DE4301990A1

DE4301990A1 - Gas supply control for gas turbine with liq. and/or gaseous fuel - has main fuel line for liq. fuel, stoppable by magnetic valve, and leading to gas control with magnetic stop valve

Info

Publication number: DE4301990A1
Application number: DE19934301990
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Lohse
Original assignee: STROEMUNGSMASCHINEN GmbH
Current assignee: STROEMUNGSMASCHINEN GmbH
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-02-10

Abstract

The liq. fuel is fed to the combustion chamber via a speed control, and the gaseous fuel via a gas control. The main fuel line leads to the liq. fuel injector (3) and to the gas control (18), with both leads contg. a magnetic stop valve (4,6) each. Behind the gas control magnetic valve (6) is fitted a double-stage throttle (7), coupled to a pressure control (8) engaged by the combustion chamber pressure. From the throttle leads an intermediate pressure line (17) to the gas control with a direct pressure transfer system. ADVANTAGE - Simple design for control directly dependent on both fuel media.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Gaszufuhr einer Gasturbine mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff. Der flüssige Brenn stoff wird der Brennkammer über einen Regler und der gasförmige Brennstoff über ein Gassteuergerät zugeführt.The invention relates to a device for controlling the gas supply Gas turbine with liquid and / or gaseous fuel. The liquid distillate The combustion chamber is controlled by a regulator and the gaseous fuel supplied via a gas control unit.

Die Regelung der Zufuhr flüssigen Brennstoffes bei Gasturbinen wird in der DD 78 142 z. B. über ein Membranüberströmventil vorgenommen, das in Abhängig keit vom Verdichterdruck einen Durchtrittsquerschnitt stätig öffnet. Sein Steuerkolben bestimmt den jeweilig regulierbaren Einspritzdruck.The regulation of the supply of liquid fuel in gas turbines is in the DD 78 142 z. B. made via a diaphragm relief valve, which is dependent speed of the compressor pressure constantly opens a passage cross-section. Be Control piston determines the respective adjustable injection pressure.

Die Menge des eingespritzten Kraftstoffes wird demzufolge drehzahlabhängig im Inselbetrieb bzw. leistungsabhängig im Netz-Parallelbetrieb bestimmt.The amount of fuel injected is therefore speed-dependent determined in stand-alone operation or depending on power in parallel operation.

Üblicherweise wird beim Verbrennen von gasförmigem Brennstoff ein ebenfalls drehzahlabhängig bzw. leistungsabhängig betätigendes Gasregelventil eingesetzt.Usually, when burning gaseous fuel, one also becomes Speed-dependent or power-dependent actuating gas control valve used.

In einer Firmenschrift der MWM Diesel und Gastechnik GmbH (10/91) über "Gas turbinenaggregate für Kraft-Wärme-Kopplung" ist dargestellt, daß bei Dual systemen zwei unabhängige, eigenständige Regelsysteme zur Anwendung kommen. Das erfordert die Anwendung von zwei Servosystemen, die einen unerwünschten Aufwand darstellen.In a company publication of MWM Diesel und Gastechnik GmbH (10/91) about "Gas Turbine units for cogeneration "is shown that with Dual systems, two independent, independent control systems are used. This requires the use of two servo systems, one of which is undesirable Represent effort.

