CH218724A - Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

      Gasturbinenanlage.       Es ist bekannt, bei     Gasturbinenanlagen     den Verdichter durch eine besondere Turbine  anzutreiben. Die Drehzahl der     Nutzleistungs-          turbine    ist dabei im allgemeinen konstant,  während die Drehzahl der     Verdichterturbine     mit der Belastung ändert. Mit der Belastungs  änderung ändert auch das Verhältnis der  Leistungen zueinander, und es muss auf  irgendeine Art die     Leistungsverminderung    der  einen Turbine gegenüber der andern aus  geglichen werden. Es sind verschiedene Bau  arten bekannt, um dieses Ziel zu erreichen.

    Bei allen wird aber der     Wirkungsgrad    der  Anlage bei Teillast durch die getroffenen  Massnahmen verringert.  



  Gemäss vorliegender Erfindung wird bei  einer     Gasturbinenanlage    mit mindestens einer       Nutzleistungsturbine,    mindestens     einer    auf  einer besonderen Welle arbeitenden     Ver-          dichterturbine    und einem     Zwischenerwärmer     zwischen den beiden Turbinen dem Verdich  ter Luft aus mindestens einer Zwischenstufe  entzogen und zwischen den beiden Turbinen  zugeführt. Es kann dadurch die Temperatur    vor den Turbinen auch bei     Teillast    beibehal  ten werden und somit auch der höchstmögliche  Wirkungsgrad der Anlage.  



  Die     beiliegende,    schematische Zeichnung  betrifft ein     Ausführungsbeispiel    des Erfin  dungsgegenstandes. In     Fig.    1 bedeutet 1 den  Verdichter, 2 einen     Wärmeaustauscher,    3 den       Hauptbrennraum,    4 die     Nutzleistungsturbine,     5 den     Zwischenerwärmer,    6 die     Verdichter-          turbine    und 7 die     Nutzleistungsmaschine     (z. B. einen elektrischen Stromerzeuger.

   Die  vom Verdichter 1 angesogene Luft wird auf  Druck gebracht, im     Wärmeaustauscher    2  durch die Abgase der     Verdichterturbine    6       erwärmt    und dem     Hauptbrennraum    3 zuge  führt, von wo die     Brenngase    die Nutz  leistungsturbine 4     beaufschlagen    und dem       Zwischenerwärmer    5 und dann der     Ver-          dichterturbine    6 zuströmen. Nach Abgabe  eines Teils der Restwärme im     Wärmeaus-          tauscher    2     strömen    die Abgase ins Freie.  



  Die Drehzahl der     Nutzleistungsturbine    4  wird zum Beispiel konstant gehalten, indem  der auf der     Nutzleistungsturbinenwelle    sitzende      Leistungsregler 8 die     Brennstoffzufuhr    (Ventil  9) zum     Hauptbrennraum    3     beeinflulit.    Die  Drehzahl der     Verdichterturbine    6 ändert mit  der Belastung. Die Anlage wird zum Beispiel  so ausgelegt, dass bei     Normallast    die Leistun  gen der beiden Turbinen 4 und 6 genügen,  um die     Vollastleistung    der     Nutzleistungs-          maschine    i und die hierfür nötige Verdichter  leistung des Verdichters 1 zu decken.

   Bei  Teillast werden Druck und Drehzahl der     Ver-          dichterturbine    6 gesenkt, und damit ändert  das Verhältnis der beiden     Turbinenleistumgen     zueinander.     Im    angenommenen Beispiel wird  die Leistung der     Nutzleistungsturbine    4 zu  gross sein, und zwar dürfte, abhängig     von     der Belastung, die     Überschussleistung    der  N     utzleistungsturbine    4 ungefähr nach     Fig.    2  verlaufen.

   Als     Abzisse    ist das Fördergewicht  a als -Mass für die Nutzleistung, als Ordinate  die     Überschussleistung    b     aufgetragen.    Die  Kurve c zeigt den Verlauf der nötigen Aus  gleichsleistung.  



