EP1065346A1 - Gasturbinenbrennkammer - Google Patents
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- EP1065346A1 EP1065346A1 EP99810571A EP99810571A EP1065346A1 EP 1065346 A1 EP1065346 A1 EP 1065346A1 EP 99810571 A EP99810571 A EP 99810571A EP 99810571 A EP99810571 A EP 99810571A EP 1065346 A1 EP1065346 A1 EP 1065346A1
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- EP
- European Patent Office
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- temperature
- fuel
- combustion chamber
- actuator
- measuring point
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/02—Arrangement of sensing elements
- F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
- F01D17/085—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure to temperature
Definitions
- the invention relates to a gas turbine combustion chamber with an annular Configuration according to the preamble of claim 1, and a method to operate the same.
- the first row of vanes of a modern gas turbine is in the interest of one high efficiency and high performance with hot gas temperatures which are far higher than the permissible material temperatures of the Guide vanes. This can only be realized if the highly stressed Components are extremely cooled on the one hand, on the other hand the Hot gas temperature with a very high degree of certainty is known and limited. In the latter point it should be taken into account that a sufficiently precise immediate measurement of the hot gas temperature in the Practice is very problematic. As part of the practical implementation of course not in the use of highly specialized radiation measurement methods or the coherent anti-Raman scattering (CARS) but for example on thermocouple measurements. Even if a Long-term thermocouple work reliably at such high temperatures intensive radiation exchange between the Coarse thermocouple and cooled components and - although systematic in nature - measuring errors that cannot be sufficiently corrected, certainly in the order of several 100 ° C.
- CARS coherent anti-Raman scattering
- the hot gas temperatures are therefore determined indirectly today, for example as a function of the pressure ratio across the turbine, the Temperature at the turbine outlet, and a heat and power balance. This indirect global process has proven itself for years and should therefore not be discussed in the context of this document.
- combustion chambers with an annular Configuration, in particular ring combustion chambers and ring-tube combustion chambers, in which the fuel of the combustion air has a majority one end of the combustion chamber arranged and distributed around the circumference Burners or flame tubes are fed when the fuel supply increases works sufficiently evenly in individual circumferential segments.
- Such Combustion chamber is known for example from EP 0 542 044. In practice shows, however, that such an even distribution of the fuel due to inevitable tolerances such as pressure drops in different lengths of fuel lines, what can hardly be realized in turn to an uneven thermal load on the blades of the leads the first series.
- the invention seeks to remedy this. It is based on the task a gas turbine combustion chamber of the type mentioned one possibility provide the thermal load on the guide vanes of the first guide row Circumferential direction to uniform, and in particular temperature peaks to avoid.
- the essence of the invention is through a temperature measurement in the range of first turbine guide line deviations in the thermal load of the Recognize components at different circumferential positions and these correct by regulating the locally supplied amount of fuel.
- the fuel is supplied through a system of fuel supplies and means Introducing a fuel into the working medium to mix the Fuel with the working medium and to stabilize a flame, in introduced the combustion chamber.
- these are the means have to perform a total of three functions, in burners or flame tubes summarized so that finally one assembly has all three functions Fulfills. But it can; especially with a self-igniting Combustion chamber, the fuel through a simple fuel lance into a turbulent flow are introduced, in which the fuel with the Mixed working medium, and only a little further downstream by suitable A stable flame front is formed.
- the specialist speaks in in this case not easily from a burner. For the sake of one In the following, the term burner in the sense of a simple nomenclature is used Combination of means used which have the functions described above fulfill.
- annular combustion chamber or annular tube combustion chamber With an annular combustion chamber or annular tube combustion chamber, it is can of course also be a self-igniting combustion chamber, are the amount of fuel on one end of the combustion chamber is supplied, and the temperature at which one hot gas is on the other Front flows into the turbine, narrow within a circumferential segment coupled with each other, since the global flow in the combustion chamber is almost is aligned purely axially. Local variations in temperature in one In the embodiment according to the invention, the circumferential segment can Gas turbine combustion chamber through a control intervention in the fuel supply in this circumferential segment.
- Hot gas temperatures are extremely problematic, but not necessarily either necessary if the average temperature as described briefly above special procedures are determined from easily understandable quantities.
- This average hot gas temperature determines the design of the thermal anyway Resilience of the blades of the first turbine guide row. For the invention however, the determination of a deviation from the mean temperature essential. Furthermore, the hot gas temperature is of less interest than more the thermal load, i.e. the material temperature, of the blades.
