DE1912383C2 - Elektronische Regelanordnung zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage auf Betriebsdrehzahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Regelanordnung zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage auf Betriebsdrehzahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Eine derartige Regelanordnung ist aus der US-PS 33 40 883 bekannt.

Für industrielle Gasturbinenanlagen sind schon seit Jahren komplizierte Regelungen entwickelt worden. Dabei wird normalerweise die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer der Gasturbine entsprechend der verschiedenen Betriebsparameter, wie Temperatur, Kompressordruck, Drehzahl, Belastung und Ableitungen dieser Größen nach der Zeit geregelt. Auf dem Gebiet der Anlaufsteuerung von Flugzeuggasturbinen in minimaler Zeit mit Begrenzungen, um Stoßerscheinungen zu verhindern, besteht eine umfangreiche Literatur. Auch auf dem Gebiet der industriellen Gasturbinen gibt es verschiedene Vorschläge zur Steuerung solcher Gasturbinen entsprechend ihrer Belastung, ohne daß vorgeschriebene Übertemperaturgrenzen überschritten werden, was geschehen würde, wenn die Gasturbine unter verschiedenen Umgebungsbedingungen über ihre volle Nennleistung hinaus belastet werden würde.

Das Aufkommen von entfernt aufgestellten und unbeaufsichtigten industriellen Kraftwerken mit Gasturbinen, besonders für elektrische Spitzenlasten, hat die Notwendigkeit zum selbsttätig geregelten Hochfahren in Mindestzeiten aufgezeigt. Ferner ist es aus Sicherheitsgründen wünschenswert, so viele Schutzsteuerungen oder Rückmeldungen vorzusehen, wie wirtschaftlich tragbar ist, ohne daß die Betriebszuverlässigkeit verschlechten wird.

Gemäß der eingangs genannten US-PS 33 40 883 wird die Gasturbine über die Drehzahl- oder Beschleunigungsregelung hochgefahren, je nachdem ob die eine oder andere Regelung eine kleinere Brennstoffmenge erfordert. Ferner ist aus der US-PS 31 51 450 eine Start-Steuerschaltung bekannt, die die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von sowohl der Drehzahl als auch der Temperatur regelt. Da aber während des Hochfahrens der Gasturbine insbesondere die Drehzahl- und Beschleunigungsabweichungen sehr groß sind, wird im allgemeinen zu viel Brennstoff zugeführt. Dies gilt auch für die Steuerung gemäß der US-PS 29 74 483, wonach die Brennstoffzufuhr für eine maximale Beschleunigung gesteuert wird, so daß die Turbine immer am Rande des Pumpens arbeitet. Hierbei ist insbesondere nachteilig, daß ein Pumpdetektor erforderlich ist Darüber hinaus aber ist der Pumpeffekt beim Hochfahren kein relevanter Parameter für eine minimale Brennstoffzufuhr.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelanordnung

ίο der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie auch während des Hochfahrens für eine minimale Brennstoffzufuhr zum Brenner sorgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die in die Regelanordnung integrierte Start-Stcuerschaltung Anpassungen der Brennstoffzufuhr an spezifische Ereignisse während des Hochfahrens, wie beispielsweise das Erreichen der Zünddrehzahl oder die Flammenzündung, gestattet. Trotzdem bleiben während des Hochfahrens neben der die spezifischen Ereignisse berücksichtigenden Steuerung die Regelkreise für Drehzahl, Temperatur usw. wirksam und sorgen somit für eine erhöhte Sicherheit.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. ι ein vereinfachtes Funktionsschema der Regelanordnung, bezogen auf eine Einwellengasturbinenanlage.

F i g. 2 eine graphische Darstellung einer vorteilhaften Anlauf- und Betriebskurve, aus der typische Drehzahl- und Brennstoffsteuersignalkurven zu entnehmen sind, und

F i g. 3 eine vereinfachte Ausführungsform einer analogen Gleichstromsteuerung.

