DE717195C - Gas turbine system with constant pressure combustion of the propellant - Google Patents

Description

Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels Es ist vorgeschlagen, in Gasturbinenanlagen mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels eine Mehrzahl von Turbinen oder Turhinenstufen anzuordnen und diesen eine Mehrzahl von Erwärmungsvorrichtungen, z. B. Verbrennungskammern, zuzuordnen und solche Anlagen mit Hilfe von Regeleinrichtungen, beispielsweise Geschwindigkeitsreglern, Wärmereglern, Druckreglern, zu überwachen.Gas turbine system with constant pressure combustion of the propellant It is proposed in gas turbine systems with constant pressure combustion of the propellant to arrange a plurality of turbines or turbine stages and these a plurality of heating devices, e.g. B. Combustion chambers, and such systems with the help of control devices, e.g. speed regulators, heat regulators, Pressure regulators to monitor.

je größer die Anlage ist und je größer die Anzahl der zur Verwendung gelangenden Turbinen oder Erwärmungsvorrichtungen ist, um so schwieriger wird die Lösung der Regelungsfrage. the larger the plant and the greater the number of turbines or heating devices used, the more difficult the solution to the control question becomes.

Die Erfindung zeigt einen neuen Weg zur Regelung derartiger Anlagen und besteht darin, daß jeder Erwärmungsvorrichtung je eine Wärmelieferungsvorrichtung mit selbständiger Wärmelieferungscharakteristik zuordnet ist. Bei bekannten Anlagen mit mehreren Verbrennungskammern wurde die Wärmezufuhr durch Brennstoffeinspritzung in der Weise bewerkstelligt, daß an eine gemeinsame unter Druck stehende Brennstoffquelle, beispielsweise Brennstoffpumpe, mehrere zu dem. Verbrennungskammern abzweigende Leitungen vorgesehen waren, deren Lieferung zu,den einzelnen Verbrennungskammern gewöhnlich durch Drosselhähne in den einzelnen Leitungen vor dem Einlaß zur Brennstoffkammer überwacht wurde. Abgesehen davon, daß die Reglung durch Drosselhähne besonders bei großen Anlagen nicht hinreichend genau wird, wirken sich die zur Anwendung gelangenden Regeleinflüsse auf die einzelnen Brennstoffkammern bei solcher Anordnung meistens in gleichem Sinne aus, zum mindesten aber ist für sämtliche Brennstoffli.eferungssiellen, also für sämtliche Brennstoffdüsen, die Pumpencharakteristik gleich. Es ist aber vorteilhafter, die Wärmelieferung zu jeder einzelnen Erwärmungsvorrichtung selbständig zu gestalten, weil es auf dieseln Wege möglich ist, die einzelnen Erwärmungsvorrichtungen im Rahmen der Gesamtregehuig der Anlage genauestens einzustellen oder regeln zu lassen.The invention shows a new way of regulation of such systems and is that each heating device is a heat-providing apparatus according assigns with independent heat delivery characteristic. In known systems with several combustion chambers, the heat supply was accomplished by fuel injection in such a way that to a common pressurized fuel source, for example a fuel pump, several to the. Lines branching off combustion chambers were provided, the delivery of which to the individual combustion chambers was usually monitored by throttle valves in the individual lines prior to the inlet to the fuel chamber. Apart from the fact that the regulation by throttle valves is not sufficiently precise, especially in large systems, the regulating influences applied to the individual fuel chambers usually have the same effect with such an arrangement, but at least it is for all fuel supplies, i.e. for all of them Fuel nozzles, the pump characteristics are the same. However, it is more advantageous to make the heat supply to each individual heating device independently, because it is possible in this way to adjust or regulate the individual heating devices as precisely as possible within the framework of the overall regulation of the system.

Die Erfindung kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß bei einer Gasturbinenanlage, in welcher die Erwärmung des Treibmittels mit Hilfe des eingespritzten Brennstoffes erfolgt, jeder einzelnen Verbrennungskammer je eine Brennstoffpumpe zugeordnet wird. deren Lieferungscharakteristik unabhängig von der Lieferungscharakteristik der anderen Pumpen ist oder s:elbständig eingestellt oder verändert werden bann. Läuft z. B. eine Mehrzahl von solchen Pumpen stets mit gleicher Umdrehungszahl, weil sie einen gemeinsamen Antrieb haben, so soll sie gemäß der Erfindung hinsichtlich ihrer Lieferungscharakteristik selbständig veränderlich s°2in, d. h. irgendein aus der Regelung herrührender Einfluß soll auf eine der Pumpen im Sinne der Vermehrung der Pumpenlieferung, auf eine oder mehrere andere im Sinne einer Verringerung oder verschiedener Lieferung sich auswirken. Durch die Anordnung solcher Wärmelieferungs:einrichtungen mit selbständiger Lieferungscharakteristik ist die Möglichkeit gegeben. die Wärmezufuhr zu den einzelnen Erwärmungsvorrichtungen auf das genaueste einzustellen und di-3 einzelnen Wärmelieferungsvorrichtu:ngen auf den Einfluß der Regelvorrichtungen verschieden ansprechen zu lassen. Man kann z. B. solche Wärmelieferungsvorrichtungen, z. B. Brennstoffpumplen, gemeinsam unter den Einfluß eines einzigen Fliehkraftreglers bringen, wobei jedoch jede einzelne Pumpe auf den in demselben Sinne erfolgenden Regeleinfluß ganz verschieden anspricht. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Lieferungscharakteristik der einzelnen Wärmeliieferungsvorrichtung so einzustellen, daß alle Wärmelieferungsvorrichtungen oder auch nur einzelne von ihnen über den g esan-iten Belastungsbereich oder nur übereinen Teil desselben ansprechen. Dadurch, daß jede selbständige Wärmelieferungsvorrichtung ihre selbständige willkürlich oder unter Reglereinfluß verstellbare Charakteristik aufweist, wird für vielstufige Gasturbinenanlagen mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels eine für jede Stufe mit großer Ge;iiauigkeit und Zuverlässigkeit und auch a:n alle Betriebsmöglichkeiten sicher anzugleichende Gesamtregelung der Anlage g eti'dhYlelSt.'".t.The invention can e.g. B. be carried out in such a way that at a Gas turbine plant, in which the heating of the propellant with the help of the injected Fuel takes place, each individual combustion chamber has a fuel pump is assigned. their delivery characteristics independent of the delivery characteristics of the other pumps is or can be set or changed independently. Runs z. B. a plurality of such pumps always with the same number of revolutions, because they have a common drive, it should according to the invention with regard to their delivery characteristics independently changeable s ° 2in, d. H. any off the influence resulting from the regulation is intended to act on one of the pumps in the sense of increase the pump delivery, to one or more others in the sense of a reduction or different delivery affect. By arranging such heat supply: facilities with independent delivery characteristics the possibility is given. the heat supply to adjust the individual heating devices as precisely as possible and di-3 individual heat delivery devices differently on the influence of the control devices to be addressed. You can z. B. such heat delivery devices, e.g. B. Fuel pumps, jointly under the influence of a single centrifugal governor Bring, however, each individual pump on the taking place in the same sense The influence of the rule addresses very differently. There is still the possibility of the Set the delivery characteristics of the individual heat delivery device in such a way that that all heat delivery devices or just some of them over the Address all or part of the exposure area. Through this, that every independent heat-supplying device is its own arbitrary or Has adjustable characteristics under the influence of a regulator, is used for multi-stage gas turbine systems with constant pressure combustion of the propellant, one for each stage with great accuracy and reliability and also a: n all operational possibilities safely to be adjusted Overall control of the system g eti'dhYlelSt. '". T.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.The invention is in the drawing in several embodiments, for example shown.

