DE2904960C2 - Lubrication system for the turbine shaft bearing of a gas turbine plant - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß das Oberströmventil (13) in Schließrichtung durch den anstehenden Druck betätigbar ist.characterized in that the overflow valve (13) can be actuated in the closing direction by the applied pressure.

2. Schmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberströmventil (13) so eingestellt ist, daß es bei etwa 70% der maximalen Turbinendrehzahl seinen maximalen Durchfluß erreicht.2. Lubrication system according to claim 1, characterized in that the overflow valve (13) so is set so that it has its maximum flow rate at about 70% of the maximum turbine speed achieved.

Die Erfindung betrifft ein Schmiersystem für die die Turbinenwelle tragenden Lager einer Gasturbinenanlage mit einem ölsumpf, einer von der Turbmenwelle angetriebenen positiven Verdrängungspumpe, einer mit einem in Öffnungsrichtung federbelasteten, umgekehrt proportional zur Turbinendrehzah! schließbaren Überströmventil versehenen, Druck und Saugseite der Verdrängungspumpe verbindenden Rückströmleitung, einer die Druckseite der Verdrängungspumpe mit den Lagern verbindenden Druckleitung, in der ein in Schließrichtung federbelastetes, durch den anstehenden Druck zu öffnendes Sperrventil vorgesehen ist, und einer Rücklaufleitung von den Lagern zum Ölsumpf.The invention relates to a lubrication system for the turbine shaft bearing bearings of a gas turbine system with an oil sump, a positive displacement pump driven by the turbine shaft, one with one spring-loaded in the opening direction, inversely proportional to the turbine speed! closable overflow valve provided return flow line connecting the pressure and suction side of the displacement pump, a pressure line connecting the pressure side of the displacement pump to the bearings, in which an in Closing direction spring-loaded shut-off valve that can be opened by the pressure applied is provided, and a return line from the bearings to the oil sump.

Bei einem einschlägigen Schmiersystem nach diesem Stand der Technik entsprechend der CAPS 7 02 551 ist eine Blende vorgesehen, die dazu dient bei bestimmten Betriebsbedingungen den Gegendruck am Sperrventil zu senken. Hierbei wird die Überlaufrnenge des Öls jedoch im wesentlichen durch das Überströmventil bestimmt. Als Folge hiervon ist zur Betätigung der Ventile ein zusätzlicher Steuerdruck erforderlich.In the case of a relevant lubrication system according to this state of the art, this is in accordance with CAPS 7 02 551 An orifice is provided which, under certain operating conditions, is used to reduce the back pressure on the shut-off valve to lower. In this case, however, the overflow amount of the oil is essentially determined by the overflow valve certainly. As a result, an additional control pressure is required to operate the valves.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Schmiersystem der eingangs angegebenen Art so weiter zu bilden, daß ein zusätzlicher Steuerdruck nicht erforderlich ist.The present invention is based on the object of providing a lubrication system of the type specified at the outset Kind to develop so that an additional control pressure is not required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß das Überströmventil in Schließrichtung durch den anstehenden Druck betätigbar ist.According to the invention, this object is achieved in a characterizing manner in that the overflow valve can be actuated in the closing direction by the applied pressure.

Es erweist sich hierbei als zweckmäßig, das Überströmventil so einzustellen, daß es bei etwa 70% der maximalen Turbinendrehzahl seinen maximalen Durchfluß erreicht.It proves to be useful here to set the overflow valve so that it is at about 70% the maximum turbine speed reaches its maximum flow.