F i g. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer

<fo Gasturbinenanlage 1 mit einem Kompressor 2, einer Brennkammer 3 und einer Turbine 4, die mit einer anzutreibenden Last 5 verbunden ist. Die Luft, die in den Kompressoreinlaß bei 6 eintritt, fördert die Verbrennung des Brennstoffes, der durch die Düse 7 eingespritzt wird. Die heißen Abgase entweichen aus dem Turbinenauslaß 8 an verteilten Temperaturfühlern 9 vorbei, die die Abgastemperatur messen. Eine über eine Welle angetriebene veränderliche Brennstoffversorgungspumpe 10 liefert den Brennstoff zur Düse 7 in

so einer solchen Menge, die sowohl von der Drehzahl der Turbinenwelle als auch vom Hub der Pumpe abhängt, der durch eine Stelleinrichtung 11 festgelegt wird. Die Stelleinrichtung 11 bringt die Brennstoffpumpe 10 in eine Stellung, die einem elektrischen Positionssignal entspricht. Da die Gasturbine auch gasförmigen Brennstoff verwenden kann, wobei durch die Stellung eines Gasventils der Brennstoffstrom zur Verbrennungskammer gesteuert wird, wird der Ausdruck »Brennstoffsteuersignal« unabhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs benutzt.

Das Brennstoffsteuersignal ist ein einwertiges elektrisches Signal, das der Brennstoffsteuerung 11 über ein Minimalwertgatter 12 zugeführt wird und das von einem der zahlreichen Eingangssignale stammt, die dem Gatter 12 zugeführt werden, wobei jedes über einer bestimmten Betriebsphase der Gasturbine bevorzugt wird. Von der Temperatursteuerung 14, die auf die Abgastemperaturfühler 9 anspricht, wird eine Tempera-

tursteuersignalfunktion ähnlich der Kurve 13 erhalten. Von der Drehzahl- und Laststeuerung 15 wird eine Drehzahl- und Laststeuerungssignalfunktion ähnlich der Kurve 16 gewonnen. Die Drehzahlmessung wird von einem Tachometer 17, der sich auf der Welle befindet, durchgeführt, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Frequenz der Turbinendrehzahl direkt proportional ist

Eine Beschleunigungssteuerung 18 erzeugt ein Beschleunigungssignal entsprechend der Kurve 19, wodurch die Turbinenbeschleunigung während des Hochfahrens oder während eines Lastabwurfs begrenzt wird. Eine Start-Steuerschaltung 20 erzeugt ein programmiertes Brennstoffsteuerungssignal, das durch die Kurve 21 angedeutet ist. Das Programm wird durch Ereignisse festgelegt, die durch verschiedene Organe gemessen werden. Die dargestellte Anordnung verwendet verschiedene Drehzahlen als Eingangssignale, wie es durch den Tachometer 17 angegeben ist, und auch das Vorhandensein einer Flamme in der Verbrennungskammer, die durch den Flammenfühler 22 angezeigt wird.

Die Abszissen der graphischen Darstellungen 13, 16, 19 und 21 stellen zwei verschiedene Parameter des Gasturbinenbetriebes auf zwei verschiedenen Skalen dar, nämlich die Drehzahl η von null bis 100% Nenndrehzahl und die Last L von null bis zur 100%igen Nennlast. Die Ordinate V gibt das Brennstoffsteuerungssignal an, das mit dem prozentualen Hub der Brennstoffsteuerungspumpe 10 über die Charakteristiken der Brennstoffsteuerung 11 in Beziehung steht

Die Ausgangsgröße des Minimalwertgatters 12 ist eine einen einzigen Wert aufweisende Funktion, die durch die ausgezogene Linie :n der graphischen Darstellung 23 dargestellt ist, während die redundanten oder die nicht steuernden Signale in gestrichelten Linien wiedergegeben sind. Die ausgezogene Kurve gibt die kleinste Brennstoffmenge während einer vorgegebenen Betriebsphase an.

Das Minimalwertgatter 12 arbeitet derart, daß nur einer der vier Steuerkanäle, die mit I₁ II, III und IV bezeichnet sind, tatsächlich den Brennstofffluß zu irgendeiner Zeit bestimmt. Dies kann am besten aus F i g. 2 entnommen werden, in der die Ereignisse und die Steuerarten eines typischen Hochfahrvorganges und der Belastung einer Gasturbine gezeigt sind.

