DE951966C - Einrichtung zum Anlassen an Gasturbinen mit Dampfturbine - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Anlassen an Gasturbinen mit Dampfturbine Ein sehr wirksames Mittel zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades einer Gasturbine ist die Erhöhung der Gaseintrittstemperatur. Die bis heute entwickelten hochwarmfesten Werkstoffe erfüllen jedoch nicht die Forderungen, die man stellen muß, wenn -man mit der Gastemperatur auf Werte über öoo° C geht. Für diesen Fall gibt ,es zwei Möglichkeiten. Entweder verwendet man keramische oder ähnliche Werkstoffe, oder man .geht Azur Schaufelkühlung über. Als besonders wirksam hat sich die Wasserkühlung erwiesen. Nun bedeutet jede Kühlung einen Verlust. Mit dem Kühlmittel wird Wärme abgeführt, die dem Gasturbinenprozeß verlorenge'ht. Bei Verwendung der Wasserkühlung hat man die Kühlung so ausgebildet, daß in den hohlen Schaufeln das Kühlwasser verdampft. Der erzeugte Dampf wird durch die hohle Welle der Turbsne abgeführt und in einer besonderen kleinen Dampfturbine zur Energieerzeugung verwendet. Auf diese Weise gewinnt man einen Teil der mit dem Wasser abgeführten Wärme zurück.
• Nachteilig wirkt sich der verhältnismäßig hohe Aufwand für die Erzeugung der immerhin geringen Energie aus dem Dampf aus. Man benötigt außer der Dampfturbine noch einen Kondensator mit allem Zubehör, wie Kühlwasserpumpe, Kondensatpumpe, Luftpumpe usw. Es sind nun schon Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Dampfturbine in Form einer Radialturbinc unmittelbar auf ein, Wellenende der Gasturbine freifiiiegend aufgesetzt wird. Man vermeidet dadurch im Vergleich mit einer besonders aufgestellten Dampfturbine die Lagerung .und die Schwierigkeiten der Abdichtung beim Austritt des hochgespannten Dampfes aus der drehenden Gasturbinenwelle.
• Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die, Gesamtanlage einer gekühlten Gasturbine mit Dampfturbine und Anlaßvorrichtung zu vereinfachen.
• Das Anlassen einer Gasturbine erfordert immer einem verhältnismäßig großen Aufwand. Gebräuchliche Anlaßverfahren sind z. B. das Anlassen mit einem Elektromotor, der unter Umständen über ein Übersetzungsgetriebe auf die Gasturbinenwelle arbeitet. Man benötigt weiter eine ausrückbare Kupplung, um nach Beendigung des Anfa:hrvorganges ,den Elektromotor mit dem Getriebe abschalten zu können. Weiterhin kann man eine Gasturbine dadurch anlassen, daß man die Gasturbine mit verdichteter Luft unmittelbar beaufschlagt und sie dadurch auf eine solche Drehzahl beschleunigt, daß Selbstbetrieb möglich ist. Man benötigt allerdings große Luftmengen, da das Schluckvermögen der Gasturbine sehr groß ist. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlaßeinrichtung von solchen Gasturbinen, die einen gekühlten Läufer und eine auf dem Gasturbinenläufer freifliegende Dampfturbine besitzen, welche den im gekühlten Ga-sturbinenläufer erzeugten Dampf ausnutzt. Sie ermöglicht es, die gesamte Anlaßvorrichtung mit Anlaßmotor und der äurrückbaren Kupplung auf ein Mindestmaß zu beschränken.
• Nach rler Erfindung wird die auf,der Gasturbinenwelle freifliegend angeordnete Radialturbine zum Anlassen benutzt, indem man sie aus einer besonderen Quelle mit Druckluft beaufschlagt. Diie-Druckluft wird zweckmäßigerweise von .einer kleinen Gasturbine geliefert, wobei zur Erhöhung der Anlaßleistung eine kleine Brennkammer vor die Radialturbine geschaltet werden kann.
• Erfindungsgemäß wird der Eintritt für die Druckluft oder die Verbrennungsgase zum Anlassen ;der Gasturbine diametral gegenüber dem aus der hohlen Gasturbinenwelle kommenden Dampfstrom im Raldialtwebinengehäuse angeordnet, wobei ein und derselbe Schieber im Anlaäbetrieb den Dampfzutritt und im Normalbetrieb den antritt der Druckluft oder Verbrennungsgase ahsperrr.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispfiel der Erfindung schematisch dargestellt. Im Gastutbinengehäuse i befindet sich der mit Schaufeln 2 versehene gekühlte Gasturbinenläufer 3, von dem nur eine Hälfte gezeichnet ist. Die Welle 4 des Gasturbinenläufers 3 ist im Lager 5 gelagert. Am freien Ende der Welle 4 befindet sich die radiale Dampfturbine 6 dm Dampfturbinengehäuse 7, das die Leitschaufeln 8 der Radialturbine trägt. Nach Entspannung in der Radialturbine strömt der Dampf durch den Abdampfstutzen 9 in einen nicht dargestellten Kondensator oder wird anderweitig verwendet. Das Kühlwasser für den Gasturbinenläuter 3 wird zwischen dem Lager 5 und der Radialdampfturbine6 der hohlen Welle4 zugeführt. Es tritt aus dem Zuführungsgehäuse io, das gegenüber der rotierenden Welle 4 durch Labyrinthe i i abgedichtet ist, in :den konzentrischen Hohlraum i2 ein und gelangt von dort in den inneren Kühlraum 13 des Läufers 3. Der erzeugte Dampf tritt aus ,dem Kühlraum 13 -durch die Bohrung 14 unmittelbar in die Radialdampfturbine 6 ein. Das Dampfturbinengehäuse 7 besitzt noch ein zentrales Zuströmgehäuse 15, durch das beim Anlassen Druckluft oder Verbrennungsgase eingelassen werden. Das Zuströmgehäuse ist im Normalbetrieb durch den- Schieber 16 (in der gestrichelt gezeichneten Stellung) abgesperrt. Beim An.laßvorgang wird es in die ausgezogen gezeichnete Stellung gebracht.
• Die Erfindung schließt natürlich die Anordnung einer anderen Dampfturbinenbauart als die radiale nicht aus.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Anlassen an Gasturbinen, deren Läufer ,mit Flüssigkeit gekühlt wird und bei denen der im Läufer erzeugte Dampf in einer am freien Wellenende des Gasturibinenläufers angeordneten Dampfturbine rädialer Bauart ausgenutzt wird, gekennzeichnet durch die Benutzung der Dampfturbine als Anlaßmaschine, durch die BeaufsrJhlagung der Dampfturbine beim Anlassen mit Druckluft oder Verbrennungsgasen und durch Anordnung eines Absperrventils oder -schiebers 4n der derDampfzu:fuhr dienenden Zentralbohrung in der Gasturbinenwelle.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt der Druckluft oder der Verbrennungsgase in die radiale Dampfturbine zentral dem Dampfeintritt gegenüber im Gehäuse angeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, da-,durch gekennzeichnet, daß dasselbe Ventil oder derselbe Schieber, der beim Anfahren die Dampfzuleitung verschließt, im normalen Betrieb die Zuführung für die Druckluft oder Verbrennungsgase absperrt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser zwischen dem Lager und der Dampfturbine durch einen konzentrischen Hohlraum in der Welle dem Gasturbinenläufer zugeführt wird, während der im Gasxurbinenläufer erzeugte Dampf im Innern des konzentrischen Hohlraumes für die Wasserzuführung übgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 684 448, 62o 82o.