In der DE 31 40 694 ist ebenfalls eine komplizierte Gasturbinenanlage be schrieben, bei der flüssiger und gasförmiger Brennstoff wahlweise oder gleich zeitig verbrannt werden kann. Hierbei kommt ebenfalls für jeden Brennstoff ein gesondertes Regelsystem zur Anwendung.DE 31 40 694 is also a complicated gas turbine system wrote, in the case of liquid and gaseous fuel either or the same can be burned in time. This also comes for every fuel a separate control system for use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung von flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff zu schaffen, bei der die Regelung in direkter Abhängigkeit beider Medien voneinander mit relativ einfachen Mitteln realisierbar ist.The invention has for its object a device for controlling to create liquid and / or gaseous fuel in which the scheme in direct dependence of both media with each other with relatively simple ones Means is feasible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Hauptkraftstofflei tung für flüssigen Brennstoff sowohl mit einem Magnetventil absperrbar zu einer Einspritzeinrichtung für flüssigen Brennstoff als auch zu einem, mit einem Magnetventil absperrbaren Gassteuergerät geführt ist. Hinter dem letzten Magnetventil ist - in Strömungsrichtung gesehen - eine doppelstufige Drossel angeordnet. Die doppelstufige Drossel ist an ein Drucksteuergerät ange schlossen. Von der doppelstufigen Drossel ist eine Zwischendruckleitung an das mit einem Druckübertragungssystem ausgerüsteten Gassteuergerät ange schlossen.According to the invention, this object is achieved in that a main fuel line device for liquid fuel can be shut off with a solenoid valve an injection device for liquid fuel as well as one with is a solenoid valve lockable gas control device. Behind the last one Solenoid valve is - seen in the direction of flow - a double-stage throttle arranged. The double-stage throttle is attached to a pressure control device closed. An intermediate pressure line is on from the double-stage throttle the gas control unit equipped with a pressure transmission system closed.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist die Gaszufuhr in Abhängigkeit vom Druck des flüssigen Brennstoffes geregelt. Die vom Regler für den flüssigen Brenn stoff abgezweigte Druckleitung wird über eine doppelstufige Drossel direkt dem Gassteuergerät zugeführt. Dabei wird der Kraftdruck in der doppelstufigen Drossel von einem den Brennkammerdruck simulierenden Drucksteuergerät be einflußt. With the solution according to the invention, the gas supply is dependent on the pressure of liquid fuel regulated. The from the regulator for the liquid burning The branched pressure line is directly via a double-stage throttle fed to the gas control unit. The force pressure is in the two-stage Throttle from a pressure control device simulating the combustion chamber pressure influences.

Das Gassteuergerät steuert in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck die Gaszufuhr. Dadurch ist eine relativ aufwendige Parallelschaltung von Gas- und Flüssig keitssteuerung in Fortfall gekommen.The gas control unit controls the gas supply depending on the fuel pressure. This makes a relatively complex parallel connection of gas and liquid control got out of hand.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Drucksteuergerät membran gesteuert. Damit ist eine einfache, funktionssichere Steuerung erreicht.According to a further feature of the invention, the pressure control device is membrane controlled. A simple, functionally reliable control is achieved.

Schließlich weist das Druckübertragungssystem des Gassteuergerätes erfindungs gemäß einen axial schließenden Gasregelventilteller auf, der beidseitig über je einen Federbalg unterschiedlicher Durchmesser zentriert und lagefixiert ist. Der Gasregelventilteller und der kleinere Federbalg sind auf der Seite der Gaseintrittsleitung angeordnet, wobei der wirksame Durchmesser des kleineren Federbalges dem des Gasregelventiltellers entspricht. Beide Feder bälge stehen außenseitig über eine Druckausgleichsleitung in Verbindung.Finally, the pressure transmission system of the gas control device fiction according to an axially closing gas control valve plate, which is on both sides One bellows of different diameters centered and fixed in position is. The gas control valve plate and the smaller bellows are on the side arranged the gas inlet line, the effective diameter of the smaller bellows corresponds to that of the gas control valve plate. Both feather Bellows are connected on the outside via a pressure compensation line.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.

In der zugehörigen Zeichnung ist das Schema der kombinierten Flüssigkeits- und Gassteuerung dargestellt.In the accompanying drawing, the diagram of the combined liquid and gas control shown.

Ein nicht näher erläuterter Kraftstoffregler 1 fördert den flüssigen Kraftstoff üblicherweise über eine Hauptkraftstoffleitung 2 zu einer Einspritzeinrich tung 3. Ein Magnetventil 4 ist zum Absperren der Hauptkraftstoffleitung 2 vorgesehen. Von der Hauptkraftstoffleitung 2 ist eine weitere Kraftstoffleitung 5 abgezweigt, die ebenfalls mit einem Magnetventil 6 abgesperrt werden kann. Über eine doppelstufige Drossel 7, deren Drosselkennlinie übereinstimmend mit der Drosselkennlinie der Einspritzeinrichtung 3 ist, wird der Kraftstoff über eine Leitung 9 in einen Kraftstoffraum 10 des Drucksteuergerätes 8 geführt. In diesem Drucksteuergerät 8 befindet sich die federstabilisierte Membrane 11 und ein Kraftstoffrücklaufkanal 12.A fuel controller 1 , not explained in more detail, usually delivers the liquid fuel via a main fuel line 2 to an injection device 3 . A solenoid valve 4 is provided to shut off the main fuel line 2 . A further fuel line 5 is branched off from the main fuel line 2 and can also be shut off with a solenoid valve 6 . The fuel is fed via a line 9 into a fuel chamber 10 of the pressure control device 8 via a double-stage throttle 7 , the throttle characteristic of which corresponds to the throttle characteristic of the injection device 3 . The spring-stabilized membrane 11 and a fuel return channel 12 are located in this pressure control device 8 .