- a Temperature measurement with a sufficiently large number of blades enable the first guideline.
- the annular combustion chamber is virtually in one Series of circumferential segments divided, each one Temperature measuring point is assigned.
- Thermocouples are attached, especially in the blade material in the Area of the blade leading edge to the desired temperature control a point of maximum thermal load on the blade.
- a temperature measurement Equip blades identically, i.e. with identical temperature sensors and at an identical point in the blade material.
- the measuring points are preferably evenly distributed over the circumference of the first turbine guide row.
- the fuel supply to the Circumferential segments are individually adjustable.
- This actuator is the temperature measuring point of each Assigned circumferential segment, and its position is controlled by a controller influenced by this temperature measuring point.
- This device can be used to detect individual deviations To regulate circumferential segments from the mean temperature. For this, the Material temperatures of the blades of the measured in the first guideline series and averaged from these. The individual measured values in the circumferential segments are with this Average value compared, and deviations via an adjustment of the or each assigned actuators compensated. That means that with one local temperature, which is above the mean, the amount of fuel that the working medium is supplied within this segment, throttled and that this amount of fuel reversed when the local temperature is below the mean, is increased.
- Another aspect of the method according to the invention results from that the actuator that controls the fuel supply due to the Temperature measurement regulates even deviations in the local flow of the Buckets considered. Especially if one Temperature measuring point is arranged near an outflow side of a blade, becomes a "overcooled" blade with a locally higher one Hot gas temperature is applied, and it is as uniform as possible Temperature distribution downstream of the first guide row achieved.
- the mean will generally change the hot gas temperature.
- this Task is done in a well-known manner through the basic outlines above described temperature control of the machine.
- Task of The inventive method is inhomogeneities determined on the scope to compensate for the hot gas and especially the material temperatures.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a schematic illustrated gas turbine with sequential combustion.
- Fig. 2 shows one Cross section through the first combustion chamber of the gas turbine from two Viewing directions.
- Figures 3 and 4 illustrate a self-igniting combustion chamber.
- 5 is finally a cross section through the self-igniting second Combustion chamber of the gas turbine from FIG. 1 shown in two viewing directions.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a gas turbine with sequential Combustion as is known from EP 0 620 362. It goes without saying the application of the invention in no way to gas turbines with sequential Burning is limited, but is with these, due to the achieved there use high thermodynamic data with advantage.
- the rotor 1 is in a housing 2 arranged. In the longitudinal direction of the machine, this can into a compressor 3, a first combustion zone 4, a first turbine 5, a second combustion zone 6, and a second turbine 7. Die Blading of the compressor and turbine is, with the exception of each first turbine guide row, not essential to the invention and therefore not shown.
- the components cited are from a flow of a working medium flows through, the direction of flow is indicated by arrows.
- the swirled flow is mixed with fuel that over Fuel supply lines 44 flows in from a fuel distribution system 45.
- the burners have the means to form a lead flame stabilizing backflow zone.
- the heated working medium flows after the combustion of the fuel as flue gas with high Oxygen content from the combustion chamber 43 via a first turbine guide row 51 into a first turbine 5, and is partially relaxed. Downstream of the first Turbine 5, the flue gas is still at a high temperature and well above the ambient pressure.
- This hot gas overflows with high Velocity vortex generators 61 arranged in the flow path.
- a fuel lance 62 is arranged downstream of the vortex generators 61 the turbulent flow a fuel from the fuel distribution system 65 which fuel mixes quickly in the turbulent flow and ignites itself due to the high gas temperature.
- the working medium then flows through the first Guide row 71 of a second turbine into this second turbine 7, and is there relaxed approximately to the ambient pressure.
- the respective first guide rows 51 and 71 of the turbines 5 and 7 are from flows around particularly hot gases. Due to inhomogeneity of the Hot gas temperature distribution on the circumference of the stator is the individual Buckets are thermally unequally loaded. This either leads to one Overheating of individual blades, a higher cooling air requirement than with a given average hot gas temperature would be necessary, or one average hot gas temperature to be reduced. Have all three measures negative impact, once on the life of the Machine components, but also on the efficiency and the performance of the machine.
- FIG. 2a and b are views IIa and IIb of the first combustion chamber shown.
- 2a shows a view of the upstream end of the Combustion chamber 43
- FIG. 2b shows a top view of the first guide row 51 of the first turbine 5.