Es zeigt: Fig. i eine Gasturbinenanlage, bei der eine Hoch- und eine Niederdruckturbine mit dem Luftverdichter auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und bei der jeder TurbinenstUfe eine Erwärmungsvorrichtung vorgeschaltet ist, Fig. e eine Anlage mit einer Hochdruck-Z, zwei parallel geschalteten Niederdruckturbinen, von denen die eine auf einer getrennten Welle arbeitet und als Nutzleisttuigsturbi@ne ausgebildet ist, Fig.3 eine Anlage mit drei auf getrennten Wellen arbeitenden Turbinenstufen und drei Erwärmungsvorrichtungen, Fig. -. eine zum Antrieb eines Schiffes ge- eignete Gasturbinenanlage mit vier in Reihe geschalteten Turbinen, wobei jeder dieser Turbinen eine Erwärmungsvorrichtung vorgeschaltet ist, Fig. 5 eine zum Antrieb eines Schifies geeignete Gasturbinenanlage mit fünf Turbinen und vier Erwärmungseinrichtungen und Fig.6 eine mit Gaserzeugern versehene nveistufige Gasturb inmanlage. In den Abbildungen ist die Strömungsrichtung der Luft durch volle Pfc°ile und die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase durch gestrichelte Pfeile angegeben.In which: Figure i is a gas turbine plant, are arranged in a high and a low pressure turbine to the air compressor on a common shaft and wherein each turbine stage a heating device is arranged upstream, Figure e a plant with a high pressure Z, two connected in parallel.. Low-pressure turbines, one of which works on a separate shaft and is designed as a Nutzleisttuigsturbi @ ne, Fig. 3 a system with three turbine stages working on separate shafts and three heating devices, Fig. suitable for driving a ship gas-turbine plant with four series-connected turbines, each of these turbines is preceded by a heating device, FIG. 5 is a suitable for driving a ski Fies gas turbine plant with five turbines and four heating means and Figure 6 is a provided with gas generators nveistufige Gas turbine plant. In the figures, the direction of air flow is indicated by full arrows and the direction of flow of the combustion gases is indicated by dashed arrows.

Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform sind auf einer Welle i eine Hochdruckturbine e, eine Niederdruckturbine 3, ein Hochdruckverdichter 4, ein Niederdruckverdichter 5, ein elektrischer Stromerzeuger 6. eine Anlaßmaschine 7 beliebiger Art sowie zwei Brennstoffpumpen 8 und g angeordnet. Der Niederdruckverdichter 5 kann gege- benenfalls, wie bei lo angedeutet, mit Hilfe einer Kupplung von de-.- Welle i abgeschaltet werden. Die vom Niederdruckverdichter angesaugte und teilweise verdichtete- Luft gelangt durch eine Leitung i i in den Hochdruckverdichter 4, wo sie bis auf den gewünschten Enddruck verdichtet wird. Darauf gelangt sie durch :eine Leitung 12 in eine Erw:ärmungsvor richturig 13, in der sie durch Zuführung 'von Brennstoff auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Der Brennstoff für die Erwärmungsvorrichtung i_3 wird von der Pumpe 8 durch eine Leitung 14 aus einem Brennstoffbehälter 15 angesaugt und durch eine Leitung 16 in die Erwärmungsvorrichtung geführt. Das in dieser erzeugte Treibmittel fließt durch eine Leitung 17 in die Hochdruckturbine 2, in der es unter Druck-und Temperaturabfall Arbeit verrichtet. Die Abgase der Hotchdruckturbine werden durch eine Leitung 18 in eine Zwischenerwärmungsvorrichtung i g geführt, in der die Temperatur des Treibmittels unter Ausnutzung .des vorhandenen Luftüberschusses durch Zufuhr von Brennstoff wieder ;erhitzt wird. Der Brennstoff für die Erwärmungsvorrichtung ig wird vorn der Pumpe 9 durch eine Leitung 2o ans dem Brennstoffbehälter 15 angesaugt und durch .eine Leitung 21 in die Erwärmungsvorrichtung zg gedrückt.In the embodiment shown in FIG. The low-pressure compressor 5 can, if necessary, as indicated at lo, with the aid of a clutch of de-. - Wave i can be switched off. The air sucked in and partially compressed by the low-pressure compressor passes through a line ii into the high-pressure compressor 4, where it is compressed to the desired final pressure. Then it passes through: a line 12 in a Heiz: ärmungsvor correct 13, in which it is heated to the desired temperature by supplying 'of fuel. The fuel for the heating apparatus i_3 is sucked by the pump 8 by a conduit 14 from a fuel tank 15 and fed through a line 1 6 in the heating apparatus. The propellant generated in this flows through a line 17 into the high-pressure turbine 2, in which it does work with a drop in pressure and temperature. The exhaust gases from the high-pressure turbine are fed through a line 18 into an intermediate heating device in which the temperature of the propellant is reheated using the excess air present by supplying fuel. The fuel for the heating device ig is sucked in at the front of the pump 9 through a line 2o to the fuel container 1 5 and pressed through a line 21 into the heating device zg.