Die Abszisse ist ein Zeitskala, wobei der Kanal, der die Steuerung ausübt, jeweils mit I, II, III und IV entsprechend den Steuereinheiten in F i g. 1 bezeichnet ist. Die Ordinate gibt die prozentuale Nenndrehzahl (durchgezogene Kurve n) und das prozentuale Brennstoffsteuerungssignal (gestrichelte Kurve V) an. Die verschiedenen Ereignisse sind mit den Buchstaben A bis /bezeichnet.

Punkt Ergebnis

Nachfolgende Behandlung

A Turbine steht still

B Turbine bei Zünddrehzahl

C Flamme wird angezeigt

D Temperatur begrenzt

E Beschleunigung begrenzt

F Auf Nenndrehzahl

G Belastung eingeschaltet

H Temperatur begrenzt

Ankurbeln der Turbinenwelle ohne Brennstoff. Anlaufsteuerung Modus IV.

Brennstoffzuführung und Zündung.

Reduzierung des Brennstoffflusses. Beginn
der Beschleunigung durch eigene Leistung
nach dem Hochfahrprogramm.

Verschiebung zum Temperatursteuermodus I.
Verschiebung zum Beschleunigungssteuermodus III.

Verschiebung zum Drehzahl/Laststeuerungsmodus II.

Kopplung der Last an die Turbine.
Verschiebung zum Temperatursteuermodus I.

In F i g. 3 ist in sehr vereinfachter Form eine analoge Gleichstrom-Regelanordnung gezeigt, die die in den Fig. 1 und 2 erläuterten Funktionen ausübt, wobei gewisse notwendige Funktionen, die für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung unwichtig sind, zur Vereinfachung fortgelassen wurden. In Fig.3 sind gewisse Vereinfachungen eingeführt worden. Es wurden einstellbare Spannungsbezugsquellen als vaiiable Abgriffpotentiometer eingeführt, die zwischen einer Spannungsquelle und Erde liegen. In der Praxis können auch geeignete Kombinationen digitaler Schaltanordnungen verwendet werden, die die Verbindung zu verschiedenen Spannungspegeln herstellen. Auch die Schaltanordnungen nach Fig.3 sind als Ein/Aus-Schalter mit Ankern beschrieben, während sie in Wirklichkeit aus Festkörperschaltelementen bestehen können, die durch ein logisches System gesteuert werden. Wenn daher gesagt wird, daß dieses und jenes Relais geöffnet oder geschlsosen wird, wenn die Turbine z. B. eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat, so wird damit verdeutlicht, daß geeignete Festkörperschalter einen Stromfluß bei einer Spannung unterbrechen, die der vorgegebenen Drehzahl proportional ist.

In F i g. 3 sind eine Temperatursteuerung 14, eine Drehzahl- und Laststeuerung 15, eine Beschleunigungssteuerung 18 und eine Start-Steuerschaltung 20 mit einer gemeinsamen Leitung 12 verbunden, die als eine Sammelschiene für das Minimalwertgatter dient, um der Brennstoffsteuerung 11 eine einwertige Funktion V zuzuführen. Die Brennstoffsteuerung 11 ist als ein einfacher Verstärker 24 dargestellt, dessen Ausgang zur Steuerung eines hydraulischen Servoventils 25 mit diesem verbunden ist, das einem Kolben 26 ein Strömungsmittel zum Einstellen zuführt.

Der Kolben 26 stellt den Hub der veränderlichen Versorgungspumpe 10 ein, was symbolisch durch eine Verbindung zum Griff 27 dargestellt ist. Auch die tatsächliche Stellung des Kolbens 26 wird durch einen

b5 linear veränderlichen Differentialtransformator 28 (LVDT) ermittelt, dessen Signal bei 29 demoduliert wird, um ein Rückkopplungssignal zu erhalten, das der Stellung des Kolbens proportional ist. Daher bewirkt

die Brennstoffsteuerung ti, die in einer einfachen Form dargestellt ist, daß die Brennstoffpumpe 10 Brennstoff in einer solchen Menge liefert, die der Gleichspannung V an der gemeinsamen Leitung 12 entspricht (bei einer angenommenen konstanten Pumpgeschwindigkeit). Bei 5 einer mit einem Gas betriebenen Turbine würde anstelle der Pumpe 10 ein Gasventil eingesetzt werden.

