CH146356A - Regeleinrichtung an Gasturbinenanlagen mit vorgeschaltetem Brennkraftumformer. - Google Patents

Regeleinrichtung an Gasturbinenanlagen mit vorgeschaltetem Brennkraftumformer.

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CH146356A
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Aktieng Siemens-Schuckertwerke
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Siemens Ag
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  Regeleinrichtung an     Gasturbinenanlagen    mit vorgeschaltetem     Breniilii#aftumformer.       Unter einer     Gasturbinenanlage    mit vor  geschaltetem     Brennkraftumformer    soll     ein     solcher Maschinensatz verstanden werden,  der aus einer mit einem Kompressor     ge-          kuppelten        Brennkraftmaschine    und einer  Gasturbine besteht, wobei die     Gasturbine    die  von der     Brennkraftmaschine    gelieferten  Treibgase verarbeitet.

   Die Nutzarbeit wird  im wesentlichen nur von der Gasturbine ge  leistet, während die     Brennkraftmaschine    im  wesentlichen nur den Kompressor     antreibt     und die von ihm geförderte Luft aufnimmt,  um sie nach erfolgter Verbrennung als Treib  gase an die Gasturbine abzugeben.  



  Der Arbeitsvorgang möge beispielsweise  anhand der schematischen Darstellung in       Fig.    1 erläutert werden. Der Linienzug<I>A D</I>       l3   <I>C</I>     K    umschliesst das Diagramm eines Die  selprozesses, wenn angenommen wird, dass  die Verbrennungsgase bis auf den Atmo  sphärendruck     herunterexpandieren,    wie es  ja in Turbinen möglich ist.

   Von diesem Dia-         gramm    verarbeitet die     Brennkraftmaschine     nur den obern Teil bis zur Horizontalen     a-a,     nämlich das Diagramm<I>D B G H.</I> Wie durch  gleiche     Schraffur    angedeutet. ist dieses Dia  gramm inhaltsgleich dem     Kompressordia-          gramm   <I>A 0 F D,</I> wenn man von Verlusten  bei der Umsetzung absieht.

   Hiernach ist also  die     Brennkraftmaschine    in der Lage, einen  Kompressor anzutreiben, der die Förder  menge<I>F D</I> liefert, das heisst, gerade so viel  als nötig ist, um den     Brennkraftzylinder    wie  der mit Frischluft aufzuladen.     \#NTird    etwa  noch ein Überschuss an Luft verlangt, zum  Beispiel wegen besseren     Ausspülens    des       Brennkraftzylinders,    so müsste die Tren  nungslinie     a-a        tiefergelegt    werden, weil die  Kompressionsarbeit grösser geworden ist und  einen grösseren Teil des     Dieseldiagrammes     verlangt.  



  Die Arbeitsweise einer solchen Maschi  nenkombination ist zum Beispiel bei Anwen  dung des     Zweitaktverfahrens    folgende:      Im Punkte D beginnt die Kompression  des im Dieselzylinder eingeschlossenen Luft  volumens<I>F D,</I> und sie endet im Punkte     B.     Jetzt wird in bekannter Weise Brennstoff  eingespritzt, und nach einer gewissen Gleich  druckperiode erfolgt die Expansion bis zum  Punkte G, wo der     Auslass    öffnet. Der Druck  sinkt schnell ab bis zum Gegendruck     p1    der  Dieselmaschine.

   Es wird der Punkt     II    auf  der Linie     a-a    erreicht und nun öffnen     Ein-          lassschlitze,@    die durch den Kolben gesteuert  werden. Während der Kolben sich von     H    bis  zum Totpunkt J hin und wieder zurück be  wegt, strömt das von dem Kompressor geför  derte Luftvolumen<I>F D</I> durch die     Einström-          schlitze    in den Dieselzylinder ein und ver  drängt ein gleich grosses Volumen heisser  Gase in die Treibgasleitung, die zur Gastur  bine führt.

   Nach     Wiederabschluss    der Ein  lassschlitze im Punkte     Il    schiebt der Kolben  noch das restliche Volumen heisser Gase in  die Treibgasleitung aus, bis im Punkte D der       Auslass    schliesst und die Kompression von  neuem beginnt.    Diese     Arbeitsweise    stellt also gewisser  massen einen     Umwandlungsprozess    dar, mit  dem Ergebnis, dass ein     Treibgasvolumen    F E  vom Drucke     p1    an die Gasturbine geliefert  wird und eine Nutzarbeit zu leisten vermag,  die durch das Diagramm<I>0 F E</I>     Ii    bestimmt  ist.