Mittels des Druckes in einem Brennkammerdruckraum 13 wird ein Spaltquerschnitt 14 der Membrane 11 und dem Kraftstoffrücklaufkanal 12 so gesteuert, daß der Druck im Kraftstoffdruckraum 10 dem Brennkammerdruck entspricht.By means of the pressure in a combustion chamber pressure chamber 13 , a gap cross section 14 of the membrane 11 and the fuel return channel 12 is controlled so that the pressure in the fuel pressure chamber 10 corresponds to the combustion chamber pressure.

Somit werden die gesamten statischen und dynamischen Eigenschaften des Kraft stoffreglers 1 proportional auf den Zwischendruck zwischen den Düsen 15 und 16 übertragen.Thus, the entire static and dynamic properties of the fuel regulator 1 are transferred proportionally to the intermediate pressure between the nozzles 15 and 16 .

Über eine Zwischendruckleitung 17 wird ein Gassteuergerät 18 beaufschlagt. Eine Drossel 19 wirkt dabei als Schwingungsdämpfer des Gassteuersystemes. Am Gassteuergerät 18 ist die Zwischendruckleitung 17, eine Gaseintrittsleitung 20 und eine Gasaustrittsleitung 21 angeschlossen. Weiterhin ist eine Druck ausgleichsleitung 22, zum besseren Verständnis als äußere Leitung dargestellt, obwohl sie sich üblicherweise im Gehäuse des Gassteuergerätes 18 befindet. Räume 23 und 24 sind vollständig mit Kraftstoff gefüllt. Die Wirkfläche eines Federbalges 26 entspricht der wirksamen Fläche eines Gasregelventiltellers 27. Der Kraftstoffdruck in der Zwischendruckleitung 17 wird unabhängig vom Gas druck in der Gaseintrittsleitung 20 direkt auf den Gasdruck in einem Raum 28 und somit auf den Gasdruck in der Gasaustrittsleitung 21 zu den Gasdüsen 30 einer Gasturbine 31 übertragen.A gas control device 18 is acted upon via an intermediate pressure line 17 . A throttle 19 acts as a vibration damper of the gas control system. The intermediate pressure line 17 , a gas inlet line 20 and a gas outlet line 21 are connected to the gas control unit 18 . Furthermore, a pressure compensation line 22 is shown for better understanding as an outer line, although it is usually located in the housing of the gas control device 18 . Rooms 23 and 24 are completely filled with fuel. The effective area of a bellows 26 corresponds to the effective area of a gas control valve plate 27 . The fuel pressure in the intermediate pressure line 17 is transmitted independently of the gas pressure in the gas inlet line 20 directly to the gas pressure in a space 28 and thus to the gas pressure in the gas outlet line 21 to the gas nozzles 30 of a gas turbine 31 .

Ein Spalt 29 am Gasregelventilteller 27 ergibt sich nach der Bedingung, daß der Gasdruck im Raum 28 gleich dem Zwischendruck im Raum 23 und 24 entspricht.A gap 29 on the gas control valve plate 27 results from the condition that the gas pressure in the room 28 corresponds to the intermediate pressure in the rooms 23 and 24 .

