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La présente invention concerne une installa- tion de turbines à gaz à arbres 'multiples, qui consiste en une turbine d'amont produisant un travail et tournant à vitesse constante et une turbine d'aval qui actionne un compresseur et dont l'échappement se raocorde du c8té pri- maire d'un échangeur de chaleur, tandis que 1'échappement du compresseur se raccorde au coté secondaire de cet échan0 geur de chaleur, et entre le coté secondaire de l'échangeur de chaleur et l'admission de la turbine d'amont,est disposée Une chambre de combustion dans laquelle débouche un tuyau d'arrivée de combustible qui comporte un organe régulateur.
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-L, -4? ventioxi est caractérisée en ce Çl1.H: p......: .<' régler la puissance de l'installation les 1:1,;;::108 d'attaque d'une partie au n.eins des aubes du. compresseur a>i,i:1 TJBtJ.'rr'jl1t être réglés,. et qu'on règle les angles dec arybG8 0t ,'.. t;3x':?;. ne régulateur du débit de combustible de faqon l,. faire corres- pondre les positions de réglage de cet créàie u celles des aubes suivant une fonction riëtez:irc-'e d'avance. îonbre connu d'installation de ,n:;'wrze; '', gaz à /irbres !:J.ul, :",9108 est considÓ:::.'l:Ib1e. '-:;J..e:.:. s? c'r.ract'- risent par des groupes t'ori.. (.8 par au Eteins :.:tD6 1tU'Diu:l s+; 1::1.'1 n..oins un compresseur mcnté sur le n,êze arbre.
Ces groupes prennent chacun, in(,', p,:-11,"----r.--,r-, l'un de l'autre, pour toutes les charges de l'installation une vitesse ar-gu"-a4-ie &tterinf;e laquelle l'insta''.l-3ticn est en équilibre thermodynamique..
Il est iiitéresiart de constater ;'l1e le nor ":::2'-:' d'installations dans lesquelles la turbine d'amont débite du travail disponible est relativement faible. Il est beau- coup plus fréquent que cette turbine serve à actionner le conipresseur de l'air comburant. La principale raison réside dans le fait que l'état de réglage des premières installa- tions est moins stable et que le compresseur reisque facile- ment de dépasser la limite inférieure de pompage, tandis que la stabilité du réglage des secondes est sensiblement meilleure et qu'elles ont moins tendance au pompage.
D'ailleurs le montage en série de deux brou- pes de machines pose au spécialiste des problèmes de régla- ge difficiles à résoudre en raison des caractéristiques de formes différentes des groupes à haute pression et à basse
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pression, étant donné par exemple que pendant la 11:arc118 à. charge réduite de l'ensemble de l'installation, le rapport entre les puissances des divers groupes subit'un fort déca- lage.
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Il est donc nécessaire de prendre des mesures spéciales pour s'opposer à ce décalage du rapport des puis- sances et plusieurs propositions ont déjà été faites à ce propos, On trouve actuellement dans la littérature les pro- Positions suivantes' en vue de la solution de ce problème de réglage : a) On intercale entre...-la turbine à haute pres- sion et la turbine - basse pression une chambre de combustion additionnelle, par laquelle on transment à la turbine à basse pression un supplément d'énergie; b) On pr ve de l'air :dans un étage interne.- diaire du compresseur et on fait arriver cet air dans la tur- bine à basse pression par l'intermédiaire d'une seconde cham bre de combustion;
c) Le réglage additionnel s'effectue au.moyen de conduites de dérivation avec organes de réglage, par les- quelles on dérive une partie du fluide de travail en amont de la turbine haute pression et on la fait arriver dans la turbine à basse pression.
Toutes ces solutions ont toujours pour but en principe de corriger le rapport décalé entre les puissances de la première et de la seconde turbine. liais elles ne tiennent pas compte du fait que lorsqu'on n'effectue qu'une correction du rapport de puissan- ce de la machine de commande le rendement du compresseur à charge réduite diminue très vite et prend une valeur extrê- ment mauvaise en raisen de sa caractéristique connue pres- sion-volume et si le débit devient inférieur à une certai- ne valeur moyenne, la limite de pompage est rapidement at- teinte.
On ne pont donc éviter avec les dispositifs de ré- glage connus, même si le problème du réglage est résolu d'une manière à peu près satisfaisante, que le rendement de l'installation sous charge réduite soit très mauvais écono-
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mquement et qu'en raison de la limite de pompage connue du compresseur, le réglage ne puisse s'effectuer au-dessous d'une limite de charge inférieure déterminée.
L'invention est donc basée sur le fait que les difficultés de réglage d'une installation de cette natu- re doivent être supprimées au moyen du compresseur et qu'il est nécessaire, justement en cas de marche sous charge ré- duite, que le rondement du compresseur reste aussi avanta- geux que possible.