- the front of the combustion chamber is one Number of burners 421-428 distributed around the circumference. Neither number is still the type of burner, nor their arrangement on a circle essential to the invention. Especially when it comes to the type of burner Execution of the invention in principle any burner type into consideration, as well like instead of a number of burners also a number of flame tubes, or the complete realization of the combustion chamber as a ring-tube combustion chamber is conceivable without questioning the feasibility of the invention.
- the first Guideline mentally divided into a number of circumferential segments, and in Each circumferential segment is a guide vane 511-518 with one Temperature sensor equipped.
- the temperature sensors must Application of the method according to the invention also not Absolute temperatures but only calibrated relative to each other. Due to the rectilinear and largely purely axial flow through the The combustion chamber can directly measure the temperature determined in a segment on the opposite end in the same circumferential segment amount of fuel introduced can be returned.
- the means that a circumferential segment on the front side is exactly one burner includes, but not mandatory: in a circumferential segment on the A group of - for example - five burners could just as well be the end face lie.
- the fuel feed lines 441 - 448 of the burner are each Provide circumferential segment with at least one actuator 461-468, by means of which control elements the fuel mass flow, which in the respective Segment is fed, is adjustable.
- the burner 421 by means of a fuel supply 441 with the Fuel distribution system 45 connected, being in the fuel supply Actuator 461 is attached.
- the fuel supply runs in the same way each burner 42x via a fuel supply 44x and a control element 46x. It should be noted that these actuators are not necessarily for global fuel quantity control used for the first combustion chamber 4 become. On the contrary, a fuel main control valve is advantageous in the To provide supply to the fuel distribution system 45, the control of the one described here is completely decoupled.
- the measured values of the temperature measuring points 51x are all routed, on the one hand, to an averager (not shown), in which an average value T 1 of the determined material temperatures is formed.
- each measured value of a temperature measuring point 51x is led to a transmission element 80x, and there with the mean value T 1 compared.
- An actuating variable is formed from the difference between the local measured value and the mean value, which acts on an actuator 46x and which thus influences the amount of fuel which influences the respective peripheral segment of the combustion chamber, in the specific case the burner 42x.
- the transmission element 80x forms a signal therefrom to open the actuator 46x further, as a result of which the burner 42x is supplied with more fuel. Accordingly, the hot gas temperature of the peripheral segment of the combustion chamber to which the burner 42x is assigned increases, and the measured temperature of the blade 51x will also gradually increase. If a temperature is determined which is above the mean value, the transmission element 80x will forward a signal to the actuator, to close, and thus the fuel supply to the corresponding peripheral segment is reduced, which leads to a cooling of the hot gas temperature in this peripheral segment of the combustion chamber.
- the transmission element 80x can be as complex as desired and should not be discussed further within the scope of the present disclosure.
- a special case of the transmission behavior of the transmission elements 80x is that they only trigger an action if the local temperature is determined to be higher than the mean value, that is to say in the control range they only cause the actuators to close.
- the control will always lead to a decrease in the average hot gas temperature, which is tracked in the temperature-controlled operation of the gas turbine by the temperature control cited several times above, namely by means of a main fuel control valve which is independent of the actuators 46x.
- One advantage of this mode of operation is the inherent safety: since the fuel supply is not increased by the inventive regulation of the local temperatures, defective temperature measuring points in the blades 51x or defective signal lines cannot lead to local over-firing with resulting overheating damage. Nevertheless, a criterion must of course also be incorporated into the control loop when the actuators 46x are to be opened again, since these can of course not be continuously throttled continuously.
- the advantage is the inflowing hot gas 93 at a sufficiently high level Temperature so that the fuel ignites automatically. Downstream of the fuel lance, the flow channel goes with a leap Cross-sectional expansion 67 in the combustion chamber 63. The backflow area, that forms on this cross-sectional jump serves to stabilize the Flame front.
- the fuel lance 62 is connected via a fuel feed 64 the self-igniting combustor fuel distribution system 65 connected. According to the invention, there is an actuator in the fuel supply 64 66 installed, which allows individual control of the amount of fuel that is supplied to the hot gas for combustion by the fuel lance.
- Fig. 4 shows a front view of the segment of a self-igniting Combustion chamber.
- FIG. 5 shows the sections Va and Vb from FIG. 1.
- FIG. 5a shows a view of the upstream end of the self-igniting combustion chamber
- FIG. 5b shows a plan view of the first guide row 71 of the second turbine 7.