Die Regelung der beschriebenen Anlage,' die sich besonders für eine ortsfeste Gasturbinenanl,age von geringer Leistung eignet, erfolgt dadurch, daß die Wärmezufuhr zur vorgeschalteten Erwärmungsvorrichtung 13 in Abhängigkeit von der Belastung der Anlage geregelt wird, während die Wärmezufuhr zur nachgeschalteten Erwärmungsvorrichtung ig durch einen Temperaturregler gesteuert wird. Zu diesem Ziveck wirkt ein auf der Welle i angeordneter Leistungsreg-ler 22 mit Hilfe einer bei z3 angedeuteten Übertragungsvorrichtung .auf die Brennstoffpumpe 8 derart ein, daß die von dieser Pumpe in die vorgeschaltete Erwärmungsvorrichtung 13 geförderte Brennstoffmenge bei steigender Belastung der Anlage vergrößert und bei sinkender Belastung verringert wird, was beispielsweise durch Veränderung der wirksamen Hublänge des Pumpenkolbens erfolgen kann. Die den Brennstoff in die nachgeschaltete Erwärmungsvorrichtung ig fö;rdernde Pumpe g wird durch einen Temperaturregler 24. geregelt, der im vorliegenden Fall in der Auslaßleitung der Nieder druckturbine 3 angeordnet ist und die Brennstoffpumpe g beispielsweise derart beeinflußt, daß die Auslaßtemperatur aus der Ni:ederdruckturbine bei allen Belastungen auf gleicher Höhe gehalten wird. Der Temperaturregler 24 könnte statt dessen in der Einlaßleitung zur Niederdruckturbine angeordnet sein und die Brennstoffzufuhr zur Erwärmungsvorrichtung i9 derart regeln, daß die Eintrittstemperatur des Treibmittels bei sinkender Belastung der Anlage geringer wird oder mit der Eintrittstemp;eratur des Treibmittels der Hochdruckturbine gleichbleibt oder stets auf gleicher Höhe gehalten wird oder bei sinkender Belastung der Anlage geringer wird als die Eintrittstiemperatur der Hochdruckturbine.The control of the system described, which is particularly suitable for a stationary gas turbine system of low power, takes place in that the heat supply to the upstream heating device 13 is controlled as a function of the load on the system, while the heat supply to the downstream heating device ig is controlled by a Temperature controller is controlled. For this purpose, a power regulator 22 arranged on the shaft i acts on the fuel pump 8 with the aid of a transmission device indicated at z3 in such a way that the amount of fuel delivered by this pump to the upstream heating device 13 increases with increasing load on the system and with decreasing load Load is reduced, which can be done, for example, by changing the effective stroke length of the pump piston. The pump g which feeds the fuel into the downstream heating device is regulated by a temperature controller 24, which in the present case is arranged in the outlet line of the low pressure turbine 3 and influences the fuel pump g, for example, in such a way that the outlet temperature from the low pressure turbine is kept at the same level for all loads. The temperature regulator 24 could instead be arranged in the inlet line to the low-pressure turbine and regulate the fuel supply to the heating device 19 in such a way that the inlet temperature of the propellant becomes lower as the load on the system falls or remains the same with the inlet temperature of the propellant of the high-pressure turbine or always at the same level is maintained or is lower than the inlet temperature of the high pressure turbine with decreasing load on the system.

