WO2015110313A1 - Verfahren zur steuerung einer gasturbine sowie gasturbine - Google Patents

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WO2015110313A1
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compressor
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turbine
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Nicolas Savilius
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D21/02—Shutting-down responsive to overspeed
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a gas turbine. It further relates to a gas turbine, comprising a compressor, a blow-off line with a valve and a control device.
  • a gas turbine is a turbomachine in which a pressurized gas expands. It consists of a turbine or expander, an upstream compressor and an intermediate combustion chamber. The principle of operation is based on the cycle process (joule process): this compresses air via the blading of one or more compressor stages, then mixes these in the combustion chamber with a gaseous or liquid fuel, ignites and burns.
  • the result is a hot gas (mixture of combustion gas and air), which relaxes in the subsequent turbine part, with thermal converts into mechanical energy and first drives the compressor.
  • the remaining portion is used in the shaft engine for driving a generator, a propeller or other rotating consumers.
  • the thermal energy accelerates the hot gas flow, which generates the thrust.
  • This object is achieved according to the invention by blowing air out of the compressor of the gas turbine by opening a valve of a blow-off line when a load shedding of the gas turbine is detected.
  • the invention is based on the consideration that a
  • Reduction of gas turbine performance could not only be achieved by an active reduction of the amount of energy supplied in the form of fuel, but in particular by reducing the efficiency of the gas turbine. This can be done by blowing off already compressed air from the
  • the described determination of a load shedding can take place in various ways.
  • the determination of the load shedding via a measurement of the speed of the gas turbine. For example, it is possible to specify a value for a critical speed which is still below the value for the quick-release release and, when it is exceeded, the measures described are automatically triggered. Also, for example, an increase can be defined, ie a positive speed difference within a certain period of time, which dissolves the blow-off of compressor air when exceeded.
  • the determination of the load shedding can advantageously be effected by information of the generator.
  • the control unit of the generator detects the load shedding within the generator and transmits the corresponding information to the control device of the gas turbine on the data side.
  • the control device of the gas turbine Upon receiving the information, the control device of the gas turbine then triggers the blow-off of the compressor air.
  • a gas turbine advantageously comprises a compressor, a blow-off line with a valve and a control device, and is designed to carry out the described method, i. H. the control device can correspondingly control the valve which controls the mass flow through the blow-off line.
  • the controller has appropriate programming to perform the described method.
  • the blow-off line connects a region of the compressor to the outside area of the gas turbine, i. H. an air space that is not part of the inner flow channel of the gas turbine.
  • the blow-off line is connected on the outlet side to an environmental outlet.
  • Ambient outlet here means an air outlet, which is arranged outside the gas turbine, ie typically laterally outside the axis of the gas turbine. The air is released into the environment.
  • the blow-off line is advantageously connected to the outlet side with an exhaust gas diffuser.
  • the exhaust gas diffuser of the gas turbine connects to the hot gas duct of the turbine.
  • the outer boundary of the exhaust gas diffuser is formed by an outer wall, which is of circular design and concentric with the axis of the turbine.
  • the outer wall is circular and extends divergently in the flow direction of the diffuser flow, d. H. the exhaust gas which arises from the hot gas after its expansion in the turbine unit.
  • the bleed air from the compressor may also be directed to the exhaust gas diffuser where it is mixed with the exhaust gas and escapes.
  • the blow-off line is connected on the inlet side to the compressor end, ie completely compressed air is taken out of the compressor and blown off. This results in a particularly high loss of efficiency and thus a particularly rapid reduction of the speed.
  • the blow-off line is connected on the inlet side to a tap system of the compressor, ie it can be integrated into an already existing system for tapping the compressor at the end or between individual compressor stages. Such systems may be advantageous, for example, when starting the gas turbine to divert a portion of the mass flow delivered in the front compressor stages and to reduce the mass flow in the rear compressor stages.
  • the tapping system can also be associated with an anti-icing system of the gas turbine.
  • Such systems remove at least partially compressed air from the compressor and blow it at the inlet of the compressor in order to avoid ice crystal formation at low ambient temperatures, as this could cause damage.
  • Corresponding additional blow-off lines can also be arranged here, which are used in the manner described.