  Der Ausgleich findet nun dadurch statt,  dass dem Verdichter 1 Luft aus einer Zwi  schenstufe entzogen und durch eine Leitung  10 dem     Zwischenerwärmer    5 zugeführt wird.  Dadurch wird erstens der     Kraftverbrauch    des  Verdichters 1 herabgesetzt, die Luftmenge  zum     Hauptbrennraum    3 vermindert und     damit     die Leistung der     Nutzleistungsturbine    4.  Durch richtige     Steuerung    des     Brennstoff-          ventiles    9 kann die Temperatur vor der N     utz-          leistungturbine    4 annähernd konstant ge  halten werden.

   Die     Brennstoffzufuhr    (Ventil  11) zum     Zw        ischenerwärmer    5 kann auch  vom Leistungsregler 8 beeinflusst werden,  ebenso das Ventil 12, das den Luftzutritt  aus dem Verdichter 1 zum     Zwischenerwärmer     regelt.  



  Die höchstzulässige Temperatur kann vor  der     Nutzleistungsturbine    bei allen Belastun  gen angenähert konstant gehalten werden,  ebenso die Temperatur des     Zwischenerwär-          mers    5. Der Leistungsregler 8 kann durch       entsprechende        Beeinflussung    der Brennstoff  zufuhr und der dem Verdichter in einer Zwi  schenstufe     entzogenen    Luft den Leistungs  ausgleich der beiden Turbinen bewirken.    Beim     Ausführungsbeispiel        Fig.    1 ist die       Verdichterturbine    6 der     Nutzleistungsturbine     4 nachgeschaltet ; es könnte auch umgekehrt  sein.  



  Bekanntlich steigt bei     Teillast    zufolge des       schlechtern    Wirkungsgrades die Temperatur  im     Niederdruckteil    der Gasturbine. Die     Zn-,          terteilung    der Turbine in eine     Nutzleistungs-          und    eine     Verdichterturbine    ermöglicht es, die  nachgeschaltete Turbine zufolge der dort bei  Normallast herrschenden     niedrigeren    Tempe  ratur aus billigerem Material herzustellen.

    Da aber im Leerlauf und bei kleinen Be  lastungen die Temperatur zufolge des mit  der     Belastung    stark fallenden     Wirkungs-          grades    bei der nachgeschalteten Turbine steigt,  so muss     normalerweise    von dem Vorteil der  Verbilligung abgesehen werden.  



  Es ist nun möglich, die Temperatur im  Leerlauf und bei sehr kleinen Belastungen,  wo der Wirkungsgrad eine geringere Rolle  spielt, durch entsprechende Regelung der Ven  tile 11 und 12 herabzusetzen. Die nachge  schaltete Turbine kann also aus billigerem       3laterial    gebaut werden, ohne bei den höheren  Teillasten an Wirkungsgrad einzubüssen.  



  Selbstverständlich können die     Nutz-          leistungs-    und die     Verdichterturbine    auch in  mehrere Turbinen aufgeteilt werden. Die  Zwischenerwärmung kann bis auf die für das  verwendete Material zulässige Temperatur  oder eine     beliebig        niedrigere    erfolgen. Die  dem Verdichter entzogene Luft kann unmit  telbar vor oder in dem     Zwischenerwärmer     zugeführt oder nachher zugemischt. werden.

    In jedem Falle     wird    dem Verdichter Luft  aus mindestens einer Zwischenstufe entzogen  und dem     Treibmittelstrom    der dem     Zwischen-          erwärmer    nachgeschalteten Turbine     zugeführt.     Dadurch wird der     Kraftverbrauch    des Ver  dichters vermindert, aber noch mehr die Lei  stung der Turbine, die vom     Hauptbrennraum     gespeist wird, wodurch der Leistungsausgleich  der Turbinen auch bei Teillast ermöglicht  wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: G asturbinenanlage mit mindestens einer Nutzleistungsturbine, mindestens einer auf einer besonderen Welle arbeitenden Ver- dichterturbine und einem Zwischenerwärmer zwischen den beiden Turbinen, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Verdichter Luft aus mindestens einer Zwischenstufe entzogen und zwischen den beiden Turbinen zugeführt wird.

   <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teillast die dem Verdichter aus der Zwischenstufe ent zogene Luftmenge dem Leistungsausgleich der beiden Turbinen entsprechend verschieden gross ist. 2. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Regelung der entzogenen Luft menge in Abhängigkeit von Belastungsregler erfolgt.