CH634633A5

CH634633A5 - Ventilanordnung zur nebenschlussschaltung einer brennkammer in einer gasturbinenanlage.

Info

Publication number: CH634633A5
Application number: CH73379A
Authority: CH
Inventors: Bert Johansson; Jan Wikner
Original assignee: Stal Laval Turbin Ab
Priority date: 1978-03-01
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1983-02-15
Also published as: SE410641B; GB2017219B; DE2906393A1; DE2906393C2; GB2017219A; SE7802285L

Description

634 633

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Ventilanordnung zur Nebenschlusschaitung einer Brennkammer (3) in einer Gasturbinenanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Ventile (7,8) zum Absperren der Brennkammer von Turbine (2) und Kompressor (1) sowie ein Nebenwegventil (9) enthält, welches die Ausgangsseite des Kompressors direkt mit der Eingangsseite der Turbine verbindet.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ventile (7,8,9) als Klappventile ausgeführt sind.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, bei welcher eine Luftleitung (5) vom Kompressor (1) zur Brennkammer (3) eine Gasleitung (6) von der Brennkammer zur Turbine (2) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (8) der Gasleitung innerhalb der Gasleitung angeordnet ist, während die beiden anderen Ventile (7,9) in einem die Leitungen umgebenden Gehäuse (11) angeordnet sind.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen (5,6) beim Passieren des genannten Gehäuses (11) im Winkel gebogen sind und dass das Ventil (7) der Luftleitung (5) in einer Verlängerung der einen Abzweigung von der gebogenen Luftleitung angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung in einer Gasturbinenanlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer Schnellstop oder einer Schnellentlastung einer Gasturbine aufgrund eines Lastausfalles oder einer Havarie ist es bisher üblich gewesen, die Brennstoffzufuhr ganz einfach abzustellen. In letzter Zeit ist jedoch vorgeschlagen worden, Wirbelbettbrennkammern für Gasturbinen anzuwenden, wobei ein Schnellstop nicht nur durch die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr erreicht werden kann. Dieses beruht auf dem grossen Energieinhalt des Wirbelbettes teils aufgrund des grossen Volumens an heissen Druckgasen und teils aufgrund der grossen Wärmemenge im Bettmaterial und eventuell nichtverbranntem Brennstoff.

Um eine solche Gasturbine schnell anhalten oder wenigstens entlasten zu können wird daher vorgeschlagen, dieselbe mit einer Ventilanordnung zu versehen, die nach dem Merkmal des Patentanspruches 1 ausgeführt ist. Hierdurch wird die Energieströmung von der Brennkammer gesperrt, und die Gasturbine wird durch die kalte Luft vom Kompressor schnell abgekühlt, während die Kompressorbelastung gleichzeitig ein schnelles Bremsen der Gasturbine mit sich führt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Ventilanordnung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt das Grundprinzip für eine Gasturbine,

Figur 2 das Prinzip für eine Ventilanordnung nach der Erfindung, und die Figuren 3 und 4 zeigen zwei verschiedene konstruktive Ausbildungen der Ventilanordnung nach der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Gasturbinenanlage mit einem Kompressor 1, Gasturbine 2 und zwei Brennkammern 3. Die Druckluft wird vom Kompressor zu einem jede Brennkammer umgebenden Mantel 4 durch ein äusseres Rohr 5 geleitet, das ein inneres Rohr 6 umgibt, welches die heissen Gase von der Brennkammer zur Turbine leitet.

Wie vorstehend bereits erwähnt, muss bei der Anwendung einer Wirbelbettbrennkammer die Möglichkeit bestehen, dieselbe bei Störungen, wie beispielsweise Lastausfall oder Havarie, vollkommen von der Anlage trennen zu können.

Gleichzeitig muss die Kompressorluft direkt zur Gasturbine geführt werden, teils damit der Kompressor nicht gebremst wird und teils, um die Turbine zu kühlen. Das Prinzip hierfür geht aus Figur 2 hervor, wo die Absperrventile 7 und 8 in die Luft- beziehungsweise Gasleitung 5 beziehungsweise 6 eingesetzt wurden, während das Nebenwegventil 9 zwischen den beiden genannten Leitungen angeordnet ist.