  • blow-off lines can advantageously also be integrated into a tap system, which is assigned to a cooling air system of the gas turbine, ie. H. is taken in the compressor air for the application of the turbine, which serves as cooling air there.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that the targeted blowing of compressed air from the compressor of the gas turbine, a particularly rapid reduction of the efficiency and thus the performance of the gas turbine is achieved, so that an excessive increase in the speed with the result a quick closure can be avoided.
  • FIG. 1 schematically shows a gas turbine with a blow-off line from the compressor end into the exhaust gas diffuser
  • FIG. 2 schematically shows a gas turbine with a blow-off line from the compressor center into the exhaust gas diffuser
  • FIG. 3 schematically shows a gas turbine with a blow-off line from the compressor end into the environment
  • 4 schematically shows a gas turbine with a blow-off line from the compressor center into the exhaust gas diffuser and into the environment.
  • Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.
  • FIG. 1 schematically shows a gas turbine 1 in which a compressor 4, a combustion chamber 6 and a turbine 8 are arranged on a shaft 2 forming an axis in the flow direction S. Air is sucked in at the inlet of the compressor 4, compressed and mixed in the combustion chamber 6 with a fuel B and ignited. Subsequently, the hot gas mixture is expanded in the turbine 8 and exits as exhaust gas at the outlet of the turbine 8.
  • the gas turbine 1 may be part of a power plant not shown in detail, for. B. a gas and steam plant.
  • the exhaust gas is additionally passed into a steam generator and the steam generated there used to drive a steam turbine.
  • the steam turbine can also be arranged on the same shaft 2 as the gas turbine 1.
  • Both compressor 4 and turbine 8 of the gas turbine 1 have in a housing in the axial direction alternately not shown in detail vanes and blades.
  • the vanes are arranged along the circumference of the gas turbine 1 forming a circle. Such a circle of vanes is also called a vane wheel.
  • the blades are also arranged in a ring shape as a running impeller on the shaft 2 rotating.
  • a Leitschaufelrad is referred to as the compressor or turbine stage together with the flow-side preceding or subsequent runner.
  • the first compressor stage in the flow direction S are preceded by adjustable inlet guide vanes 10.
  • further stages following the first compressor stage may also comprise such adjustable inlet guide vanes 10. sen.
  • the adjustable inlet guide vanes 10 can vary the inlet cross-section in the compressor 4 and thus make it possible to regulate the inlet mass flow of air into the compressor 4.
  • the inlet guide vanes 10 are controlled by a control device which is not shown in detail and comprehensively controls the operation of the gas turbine 1. It also receives data from the control unit of the front of the compressor 4 arranged on the shaft 2 generator 12, which converts the mechanical energy of the rotation of the shaft 2 in electrical energy see.
  • the control device 12 continues to receive extensive operating data of the gas turbine 1 from corresponding sensors such as the current speed and controls other parameters such.
  • B. the supply of fuel B in the combustion chamber 6.
  • the user side manually or automatically specified depending on the requirement, a power setpoint.
  • the supply of fuel is increased and the inlet guide vanes 10 are opened.
  • Decreases the power setpoint z. B. in partial load operation the supply of fuel B is reduced and the inlet guide vanes 10 are partially closed.
  • a load shedding occurs, d. H. a sudden, massive reduction in power requested by the generator 12 from the electrical grid reduces the torque required by the gas turbine 1 to move and the speed increases. This can lead in extreme cases to the fact that the non-illustrated quick-closing valves of the gas turbine 1 must be actuated and the gas turbine 1 is switched off in. This should be avoided.
  • the detection of such a load shedding may take place, for example, via a speed limit value, via a limit value for the gradient of the rotational speed, or else via information of the control device of the generator 12 to the control device of the gas turbine 1.
  • control device Upon detection of the load shedding, the control device causes a reduction in the supply of fuel B and the greatest possible closure of the inlet guide vanes 10. However, this may not be sufficient to avoid the rapid closure under certain circumstances.
  • a blow-off line 14 is provided, which is the end of the compressor 4, d. H. connects the area in the flow direction S after the last compressor stage with the exhaust gas diffuser, not shown, after the outlet of the turbine 8.