   Die aus Dieselmaschine und Kompressor  bestehende Maschinenanlage kann daher kurz  als     Brennkraftumformer    bezeichnet     werden,     da sie nur Energien umformt, selbst aber  keine Nutzarbeit, wenigstens keine nennens  werte, zu leisten hat.    Die vorliegende Erfindung betrifft nun  eine Regeleinrichtung an einem aus Brenn  kraftumformer und Gasturbine bestehenden  Maschinensatz.

   Diese Einrichtung ist erfin  dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass  bei Änderungen der     Gasturbinenbelastung     Brennstoff- und Luftzufuhr zum     Brennkraft-          umformer,    oder zu mindest die Brennstoff  zufuhr in Abhängigkeit von der Turbinen  belastung, so eingeregelt werden, dass der       Treibgasdruck        p1    sich mit der Turbinenbela-         stung    im gleichen Sinne ändert.

   Hierbei  kann der von der Turbinenbelastung aus  gehende Impuls, zum Beispiel gegeben durch  den Drehzahlregler der Turbine, entweder  gleichzeitig auf die Brennstoff- und Luft  zufuhr einwirken (Parallelschaltung) oder  der Impuls wirkt nur auf die eine der     bei-          clen    Zufuhren, und die andere wird zweck  mässig in Abhängigkeit von dem Ergebnis  der ersten Einwirkung, zum Beispiel vom  Treibgasdruck geregelt (Hintereinander  schaltung).  



  Ein     Ausführungsbeispiel    für diese Regel  einrichtung ist in     Fig.    ? schematisch darge  stellt. Der     Brennkraftumformer    1 enthält  einen Stufenkolben, dessen oberer Teil 2 zu  dem Dieselzylinder 3 und dessen unterer  Teil 4 zu dem     Kompressorzylinder    5 gehört.  Der Stufenkolben ist in seiner obern     Totlage     gezeichnet, in der gerade Brennstoff durch  das gesteuerte     Einlassventil    6 eingespritzt  wird, und unter Einwirkung der Verbren  nung und nachfolgenden Expansion     bewegt     sich der Kolben abwärts.

   Bevor er seine un  tere     Totlage    erreicht, wird zunächst das ge  steuerte     Auslassventil    7 geöffnet, das als ent  lastetes Kolbenventil ausgebildet ist und den  Austritt in die Treibgasleitung 8 freigibt.  Darauf öffnet der     Kolben    die     Einström-          schlitze    80, Frischluft strömt aus dem Raum  9 in den     Dieselzylinder    ein und schiebt     aus     ihm die heissen     Gase    in die Treibgasleitung  8, bis der Kolben bei seinem     Aufwärtsgang     die     Einströmschlitze    80 wieder abschliesst.

    Der Raum 9 dient als Sammelbehälter für  die von mehreren     Brennkraftumformern    ge  förderte Luft, die auf derselben Kurbelwelle,  versetzt zueinander, angeordnet zu denken  sind. Nach Abschluss der     Einströmschlitze     schiebt der Kolben allein die restlichen Gase  aus, bis das     Auslassventil    7     zwangläufig    ge  schlossen wird. Auf dem letzten Teil seines       .lufwärtsganges    wird die in dem Dieselzylin  der eingeschlossene Frischluft komprimiert  und ein neues Arbeitsspiel beginnt.

   Während  dieses Kolbenspiels wird gleichzeitig durch  den     Kompressorkolben    4 Frischluft aus dein  Sammelraum 10 durch die Saugventile 11      eingesaugt und durch die Druckventile 12 in  den Sammelraum 9 gedrückt.  



  Die vom     Brennkraftumformer    gelieferten  heissen Treibgase strömen durch die     Leitung     8 in einen Sammelraum 75, an den auch die  andern     Brennkraftumformer    angeschlossen  sind, und von da zur Gasturbine, die bei  spielsweise aus zwei Stufen bestehen kann.  Die erste Turbinenstufe 13 ist als Gleich  druckstufe ausgebildet. Das Laufrad ist auf       der    Turbinenwelle 14 fliegend angeordnet zu  denken und wird durch den     Treibgasstrom          beaufschlagt,    nachdem er in Expansionsdüsen  auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht     und     dadurch so weit abgekühlt ist, dass die Tur  bine selbst nicht mehr gefährdet ist.