Da bei der beschriebenen Anläge der Luftverdichter- auf derselben Welle angeordnet ist wie der *mit unveränderter Drehzahl anzutreibende Stromerzeuger 6, würde ohne Regelung der Luftmenge die der Erwärmungskammer 13 zugeführte Luftmenge bei allen Belastungen gleichbleiben. Dadurch würde die Temperatur des Treibmittels bei geringen Belastungen bedeutend erniedrigt werden, was einen schlechten Teillastwirkungsgrad der Anlage zur Folge hätte. Um dies zu vermeiden, ist der Niederdruckverdichter 5 mit einer Anzapfleitung 25 versehen, durch die ein Teil der angesaugten Luftmenge abgeblasen werden kann, und zwar zweckmäßig, ehe sie auf einen nennenswerten Druck verdichtet wurde. In der Leitung 2 5 ist ein Ventil 26 angeordnet, das unter dem Einfluß des Leistungsreglers sieht und die Anzapföffnung bei sinkender Belastung vergrößert. Hierdurch wird also selbsttätig eine Anpassung - der verdichteten Luftmenge an die jeweilige Belastung gewährleistet. Bei geringen Belastungen oder im Leerlauf der Anlage kann der Niederdruckverdzchter 5 mit Hilfe der Kupplung io vollständig außer Betrieb gesetzt werden. Auch dies kann selbsttätig, z. B. durch Vermittlung der Leistungsreglers Ader Anlage, erfolgen. Bei Abschaltung des Verdichters 5 wird die Luft vom Hochdruckverdichter unmittelbar durch eine zweckmäßig mit einem Rückschlagventil i i" versehene Leitung angesaugt. Anstatt vom Leistungsregler kann die Luftmenge auch durch einen Temperaturregler verändert we'rdan, derart, daß die Luftmenge bei sinkender Temperatur des Treibmittels vermindertiirzrd und umgekehrt. Dies gilt auch für alle nachstehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung.As in the described plant of the air compressor on the same Shaft is arranged like the * power generator to be driven with unchanged speed 6, without regulating the amount of air, the amount of air supplied to the heating chamber 13 would be remain the same under all loads. This would reduce the temperature of the propellant are significantly reduced at low loads, resulting in poor partial load efficiency the system would result. To avoid this, the low pressure compressor is 5 is provided with a tap line 25 through which part of the amount of air drawn in can be blown off, and expediently, before applying any appreciable pressure was condensed. In the line 2 5, a valve 26 is arranged, which is below the Influence of the power regulator sees and the tap opening with decreasing load enlarged. This means that an adjustment is made automatically - the amount of compressed air guaranteed to the respective load. At low loads or when idling of the system, the low-pressure compressor 5 can fully operate with the aid of the clutch be taken out of service. This can also be done automatically, e.g. B. through mediation the power regulator wire system. When compressor 5 is switched off the air from the high pressure compressor directly through an expedient with a check valve i i "line provided. Instead of the power regulator, the air volume we'rdan also changed by a temperature controller, in such a way that the amount of air at decreasing temperature of the propellant and vice versa. this applies also for all of the following exemplary embodiments of the invention.

Die Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Pumpe 8 und die Regelung der Luftzufuhr mit Hilfe .des Anzapfventils 26 können derart aufeinander abgestimmt sein, daß die Eintrittstemperatur des Treibmittels bei sinkender Belastung der Anlage geringer wird. Zweckmäßig wird die Regelvorrichtung für die Brennstoffzufuhr mit der Regelvorrichtung für die Luftzufuhr unter Vermittlung der Hilfsmaschine des Leistungsreglers verbunden.The regulation of the fuel supply by the pump 8 and the regulation the air supply with the help of .des bleeding valve 26 can be coordinated in this way be that the inlet temperature of the propellant with decreasing load on the system becomes less. The regulating device for the fuel supply is also useful the control device for the air supply with the intermediary of the auxiliary machine of the Power controller connected.

Die beschriebene Regelung der Luftmenge mit Hilfe des Anzapfventils 26 eignet sich vorteilhaft für Schraubenverdichter. Isst der Verdichter als Fliehkraftverdichter ausgebildet, so kann eine Regelung der Luftmenge durch Zu- und Abschaltung einzelner Verdichterstufe:n erhalten werden.The described regulation of the air volume with the aid of the bleed valve 26 is particularly suitable for screw compressors. If the compressor eats as a centrifugal compressor formed, the air volume can be regulated by connecting and disconnecting individual Compressor stage: n can be obtained.