Die vier Steueranordnungen J4,15,18 und 20 sind mit der gemeinsamen Leitung 12 elektrisch verbunden, so daß diese als ein Minimalwertgatter arbeitet, d.h. so, daß das Brennstoffsteuersignal nicht höher sein kann, als das niedrigste zugeführte Steuersignal.

Im einzelnen umfaßt die Temperatursteuerung 14 einen Rechenverstärker 30, der mit der Leitung 12 über eine Diode 31 verbunden ist und der eine Rückkoppkingsschaltung 32 aufweist. Die Drehzahl- und Last-Steuerung 15 umfaßt einen Rechenverstärker 33, der mit der Leitung 12 über eine Diode 34 verbunden ist. wobei der Verstärker ebenfalls eine Rückkopplungsschaltung 35 besitzt.

Die Beschleunigungssteuerung 18 umfaßt einen Rechenverstärker 58, der mit der Leitung 12 über eine Diode 58a mit der Rückkopplung 586 verbunden ist. Die Start-Steuerschaltung 20 besitzt einen Rechenverstärker 36, eine Diode 37 und eine Rückkopplungsschaltung 38.

Die Verstärker 30, 33, 58 und 36 sind zusammen mit den Dioden 31,34,58a und 37 so gepolt, wie es bezüglich der gemeinsamen Sammelleitung 12 dargestellt ist, und arbeiten in der folgenden Weise. Derjenige der Verstärker 30, 33, 58 und 36, der die negativste Fehlerspannung besitzt, die an seinem Eingang anliegt, d. h. derjenige Eingang, der die positivste Spannung an seinem Ausgang besitzt, übt die Steuerfunktion aus, d. h., er liefert der Leitung 12 die Ausgangsspannung und bestimmt daher die Brennstoffströmung der Brennstoffsteuerung 11.

Die Temperatursteuerung 14 besitzt eine Anordnung 39 zur Mittelung der Abgastemperaturen, die durch die Fühler 9 (F i g. 1) gemessen werden, so daß ein einziges -to Abgastemperatursignal zum Verstärker 40 geleitet wird.

Im Funktionsgenerator 41 wird eine Funktion der Abgastemperatur gewonnen und als ein variabler Stellpunkt dem Eingang des Verstärkers 30 über die Impedanz 42 zugeführt. Die Funktion, die durch den Funktionsgenerator 41 erzeugt wird, stellt einen Temperaturanstieg dar, der bei einer unterdrückten festgesetzten Abgastemperatur beginnt, und zu einem festgesetzten Endwert ansteigt (s. Kurve 13 in Fig. 1). Der Haupt- oder der stationäre Rückkopplungspfad fühn über den Widerstand 46, während die transiente Verstärkung durch eine Rückkoppiungsschaitung beeinflußt wird, die aus dem Widerstand 44 und dem Kondensator 45 besteht. Der Stellpunkt für den Verstärker 30 wird durch einen Knopf 43, mit dem ein einstellbarer Spannungsteiler gesteuert wird, festgelegt

In der Drehzahl und Laststeuerung 15 wird ein Signal mit einer Frequenz, die der Turbinendrehzahl proportional ist, von einem Tachometer 17 an einen Transduktor 48 gegeben, der das Signal in einen Strom umwandelt, der der Frequenz proportional ist Dieser Strom wird bei 49 verstärkt und einer Eingangsimpedanz 50, die mit dem Eingang des Rechenverstärkers 33 verbunden ist als ein Signal zugeführt das die Ist-Drehzahl wiedergibt In ähnlicher Weise wird eine Spannung, die der Soll-Drehzahl entspricht, durch einen äußeren Knopf 51 ausgewählt und einem zweiten Eingangswiderstand 52 zugeführt. Die Verstärkung des Rückkopplungspfades 35 wird, wie mit 53 angezeigt, eingestellt, um den Abfall einzustellen, d. h. die Tendenz der Turbinendrehzahl, mit ansteigender Belastung abzufallen. Die Ansprechcharakteristiken können geändert werden, um eine isochrone Steuerung durch das Relais 47 zu bewirken, die die Charakteristik der Rückkopplungsschaltung ändert. Zweck des Drehzahlabfalls ist es, wie allgemein bekannt, für Stabilität zu sorgen und der Turbine die Fähigkeit zu geben, Last zu teilen, wenn sie mit anderen Kraftmaschinen verbunden wird.