   Durch  die Leitung 15 strömen die Treibgase in die  zweite Turbinenstufe 16, die als Überdruck  stufe ausgebildet sein kann und die Rest  energie der Treibgase ausnützt. Mit der Gas  turbine ist der Generator 1.7 gekuppelt.  



  Der auf der Turbinenwelle 14 angeord  nete Drehzahlregler 18 wirkt auf die     Brenu-          stoffzufubr    zum     Brennkraftumformer    ein,  zum Beispiel in der Weise, dass er über das  Gestänge 19, 20, 21 einen schrägen Nocken  ?2 verschiebt.

   Dieser Nocken sitzt fest auf  einer Hülse 23, die auf der durch Schrauben  räder 25, 26, 27 angetriebenen Steuerwelle 2.1  längsverschiebbar angeordnet ist und durch  den     Hebel    21 verstellt werden     kann.    Je nach  der Stellung des schrägen Nockens wird das  Brennstoffventil 6, das über den Hebel 28  durch den Nocken 22 gesteuert wird, in<B>Ab-</B>  hängigkeit von der Turbinenbelastung früher  oder später geschlossen.     Sinkt    beispielsweise  die Belastung, so wirkt der Drehzahlregler  auf früheres     Schliessen    des Brennstoffventils,  und es wird weniger Brennstoff in den Die  selzylinder eingespritzt.

   Die Folge ist, wie  ein Blick auf das Diagramm     (Fig.    11) lehrt,       (lass    der schraffierte Hochdruckteil des Dia  grammes kleiner wird, das heisst die Diesel  inaschinenarbeit reicht nicht mehr aus, die       Kompressora.rbeit    bei gleichbleibendem Druck       1),    zu     decken.    Infolgedessen wird die Dreh  zahl des     Brennkraftumformers    sinken.

   Nenn  nun der     Durchströmquerschnitt    der Expan-         sionsdüsen    vor der Gasturbine 13 unverän  dert gehalten wird, muss bei sinkender Dreh  zahl des     Brennkraftumformers,    also bei Ver  ringerung des     Treibgasvolumens,    auch der  Druck     p,    sinken, bis ein neuer Gleich  gewichtszustand erreicht ist, bei dem beide  schraffierten     Diagrammteile    der     Fig.    1 zwar  kleiner, aber wieder inhaltsgleich geworden  sind.  



  Hand in Hand mit der Brennstoffrege  lung erfolgt die Luftregelung, und zwar ist  in der Darstellung nach     Fig.    2 nicht der  Fall gezeichnet, bei dem die Luftzufuhr ge  meinsam mit der Brennstoffzufuhr von dem  selben Drehzahlregler der Turbine geregelt  wird (Parallelschaltung),     sondern    bei     dein     die Luftregelung der Brennstoffregelung  nachgeschaltet ist     (Hintereinanderschaltung).     Der Impuls für die Luftregelung kann dann  entweder von einem auf der Kurbelwelle de  Brennstoffreglers angeordneten Zentrifugal  regler mit grossem     Ungleichförmigkeitsgrad     abgenommen werden oder, wie die     Fig.        -?     zeigt,

   von den Änderungen des     Treil)gas-          druckes        pl,    wozu die Impulsleitung 29 dient.  



  Bevor auf die Luftregelung weiter ein  gegangen _wird, soll zunächst eine Modifika  tion besprochen werden, die an der bisher  besprochenen     Kompressoranlage    vorgenom  men wird und in     Fig.    2 eingetragen ist.  



  Während bisher nur von einer einzigen  Kompressionsstufe die Rede war, indem ge  mäss     Fig.    1 der Kompressor von Atmosphä  rendruck auf den Treibgasdruck     p1    förderte,  soll jetzt dem eigentlichen Kompressor noch  eine Stufe vorgeschaltet werden. Dies hat  den Vorteil, dass der Kolbenkompressor 5  erheblich kleinere Abmessungen bekommt,  weil schon eine geringe     Vorverdichtung    das       Ansaugevolumen    des Kompressors ganz er  heblich reduziert. Die     Vorverdichtung    kann  dann zweckmässig in einem besonders ange  triebenen Kreiselverdichter vorgenommen  werden, der für grosse Volumina wirtschaft  licher zu bauen ist.

   Das Diagramm der       Fig.    1 geht dann in das Diagramm der     Fig.    3  über; in welchem der     Vorverdichtungsdruclt         mit     pL    bezeichnet ist. Die erhebliche     Verrin-          gerung    des     Ansaugevolumens    des Kolben  kompressors ist deutlich zu erkennen.  