Brei der beschriebenen wie auch bei den folgenden Ausfühiungsbeispielen empfiehlt es sich in vielen Fällen, einen Sicherheitsregler oder deren mehrere vorzusehen, um ein unzulässig hohes :misteigen der Eintritts-oder Austrittstemperatur des Treibmittels zu verhindern. Ein derartiges ungewolltes Ansteigen der Temperatur kann beispielsweise durch Versagen -eines der Regelventile erfolgen und kann unter Umständen eine Zerstörung der Anlage zur Folge haben. Falls eine besondere Regelung der :1"uslaßtemperatur nicht vorgesehen ist, kann diese bei geringen Belastungen oder beim Leerlauf der Anlage infolge des geringen Temperaturgefälles in der letzten Turbinenstufe unzulässig hohe Werte annehmen. Um die angegebenen Gefahren zu vermeiden, kann man in der Einlaßleitung oder in der Auslaßleitung oder in beiden einen Temperaturregler anordnen, der bei Erreichung einer bestimmten Höchsttemperatur beispielsweise eine Vergrößerung der vom Verdichter gelieferten Luftmenge bewirkt und dadurch das Treihmittel kühlt.Brei the described as well as in the following Ausfühiungsbeispielen In many cases it is advisable to provide one or more safety controllers, to an impermissibly high: misteigen the inlet or outlet temperature of the propellant to prevent. Such an undesired increase in temperature can, for example can be caused by the failure of one of the control valves and, under certain circumstances, destruction the system. If a special regulation of the: 1 "outlet temperature is not provided, this can occur at low loads or when the System not permitted due to the low temperature gradient in the last turbine stage assume high values. In order to avoid the indicated dangers, one can in the inlet pipe or arrange a temperature controller in the outlet line or in both, which at Reaching a certain maximum temperature, for example, an increase in the causes the amount of air supplied by the compressor and thereby cools the separating agent.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Gasturhinenanlage sind eine Hochdruckturbine 2, eine Niederdruckturbine 3, zwei in Reihe geschaltete Verdichter q. und 5 sowie eine Anlaßinaschine 7 auf einer gemeinsamen Welle i angeordnet. Eine zweite, zur Turbine 3 parallel geschaltete Niederdruckturbine 27, ein elektrischer Stromerzeuger 6 und zwei Brennstoffpumpen 8 und 9 sind auf einer anderen Welle 28 angeordnet. Die vom Verdichter geförderte Luft gelangt durch die Leitung 12 in die Erwärmungsvorrichtung 13, in die Brennstoff aus dem Behälter 15 durch die Pumpe 8 gedrückt wird. In d-er Auslaßleitung der Hochdruckturbine 2 ist die zweite Erwärmung svorrichtung r9 angeordnet, die Brennstoff durch die Pumpe 9 erhält. Von der Erwärmungsvorrichtung zweigen zwei Leitungen 29 und 3o ab, von dienen die erstgenannte in die Niederdruckturbine 3 und die zweitgenannte in die NiederdTuckturbine 27 führt. In der Leitung 3o ist ein Ventil 3 i angeordnet, das beim Anlassen der Anlage geschlossen wird.In the gas turbine system shown in FIG. 2, a high-pressure turbine 2, a low-pressure turbine 3, and two compressors q connected in series. and 5 and a starting machine 7 are arranged on a common shaft i. A second low-pressure turbine 27 connected in parallel with turbine 3, an electric power generator 6 and two fuel pumps 8 and 9 are arranged on another shaft 28 . The air conveyed by the compressor passes through the line 12 into the heating device 13, into which fuel is pressed from the container 1 5 by the pump 8. The second heating device r9, which receives fuel from the pump 9, is arranged in the outlet line of the high-pressure turbine 2. Two lines 29 and 3o branch off from the heating device, from which the former leads into the low-pressure turbine 3 and the latter leads into the low-pressure turbine 27. In the line 3o a valve 3 i is arranged, which is closed when the system is started.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden beide Pumpen 8 und 9 vom Leistungsregler 22 gesteuert, jedoch derart, daß der Leistungsregler nicht in gleicher Weise auf beide Pumpen einzuwirken braucht. Die durch den Leistungsregler bei wechselnder Belastung hervorgerufenen Abweichungen in -der Brennstoffzufuhr können also für beide Pumpen verschieden stein, derart, daß der Verlauf der Temperatur in den beiden Erwärmungsvorrichtungen verschiedenen Charakter besitzt, so daß die an Hand der in Fig. i dargestellten Anlage beschriebenen verschiedenartigen Temperaturverhältnisse auch im vorliegenden Falle ermöglicht -,werden.In the present embodiment, both pumps 8 and 9 are from Power regulator 22 controlled, but in such a way that the power regulator is not in the same Way needs to act on both pumps. The through the power regulator with changing Deviations in the fuel supply caused by load can therefore be used for Both pumps are different stone, so that the course of the temperature in the two Heating devices has different characters, so that the hand of the Various temperature conditions described in the system shown in FIG also made possible in the present case -, become.

Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform.der Verdichter auf einer anderen Welle arbeitet als der Stremerzeuger 6 und daher durch entsprechende Bemessung der verschiedenen Turbinenstufen bei geringer Belastung selbstverständlich eine geringe Luftmenge liefert, empfiehlt :es sich auch hier, eine besondere Luftregelung vorzusehen, um die Drehzahl und den Wirkungsgrad der Verdichteranlage bei geringer Belastung der Anlage möglichst hoch halten zu können. Zu diesem Zweck ist eine Anzapfleitung z5 mit einem Anzapfventil a6 vorgesehen, dessen Wirkungsweise die gleiche ist wie bei d :er in Fig. i beschriebenen Anlage.Although in the present embodiment the compressor is on a other wave works than the current generator 6 and therefore by appropriate dimensioning Of course, one of the various turbine stages at low load supplies a small amount of air, we recommend: a special air control is also recommended here provide to the speed and the efficiency of the compressor system at low To be able to keep the load on the system as high as possible. For this purpose there is a tap z5 is provided with a tap valve a6, whose mode of operation is the same as at d: he plant described in Fig. i.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel eignet sich vorzugsweise für ortsfeste und bewegliche Anlagen von mittelgrofen und größeren Leistungen.The embodiment described is preferably suitable for Fixed and mobile systems with medium and large capacities.

Die in Fig.3 dargestellte Anlage besitzt drei auf verschiedenen Wellen arbeitende Turbinenstufen. Die Hochdruckturbine 32 treibt einen Mitteldruckverdichter 33 und einen Hochdruckverdichter 3q.. Auf der Welle der Mitteldruckturbine 35 ist ein elektrischer Stromerzeuger 36 sowie die aus drei getrennten Pumpen 37, 38 und 39 bestehende Brennstoffördergruppe angeordnet. Die Niederdruckturbine .4o treibt den Niederdruckverdichter 4. i . Jeder Turbinenstufe ist eine Erwärmungsvorrichtung q.2, 43 und 4.-. vorgeschaltet, denen Brennstoff durch die Pumpen 37, 38 und 39 zugeführt wird.The system shown in Figure 3 has three on different shafts working turbine stages. The high pressure turbine 32 drives a medium pressure compressor 33 and a high pressure compressor 3q .. On the shaft of the medium pressure turbine 35 is an electric generator 36 as well as the three separate pumps 37, 38 and 39 existing fuel delivery group arranged. The low-pressure turbine drives .4o the low pressure compressor 4. i. Each turbine stage is a heating device q.2, 43 and 4.-. upstream, which fuel by the pumps 37, 38 and 39 is fed.