LIm sicherzustellen, daß immer eine minimale Brennstoffströmung zu den Verbrennungskammern fließt, um eine Feuerung aufrechtzuerhalten, wird der Drehzahl- und Laststeuerung 15 eine Minimalsignal-Bypass-Schaltung zugeordnet. Dies ist schematisch durch die Diode 54 dargestellt, die mit einem Spannungsteiler 55 verbunden ist, der an einer negativen Quelle liegt. Wenn die Spannung an der Leitung 12 auf einen Wert sinkt, der durch das Potentiometer 55 eingestellt werden kann, verschwindet die Sperrwirkung der Diode 54 und ein Strom fließt von dem Summenanschluß des Verstärkers 33, um die Spannung an der Leitung 12 auf einem Mindestwert zu halten.

Bezüglich der Beschleunigungssteuerung 18 wird das Drehzahlsignal am Ausgang des Verstärkers 49 nach der Zeit differenziert, um ein Beschleunigungssignal zu erhalten. Dies kann mit Hilfe eines Kondensators 56 geschehen, der mit dem einen Anschluß an den Verstärker 49 und mit dem anderen Anschluß an einen Widerstand 57 angeschlossen ist. Die Spannung zwischen 56 und 57 stellt die tatsächliche Beschleunigung der Turbine dar, die als ein Eingangssignal dem Verstärker 58 zugeführt wird. Eine einstellbare Spannung, die der gewünschten Beschleunigung entspricht und durch den äußeren Knopf 59 eingestellt werden kann, wird als die andere Eingangsgröße dem Verstärker 58 zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers 58 ist über die Diode 58a mit der gemeinsamen Leitung 12 verbunden.

In der Start-Steuerschaltung 20 ist der Eingang zum Rechenverstärker 36 eine Spannungsquelle hohen Widerstandes mit einer programmierten Ereignisfolge. Diese Spannungsquelle 61 ist mit dem Verstärker über den Eingangswiderstand 62 verbunden. Die programmierte Spannungsquelle 6t ist schematisch durch Relais dargestellt, die so angeordnet sind, daß sie die verschiedenen Pegel der negativen Gleichspannungspolaritäten von einem Spannungsteiler 63 mit stellbaren Abgriffen 72', 73', 74' einer gemeinsamen Leitung 64 über Dioden 65 zuführt Tatsächlich werden vorzugsweise Festkörperschaltungsanordiiufigcn verwendet Ein erstes Relais 66 wird bei Zünddrehzahl betätigt (bei einer Drehzahl von etwa 20% der Nenndrehzahl entsprechend dem Punkt Bin Fi g. 2). Ein zweites Relais 67 wird bei Anzeige einer Flamme in der Verbrennungskammer durch einen Flammendetektor 22 geöffnet Ein drittes Relais 68 wird zeitlich so gesteuert daß es zu einer bestimmten Zeit öffnet beispielsweise eine Minute nach der Flammenanzeige. Ein viertes Relais 69 schließt bei 95% der Nenndrehzahl.

Auf diese Weise werden die Relais 66 bis 69 durch gewisse Ereignisse m einer bestimmten Folge betätigt die von den Betriebsbedingungen der Turbine abhängen, d.h. der Erreichung von 20% Drehzahl, der Anzeige einer Flamme, der festgelegten Zeit nach Anzeige einer Flamme und einer 95%igen Drehzahl. Es

können genauso gut auch andere Bedingungen oder Ereignisse ausgewählt werden.

Die Dioden 65 sind in bezug auf die gemeinsame Leitung 64 derart gepolt, daß die negativste Spannung, die irgendeiner der Dioden zugeführt wird, durchgelassen wird, d. h. diese negativste Spannung wird dem Eingangswiderstand 62 zugeleitet.

Es muß noch bemerkt werden, daß eine Begrenzungseinrichtung 70 für maximale Signale vorgesehen ist. Diese besteht aus einer Emitterfolgeschaltung, die verhindern soll, daß die Spannung V an der Leitung 12 höher ansteigt, als durch den Abgriff 71 festgelegt wurde.