- FIG. 5a shows that in an annular configuration, a number of the elements shown in Figs. 3 and 4 are arranged side by side. Since each element, as shown in FIG. 3, contains its own combustion chamber, it can be spoken of in the broader sense of an annular tube combustion chamber.
- the fuel is fed via an annular fuel distribution system 65 and fuel feed lines 641-648 to the - here eight - fuel lances 621-628, an actuator 66x being arranged in each of the fuel feeds 64x.
- a number of blades 711-718 of the first guide row 71 of the second turbine are again provided with temperature measuring points.
- the temperature signal of each guide vane 71x provided with a temperature measuring point is also given a temperature average in a transmission element 90x T 2 of the second combustion chamber and, if necessary, the fuel supply in the corresponding circumferential segment is acted on via the actuator 66x. In this way, circumferential inhomogeneities in the temperature distribution at the turbine inlet are also corrected in the self-igniting combustion chamber.
- Another interesting aspect of the invention arises when guide vanes with - often also due to manufacturing tolerances that are inevitable in practice conditionally - acted upon with very different coolant mass flows become. Especially when the temperature measuring points at the Guide vanes are more oriented towards the downstream side, one Bucket that is "overcooled" - that is, it receives significantly more cooling than necessary, especially when compared to neighboring blades - with one locally higher hot gas temperature. Such a configuration results in an equalization of the peripheral temperature profile downstream the first guide row, and thus to a favorable, uniform flow the first row of blades.
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Abstract
Bei einer Gasturbine mit einer Brennkammer mit ringförmiger Konfiguration werden Schaufeln (511 - 518) einer ersten Turbinenleitreihe (51) mit Temperatursensoren versehen. Die Brennstoffversorgung von axial diesen Schaufeln gegenüberliegenden Brennern (421 - 428) wird mit Stellorganen (461 - 468) versehen, mit denen Einfluss auf die Brennstoffversorgung eines bestimmten Umfangssegmentes genommen wird. Die Temperatursensoren detektieren eine in Umfangsrichtung ungleichförmige Temperaturverteilung am Eintritt in die Turbine. In Abhängigkeit von der Abweichung eines Messwertes vom Mittelwert der Temperaturen wird die Brennstoffversorgung der Brenner im jeweiligen Umfangssegment der Brennkammer gedrosselt oder erhöht, und damit wird die thermische Belastung der ersten Turbinenleitreihe in Umfangsrichtung vergleichmässigt, und insbesondere Temperaturspitzen werden vermieden. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit ringförmiger
Konfiguration gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren
zum Betrieb derselben.
Die erste Leitschaufelreihe einer modernen Gasturbine wird im Interesse eines
hohen Wirkungsgrades und einer hohen Leistung mit Heissgastemperaturen
beaufschlagt, die weit höher sind als die zulässigen Materialtemperaturen der
Leitschaufeln. Dies kann nur dann realisiert werden, wenn die hochbelasteten
Komponenten einerseits extrem stark gekühlt werden, andererseits die
Heissgastemperatur mit sehr hoher Sicherheit in einem gewissen Rahmen
bekannt ist und limitiert wird. Zu berücksichtigen ist bei letzterem Punkt, dass
eine hinreichend genaue unmittelbare Messung der Heissgastemperatur in der
Praxis sehr problematisch ist. Im Rahmen der praktischen Realisierung ist
dabei selbstverständlich nicht an den Einsatz hochspezialisierter Strahlungs-Messverfahren
oder der kohärenten Anti-Raman-Streuung (CARS) gedacht,
sondern beispielsweise an Thermoelementmessungen. Selbst wenn ein
Thermoelement bei derart hohen Temperaturen langfristig zuverlässig arbeiten
würde, führte spätestens der intensive Strahlungsaustausch zwischen dem
Thermoelement und gekühlten Bauteilen zu groben und - obschon
systematischer Natur - nicht hinreichend korrigierbaren Messfehlern, durchaus
in der Grössenordnung mehrerer 100°C.
Die Heissgastemperaturen werden daher heute indirekt bestimmt,
beispielsweise als Funktion des Druckverhältnisses über die Turbine, der
Temperatur am Turbinenaustritt, und einer Wärme- und Leistungsbilanz.
Dieses indirekte globale Verfahren hat sich seit Jahren bewährt und soll daher
im Rahmen der vorliegenden Schrift nicht diskutiert werden.