Der erfindungsgemäß erzielbare Vorteil besteht darin, daß dieses Schmiersystem sich durch einen besonders einfachen und somit wenig störanfälligen Aufbau auszeichnet und eine vergleichsweise einfache Funktionsweise besitztThe invention achievable advantage is that this lubrication system is through a is characterized by a particularly simple and thus less prone to failure structure and a comparatively simple one How it works

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Ölverteilungssystems;1 is a simplified schematic diagram of the oil distribution system of the present invention;

Fig.2 eine schematische Ansicht eines typischen ίο erfindungsgemäßen TurbinenÖ'zuführungssystems;Fig.2 is a schematic view of a typical ίο TurbinenÖ'zuführungssystems according to the invention;

F i g. 3 eine Schnittansicht eines Ventils, das bei dem erfindungsgemäßen Ölzuführungssystem angewandt wird.F i g. 3 is a sectional view of a valve used in the oil supply system according to the invention will.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist dort ein vereinfachtes Schmiersystem gezeigt, das dazu dient Öl dem Lager 1 für die Welle einer Gasturbine zuzuführen. Das öl wird in dem System durch eine Verdrängungspumpe 3 umgewälzt, die durch eine Gasturbinenwelle angetrieben wird.Referring to Fig. 1, there is shown a simplified lubrication system used for oil to feed the bearing 1 for the shaft of a gas turbine. The oil is in the system by a positive displacement pump 3, which is driven by a gas turbine shaft.

Es ergibt sich jedoch ein Problem wenn die Turbine unter Leerlaufbedingungen arbeitet oder wenn dieselbe außer Funktion gesetzt wird, da während dieser Zeitspannen nur wenig oder keine Hochdruckluft vorliegt. Da der Ölfluß also immer noch relativ groß ist, neigt das Öl dazu, sich in den Lagern anzusammeln, da es nicht möglich ist, dasselbe mit der erforderlichen Geschwindigkeit abzuziehen. Dies führt zu einem Lecken des Öls durch die Wellendichtungen und verursacht Turbinenrauch.However, a problem arises when or when the turbine is operating under idle conditions is disabled because there is little or no high pressure air during these periods of time is present. Since the oil flow is still relatively large, the oil tends to accumulate in the bearings because it is not possible to pull it off at the required speed. This leads to a The oil leaks through the shaft seals and creates turbine smoke.

Um dieses Problem zu vermeiden, wird wie in der F i g. 1 gezeigt, in dem Schmiersystem eine Rückströmleitung 11 vorgesehen, so daß für den von der Verdrängungspumpe 3 kommenden ölfluß eine Rückführungsleitung zu dem ölsumpf 12 gegeben ist. Die Rückströmleitung 11 wird durch ein Überströmventil 13 gesteuert, das so aufgebaut ist, daß dasselbe bei Öldrücken offen ist, die bei Leerlaufbedingungen oder darunter vorliegen. Die Öffnung des Ventils ist so vorgesehen, daß ein ausreichender Ölfluß zurückgeführt werden kann, der die geringe Ölentfernung des ölverteilungssystems unter Leerlaufbedingungen kompensiert und bei höheren Geschwindigkeiten den vollen ölfluß sicherstellt.To avoid this problem, as shown in FIG. 1 shows a return line in the lubrication system 11 is provided so that a return line for the oil flow coming from the displacement pump 3 to the oil sump 12 is given. The return flow line 11 is passed through an overflow valve 13 controlled, which is constructed so that the same is open at oil pressures that at idle conditions or present below. The opening of the valve is provided so that sufficient oil flow is returned which compensates for the low oil removal of the oil distribution system under idle conditions and ensures full oil flow at higher speeds.

Um eine Anhäufung des Öls in den Lagern während sich allmählich verringernder Geschwindigkeiten der Turbine zu verhindern, ist ein Sperrventil 14 hinter der Verdrängungspumpe 3 in der Druckleitung 15 an einer Stelle stromab von dem Überströmventil 13 angeordnet. Das Sperrventil 14 ist so ausgelegt, daß dasselbe bei einem Druck geschlossen wird, der anzeigt, daß die Turbine mit einer niedrigen KompressorRotorGeschwindigkeit arbeitet. Das von der Verdrängungspumpe 3 kommende Öl, das während der späteren Stufen der Turbinenverlangsamung fließt, wird durch die Rückströmleitung 11 zurückgeführt und es wird eine ölansammlung in dem Lagergehäuse vermieden.To avoid an accumulation of oil in the bearings as the speeds gradually decrease To prevent turbine, a shut-off valve 14 is behind the displacement pump 3 in the pressure line 15 on a Place arranged downstream of the overflow valve 13. The check valve 14 is designed so that the same at is closed to a pressure indicating that the turbine is at a low compressor rotor speed is working. The oil coming from the positive displacement pump 3 that is used during the later stages the turbine deceleration flows is returned through the return flow line 11 and it becomes a Oil accumulation in the bearing housing avoided.

