditions at

action of a speed regulator comprising a swing mass counteracting the action of a speed setting spring which can be adjusted manually by means of a setting element and which forces a stop and the fuel valve stem in the direction of fuel reduction against the centrifugal force developed by the swing mass, and II) independently by acceleration of the turbine after a significant change in the speed setting by the action of a limit device connected to the fuel valve stem and arranged to sense changes in the compressor outlet pressure for the turbine, characterized in that the device comprises in combination the following features: a) a spring (60) which is significantly weaker than the speed-adjusting spring (47) and which acts in the opposite direction to this towards the ah stroke (42), b) a further stop (43) arranged on the valve stem (44), for engagement with the first stop (42) at operation under steady conditions but out of interference with this in the event of a significant change in speed input the addition of the setting element (52), the valve stem being independently adjustable by means of the pressure-sensing limit device (61), and c) a first stop (67, 67') which cooperates with a further stop (68, 68') and with the pressure-sensing device (61) in such a way that movement of the first stop (67) and the valve stem (44) upon pressure increase is limited in the fuel increasing direction during acceleration of the turbine after an extensive increase of the speed setting of the setting element (52) to a position corresponding to the sensed pressure and the regulated strength of the setting!j ear (47) so that the control of the valve stem is fed back to the speed governor when the resulting increase in fuel flow produces an increase in turbine speed corresponding to the speed setting of the setting element (52).

2. Apparatus as stated in claim 1, characterized in that the first stop (67) effectively limits the separation of the stops (42,43) and the increasing tension in the setting spring (47) as a result of an increase in the speed setting for the speed regulator.

3. Apparatus as stated in claims 1 or 2, characterized in that the valve stem (44) can slide back and forth in relation to the carrier (38) for the swing mass (36) and along its axis to increase or reduce the fuel flow, the further abutment (43) comprising a shoulder on the valve stem and the first abutment (42) comprising a sleeve which can slide along the stem into and out of engagement with the shoulder (43).

4. Apparatus as stated in claims 1-3, characterized in that the movement of the pressure-sensitive device (61) during engagement between the stops (67, 68) is transferred to the valve part via a long arm (73) which extends across and is pivotable connected by a stem (49) extending coaxially with the valve stem (44).

5. Apparatus as stated in claim 1, characterized in that the pressure movements due to changes in the pressure-sensing device (61) are transferred to the valve by means of an arm (73) which is pivotally connected to an extension of the valve stem and which carries it first stop (67) at a distance from the second stop (68) when operating under steady conditions, and which is arranged to, in response to an extensive increase in the speed setting of the spring (47), come into contact with the second stop (68) , which is normally stationary, which thereby forms a pivot point for the arm.

6. Apparatus as stated in claim 5, characterized in that it comprises a third stop (85), which is also normally stationary, and which is located at a distance from the arm (73) during operation under steady conditions, but such as during an extensive lowering of the speed setting of the spring (47) can come into contact with the arm.