Diese Schaltung eignet sich für große Leistungen und gibt auch bei geringen Belastungen einen hohen Wirkungsgrad. Für die Regelung gilt im wesentlichen das für die Ausführungsform nach Fig. 2 Gesagte, doch soll hier die Wärmezufuhr zur Erwärmungskammer q.¢ der Niederdruckturbine so geregelt werden, daß die Temperatur verhältnismäßig stark mit der Belastung fällt, um unzulässig hohe Temperaturen im Auslaß der Niederdruckturbine zu vermeiden. Die Niederdruckturbine besitzt nämlich nur ein verhältnismäßig geringes Wärmegefälle, weshalb der Temperaturabfall in ihr nur unbedeutend ist. Die Regelung der Temperatur der Niederdruckturbine kann teils durch den Leistungsregler und teils mit Hilfe eines im Auslaß angeordneten Temperaturreglers erfolgen, der die Auslaßtemperatur gleichbleibend hält. Bei etwa 250'o der Belastung wird die Niederdruckturbine zweckmäßig abgeschaltet, z. B. mit Hilfe einer Umgehungsleitung ¢6, die mit einem von der Ililfsmaschine des Leistungsreglers beeinfalußten Ventil 4.7 versehen ist, das bei Unterschreitung der angegebenen Belastung die U mgehungsleitung öffnet und dadurch die Niederdruckturbine außer Betrieb setzt.This circuit is suitable for large powers and also gives low loads a high degree of efficiency. The following essentially applies to the regulation what has been said for the embodiment according to FIG. 2, but here the heat supply is intended to the heating chamber q. ¢ of the low-pressure turbine are regulated so that the temperature falls relatively sharply with the load to inadmissibly high temperatures in the To avoid the outlet of the low pressure turbine. Namely, the low pressure turbine has only a relatively small heat gradient, which is why the temperature drop in it is only insignificant. The regulation of the temperature of the low pressure turbine can partly by the power regulator and partly with the help of a temperature regulator arranged in the outlet take place, which keeps the outlet temperature constant. At about 250'o of load the low pressure turbine is appropriately switched off, for. B. with the help of a bypass line 6, those with a valve influenced by the auxiliary machine of the power regulator 4.7 is provided that if the specified load is not reached, the bypass line opens and thereby puts the low-pressure turbine out of operation.

Falls ein Sicherheitsregler vorhanden ist, wird dieser zweckmäßig so angeordnet, daß er bei Erreichung einer bestimmten Höchsttemperatur einen Teil des Treibmittels durch eine Umgehungsleitung 4.8 an der Mitteidruckturbine vorbeiführt und gleichzeitig die Brennstoffzufuhr zu den Mitteldruck- und Niederdruckerwärmungsvorrichtungen beeinflu;:'it. Sollte aus irgendeiner Ursache die Temperatur trotzdem ,weiter steigen, kann der Sicherheitsregler auch die Brennstoffzufuhr zur Hochdruckturbine verändern.If a safety regulator is available, this will be appropriate arranged in such a way that when a certain maximum temperature is reached, it is a part of the propellant passes the medium-pressure turbine through a bypass line 4.8 and at the same time the fuel supply to the medium pressure and low pressure heating devices influence;: 'it. Should, for whatever reason, the temperature continue to rise, can the safety controller also the fuel supply to the high pressure turbine change.

Beim Anlassen der Anlage gelangt Luft durch eine mit einem Ventil versehene Leitung 11 b unmittelbar in den Verdichter 33.When starting of the system air passes through a valved conduit 1 1 b directly into the compressor 33rd

Die für den, Schiffsantrieb bestimmte Anlage gemäß Fig.4 besitzt vier in Reihe geschaltete Turbinen 49, 5o, 51 und 52, die auf verschiedenen Wellen arbeiten. Die Hochdruckturbine 49 treibt seinen Mitteldruckverdichter 53 und .einen Hochdruckverdichter 54 sowie die vier Brennstoffpumpen 55, 56, 57 und 58. Die Mitteldruckturbinen 50 und 51 -dienen zum Antrieb der Schiffsschraube 59, die von diesen Turbinen über ein Zahuradgetriehe 6o, 61, 62 angetrieben wird. Jeder Turbine ist eine Erwärmungsvorrichtung 63, 64, 65 und 66 vorgeschaltet. Die Niederdruckturbine 52 treibt den Niederdruckverdichter 67.The system according to FIG. 4 intended for ship propulsion has four series-connected turbines 49, 50, 51 and 52 which work on different shafts. The high-pressure turbine 49 drives its medium-pressure compressor 53 and a high-pressure compressor 54 as well as the four fuel pumps 55, 56, 57 and 58. The medium-pressure turbines 50 and 51 serve to drive the propeller 59, which are driven by these turbines via a gear unit 6o, 61, 62 will. A heating device 63, 64, 65 and 66 is connected upstream of each turbine. The low pressure turbine 52 drives the low pressure compressor 67.

Die Regelung der Anlage erfolgt hier von Hand aus mit Hilfe einer durch einen Steuerhebel 68 angedeuteten Steuervorrichtung, durch die die vier Brennstoffpumpen in der gewünschten Weise beeinflußt werden. Die Niederdruckturbine 52 ist nur bei hohen Leistungen in Betrieb. Um sie außer Betrieb zu setzen, ist :eine Zweigleitung 69 mit einem Ventil 70 vorgesehen. Durch Öffnen des Ventils 70, das ebenfalls vom Steuerhebel 68 geregelt wird, wird die Nieder druckturbine stillgesetzt. In diesem Falle wird selbstverständlich auch die Brennstoffpumpe 5 5 außer Betrieb gesetzt und der Niederdruckverdichter 67 ausgeschaltet. Dies kann dadurch geschehen, daß ein Ventil 71 in der Ansaugleitung 72 des Niederdruckverdichters -eschlossen und gleichzeitig eine mit einem Ventil 73 versehene Leitung 74 geöffnet wird, durch die Luft unmittelbar in den Verdichter 53 strömen kann.The system is regulated here by hand with the aid of a control device indicated by a control lever 68, by means of which the four fuel pumps are influenced in the desired manner. The low-pressure turbine 52 is only in operation at high powers. To put it out of operation: a branch line 69 with a valve 70 is provided. By opening the valve 70, which is also controlled by the control lever 68, the low pressure turbine is shut down. In this case, of course, the fuel pump 5 5 is also put out of operation and the low-pressure compressor 67 is switched off. This can be done by closing a valve 71 in the suction line 72 of the low-pressure compressor and at the same time opening a line 74 provided with a valve 73 through which air can flow directly into the compressor 53.