Die Fig.2 zeigt eine typische Turbinenlageranordnung mit zugeordnetem Schmiersystem. In diesem Fall liegen sechs Wellenlager 17 bis 22 vor, die an verschiedenen Stellen über die Länge der Turbinenwelle angeordnet sind. Die Lager 18, 19 und 21, 22 liegen paarweise vor und jedes Paar ist in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Verdrängungspumpe 23 führt ausgehend von dem Ölsumpf 24 zu dem Umlaufen des Öls durch die Leitung 25 und den Filtern 26. Die Leitung 25 beschickt eine Druckleitung 27, die das Sperrventil 28 enthält, sowie die Rückströmleitung 29 und ein Steuerventil 30. Die Hauptleitung beschickt die2 shows a typical turbine bearing arrangement with assigned lubrication system. In this case, there are six shaft bearings 17 to 22 that are on are arranged at various points along the length of the turbine shaft. The bearings 18, 19 and 21, 22 are located in pairs before and each pair is arranged in a common housing. The positive displacement pump 23 leads starting from the oil sump 24 to the circulation of the oil through the line 25 and the filters 26. The line 25 feeds a pressure line 27, which contains the check valve 28, as well as the return flow line 29 and a Control valve 30. The main line feeds the

Gehäuse der Lager 17 und des Lagerpaars 21 und 22. Das aus den Lagern 21 und 22 entfernte Öl wird direkt dem Getriebegehäuse 31 zugeführt, von wo dasselbe vermittels der Pumpe 32 durch die Kühleinheit 36 dem ölsumpf 24 zugeführt wird Der für jedes Lager erforderliche ÖlfluB schwankt in Abhängigkeit von der Stelle und der spezifischen Lagerkonfiguration. Dies erfordert gelgentlich zusätzliche Pumpen, wie die Pumpen 33 und 34, um den gewünschten Ölfluß aufrechtzuerhalten. Die Pumpe 34 überführt Öl von dem Lager 17 zu dem Getriebegehäuse 31. Die Druckleitung 27 beschickt ebenfalls das Lager 20 über die zusätzliche Pumpe 33, und das aus dem Lager 20 entfernte Öl wird direkt an das Getriebegehäuse 31 abgegeben. Der aus der Druckleitung 27 kommende Ölfluß wird dem Untersetzungsgetriebegehäuse 35 zugeführt, von wo dasselbe vermittels der Pumpe 37 durch den Kühler 36 dem Ölsumpf 24 zugeführt wird.Housing of the bearings 17 and the pair of bearings 21 and 22. The oil removed from the bearings 21 and 22 becomes direct fed to the gear housing 31, from where the same by means of the pump 32 through the cooling unit 36 to the oil sump 24 is supplied. The oil flow required for each bearing varies depending on the Location and the specific storage configuration. This sometimes requires additional pumps like that Pumps 33 and 34 to maintain the desired flow of oil. The pump 34 transfers oil from the Bearing 17 to the gear housing 31. The pressure line 27 also feeds the bearing 20 via the additional Pump 33, and the oil removed from the bearing 20 is delivered directly to the gear case 31. The out the pressure line 27 coming oil flow is fed to the reduction gear housing 35, from where the same is supplied to the oil sump 24 by means of the pump 37 through the cooler 36.

Aufgrund hydraulischer Probleme, die dem Lagerpaar 18 und 19 eigen sind, werden dieselben direkt durch die Pumpe 23 stromauf von der Rückströmleitung 29 beschickt, um so einen maximalen Öldruck aufrechtzuerHaiten.' Due to hydraulic problems inherent in the pair of bearings 18 and 19, the same will go straight through the pump 23 is charged upstream of the return line 29 so as to maintain a maximum oil pressure.