Ferner sind Signallampen 72 bis 75 vorgesehen, die mit den entsprechenden Ausgangsleitungen der Verstärker 30,33,58 bzw. 36 verbunden sind. Diese können auf einer Schalttafel angebracht sein, und zeigen im beleuchteten Zustand an, welcher Verstärker die Steuerfunktion ausübt und welcher der Kanäle I, II, III oder IV also arbeitet.

Die Arbeitsweise der elektronischen Regelanordnung ist nun wie folgt. Die Start-Steuerschaltung 20 erzeugt ein durch die Ereignisse in einer bestimmten Folge festgelegtes Brennstoffsteuersignal, wie es durch die Kurve 21 in F i g. 1 dargestellt ist, in folgender Weise. Es wird zuerst Bezug genommen auf die programmierte Spannungsquelle 61 der Start-Steuerschaltung im unteren Teil der F i g. 3, wobei dazu erinnert wird, daß die negativstes Spannung, die den Kathoden der Dioden 65 zugeführt wird, die Spannung auf der Leitung 64 steuert, und daß die Relais 66 bis 69 in der Zeichnung so angeordnet sind, daß sie während des normalen Hochfahrens von oben nach unten betätigt werden.

Das Relais 66 öffnet bei Zünddrehzahl und die Spannung sinkt von Erdpotenlial bis auf eine negative Spannung, die durch den Abgriff 72' festgelegt ist. Das umgekehrte oder positive Signal erscheint am Ausgang des Verstärkers 36 und löst einen ersten Brennstoffzufluß zu den Verbrennungskammern aus (s. Kurventeil 66' der Kurve 21 in F i g. 1). Wenn die Zündung erfolgt ist und die Flamme angezeigt wird, öffnet das Relais 67. und die Spannung auf der Leitung 64 ist nun eine negative Spannung, die durch den Abgriff 73' festgelegt ist. Die Umkehrung des Signals durch den Verstärker 36 bewirkt, daß das Brennstoffsteuersignal die Form hat, die durch den Kurventeil 67' der Kurve 21 wiedergegeben ist, und das einem Brennstofffluß entspricht, der zur Anwärmung der Turbine geeignet ist.

Eine Minute nach der Flammenanzeige öffnet das Relais 68. Das /?C-Glied der Verstärkerschaltung 68a bewirkt, daß die Spannung auf einer zeitkonstanten Kurve bis zu einem negativen Endwert ansteigt, der durch den Abgriff 74' festgelegt ist Diese Phase wird durch den Kurventeil 68' in der Kurve 21 dargestellt. Bei einer 95%-Drehzahl schließt das Relais 69, um die Leitung 64 auf das volle negative Potential zu legen. Hieraus ergibt sich der maximalste Wert des Brennstoffsteuersignals, wie es durch den Kurventeil 69' angegeben ist

Die durch die Ereignisse in einer bestimmten Folge festgelegte Startsteuerschaltung ist zu verschiedenen Zeiten während des Hochfahrens und des Lastbetriebes in die Regelung der Beschleunigungssteuerung der Temperatursteuerung und der Drehzahl/Laststeuerung eingebunden.

Zuerst beschleunigt die Beschleunigungssteuerung 18 die Turbine mit einem konstanten ausgewählten Wert, der durch den zugehörigen Knopf 57 festgelegt wird. Der Beschleunigungsverstärker 58 erhält als Eingangssignal ein Ist-Beschleunigungssignal. Wenn die Beschleunigung einen ausgewählten Wert überschreitet, wird das Brennstoffsteuerungssignal reduziert und so verändert, daß die Beschleunigung konstant gehalten wird. Dieser Vorgang ist in der Kurve 19 der F i g. 1 dargestellt. In Fig.2 ist die Beschleunigungssteuerung bei einem typischen Start wiedergegeben, die in dem Intervall E-Fzur Wirkung kommt.