Die in Fig.S dargestellte Gasturbinenanlage unterscheidet sich von der Anlage nach Fig.4 im wesentlichen dadurch, daß hinter der zweiten Mitteldruckturbine 5 i zwei parallel geschaltete Niederdruckturbnen 75 und 76 angeordnet sind und daß der Mitteldruckverdichter 53 von der Mitteldruckturbine 51 angetrieben wird. Die eine Niederdruckturbine 75 dient zum Antrieb der Schraube 59, während die zweite Niederdruckturbine 76 den Niederdruckverdichter 67 antreibt. Die Niederdruckturbine 76 und der Niederdruckverdichter 67 können auch hier von der übrigen Anlage abgeschaltet werden.The gas turbine system shown in Fig.S differs from the system according to Figure 4 essentially in that behind the second medium-pressure turbine 5 i two low-pressure turbines 75 and 76 connected in parallel are arranged and that the medium pressure compressor 53 is driven by the medium pressure turbine 51. the a low-pressure turbine 75 is used to drive the screw 59, while the second Low-pressure turbine 76 drives the low-pressure compressor 67. The low pressure turbine 76 and the low-pressure compressor 67 can also be switched off from the rest of the system here will.

Die in Fig. 6 dargestellte Gasturbiiienanlage ist mit Gaserzeugern ausgerüstet, und zwar ist je ein Gaserzeuger für die Hochdruckturbine 77 und die Niederdruckturbine 78 vorgesehen. Der Gaserzeuger für die Hochdruckturbine besteht aus einem Verbrennungsraum 79, in dem Brennstoff auf einem beweglichen Rost 8o verbrannt wird. Der Brennstoff wird durch eine mit einer Schleusenvorrichtung 81 versehene Zufuhrleitung 82 auf den Rost gebracht. Unterhalb des Rostes ist der mit einem Schleusenvenril 83 versehene Aschenauslaß 84 angeordnet. Der untere Teil des Verbrennungsraumes ist von einem Hohlraum 85 umgeben, der mit dem Innenraum durch Öffnungen 86 und 87 in Verbindung steht. Die -entsprechenden Teile des Gaserzeugers der Niederdruckturbine sind mit 88 bis 96 bezeichnet. Die im Verdichter verdichtete Luft gelangt durch die Leitung 98 zunächst in den Hohlraum 85 und von dort teils durch die Öffnungen 87 in die Verbrennungszone und teils durch die Öffnungen 86 als Sekundärluft in den Verbrennungsraum 79. Das im Gaserzeuger gebildete Treibgas strömt dann durch eine mit einem Ventil 99 versehene Leitung i oo in die Hochdruckturbine und von dieser aus durch die Leitung ioi in den Gaserzeuger der Niederdruckturbine, in dem der in den Abgasen enthaltene Luftüberschuß zur V°rbrennung des dem Gaserzeuger zugeführten Brennstoffes dient. Darauf fließt das Treibmittel durch eine mit einem Ventil io2 versehene Leitung 103 der Niederdruckturbine 78 zu.The gas turbine system shown in FIG. 6 is equipped with gas generators, namely one gas generator each for the high-pressure turbine 77 and the low-pressure turbine 78. The gas generator for the high pressure turbine consists of a combustion chamber 79 in which fuel is burned on a movable grate 8o. The fuel is brought to the grate through a feed line 82 provided with a lock device 81. The ash outlet 84 provided with a sluice valve 83 is arranged below the grate. The lower part of the combustion chamber is surrounded by a cavity 85 which communicates with the interior through openings 86 and 87. The corresponding parts of the gas generator of the low-pressure turbine are denoted by 88 to 96. The air compressed in the compressor first passes through the line 98 into the cavity 85 and from there partly through the openings 87 into the combustion zone and partly through the openings 86 as secondary air into the combustion chamber 79 Valve 99 provided line i oo into the high pressure turbine and from there through line ioi into the gas generator of the low pressure turbine, in which the excess air contained in the exhaust gases is used for pre-combustion of the fuel supplied to the gas generator. The propellant then flows through a line 103 provided with a valve io2 to the low-pressure turbine 78.

Die Regelung des Hochdruckgaserzeugers kann hier in der Weise erfolgen, *daß der Leistungsregler 22 mit Hilfe geeigneter Regelmittel die zugeführte Brennstoffmenge, die Geschwindigkeit des Rostes und die an der Verbrennung teilnehmende Luftmenge regelt. Bei sinkender Belastung wird die Antriebsvorrichtung des Schleusenventils 81 derart beeinflußt, daß die zugeführte Brennstoffmenge vermindert wird. Gleichzeitig kann auch die Geschwindigkeit des Rostes 8o herabgesetzt werden. Außerdem kann der Leistungsregler ein in einer Umgehungsleitung 104 angeordnetes Ventil io5 öffnen, durch das Luft aus dem Raum 8 5, ohne an der Verbrennung teilnehmen, unmittelbar in die Hochdruckturbine strömen kann. Die Ventile 99 und 105 sind zweckmäßig derart mechanisch miteinander verbunden, daß das eine öffnet, wenn das andere schließt, und umgekehrt.The regulation of the high-pressure gas generator can take place here in such a way that the power regulator 22 regulates the quantity of fuel supplied, the speed of the grate and the quantity of air participating in the combustion with the aid of suitable regulating means. When the load decreases, the drive device of the sluice valve 81 is influenced in such a way that the amount of fuel supplied is reduced. At the same time, the speed of the grate 8o can also be reduced. In addition, the power regulator can open a valve io5 arranged in a bypass line 104, through which air from the space 85 can flow directly into the high-pressure turbine without taking part in the combustion. The valves 99 and 105 are expediently mechanically connected to one another in such a way that one opens when the other closes, and vice versa.

