Gasturbinenanlage. Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen- anlage. Gasturbinenanlagen können nicht wie Kolbenbrennkraftmaschinen angelassen wer den, sondern gewisse Anlageteile, vor allem die Gasturbinen, müssen erst eine Zeitlang vorgewärmt werden.
Die Erfindung schlägt vor, eine Kolben- brennkraftmaschine vorzusehen, welche we nigstens das zum Vorwärmen von Anlage teilen erforderliche Heizgas liefert.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Gasturbinenanlage mit einem von der Gasturbine angetriebenen axialen Verdichter, Fig. 2 eine Gasturbinenanlage mit Treib gaserzeugern, die mit Aufladung arbeiten. Die Gasturbine 1 in Fi:g. 1 treibt einen Axialverdichter 2 und den Generator B.
Der Axialverdiehter 2 saugt die Luft über die Leitung 3 an und fördert die verdichtete Luft durch die Leitung 4 in den Wärme- austauscher 5 und zur Brennkammer 6, wobei ein Teil der verdichteten Luft durch Schlitze 7 im Mantel 8 zur Brennstoffdüse 9 gelangt, während der übrige Teil längs des Mantels 8 strömt und an seinem untern Ende mit den erhitzten Brenngasen zusammentrifft.
Der untere Teil der Brennkammer 6 dient zum Durchmischen der Brenngase mit der über schüssigen Luft, bevor sie in den Eintritts stutzen 10 der Turbine 1 gelangen. Nach der Expansion entweichen die Brenngase durch die an den Auslassstutzen der Turbine 1 an geschlossene Leitung 11. Im Wärmeaustau- scher 5 geben diese Brenngase ihre Wärme an die verdichtete Luft in der Leitung 4 ab und entweichen durch den Auslass 12 ins Freie.
Zum Vorwärmen, vor allem der Gastur bine, ist eine Freikolben-Brennkraftmasclhine mit dem Brennkraftzylinder 18 und den Ver- dichterzylindern 14 vorgesehen, welche die Luft über die Saugstutzen 15 ansaugt, die in den Verdichterzylindern 14 auf den erforder lichen Druck verdichtet wird und mittels der zugeführt wird.
Für die Brennstoffzufuhr ist: ein Brennstoffventil 19 vorgesehen, das den Brennstoff von einer nicht gezeiehneten Brennstoffpumpe zugeführt erhält und in be kannter Weise im innern Totpunkt der Brenn- kraftkolben 20 die Einspritzung steuert. Die Verbrennungsgase treiben die Kolben 20 aus einander und die heissen Gase goelangen nach Öffnen der Auslassschlitze 21 über die Lei tung 22 in die Brennkammer 6. Sie durch strömen die Brennkammer 6, die Turbine 1 und wärmen diese vor, um durch die Leitung 11, den Wärmeaustauscher 5 und den Stut zen 12 ins Freie zu entweichen.
Damit keine Heizgase rückwärts durch die Luftleitung 4 zum Verdichter 2 gelangen und durch das Saugrohr 3 austreten, ist letzteres mit einer Klappe 23 versehen, die während des Vor wärmens .geschlossen wird.
Bei Schiffsanlagen, bei denen neben Gas turbine und Verdichter noch Kolbenbrenn- kraftmaschinen zum Antrieb von Generato ren vorgesehen sind, können zum Vorwärmen die Auspuffgase dieser Brennkraftmaschine durch die Gasturbine geleitet werden.
Eine Gasturbinenanlage muss in der Weise angelassen werden, dass der Verdichter für die Verbrennungsluft anfänglich von einem Hilfsmotor mechanisch angetrieben wird, bis in der diesen Verdichter antreibenden Gasturbine so viel Leistung erzeugt wird, als zum Anlassen erforderlich ist. Um nun nicht den Generator als Anlassinotor ausbil den zu müssen, die Anlassleistung beträgt z. B. 4 bis 6 % der Nutzleistung der Anlage.
kann man die Kolbenbrennkraftmaschine als Treibgaserzeuger ausbilden und letzteren so auslegen, dass er einerseits zum Vorwärmen von Anlageteilen das Treibgas nicht nur mit erhöhter Temperatur, sondern mit einem der artigen Druck und in einer derartigen 11-Zenge liefert, dass die Gasturbine wenigstens eine langsame Drehung ausführt, um eine gleich mässige Erwärmung des Läufers zu gewähr leisten, und dass er anderseits zum Anlassen der Gasturbinenanlage die erforderliche An lassleistung aufbringt. Sobald diese Leistung erreicht ist und der Verdichter 2 den Anlass druck erzeugt, wird die Klappe 23 ,geöffnet.
Danach kann die Freikolben-Brennkraft- maschine 13, 14 entweder in Betrieb gehalten oder stillgesetzt und die Leitung 22, geschlos sen werden.