Pour mieux se rendre compte des conditions, il convient de considérer celles qui se présentent dans l'hy- pothèse d'une installation à deux arbres, dans laquelle la turbine à haute pression actionne un organe récepteur de Puissance disponible et la turbine à basse pression actionne le compresseur. On suppose d'abord que cette installation fonctionne à sa puissance nominale. Si on fait légèrement diminuer l'arrivée du combustible, la température à l'entrée des turbines diminue et par suite leur puissance diminue.
La vitesse angulaire du compresseur diminue'et le volume d'air qu'il refoule diminue. Il en résulte que la pression diminue à l'entrée de chaque turbine. De ce fait leur puis- sance diminue encore plus et étant,donné que le rapport de pression de la turbine à basse pression diminue relative- ment davantage, sa perte de puissance est plus forte.
L'installation ne retrouve son équilibre qu'à une vitesse angulaire relativement faible. Or un compresseur ordinaire risque très facilement d'entrer en pompage à une vit'sse angu- laire égale à 70-80% de sa vitesse nominale. C'est pourquoi il n'a pas été possible jusqu'à présent de régler la marche sous charge réduite, lorsque le débit d'air nécessaire est d'environ 605 inférieur au débit nominal. Mais d'autre part la quantité d'air par rapport à la quantité de combustible diminue tellement que malgré la réduction de débit à l'entre
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et la trubine à boute prossion lu température reste cnnstan- te ou même angmente Mais alors les conditions thermodynamiques convenant à un rendement satisfaisant sous charge réduire son% réalisées.
Or 1'-invention pernot de construire une instal- lation dont le rendement est amélioré et qui cet susceptible de fonctionner même sous charge réduite sa''13 donner lieu àd des difficultés de roglage et sans risque de pompage Les compresseurs à aubes réglables et leurs propriétes sont df largement connus. mai le moyen de les appliquer avec succès, d'une manière inconnue jusqu'à présent à la solution d'un pro- blème de réglage qui n'a été résolu jusqu'à présent que très imparfaitement, et de façon à améliorer le rendement d'une installation de turbines à gaz qui fonctionne avec un rende- ment relativement mauvais sous charge réduite, constitue un progrès remarquable de la technique.
Les caractéristiques de l'invention ressortent de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin ci-joint.
Ce dessin représente une installation de tur- bines 4 gaz à deux arbres. La turbine d'amont 1 actionne le récepteur de puissance disponible 2 qui dans le cas présent consiste en une génératrice électrique synchrone par l'inter- médiaire du premier arbre 3 La turbine d'aval ; actionne par le second arbre j le comresseu r6 de l'air comburant.
Les vitesses angulaires des deux arbres sont complètenent indépendantes et celle de l'arbre ± se règle automqtiquement de façon que l'installation soit en équilibre,
En service, l'air comburant à la pression a tmos phérique arrive par une tubulure 1 dans le compresseur 6, puis après avoir été comprimé et avoir été réchauffé dans un récupérateur 8 il entre dans une chambre de combustion 8
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dans laquelle arrive aussi le combustible par un tuyau 11 comportant une soupape 10 Le combustible peut être liquide ou solide et même gazeux, et peut être refoula par un com- presseur spécial de gaz combustible.
Si le compresseur du gaz combustible est actionné de la même manière que le cor presseur d'air comburant , par exemple également par la turbine d'aval 4 on peut aussi 1'équiper avec des aubes réglables, étant donné que les considérations qui s'appli- quent sont les mêmes que celles qui s'appliquent au compr. e s- Seul' ± fonctionnant en parallèle. Le fluide de travail chaud produit par la combustion du combustible dans l'air passe dans la turbine d'amont 1 en se détendant en partie, et dans la turbine d'aval 4 en se détendant davantage, pour sortir finalement de l'installation en cédant de la chaleur dans le récupérateur 8.
Un dispositif de réglage 12 permet de régler au moyen d'un mécanisme 13 les aubes directrices au moins du premier étage du compresseur 6 dans une position s'adap- tant à l'état de marche de l'installation, En même temps que s'effectue le réglage de la position des aubes directri- ces, des impulsions transmises par une conduite 14 agissent sur la soupape 10 du tuyau d'arrivée du..combustible 11, On peut ainsi faire correspondre exactenent le débit d'arri- vée du combustible à la position des aubes directrices du compresseur.
L'installation représentée à deux arbres ne doit être considérée qu'à titre d'exemple. Si elle compor- te un plus grand nombre de turbines montées en série, plu- sieurs d'entre elles peuvent être sur le même arbre et ac- tionner le récepteur de puissance disponible et (on) le compresseur. Lais chaque turbine peut aussi être montée sur son arbre propre de façon à partager le compresseur en plusieurs étages actionnés chacun par sa propre turbine
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ou partager la puissance disponible entre plusieurs arbres.