  Der in     Fig.    2 eingezeichnete     Vorverdich-          ter    30 saugt die Frischluft aus der Atmo  sphäre durch die Leitung -31 an und drückt  sie durch die Leitung 32 zunächst in einen  Behälter 33 und von dort durch die Leitung  34 in den vorher schon genannten     Sammel-          rauen    10, von wo aus sie den einzelnen Kol  benkompressoren zugeführt wird.  



  Der     Vorverdichter    30 kann in verschie  dener Weise angetrieben werden, entweder  durch den     Brennkraftumformer    mittelst eines  Zahnradgetriebes oder durch die Gasturbine,  indem er von deren Welle direkt oder     mit-          telst    Zahnradübersetzung zur Erzielung be  sonders hoher Drehzahlen angetrieben wird,  oder er erhält,     wie    in     Fig.    2 gezeigt, eine be  sondere Antriebsturbine 35, die mit Treib  gas aus einer     Zwischenstufe    der Haupttur  bine. 13, 16 gespeist wird. Zu dem Zweck  ist von der Leitung 15 die Leitung 36 abge  zweigt.

   Die Abgase entweichen durch die  Leitung 3 7 in den Abgaskessel 38, in den  auch die Abgasleitung 39 der     Hauptturbine     einmündet. Durch die gemeinsame Abgas  leitung 40 strömen die Gase ins Freie. Es ist  selbstverständlich auch möglich, die Neben  turbine 35 an eine andere     Zwischenstufe    an  zuschalten oder sie der     Hauptturbine    16       nachzuschalten,    wobei dann die Treibgase in  der Hauptturbine nur bis auf einen bestimm  ten Gegendruck     expandieren.     



  Nach diesen Erläuterungen kann die  Luftregelung weiterbehandelt werden. Sie  erfolgt in der Weise, dass der     Vorverdich-          tungsdruck        p,    eingeregelt wird, und zwar  zweckmässig nach dem Treibgasdruck     pl,    so  dass das Verhältnis beider Drücke, gemessen  in Atmosphärenüberdruck, im wesentlichen  konstant bleibt.  



  Die Vorrichtung dazu ist in     Fig.    2 sche  matisch dargestellt, wonach ein Taktgeber 41  angeordnet ist, der zwei durch je eine Mem  bran 42, 43 abgeschlossene Druckräume 44,  45 enthält. Die     Membranen    sind durch eine    Stange 46     miteinander    verbunden und spie  len sich unter dem Einfluss der beiden  Druckfedern 47, 48 in eine Gleichgewichts  läge ein. Die Stange 46 ist mit dem Hebel  49 verbunden, der in bekannter Weise die  Hilfssteuerung 50 eines durch Drucköl be  triebenen Servomotors 51 betätigt.

   Befindet  sich der Taktgeber 41 in der Gleichgewichts  lage, so steht die Hilfssteuerung 50 so, dass  der     Olzu-    und     -abfluss    des Servomotors ver  schlossen ist und der     Servomotorkolben    fest  steht. Die beiden Druckräume 44 und 45 des  Taktgebers sind durch die Leitungen 29 und  52 an den     Treibgassammelraum    75     bezw.    an  den Druckraum 10 des     Vorverdichters    ange  schlossen.

   Werden nun die wirksamen Druck  flächen der beiden Membranen 43, 42 so be  messen, dass ihr Flächenverhältnis gleich dem  gewünschten konstant zu haltenden Druck  verhältnis     p1    :     p2    ist, so bleibt der Taktgeber  so lange in der Gleichgewichtslage, als das  Druckverhältnis sich nicht ändert. Ändert  sich dagegen der eine Druck, zum Beispiel  der Treibgasdruck     p1,    indem er sinkt, so  wird das Gleichgewicht des Taktgebers ge  stört. Die Stange 46 verschiebt sich auf  wärts und. schiebt die Hilfssteuerung 50  ebenfalls aufwärts. Die Folge ist eine Ver  schiebung des     Servomotorkolbens    abwärts.

    Da mit dem     Servomotorkolben    das Ventil 5 3  gekuppelt ist, wird das Ventil 53 ebenfalls       abwärtsbewegt    und     lässt    durch die grösser ge  wordene Ventilöffnung mehr Luft aus dem  Behälter 33 ins Freie treten. Dadurch sinkt  der     Förderdruck    des     Vorverdichters,    und  zwar so weit, bis der Taktgeber seine Gleich  gewichtslage wieder erreicht hat, das heisst  bis das alte Druckverhältnis     p1   <I>:</I>     p2    wieder  hergestellt ist.