  • the blow-off line 14 can be closed by a valve 16, so that it remains closed during normal operation.
  • the control device of the gas turbine 1 causes an opening of the valve 16.
  • compressed air escapes unused into the exhaust gas diffuser and the efficiency and thus the power of the gas turbine 1 decrease. The speed is reduced.
  • the second embodiment of FIG 2 differs from the embodiment of FIG 1 only in that the air is not removed from the compressor end, but rather from a bleed system not shown in detail of the compressor 4. It is therefore only partially compressed air taken between individual compressor stages.
  • FIG 3 differs from the embodiment of FIG 1 only in that the air is not passed into the exhaust diffuser, but is discharged directly through a separate environmental outlet 18 into the environment. Under certain circumstances, such a configuration can be structurally easier to implement.
  • the fourth embodiment of FIG 4 differs from the embodiment of FIG 2 only in that the air in addition to the discharge in the exhaust gas diffuser is given by means of a branch of the blow-off 14 directly via a separate environmental outlet 18 into the environment.
  • the branch has a separate valve 16, so that the mass flows into the environment and in the Abgasdif fusor can be controlled by the blow-off 14 separately by the controller.

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung einer Gasturbine (1) soll eine noch schnellere Reduzierung der Gasturbinendrehzahl im Falle eines Lastabwurfs erreichen, um einen Schnellschluss der Gasturbine zu verhindern. Dazu wird bei Feststellung eines Lastabwurfs der Gasturbine (1) Luft aus dem Verdichter (4) der Gasturbine (1) mittels Öffnung eines Ventils (16) einer Abblaseleitung (14) abgeblasen.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINER GASTURBINE SOWIE GASTURBINE Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Gasturbine. Sie betrifft weiter eine Gasturbine, umfassend einen Verdichter, eine Abblaseleitung mit einem Ventil und eine Steuereinrichtung . Eine Gasturbine ist eine Strömungsmaschine, in der ein unter Druck stehendes Gas expandiert. Sie besteht aus einer Turbine oder Expander, einem vorgeschalteten Verdichter und einer zwischengeschalteten Brennkammer. Das Wirkungsprinzip beruht auf dem Kreisprozess (Joule-Prozess) : Dieser komprimiert über die Beschaufelung einer oder mehrerer Verdichterstufen Luft, mischt diese anschließend in der Brennkammer mit einem gasförmigen oder flüssigen Treibstoff, zündet und verbrennt.
So entsteht ein Heißgas (Mischung aus Verbrennungsgas und Luft), das im nachfolgenden Turbinenteil entspannt, wobei sich thermische in mechanische Energie umwandelt und zunächst den Verdichter antreibt. Der verbleibende Anteil wird beim Wellentriebwerk zum Antrieb eines Generators, eines Propellers oder anderen rotierenden Verbrauchern verwendet. Beim Strahltriebwerk dagegen beschleunigt die thermische Energie den heißen Gasstrom, was den Schub erzeugt.