Aufstellung der BezugszeichenList of reference numbers

1 Kraftstoffregler
2 Hauptkraftstoffleitung
3 Einspritzeinrichtung
4 Magnetventil
5 Kraftstoffleitung
6 Magnetventil
7 doppelstufige Drossel
8 Drucksteuergerät
9 Leitung
10 Kraftstoffraum
11 Membrane
12 Kraftstoffrücklaufkanal
13 Brennkammerdruckraum
14 Spaltquerschnitt
15 Düse
16 Düse
17 Zwischendruckleitung
18 Gassteuergerät
19 Drossel
20 Gaseintrittsleitung
21 Gasaustrittsleitung
22 Druckausgleichsleitung
23 Raum
24 Raum
25 Federbalg
26 Federbalg
27 Gasregelventilteller
28 Raum
29 Spalt
30 Gasdüse
31 Gasturbine 1 fuel regulator
2 main fuel line
3 injection device
4 solenoid valve
5 fuel line
6 solenoid valve
7 double-stage choke
8 pressure control device
9 line
10 fuel compartment
11 membrane
12 fuel return duct
13 combustion chamber pressure chamber
14 gap cross-section
15 nozzle
16 nozzle
17 intermediate pressure line
18 gas control unit
19 throttle
20 gas inlet line
21 gas outlet line
22 Pressure equalization line
23 room
24 room
25 bellows
26 bellows
27 gas control valve plate
28 room
29 gap
30 gas nozzle
31 gas turbine

Claims

1. Einrichtung zur Steuerung der Gaszufuhr einer Gasturbine mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff, bei dem der flüssige Brennstoff über einen Drehzahlregler und der gasförmige Brennstoff über ein Gassteuerge rät einer Brennkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptkraftstoffleitung (2) für flüssigen Brennstoff sowohl mit einem Magnetventil (4) absperrbar zu einer Einspritzeinrichtung (3) für flüssigen Brennstoff als auch zu einem, mit einem Magnetventil (6) absperrbaren, Gassteuergerät (18) geführt ist und - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem letzteren Magnetventil (6) eine doppelstufige Drossel (7) angeordnet ist, die an ein vom Brennkammerdruck beaufschlagtes Drucksteuergerät (8) angeschlossen ist und von der doppelstufigen Drossel (7) eine Zwischendruckleitung (17) an das mit einem direkt wirkenden Drucküber tragungssystem ausgerüsteten Gassteuergerät (18) ausgerüstet ist.1. Device for controlling the gas supply of a gas turbine with liquid and / or gaseous fuel, in which the liquid fuel advises a combustion chamber via a speed controller and the gaseous fuel via a gas control unit, characterized in that a main fuel line ( 2 ) for liquid fuel Can be shut off with a solenoid valve ( 4 ) to an injection device ( 3 ) for liquid fuel as well as to a gas control unit ( 18 ) that can be shut off with a solenoid valve ( 6 ) and - seen in the direction of flow - behind the latter solenoid valve ( 6 ) Double-stage throttle ( 7 ) is arranged, which is connected to a pressure control device ( 8 ) acted upon by the combustion chamber pressure and, from the double-stage throttle ( 7 ), an intermediate pressure line ( 17 ) to the gas control device ( 18 ) equipped with a direct-acting pressure transmission system.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuer gerät (8) membrangesteuert ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the pressure control device ( 8 ) is membrane controlled.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck übertragungssystem des Gassteuergerätes (18) einen axial schließenden Ventilteller (27) aufweist, der beidseitig über je einen Federbalg (25), (26) unterschiedlicher Durchmesser zentriert und lagefixiert ist, wobei der Gasventilteller (27) und der kleinere Federbalg (26), dessen wirksamer Durchmesser dem des wirksamen Durchmessers des Gasventiltellers (27) entspricht, auf der Seite der Gaseintrittsleitung (20) angeordnet sind und beide Federbälge (25) und (26) außenseitig über eine Druckausgleichs leitung (22) in Verbindung stehen.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the pressure transmission system of the gas control device ( 18 ) has an axially closing valve plate ( 27 ) which is centered and fixed in position on both sides via a bellows ( 25 ), ( 26 ) of different diameters, the gas valve disc ( 27 ) and the smaller bellows ( 26 ), the effective diameter of which corresponds to that of the effective diameter of the gas valve disc ( 27 ), are arranged on the side of the gas inlet line ( 20 ) and both bellows ( 25 ) and ( 26 ) on the outside a pressure compensation line ( 22 ) are connected.