Die Regelung des Niederdruckgaserzeugers erfolgt in der gleichen Weise wie die des Hochdruckgaserzeugers, jedoch mit dem Unterschied, daß die Regelung des Nieder-,druckgaserzeugers durch .einen in der Einlaßleitwng i o3 ' der Niederdrurkturbine vorgesehenen Temperaturregler io6 gesteuert wird. Die den Verbrennungsraum umgehende Leitung ist mit 107 und das in ihr angeordnete Ventil mit io8 bezeichnet. Aus ,demselben Grunde und zu demselben Zwecke wie bei dem in Fig. i beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auch hier der Verdichter mit einer mit einem Ventil 26 versehenen Anzapfleitung 25 versehen, die ebenfalls unter dem Einfluß des Leistungsreglers steht.The regulation of the low-pressure gas generator takes place in the same way like that of the high-pressure gas generator, but with the difference that the regulation of the low-pressure gas generator through .ein the inlet duct i o3 'of the low-pressure turbine provided temperature controller io6 is controlled. The one bypassing the combustion chamber Line is designated with 107 and the valve arranged in it with io8. From, the same Reason and for the same purpose as with that described in Fig. i The embodiment is also here the compressor with a valve 26 provided Tap line 25 is provided, which is also under the influence of the power regulator stands.

In der vorliegenden Anlage sind außerdem neben der normalen Regelung noch zwei Sicherheitsregler vorrgesehen, die beide als Temperaturregler ausgebildet sind. Der eine dieser Sicherheitsregler hat den Zweck, einen unzulässig hohen Temperaturanstieg in der Einlaßleitung zur Hochdruckturbine zu vermeiden, und ist als Temperaturregler iog ausgebildet, der bei Erreichung einer bestimmten Höchsttemperatur das Ventil io5 öffnet und dadurch eine Abkühlung des Treibmittels bewirkt. Der zweite Sicherheitsregler besteht aus einem in der Auslaßleitung der Niederdruckturbin.e angeordneten Temperaturregler i io, der bei Erreichung einer bestimmten Höchsttemperatur das Ventil ioä in der Umgehungsleitung 107 öffnet.In the present system are also in addition to the normal regulation two safety regulators are also provided, both of which are designed as temperature regulators are. One of these safety controllers has the purpose of preventing an impermissibly high temperature rise in the inlet line to the high pressure turbine and is used as a temperature controller iog formed which, when a certain maximum temperature is reached, the valve io5 opens and thereby causes the propellant to cool down. The second safety regulator consists of a temperature controller arranged in the outlet line of the low-pressure turbine i io which, when a certain maximum temperature is reached, the valve ioä in the Bypass line 107 opens.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels, bestehend aus einer Mehrzahl von Turbinenoder Turbinenstufen und mehreren Erwärmungsvorr ichtungen für das Treibmittel, deren Wärmezufuhr durch Regeleinrichtungen überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dar> jeder Erwärmungsvorrichtung je eine Wärmelieferungsvorrichtung mit selbständiger Lieferungscharakteristik zugeordnet ist. PATENT CLAIMS: i. Gas turbine system with constant pressure combustion of the Propellant consisting of a plurality of turbine or turbine stages and several Warming devices for the propellant, their heat supply through control devices is monitored, characterized in that> each heating device is one Assigned heat delivery device with independent delivery characteristics is. 2. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferungscharakteristik jeder Wärmelieferungsvorrichtung unabhängig von der der anderen Wärmelief er ung sv orrichtung en ver -änderlich ist. 2. Gas turbine system with constant pressure combustion of the propellant according to claim i, characterized in that the delivery characteristics of each heat delivery device independent of that of the other heat sources and devices changeable is. 3. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels nach Anspruch i und 2 mit Brennstoffeinspritzung in mehrere Verbrennungskammern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verbrennungskammer eine Brennstoffpumpe zugeordnet ist, deren Brennstoftlieferungs= charakteristik unabhängig von der der anderen einstellbar oder regelbar ist. 3. Gas turbine system with constant pressure combustion of the propellant according to claim i and 2 with fuel injection into several combustion chambers, characterized in that that each combustion chamber is assigned a fuel pump whose fuel delivery = characteristic can be set or regulated independently of that of the others. 4.. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffpumpen einen gemeinsamen Antrieb, jedoch jede für sich selbständige Veränderung des Lieferungsvermögens aufweisen. 4 .. Gas turbine plant with constant pressure combustion of the propellant according to Claim 3, characterized in that characterized in that the fuel pumps have a common drive, but each show independent change in the delivery capacity. 5. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Lieferungsvermögens willkürlich oder unter dem Einfluß einer Regelvorrichtung erfolgt. 5. Gas turbine plant with constant pressure combustion of the propellant according to claim 4, characterized in that that the change in the ability to deliver is arbitrary or under the influence of a Control device takes place. 6. Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels nach Anspruch i, bei welcher die Erwärmung des Treibmittels mit Hilfe von mehreren im Zuae des Treibmittels hintereinandergeschalteten Gaserzeugern bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gaserzeuger hinsichtlich seines Gaslieferungsvermögens unabhängig von den anderen einstellbar oder regelbar ist.6. Gas turbine system with constant pressure combustion of the propellant according to claim i, wherein the heating of the propellant with the aid of several is effected in the Zuae of the propellant gas generators connected in series, thereby characterized in that each of the gas generators in terms of its gas delivery capacity can be set or regulated independently of the others.