Bei Gasturbinen zur Erzeugung elektrischer Energie sind Vorkehrungen zu treffen, dass im Falle einer Netztrennung und eines damit verbundenen Lastabwurfs, d. h. einer sehr schnellen Reduzierung der abzugebenden elektrischen Leistung keine unzulässig hohen Drehzahlen auftreten können. Hierfür ist ein Schnellschluss der Turbine vorgesehen, der dann anspricht, wenn nach Lastabwurf die Ist-Drehzahl der Turbine einen kri- tischen Wert von z. B. 110 % der Nenndrehzahl erreicht bzw. übersteigt. Dieser Schnellschluss führt jedoch zu einer Abschaltung der Gasturbine, was in einem kleinen Stromnetz zum kompletten Zusammenbruch des Netzes führen kann. Es besteht daher der Wunsch, im Falle eines Lastabwurfs den Schnellschluss der Gasturbine zu vermeiden und die Drehzahl auch ohne Schließen der Schnellschlussventile keine unzuläs- sig hohen Werte annehmen zu lassen. Im Stand der Technik ist es zur Entlastung der Gasturbine beispielsweise bekannt, die der Brennkammer zugeführte Brennstoffmenge schnell zu drosseln und die Eintrittsleitschaufeln des Verdichters schnell zu schließen. Diese Maßnahmen können jedoch unter Umständen nicht ausreichend schnell für eine Reduzierung der Drehzahl der Gasturbine sorgen, so dass dennoch ein Schnellschluss ausgelöst wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steue- rung einer Gasturbine anzugeben, welches eine noch schnellere Reduzierung der Gasturbinendrehzahl im Falle eines Lastabwurfs erreicht, um einen Schnellschluss der Gasturbine zu verhindern . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei Feststellung eines Lastabwurfs der Gasturbine Luft aus dem Verdichter der Gasturbine mittels Öffnung eines Ventils einer Abblaseleitung abgeblasen wird. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine
Reduzierung der Gasturbinenleistung nicht nur durch eine aktive Reduzierung der in Form von Brennstoff zugeführten Energiemenge, sondern insbesondere auch durch eine Reduzierung des Wirkungsgrads der Gasturbine erreicht werden könnte. Dies kann durch Abblasen von bereits verdichteter Luft aus dem
Verdichter geschehen. Die verdichtete Luft entweicht dann ungenutzt, so dass die Gasturbinenleistung reduziert wird. Die Reduzierung des Luftmassenstroms durch den Verdichter führt zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades. Die Gasturbine redu- ziert ihre Leistung somit noch schneller, so dass ein unzulässiger Drehzahlanstieg besser vermieden werden kann. Die beschriebene Feststellung eines Lastabwurfs kann auf verschiedene Arten erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die Feststellung des Lastabwurfs über eine Messung der Drehzahl der Gasturbine. Beispielsweise kann ein Wert für eine kriti- sehe Drehzahl angegeben werden, der noch unterhalb des Wertes für die Schnellschlussauslösung liegt und bei dessen Überschreiten automatisch die beschriebenen Maßnahmen ausgelöst werden. Auch kann beispielsweise ein Anstieg definiert werden, d. h. eine positive Drehzahldifferenz innerhalb eines bestimmten Zeitraums, die bei Überschreiten das Abblasen von Verdichterluft auflöst.
Alternativ oder zusätzlich kann die Feststellung des Lastabwurfs vorteilhafterweise durch eine Information des Genera- tors erfolgen. Das heißt, dass das Steuergerät des Generators den Lastabwurf innerhalb des Generators erkennt und die entsprechende Information an die Steuereinrichtung der Gasturbine datenseitig übermittelt. Auf Empfang der Information löst die Steuereinrichtung der Gasturbine dann das Abblasen der Verdichterluft aus.
Eine Gasturbine umfasst vorteilhafterweise einen Verdichter, eine Abblaseleitung mit einem Ventil und eine Steuereinrichtung, und ist ausgelegt zum Ausführen des beschriebenen Ver- fahrens, d. h. die Steuereinrichtung kann das Ventil, das den Massenstrom durch die Abblaseleitung steuert, entsprechend ansteuern. Die Steuereinrichtung weist eine entsprechende Programmierung auf, um das beschriebene Verfahren auszuführen. Die Abblaseleitung verbindet einen Bereich des Verdich- ters mit dem Außenbereich der Gasturbine, d. h. einem Luftraum, der nicht Bestandteil des inneren Strömungskanals der Gasturbine ist.
Vorteilhafterweise ist die Abblaseleitung dabei austrittssei- tig mit einem Umgebungsaustritt verbunden. Umgebungsaustritt meint hierbei einen Luftaustritt, der außerhalb der Gasturbine angeordnet ist, d. h. typischerweise seitlich außerhalb der Achse der Gasturbine. Die Luft wird in die Umgebung abgegeben .
Alternativ oder zusätzlich ist die Abblaseleitung vorteilhaf- terweise austrittsseitig mit einem Abgasdiffusor verbunden. Der Abgasdiffusor der Gasturbine schließt sich an den Heißgaskanal der Turbine an. Die äußere Begrenzung des Abgasdif- fusors wird von einer Außenwand gebildet, die kreisförmig ausgebildet und konzentrisch zur Achse der Turbine angesie- delt ist. Die Außenwand ist kreisförmig und erstreckt sich divergierend in Strömungsrichtung der Diffusorströmung, d. h. dem Abgas, welches aus dem Heißgas nach dessen Expansion in der Turbineneinheit entsteht. Die Abblaseluft aus dem Verdichter kann auch zum Abgasdiffusor geleitet werden, wo sie mit dem Abgas vermischt wird und entweicht.