Im Hinblick auf die thermische Belastung der Leitschaufeln ist allerdings
weniger die gemittelte Heissgastemperatur allein ausschlaggebend, sondern
die lokale Temperatur des Gases, das die Schaufel umströmt.
Selbstverständlich ist seit langem bekannt, dass in der Heissgaströmung
mitunter heisse Zöpfe auftreten, deren Existenz noch am Turbinenaustritt
deutlich nachweisbar ist. Bei der - aus heutiger Sicht - konservativen
Gasturbinentechnologie der Vergangenheit konnten derartige
Ungleichförmigkeiten der Heissgastemperatur in Umfangsrichtung am
Turbineneintritt durch die Wahl eines entsprechenden Sicherheitsfaktors
toleriert werden. Bei der Gasturbinentechnologie für das beginnende
Jahrtausend jedoch werden deutlich erhöhte Anforderungen an die Effizienz
der Maschinen die verfügbaren Sicherheitsmargen auf ein Minimum
reduzieren.
Gute Voraussetzungen für eine am Umfang gleichförmige
Temperaturverteilung bieten Brennkammern mit einer ringförmigen
Konfiguration, insbesondere also Ringbrennkammern und Ring-Rohr-Brennkammern,
bei denen der Brennstoff der Brennluft über eine Mehrzahl an
einer Stirnseite der Brennkammer angeordneter und am Umfang verteilter
Brenner oder Flammrohre zugeführt wird, wenn die Brennstoffzufuhr zu
einzelnen Umfangssegmenten hinreichend gleichmässig arbeitet. Eine solche
Brennkammer ist beispielsweise aus der EP 0 542 044 bekannt. In der Praxis
zeigt sich jedoch, dass eine derart gleichmässige Verteilung des Brennstoffes
aufgrund unvermeidlicher Toleranzen, wie beispielsweise Druckverluste in
unterschiedlich langen Brennstoffleitungen, kaum realisierbar ist, was
wiederum zu einer ungleichmässigen thermischen Belastung der Schaufeln der
ersten Leitreihe führt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einer Gasturbinenbrennkammer der eingangs genannten Art eine Möglichkeit
vorzusehen, die thermische Belastung der Leitschaufeln der ersten Leitreihe in
Umfangsrichtung zu vergleichmässigen, und insbesondere Temperaturspitzen
zu vermeiden.
Diese Möglichkeit wird geschaffen durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1, durch welche dort angegebene Vorrichtung die Voraussetzungen
zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 2 geschaffen werden.
Kern der Erfindung ist es, durch eine Temperaturmessung im Bereich der
ersten Turbinenleitreihe Abweichungen der thermischen Belastung der
Komponenten an unterschiedlichen Umfangspositionen zu erkennen und diese
durch eine Regelung der lokal zugeführten Brennstoffmenge zu korrigieren.
Der Brennstoff wird über ein System von Brennstoffzuführungen und Mittel zur
Einbringung eines Brennstoffs in das Arbeitsmedium, zur Vermischung des
Brennstoffs mit dem Arbeitsmedium und zur Stabilisierung einer Flamme, in
die Brennkammer eingebracht. In den meisten Fällen sind diese Mittel, die
insgesamt drei Funktionen erfüllen müssen, in Brennern oder Flammrohren
zusammengefasst, so, dass schliesslich eine Baugruppe alle drei Funktionen
erfüllt. Es kann aber durchaus; insbesondere bei einer selbstzündenden
Brennkammer, der Brennstoff durch eine einfache Brennstofflanze in eine
turbulente Strömung eingebracht werden, in der sich der Brennstoff mit dem
Arbeitsmedium vermischt, und erst ein Stück weiter stromab durch geeignete
Mittel eine stabile Flammenfront ausgebildet wird. Der Fachmann spricht in
diesem Falle nicht ohne weiteres von einem Brenner. Aus Gründen einer
einfachen Nomenklatur wird im folgenden der Begriff Brenner im Sinne einer
Kombination von Mitteln benutzt, welche die oben beschriebenen Funktionen
erfüllen.