   Anstatt die überschüssige Luft  durch die Leitung 54 ins Freie treten     züz     lassen, kann man sie auch in die Ansauglei  tung des     Vorverdichters    zurückströmen las  sen, oder man verlegt das Regelventil 53 in  die Ansaugleitung des     Vorverdichters    und  drosselt die     Ansaugeluft.     



  Die beschriebene Vorrichtung zur Luft  regelung ist besonders in dem Falle zweck  mässig, wenn der     Vorverdichter    30 mit der      Hauptturbine 13, - 16 gekuppelt ist und bis  zum Leerlauf herunter mit derselben Dreh  zahl läuft. In dem Falle,. wie er in der     Fig.    2  dargestellt ist, wird die Drehzahl der An  triebsturbine 35 des     Vorverdichters    sich mit  fallendem Treibgasdruck von selbst niedriger  einstellen, also einen niedrigeren     Vorverdich-          tungsdruck        herbeiführen,-so    dass der Vorrich  tung zur Luftregelung nur eine korrigierende  Wirkung zukommt.  



  Wenn die Kompression, wie im vorstehen  den vorgeschlagen, in zwei     Stufen    vorgenom  men wird, besteht die Möglichkeit, eine Zwi  schenkühlung vorzusehen, um dadurch, wie  bekannt, die Kompressionsarbeit sowohl, wie  auch.die Abmessungen des     Kolbenkompres-          sors    zu verringern. Darüber hinaus     ergibt;     sich in dem vorliegenden Falle noch der be  sondere Vorteil, dass durch die Zwischenküh  lung auch die Anfangstemperatur in dem  Dieselzylinder gesenkt wird, und dass man  infolgedessen in ihm auf höhere Kompres  sionsgrade gehen kann, als in normalen Die  selmaschinen, ohne die üblichen Höchsttem  peraturen zu überschreiten. Aus der höheren  Kompression ergibt sich bekanntlich ein  höherer thermischer Wirkungsgrad der Ge  samtanlage.

   Indessen stellt sich. dieser Vor  teil der Zwischenkühlung nur bei höheren  Belastungen ein,     während    er sich bei niedri  geren     Belastungen    bis zum Leerlauf herun  ter ins Gegenteil verkehren kann, da mit sin  kender Belastung, also mit sinkendem Drucke       p1    auch der     Kompressionsenddruck    sinkt und       damit    die Zündtemperatur an und für sich  schon niedriger     wird.    Daher wird bei dem dar  gestellten Ausführungsbeispiel die Zwischen  kühlung in Abhängigkeit von der Turbinen  belastung derart geregelt, dass sie mit sinken  der Belastung abnimmt, mit steigender Be  lastung zunimmt.

   Darüber hinaus kann man  sogar noch dazu übergehen, der vorzuverdich  tenden Luft bei niedriger     Belastung        Wärme-          zuzuführen,    um das mit der Belastung     stark     sinkende Temperaturniveau in der Gastur  bine wieder etwas zu heben und um zu ver  hindern, dass bei der Expansion in der Gas  turbine der Taupunkt unterschritten wird    -und Wasserabschiebungen mit ihren gefähr  lichen Folgen eintreten.  



  Die Einrichtung zu einer derartigen Re  gelung der     Zwischenkühlung    ist     schematisch     in     Fig.    2 dargestellt. Der Behälter     33,    durch  den die vorverdichtete Luft     hindurchströmt.     ist mit einer Kühlvorrichtung versehen. die  aus der Leitung 55 mit Kühlwasser gespeist  wird, das durch die Leitung 56 wieder ab  fliesst.

   In der Leitung 55 befindet sich     eiil     Ventil 57, das den     Zufluss    des Kühlwassers  regelt, indem es, wie durch die Vorrichtung  58 schematisch angedeutet ist, unter dein  Einfluss des V     orverdichterdruches    steht. der  durch die     Impulsleitung    59 auf die     Vorrich-          tuug    5$ übertragen wird. Ob man den Im  puls, wie gezeichnet, von dein     Vorverdiehter     abnimmt oder von einer andern mit der Tur  binenbelastung veränderlichen Grösse, ist da  bei belanglos. Jedenfalls wird erreicht, dass  mit sinkender Belastung der Kühlwasser  strom verringert und von einer gewissen Be  lastung ab ganz abgestellt wird.