Bei der Drehzahl- und Laststeuerung 15 wird eine Spannung, die der Ist-Drehzahl entspricht, einem Eingangswiderstand 50 des Verstärkers 33 zugeführt und mit einem Soll-Drehzahlsignal verglichen, das dem Eingangswiderstand 52 zugeleitet wird. Das Ergebnis ist ein scharf diskriminierendes Brennstoffsteuersignal über einen Bereich, in dessen Mitte die Nenndrehzah! liegt. Dies wird durch den Kurventeil 75' der Kurve 16 gezeigt, die über der Λ-Skala aufgetragen ist. Wenn die Turbine belastet wird, muß die Brennstoffzufuhr weiter vergrößert werden, um die vorgesehene Drehzahl zu halten. Dies wird auf der anderen horizontalen L-Skala durch das Kurvenstück 76 der Kurve 16 wiedergegeben. Die Steigung der Kurventeile 75' und 76 (die von der Verfahrensweise abhängen, mit der die Turbine betrieben wird) kann durch den Rückkopplungswiderstand 53 eingestellt werden.

Bei der Temperatursteuerung 13 wird in dem Funktionsgenerator 41 eine Funktion der Ist-Temperatür erzeugt, und die Spannung wird an den Eingangswiderstand 42 angelegt. Wenn diese an die Temperatur, die an der einstellbaren Spannungsquelle durch einen Knopf 43 festgelegt wird, angeglichen ist, entsteht die resultierende Kurve 13, die eine Verkleinerung des Brennstoffsignals (Kurvenzug 77) wiedergibt, die bei der Zündung der Turbine einen steilen Temperaturanstieg anzeigt. Das programmierte Ausgangssignal erlaubt dann einen allmählichen Anstieg des zulässigen Brennstoffstromes, der eine bestimmte Anstiegsrate bis zu einer Spitzentemperatur, die im Funktionsgenerator 41 festgelegt ist (Kurventeil 78), nicht übersteigt. Der Kurvenzug 79 zeigt einen reduzierten Brennstofffluß (bei konstanter Drehzahl), da die Belastung so ansteigt, daß eine festgelegte Turbinenabgastemperatur erhalten bleibt

Es ergibt sich nun, daß die erforderlichen Brennstoffsteuersignale von den Steuerungen 14,16,18 und 20 alle gleichzeitig dem Minimalwertgatter zugeführt werden. Da nur das kleinste dieser Signale durchgelassen wird

so oder eine Steuerung zu irgendeiner Zeit erlaubt, hat das Signal am Ausgang des Gatters 12 die Form oder den Verlauf der ausgezogenen Kurve 23. Andererseits sind aber die nicht zur Steuerung beitragenden Funktionen (die durch die gestrichelte Linie dargestellt sind) vorhanden für den Fall, daß ein Fehler der Komponenten vorliegt, die das Steuersignal über diesem vorgegebenen Bereich des Gasturbinenbetriebes liefern.

Die Anzeigenlampen 72, 73, 74 und 75 leuchten nur auf, wenn die jeweilige Steuerung, die mit der Lampe verbunden ist, die Turbinensteuerung übernimmt Obgleich alle Signale gleichzeitig dem Gatter 12 zugeführt werden, übt nur einer der Verstärker 30, 33, 58 und 36 die Steuerung zu einem bestimmten Zeitpunkt aus, wobei jedoch die anderen Verstärker bei Vorliegen irgendwelcher Fehler die Steuerung übernehmen können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

130 242/1S

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronische Regelanordnung zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage auf Betriebsdrehzahl mit mehreren Reglern, die jeweils einen bestimmten Betriebsparameter der Gasturbine regeln und entsprechende Steuersignale an ein Minimalwertgatter liefern, das entsprechend dem die kleinste Brennstoffmenge erfordernden Steuersignal eine Stelleinrichtung ansteuert, die die Brennstoffzufuhr zum Brenner steuert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Minimalwertgatter (12) zusätzlich von einer Start-Steuerschaltung (20) ein programmiertes Steuersignal zugeführt wird, das in Abhängigkeit von. beim Hochfahren der Gasturbinenanlage auftretenden Ereignissen erzeugt ist

2. Elektronische Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Start-Steuerschaltung (20) auf eine Flammenzündung in der Brennkammer (3) und auf vorgegebene diskrete Turbinendrehzahlen anspricht.