Für die Bedienung dieser Ventile gilt, dass die Ventile 7 und 8 nicht geschlossen werden dürfen, bevor das Nebenwegventil 9 geöffnet wurde, damit ein heftiges Bremsen des Luftstromes vermieden wird. Um dieses sicherzustellen, werden die Betätigungsorgane für die Ventile zweckmässigerweise so koordiniert, dass das Ventil 9 öffnet, bevor man beginnt, die Ventile 7 und 8 zu schliessen.

Ferner muss die Brennkammer nach dem Abstellen entlastet werden können, was mittels eines besonderen Ventils 10, einem sog. Dumperventil, geschehen kann, das zum Schornstein oder zur Abgasleitung der Anlage führt. Bei einer Havarie ist dieses die einzige Möglichkeit. Handelt es sich dahingegen nur um einen Lastausfall, so kann die Brennkammer langsam auf die Turbine entlastet werden, wenn nur die Luft- und Brennstoffzufuhr gesperrt ist. Hierbei kann man sich der Tatsache bedienen, dass es bei den vorliegenden Abmessungen und Temperaturen auf jeden Fall schwierig ist, die Ventile 7 und 8 ganz dicht zu machen, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass sie in geschlossener Lage festgeklemmt werden. Man stellt diese Ventile daher mit einem Spiel her und sorgt dafür, dass das Ventil 8 stets ein grösseres Spiel als das Ventil 7 hat. Hierdurch wird die Brennkammer langsam über das Ventil 8 entlastet, während die Luftzufuhr über das Ventil 7 vernachlässigbar wird.

Die konstruktive Ausbildung der Ventilanordnung nach der Erfindung geht aus Figur 3 hervor, wo die Ventile in einem Gehäuse 11 an einer Winkelbiegung der Koaxialleitung 5,6 angebracht sind.

Die Ventile 7 und 8 werden zweckmässigerweise als doppelte Klappenventile ausgeführt, und wie aus der Zeichnung hervorgeht, verläuft die innere Gasleitung 6 in einer ununterbrochenen Biegung, während die Luftleitung 5 unterbrochen wird, so dass das Ventil 7 frei im Gehäuse 11 mündet.

Das Nebenwegventil 9 ist in einem kleinen zylindrischen Gehäuse 12 angeordnet, das zwischen der Aussen wand des Gehäuses 11 und einem inneren Mantel 13 plaziert ist, der die Biegung der Leitung 6 umgibt. Die Ausführung des Ventils 9 und des Gehäuses 12 geht deutlicher aus Figur 4 hervor. Um die Abmessungen des Ventils 9 und somit des Gehäuses 11 zu beschränken, wird das Ventil 9 in mehrere Ventile aufgeteilt, wie es auch aus Figur 4 ersichtlich ist.

Figur 4 zeigt, wie bereits erwähnt, eine etwas andere Ausführung der Ventilanordnung, wobei sich das Gehäuse 11 im wesentlichen auf eine Erweiterung der Luftleitung 5 beschränkt, um den Nebenwegventilen 9 und dem Luftventil 7 Platz zu bereiten.

Das Ventil 9 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit einer Öffnung 14 an der Anströmseite, im Verhältnis zum Luftstrom gesehen. Der Ventilkörper selbst besteht aus einer Klappe 15, die in einer Zwischenwand 16 im Ventilgehäuse 12 sitzt.

Ausser als Nebenwegventil bei einem Schnellstop zu dienen, können eine oder mehrere der Ventile 9 als Regelventile benutzt werden, um bei Teillast einen Teil der Luft vom Kompressor an der Brennkammer vorbeipassieren zu lassen und damit bei konstanter Drehzahl an der Turbine die Luft zur Brennkammer im Verhältnis zu einer reduzierten Brennstoffmenge herunterzubringen.

In Figur 4 werden ausserdem Betätigungsorgane 17 und 18 für die Ventile gezeigt.

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1 Blatt Zeichnungen