   Von nun an  wird auf eine Erwärmung der vorzuverdich  tenden Luft umgeschaltet, was beispielsweise  dadurch geschehen kann, dass eine durch das  Gestänge 60 mit der     Vorrichtung    58 verbun  dene Klappe 61 eine Nebenleitung 62 öffnet  und gleichzeitig die     Hauptansaugeleitung    31  absperrt. Die Nebenleitung 62 wird     dureb     den als     Abgasvorwärmer    ausgebildeten Ab  gaskessel 38 hindurchgeführt, so dass die vom       Vorverdichter    angesaugte Luft durch die  Abgase der Turbine vorgewärmt wird.  



  Es war vorher schon erwähnt, dass der       Kompressionsenddruck    in dem Dieselzylinder  mit abnehmender Belastung sinkt, und     zwar     ist dies eine Folge des sinkenden Treibgas  druckes     p1.        -Wie    aus dem Diagramm (Fix. 3<B>)</B>  ersichtlich ist, verschiebt sich der Kompres  sionsbeginn D auf einer senkrechten Linie  abwärts, solange das     Ausströmventil    der Die  selmaschine immer an derselben Stelle des  Kolbenweges schliesst.

   Infolgedessen rückt  die Kompressionslinie der Dieselmaschine  und damit auch der     Kompressionsenddruck     immer tiefer, und es besteht schliesslich die  Gefahr; dass bei Leerlauf nicht mehr der-           jenige    Enddruck erreicht wird, der eine si  chere Zündung gewährleistet. Man kann diese  Verhältnisse erheblich verbessern, wenn man  den Kompressionsbeginn in Abhängigkeit  von der Turbinenbelastung verlegt, und zwar  bezogen auf den Kolbenweg bei verringerter       Belastung    auf einen früheren, bei steigender  Belastung auf einen späteren Zeitpunkt.

    Zweckmässig ist der Impuls für die Regelung  des     Kompressionsbeginnes    vom Treibgas  druck     p1    abzunehmen und auf die Steuerung  des     Auslassventils    so zu übertragen, dass  dieses früher oder später geschlossen wird.       Selbstverständlich    kann man als Impuls  auch jede andere mit der Turbinenbelastung  sich ändernde Grösse verwenden. Auch ist  die Anwendung dieser Steuerung des Aus  lassventils nicht auf eine Einrichtung gemäss       Fig.    2 beschränkt, sondern sie kann auch an  geordnet werden, wenn das Spül-, Lade- und       Ausschubverfahren    in anderer Weise und  mit andern Steuerungsorganen durchgeführt  wird.  



  In welcher Weise sich die Verlegung     des     Kompressionsbeginnes bei kleiner Belastung  auswirkt, ist aus dem Diagramm der     Fig.    4  zu ersehen, in welchem die gleichen Bezeich  nungen     wie    in     Fig.    1 und 3 gewählt, aber  mit einem Strich versehen sind.

   Während  bei hoher Belastung in     Fig.    3 die Kompres  sion beginnt, wenn der Kolben den Teil x  seines ganzen Weges s zurückgelegt hat, be  ginnt die Kompression bei kleiner Belastung  in     Fig.    4 nach     Zurücklegung    des kleineren  Wegteils<I>x'.</I> Der durch den Punkt<I>D</I> ge  kennzeichnete Kompressionsbeginn verschiebt  sich mit sinkender Belastung demnach auf  einer in     Fig.    3 eingezeichneten strichpunk  tierten Linie     D-D',    die bis zum Leerlauf  noch über D' hinausgeht, bis zu einem  Punkte, der etwa senkrecht unter dem  Punkte G liegt. Der Punkt G bezeichnet  den Beginn der Ausströmung und bleibt für  alle Belastungen unverändert liegen.

   Somit  ähnelt diese Steuerung der     Einlasssteuerung     einer Dampfmaschine, mit dem Unterschiede,  dass an Stelle gleicher     Voreinströmung    und  veränderlicher Füllung gleiche Vorausströ-         mung    und veränderlicher     Ausschub    tritt.  Man erkennt aus     Fig.    4, dass die Kompres  sionslinie höher liegt, als wenn der Punkt D'  nicht nach rechts verschoben, sondern senk  recht unter D geblieben wäre.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    2  wird eine Verlegung des     Kompressions-          beginnes    in folgender Weise erzielt: Das       Auslassventil    7 wird über den Hebel 63  durch einen schrägen Nocken 64 gesteuert,  der in bekannter Weise durch die Steuer  welle 24 angetrieben wird und auf ihr     ach-          sial    verschiebbar angeordnet ist. Die Ver  schiebung des Nockens erfolgt unter der  Einwirkung des Treibgasdruckes, indem die  ser durch die Impulsleitung 65 über den  federbelasteten Kolben 66 geleitet wird, der  über den Hebel 67 an der     Nockenscheibe     angreift.