Auch eintrittsseitig ist es an verschiedenen Stellen des Verdichters möglich, Luft abzublasen. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Abblaseleitung eintrittsseitig mit dem Ver- dichterende verbunden, d. h. vollständig verdichtete Luft wird aus dem Verdichter entnommen und abgeblasen. Hierdurch ergibt sich ein besonders hoher Wirkungsgradverlust und damit eine besonders schnelle Reduzierung der Drehzahl. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Abblaseleitung eintrittsseitig mit einem Anzapfsystem des Verdichters verbunden, d. h. sie kann in ein bereits bestehendes System zur Anzapfung des Verdichters am Ende oder zwischen einzelnen Verdichterstufen integriert sein. Solche Systeme können zum Beispiel beim Anfahren der Gasturbine vorteilhaft sein, um einen Teil des in den vorderen Verdichterstufen geförderten Massenstroms abzuleiten und den Massenstrom in den hinteren Verdichterstufen zu reduzieren. So wird gewährleistet, dass die Axialgeschwindigkeit der Strömung in den vorderen Ver- dichterstufen groß genug ist, um einen Strömungsabriss zu verhindern, während die Axialgeschwindigkeit in den hinteren Verdichterstufen keine kritischen Werte erreicht. Ein derartiges System könnte in der Art einer Doppelnutzung auch zur Vermeidung einer übermäßigen Drehzahl bei einem Lastabwurf verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann das AnzapfSystem auch einem Anti- Icing-System der Gasturbine zugeordnet sein. Derartige Systeme entnehmen zumindest teilverdichtete Luft aus dem Verdichter und blasen sie am Eintritt des Verdichters ein, um eine Eiskristallbildung bei niedrigen Außentemperaturen zu vermeiden, da hierdurch Beschädigungen entstehen könnten. Hier kön- nen auch entsprechende zusätzliche Abblaseleitungen angeordnet werden, die in beschriebener Weise genutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich können Abblaseleitungen vorteilhafterweise auch in ein Anzapfsystem integriert werden, das einem Kühlluftsystem der Gasturbine zugeordnet, d. h. bei dem Verdichterluft für die Beaufschlagung der Turbine entnommen wird, die dort als Kühlluft dient.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde- re darin, dass durch das gezielte Abblasen von verdichteter Luft aus dem Verdichter der Gasturbine eine besonders schnelle Reduktion des Wirkungsgrads und damit der Leistung der Gasturbine erreicht wird, so dass eine übermäßige Erhöhung der Drehzahl mit der Folge eines Schnellschlusses vermieden werden kann.
Die Erfindung wird anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen: FIG 1 schematisch eine Gasturbine mit einer Abblaseleitung aus dem Verdichterende in den Abgasdiffusor,
FIG 2 schematisch eine Gasturbine mit einer Abblaseleitung aus der Verdichtermitte in den Abgasdiffusor,
FIG 3 schematisch eine Gasturbine mit einer Abblaseleitung aus dem Verdichterende in die Umgebung, und FIG 4 schematisch eine Gasturbine mit einer Abblaseleitung aus der Verdichtermitte in den Abgasdiffusor und in die Umgebung. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In FIG 1 ist schematisch eine Gasturbine 1 dargestellt, bei der auf einer eine Achse bildenden Welle 2 in Strömungsrich- tung S ein Verdichter 4, eine Brennkammer 6 und eine Turbine 8 angeordnet sind. Luft wird am Eintritt des Verdichters 4 angesaugt, verdichtet und in der Brennkammer 6 mit einem Brennstoff B gemischt und gezündet. Anschließend wird das Heißgasgemisch in der Turbine 8 entspannt und tritt als Abgas am Austritt der Turbine 8 aus. Die Gasturbine 1 kann Bestandteil einer nicht näher gezeigten Kraftwerksanlage, z. B. einer GuD-Anlage sein. Bei einer GuD-Anlage wird das Abgas zusätzlich in einen Dampferzeuger geleitet und der dort erzeugte Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine genutzt. Die Dampf- turbine kann auch auf derselben Welle 2 wie die Gasturbine 1 angeordnet sein.