In Fig. 2 ist eine Gasturbinenanlage dar gestellt, bei welcher die Gasturbine 25 über ein Reduktionsgetriebe 26 die Schraube 2 7 antreibt. Die Turbine 25 erhält das Treibgas über die Leitung 28, an die mittels der Ven tile 29 die Treibgaserzeuger 30 angeschlossen sind. Diese Treibgaserzeuger 30 können als Kurbelwellen oder als Freikolben-Brenn- kraftmaschinen ausgebildet sein. Die Ver brennungsluft erhalten sie im vorverdichte ten Zustand über die Leitung 31. Hierfür ist das Turbogebläse 32, 33 vorgesehen.
Die Gas turbine 32- ist über das Absperrorgan 34 an die Leitung 28 angeschlossen und treibt den Verdichter 33, der beispielsweise als mehr stufiger Axialverdichter ausgebildet ist und die Luft aus der Umgebung ansaugt, um sie im verdichteten Zustand in die Leitung 31 und in die Treibgaserzeuger 30 zu fördern.
Ausser den Treibgaserzeugern 30 ist ein Treibgaserzeuger 35 zum Erzeugen des für das Vorwärmen von Anlageteilen erforder lichen Heizgases vorgesehen. Dieser ist mit tels des Absperrventils 36 an die Leitung 28 angeschlossen und saugt über das Umschalt ventil 37 in der gezeichneten Stellung die Luft aus der Umgebung an.
Um die Anlage in Betrieb zu bringen. wird zunächst der Treibgaserzeuger 35 in Gang gesetzt, die Ventile 34 und 36 geöffnet, dagegen die Ventile 29 geschlossen. Der Treibgaserzeuger 35 liefert. Heizgas, das durch die Leitung 28 und durch die Schau- felungen der Turbinen 25 und 32 strömt. Da durch werden die Turbinen 25 und 32 vorge wärmt.
Die verhältnismässig geringe Heizgas menge, im Vergleich zu der für den Betrieb der Turbine 25 erforderlichen Treibgasmenge, durchströmt die Turbinen 25 und 32 prak tisch widerstandslos. Ist nun als Treibgas- erzeug er 35 eine Freikolben-Brennkraft- Maschine vorgesehen, so ist infolge des Feh- lens eines Gegendruckes die Temperatur des Heizgases niedrig. Um diese zu erhöhen, wird das Ventil 36 gedrosselt. Der Gegendruck in der Freikolbenmaschine 35 und damit die Heiztemperatur steigt.
Eine gleichmässige Vorwärmung der Tur binen 25 und 3,2, wird erreicht, wenn die Läu fer der beiden Turbinen sich langsam drehen und somit von allen Seiten gleichmässig vom Heizgas berührt werden.
Dadurch, dass die Kolbenbrennkraft- maschine 35 als Treibgaserzeuger ausgebildet ist, kann das Heizgas in einer solchen Menge und mit einem gewissen Überdruck geliefert werden, dass auch in der Leitung 28 ein tberdruck auftritt, der diese langsame Dre hung ermöglicht.
Sind die Treibgaserzeuger 30 als Kurbel wellenmaschinen ausgebildet, so kann es er forderlich sein, das Vorverdichtergebläse 33 vor der Inbetriebsetzung der Treibgaserzeu- ger 30 in Gang zu setzen. Die Leistung der Freikolben-Brennkraftmaschine 35 kann dann derart bemessen sein, dass sie Treibgas in er forderlicher Menge und unter einem solchen Druck liefern kann, dass die Turbine 32 an gelassen werden kann. Dazu ist unmittelbar vor der Hauptturbine 25 ein Absperrventil vorzusehen, damit das von der Freikolben inaschine 35 erzeugte Treibgas nicht nur durch die Turbine 25 entweicht.
Indem nun das Gebläse 33 bereits Luft mit einem gewis sen Druck liefert, ist das Ingangsetzen der Kurbelwellen-Treibgaserzeuger 30 verein facht, die nun ihrerseits Treibgas für die Turbine 32 zur Erhöhung des Aufladedruckes und ausserdem das erforderliche Treibgas für den Leerlauf der Turbine 25 liefern. Ist die Anlage in Betrieb, so kann durch Umstellen des Umschaltventils 37 auch die Freikolben maschine 35 mit vorverdichteter Luft be trieben werden und Treibgas in die Leitung 28 liefern.
An Stelle eines besonderen Treib- gaserzeugers 35 kann auch einer der Treib gaserzeuger 30 für das Vorwärmen der bei den Turbinen 25 und 32 bezw. für das In- gangsetzen der Turbine 32 in der beschrie benen Weise verwendet werden. Bei still stehendem Gebläse 33 wird die Luft durch dasselbe mit Atmosphärendruck angesaugt.
Statt das Ventil 36 (Fig.- 2) zu drosseln, kann das Luftventil 37 gedrosselt werden; dadurch vermindert sich der Luftüberschuss und -die Temperatur steigt.