   Mit sinkendem     Treibgasdruck    wird  die     Nockenscheibe    nach abwärts geschoben  und bietet dem Hebel 63 eine kürzere     Nok-          kenbahn,    das heisst das     Auslassventil    7  schliesst früher.  



  Wenn die Hauptregelung des ganzen     31a-          r,    in der vorgeschlagenen Weise  dadurch vorgenommen wird, dass der Tur  binenregler primär auf die Brennstoffzufuhr  der Dieselmaschine     zurückwirkt,    so ist. bei  dem verhältnismässig langen Wege zwischen  der Impulsgabe und ihrer Auswirkung auf  die der Turbine zuzuführende     Treibgasener-          gie    eine Verzögerung nicht ausgeschlossen,  besonders, wenn die Belastungsänderungen  sehr plötzlich auftreten.

   In einem solchen  Falle wird zweckmässig zur Unterstützung  der normalen Regelung eine     Zusatzregelungs-          einrichtung    vorgesehen, die, zum Beispiel  ausgelöst durch einen bekannten     Beharrungs-          regler,    bei starker Entlastung die der Gas  turbine zuströmende     Treibgasmenge    nur So  lange verringert, bei starker Belastung da  gegen die Energie des     Treibgasstromes    so  lange erhöht, bis der von der     Brennkraft-          maschine    gelieferte     Treibgasstrom    auf den  neuen Gleichgewichtszustand eingeregelt ist.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig:    2  ist auch eine solche zusätzliche Einrichtung      vorhanden, die ganz schematisch dargestellt  ist. Bei ihr ist der Turbinenregler 18     bezw.     ein besonderer     Beharrungsregler.    durch die  Stange 68 mit einer Vorrichtung 69     verbui)-          den,    die so ausgebildet ist, dass sie unwirk  sam bleibt, solange der Turbinenregler lang  same     Bewegungen    macht. Erst wenn der  Turbinenregler infolge plötzlicher Be  lastungsstösse schnelle Bewegungen ausführt,  verschiebt sich die Vorrichtung aufwärts  oder abwärts, um nach kurzer Zeit wieder in  ihre Gleichgewichtslage zurückzukehren, so  bald der neue Belastungszustand sich ein  gespielt hat.

   Wenn nun zum Beispiel bei  einer plötzlichen Belastungszunahme die  Hülse des Reglers 1,8 sinkt, wird die als Öl  katarakt gezeichnete Vorrichtung 69 etwas  abwärts bewegt, und öffnet über den Hebel  70 das Brennstoffventil 71, so dass zusätz  licher Brennstoff in den     Treibgasstrom    ein  geführt wird, wodurch die     Treibgasenergie     sich erhöht. Inzwischen kommt die Haupt  regelung nach," die Vorrichtung geht     wieder     in den     Gleicligewichtsäustand    zurück und  schliesst das Brennstoffventil 71 wieder.