Sowohl Verdichter 4 als auch Turbine 8 der Gasturbine 1 weisen in einem Gehäuse in axialer Richtung abwechselnd nicht näher gezeigte Leitschaufeln und Laufschaufeln auf. Die Leitschaufeln sind entlang des Umfanges der Gasturbine 1 einen Kreis bildend angeordnet. Ein derartiger Kreis aus Leitschaufeln wird auch als Leitschaufelrad bezeichnet. Die Laufschaufeln sind ebenfalls kranzförmig als LaufSchaufelrad an der Welle 2 drehend angeordnet. Ein Leitschaufelrad wird zusammen mit dem strömungsseitig vorangehenden bzw. nachfolgenden LaufSchaufelrad als Verdichter- bzw. Turbinenstufe bezeichnet . Der in Strömungsrichtung S ersten Verdichterstufe sind verstellbare Eintrittsleitschaufeln 10 vorangeordnet. Alternativ können auch weitere, der ersten Verdichterstufe folgende Stufen derartige verstellbare Eintrittsleitschaufeln 10 aufwei- sen. Die verstellbaren Eintrittsleitschaufeln 10 können den Eintrittsquerschnitt in den Verdichter 4 variieren und ermöglichen es so, den Eintrittsmassenstrom von Luft in den Verdichter 4 zu regeln. Angesteuert werden die Eintrittsleit- schaufeln 10 dabei von einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung, die den Betrieb der Gasturbine 1 umfassend regelt. Sie erhält dazu auch Daten vom Steuergerät des vor dem Verdichter 4 auf der Welle 2 angeordneten Generator 12, der die mechanische Energie der Drehung der Welle 2 in elektri- sehe Energie umsetzt.
Die Regelungseinrichtung 12 erhält weiterhin umfangreiche Betriebsdaten der Gasturbine 1 von entsprechenden Sensoren wie beispielsweise die aktuelle Drehzahl und steuert weitere Pa- rameter wie z. B. die Zufuhr von Brennstoff B in die Brennkammer 6. Dies ist jedoch nicht näher dargestellt. In der Regelungseinrichtung 12 wird benutzerseitig manuell oder automatisiert je nach Anforderung ein Leistungssollwert vorgegeben. Erhöht sich der Leistungssollwert, wird die Zufuhr von Brennstoff gesteigert und die Eintrittsleitschaufeln 10 geöffnet. Verringert sich der Leistungssollwert z. B. im Teillastbetrieb, wird die Zufuhr von Brennstoff B verringert und die Eintrittsleitschaufeln 10 werden teilweise geschlossen. Tritt ein Lastabwurf auf, d. h. eine plötzliche, massive Reduktion der Leistung, die vom Generator 12 aus dem elektrischen Netz angefordert wird, verringert sich das von der Gasturbine 1 für die Bewegung aufzubringende Drehmoment und die Drehzahl erhöht sich. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass die nicht näher dargestellten Schnellschlussventile der Gasturbine 1 betätigt werden müssen und die Gasturbine 1 in abgeschaltet wird. Dies soll vermieden werden.
Die Erkennung eines derartigen Lastabwurfs kann beispielswei - se über einen Drehzahlgrenzwert erfolgen, über einen Grenzwert für den Gradienten der Drehzahl, oder aber über eine Information des Steuergeräts des Generators 12 an die Steuereinrichtung der Gasturbine 1. n
Bei Erkennen des Lastabwurfs veranlasst die Steuereinrichtung eine Reduktion der Zufuhr von Brennstoff B und eine weitestmögliche Schließung der Eintrittsleitschaufeln 10. Dies kann jedoch zur Vermeidung des Schnellschlusses unter Umständen nicht ausreichend sein.