Das Überströmventil 13 ist insbesondere in der F i g. 3 wiedergegeben. Dieses Ventil ist so aufgebaut, daß eine veränderliche Öffnung 44 für die Rückströmleitung 29 vorliegt, die sich allmählich anpaßt und einen Ölfluß in der Rückströmleitung 29 gemäß der Kurve 10 nach F i g. 2 ermöglicht aufgrund des in dem Schmiersystem vorliegenden Drucks. Insbesondere ist das Überströmventil 13 so ausgelegt, daß der bei Lt-erlaufBedingungen und darunter vorliegende überschüssige Ölfluß im Rückstrom geführt wird. Oberhalb der Leerlaufbedinungen schließt sich das Überströmventil 13 allmählich unter Ausbilden eines vollen Ölflusses zu der Turbine bei hohen Geschwindigkeiten.The overflow valve 13 is shown in particular in FIG. 3 reproduced. This valve is constructed in such a way that a variable opening 44 for the return flow line 29 is present, which adapts gradually and an oil flow in the return line 29 according to the curve 10 according to FIG. 2 allows due to the in the lubrication system prevailing pressure. In particular, the overflow valve 13 is designed so that the Lt-erlaufBedbedingungen and excess oil flow below is returned in the backflow. Above the idle conditions the spill valve 13 gradually closes forming a full flow of oil to the turbine at high speeds.

Das Ventil 13 besteht aus einem Ventilkörper 41 mit einer Innenkammer 42, die einen Einlaß 43 und einen Auslaß 44 besitzt Der Ventilschaft 45 ist gleitbar in der Kammer 42 angeordnet zwecks Steuern der Größe der Auslaßöffnung 44. Der Ventilschaft 45 wird durch die Feder 46 in die offene Lage gedrückt. Der von dem Einlaß 43 und dem Sekundäreinlaß 49 kommende Öldruck übt eine Kraft auf den Flansch 50 des Ventilschaftes 45 aus unter überwinden der durch die Feder 46 ausgeübten Kraft. Die Gleitdichtung 47 trennt das Gebiet hohen Öldrucks von dem Federteil der Kammer 42, dieüber den Auslaß 48 mit der Außenluft in Verbindung steht.The valve 13 consists of a valve body 41 with an inner chamber 42, which has an inlet 43 and a The outlet 44 has the valve stem 45 is slidably disposed in the chamber 42 for the purpose of controlling the size of the Outlet port 44. The valve stem 45 is urged by the spring 46 into the open position. The one from that Inlet 43 and the secondary inlet 49 coming oil pressure exerts a force on the flange 50 of the Valve stem 45 from overcoming the force exerted by the spring 46. The sliding seal 47 separates the area of high oil pressure from the spring portion of the chamber 42 which communicates with the outside air via the outlet 48 Connection.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Schmiersystem für die die Turbmenwelle tragenden Lager einer Gasturbinenanlage, mit1. Lubrication system for the turbine shaft bearing bearing of a gas turbine system, with a) einem ölsumpf.a) an oil sump. b) einer von der Turbinenwelle angetriebenen positiven Verdrängungspumpe,b) a positive displacement pump driven by the turbine shaft, c) einer mit einem in Öffnungsrichtung federbelasteten, umgekehrt proportional zur Turbineridrehzahl schließbaren Überströmventil versehenen, Druck und Saugseite der Verdrängungspumpe verbindenden Rückströmleitung,c) one with a spring-loaded in the opening direction, inversely proportional to the turbine speed closable overflow valve, pressure and suction side of the displacement pump connecting return line, d) einer die Druckseite der Verdrängungspumpe mit den Lagern verbindenden Druckleitung, in der ein in Schließrichtung federbelastetes, durch den anstehenden Druck zu öffnendes Sperrventil vorgesehen ist, undd) a pressure line connecting the pressure side of the displacement pump to the bearings, in a shut-off valve that is spring-loaded in the closing direction and can be opened by the applied pressure is provided, and e) einer Rücklaufleitung von den Lagern zum Ölsumpfe) a return line from the bearings to the oil sump