    Tritt umgekehrt eine plötzliche Belastungs  abnahme auf, so schiebt sich die Vorrich  tung 69 ein wenig aufwärts und öffnet das  Ventil 72, damit Treibgase durch die Lei  tung 73 ins Freie strömen können, also der  Turbine entzogen werden. Inzwischen kommt  die Hauptregelung nach und die in ihre       (lleichgewichtslage    zurückgehende Vorrich  tung 69 bringt das Ventil 72 wieder zum  Abschluss.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Regeleinrichtung an Gasturbinenanlagen, bei denen eine mit einem Verdichter gekup- pelte Brennkraftmaschine als Brennkraft- umformer und Treibgaserzeuger wirkt, da durch gekennzeichnet, dass bei Änderung der Turbinenbelastung von Brennstoff- und Luftzufuhr zum Brennkraftumformer min destens die Brennstoffzufuhr in Abhängig keit von der Turbinenbelastung so eingeregelt wird, dass der Treibgasdruck sich mit der Turbinenbelastung im gleichen Sinne ändert.
    UNTERANSPRü CHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Brenn stoffzufuhr zum Brennkraftumformer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Gas turbine eingeregelt wird. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Impuls zur Einregelung der Luftzufuhr zum Brennkraftumformer dem zur Einrege lung der Brennstoffzufuhr dienenden Impuls nachgeschaltet ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass der Impuls für die Luftzufuhr zum Brennkraftumformer vom Treib gasdruck vor der Gasturbine abgenom men wird. 4.
    Einrichtung nach Patentanspruch, bei stufenweiser Verdichtung. wobei dem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hauptverdichter noch ein besonderer Vorverdichter vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine der Enddruck der Vorverdichtuug einge regelt wird. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass durch eine Regelvorrichtung das Verhältnis des Treibgasdruckes vor der Turbine zum Enddruck der Vorver- dichtung im wesentlichen konstant ge halten wird. 6.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Regelvorrichtung einen kombinierten Drucktaktgeber ent hält, der in seinem einen Teil vom Treibgasdruck vor der Turbine (p1), im andern Teil vom Enddruck der Vorver- dichtung (p,) beaufschlagt wird und so gebaut ist, dass die beiden einander ent gegenwirkenden Druckkräfte sich bei einem bestimmten Druckverhältnis p1 <I>:
    </I> p, aufheben, während jede Änderung des Druckverhältnisses eine Bewegung des Taktgebers in der einen oder andern Richtung hervorruft. 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Takt geber hervorgerufene Regelwirkung auf ein Ventil übertragen wird, das einen Teil der vorverdichteten Luft zurück strömen lässt. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass die Antriebsmaschine des Vor verdichters einer Stufe der Haupttur bine nachgeschaltet ist. 9.
    Einrichtung nach Patentanspruch und nach Unteransprüchen 4 und 8, bei der in der Hauptturbine der Überdruckstufe eine Gleichdruckstufe vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die An triebsturbine des Vorverdichters zwi schen Gleichdruckstufe und Überdruck stufe der Hauptturbine angeschlossen ist.
    l0. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, mit stufenweiser Ver dichtung und Zwischenkühlung zwischen Vorverdichterstufe und Hauptverdichter - stufe, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlung in Abhängigkeit von der Turbinenbelastung derart geregelt wird, dass sie mit sinkender Belastung abnimmt, mit steigender Belastung zu nimmt. , 11. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 10, dadurch ge kennzeichnet, dass der vorzuverdichten den Luft bei sinkender Belastung Wärme zugeführt wird. 12.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzuverdich tende Luft bei geringer Belastung durch einen Abgasvorwärmer geführt wird, der durch Abgase aus der Turbine beheizt wird. 13. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4, 10, 11 und 12, da durch gekennzeichnet, dass bei Wärme zufuhr zur vorzuverdichtenden Luft die Zwischenkühlung abgestellt wird. 14.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei Änderun gen der Turbinenbelastung der Kompres sionsbeginn in der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den Änderungen der Turbinenbelastung verlegt wird, und zwar bezogen auf den Kolbenweg, bei verringerter Belastung auf einen frü heren, bei steigender Belastung auf einen späteren Zeitpunkt. 15. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass der Impuls für die Regelung des Kompressionsbeginnes vom Treib gasdruck vor der Turbine abgenommen wird. 16.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur -Unter stützung der normalen Regelung der Gasturbinenanlage bei besonders starken Belastungsänderungen eine Zusatzrege lungseinrichtung vorgesehen ist, die bei starker Entlastung die der Gasturbine zuströmende Treibgasmenge so lange verringert, bei starker Belastung da gegen die Energie des Treibgasstromes so lange erhöht, bis der von der Brenn- kraftmaschine gelieferte Treibgasstrom auf den neuen Gleichgewichtszustand eingeregelt ist. 17.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeich net, da.ss die Treibgasleitung mit einem Ventil für Zusatzbrennstoff ausgerüstet ist, das bei plötzlicher Belastung der Turbine durch die Zusatzregelungsein- richtung geöffnet wird und Brennstoff in den Treibgasstrom eintreten lässt. 18.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem auf der Turbinenwelle sitzenden Drehzahlregler eine Vorrichtung gekuppelt ist, welche nur bei plötzlicher Belastungsänderung die Zusatzregelungseinrichtung in Tätig- keit setzt, bei langsamverlaufender Be lastungsänderung dagegen wirkungslos bleibt.
CH146356D 1929-02-26 1930-02-17 Regeleinrichtung an Gasturbinenanlagen mit vorgeschaltetem Brennkraftumformer. CH146356A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4484444A (en) * 1982-07-29 1984-11-27 Howard Bidwell Apparatus and methods of amplifying engine emissions by which to increase the overall engine efficiency

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4484444A (en) * 1982-07-29 1984-11-27 Howard Bidwell Apparatus and methods of amplifying engine emissions by which to increase the overall engine efficiency

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