Daher ist beim Ausführungsbeispiel nach der FIG 1 zusätzlich eine Abblaseleitung 14 vorgesehen, die das Ende des Verdichters 4, d. h. den Bereich in Strömungsrichtung S nach der letzten Verdichterstufe mit dem nicht näher dargestellten Ab- gasdiffusor nach dem Austritt der Turbine 8 verbindet. Die Abblaseleitung 14 ist durch ein Ventil 16 verschließbar, so dass sie im Normalbetrieb geschlossen bleibt. Im Falle eines Lastabwurfs veranlasst die Steuereinrichtung der Gasturbine 1 jedoch eine Öffnung des Ventils 16. Dadurch entweicht verdichtete Luft ungenutzt in den Abgasdiffusor und der Wirkungsgrad und damit die Leistung der Gasturbine 1 sinken. Die Drehzahl reduziert sich.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach der FIG 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach der FIG 1 lediglich dadurch, dass die Luft nicht vom Verdichterende entnommen wird, sondern vielmehr aus einem nicht näher dargestellten Anzapfsystem des Verdichters 4. Es wird also nur teilverdichtete Luft zwischen einzelnen Verdichterstufen entnommen.
Zwar ergibt sich hierdurch ein geringerer Wirkungsgradverlust, ein derartiges System ist jedoch besonders einfach zu realisieren, da ein Anzapfsystem ohnehin bereits vorhanden sein kann, beispielsweise zur Vermeidung eines Strömungsabrisses beim Anfahren, zur Vermeidung von Eiskristallen am Verdichtereintritt oder auch zur Gewinnung von Druckluft als Kühlluft für die Turbine 8. Unter Umständen ist sogar nur ei- ne softwareseitige Anpassung der Steuereinrichtung zur Nachrüstung einer Gasturbine 1 erforderlich, um dieses Anzapfsystem mit dem Abblasen von Verdichterluft im Falle eines Lastabwurfs nachzurüsten . Das dritte Ausführungsbeispiel nach der FIG 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach der FIG 1 lediglich dadurch, dass die Luft nicht in den Abgasdiffusor geleitet wird, sondern direkt über einen separaten Umgebungsaustritt 18 in die Umgebung abgegeben wird. Eine derartige Ausgestaltung kann unter Umständen baulich leichter zu realisieren sein .
Das vierte Ausführungsbeispiel nach der FIG 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach der FIG 2 lediglich dadurch, dass die Luft zusätzlich zur Ausleitung in den Abgas- diffusor mittels eines Abzweigs der Abblaseleitung 14 direkt über einen separaten Umgebungsaustritt 18 in die Umgebung ab gegeben wird. Der Abzweig weist ein separates Ventil 16 auf, so dass die Massenströme in die Umgebung und in den Abgasdif fusor durch die Abblaseleitung 14 separat durch die Steuereinrichtung geregelt werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Gasturbine (1), bei dem bei Feststellung eines Lastabwurfs der Gasturbine (1) Luft aus dem Verdichter (4) der Gasturbine (1) mittels Öffnung eines Ventils (16) einer Abblaseleitung (14) abgeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Feststellung des Lastabwurfs über eine Messung der Drehzahl der Gasturbine (1) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Feststellung des Lastabwurfs durch eine Information des Generators (12) erfolgt.
4. Gasturbine (1), umfassend einen Verdichter (4), eine Abblaseleitung (14) mit einem Ventil (16) und eine Steuereinrichtung, ausgelegt zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
5. Gasturbine (1) nach Anspruch 4, bei der die Abblaseleitung (14) austrittsseitig mit einem Umgebungsaustritt (18) verbunden ist.
6. Gasturbine (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Abblaseleitung (14) austrittsseitig mit einem Abgasdiffusor verbunden ist.
7. Gasturbine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Abblaseleitung (14) eintrittsseitig mit dem Verdichterende verbunden ist.
8. Gasturbine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Abblaseleitung (14) eintrittsseitig mit einem Anzapfsys- tem des Verdichters (4) verbunden ist.
9. Gasturbine (1) nach Anspruch 8, bei dem das AnzapfSystem einem Anti - Icing-System der Gasturbine (1) zugeordnet ist.
10. Gasturbine (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Anzapfsystem einem Kühlluftsystem der Gasturbine (1) zugeordnet ist .
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