Bei einer Ringbrennkammer oder Ringrohrbrennkammer, wobei es sich
selbstverständlich auch um eine selbstzündende Brennkammer handeln kann,
sind die Brennstoffmenge, die an der einen Stirnseite der Brennkammer
zugeführt wird, und die Temperatur, mit der ein Heissgas auf der anderen
Stirnseite in die Turbine einströmt, innerhalb eines Umfangssegmentes eng
miteinander gekoppelt, da die globale Strömung in der Brennkammer nahezu
rein axial ausgerichtet ist. Lokale Abweichungen der Temperatur in einem
Umfangssegment können bei erfindungsgemässer Ausführung der
Gasturbinenbrennkammer durch einen Regeleingriff in die Brennstoffzufuhr zu
diesem Umfangssegment ausgeregelt werden. Dabei kann die
Brennstoffzufuhr eines einzelnen oder einzelner innerhalb des
Umfangssegmentes angeordneten Brenners oder Flammrohres beeinflusst
werden, andererseits kann die Brennstoffzuführung von innerhalb dieses
Umfangssegments gelegenen benachbarten Brennern oder Flammrohren
zusammengefasst und gemeinsam über ein Stellglied variiert werden.
Wie einleitend angedeutet, ist eine unmittelbare Messung der
Heissgastemperaturen äusserst problematisch, aber auch nicht unbedingt
notwendig, wenn die mittlere Temperatur wie oben kurz beschrieben durch
spezielle Verfahren aus gut zu erfassenden Grössen bestimmt wird. Diese
mittlere Heissgastemperatur bestimmt ohnehin die Auslegung der thermischen
Belastbarkeit der Schaufeln der ersten Turbinen-Leitreihe. Für die Erfindung ist
jedoch die Bestimmung einer Abweichung vom Temperaturmittelwert
wesentlich. Weiterhin interessiert weniger die Heissgastemperatur, als vielmehr
die thermische Belastung, also die Materialtemperatur, der Schaufeln.
Aus diesem Grund werden erfindungsgemäss Mittel vorgesehen, die eine
Temperaturmessung bei einer hinreichend grossen Anzahl von Schaufeln der
ersten Leitreihe ermöglichen. Die ringförmige Brennkammer wird virtuell in eine
Reihe von Umfangssegmenten unterteilt, von denen jedes einer
Temperaturmesstelle zugeordnet wird. Zur Realisierung der
Temperaturmessung können beispielsweise an geeigneter Stelle der Schaufeln
Thermoelemente angebracht werden, insbesondere im Schaufelmaterial im
Bereich der Schaufelvorderkante, um die angestrebte Temperaturregelung auf
eine Stelle maximaler thermischer Belastung der Schaufel zu beziehen. Um
eine Vergleichbarkeit zwischen den Messwerten der einzelnen Messstellen zu
gewährleisten, sind alle mit einer Temperaturmessung ausgestatteten
Schaufeln identisch zu bestücken, also mit identischen Temperatursensoren
und an identischer Stelle im Schaufelmaterial. Die Messstellen werden
bevorzugt gleichmässig am Umfang der ersten Turbinenleitreihe verteilt. Damit
messen die Temperaturmesstellen nicht unmittelbar die Heissgastemperatur,
sondern die Materialtemperatur an einer definierten Stelle einer Schaufel.
Zudem muss zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens keine
Absoluttemperatur bestimmt werden, sondern die Temperaturabweichung
zwischen den einzelnen Schaufeln, wodurch die Ermittlung der zur
Durchführung des weiterhin in den Ansprüchen gekennzeichneten Verfahrens
erforderlichen Daten wesentlich vereinfacht wird.
Weiterhin erfindungswesentlich ist, dass die Brennstoffzufuhr zu den
Umfangssegmenten jeweils individuell verstellbar ist. Hierzu wird die
Brennstoffzuleitung zu einem einzelnen Brenner oder Flammrohr der
ringförmigen Brennkammer oder eine gemeinsame Brennstoffzuleitung zu
einer Gruppe benachbarter Brenner oder Flammrohre mit einem Stellorgan
versehen. Dieses Stellorgan ist der Temperaturmessstelle des jeweiligen
Umfangssegmentes zugeordnet, und dessen Stellung wird über einen Regler
von dieser Temperaturmesstelle beeinflusst.
Diese Vorrichtung kann genutzt werden, um Abweichungen einzelner
Umfangssegmente vom Temperaturmittelwert auszuregeln. Hierzu werden die
Materialtemperaturen der mit Temperatursensoren bestückten Schaufeln der
ersten Leitreihe gemessen, und aus diesen ein Mittelwert gebildet. Die
individuellen Messwerte in den Umfangssegmenten werden mit diesem
Mittelwert verglichen, und Abweichungen über eine Verstellung des oder der
jeweils zugeordneten Stellorgane ausgeglichen. Das heisst, dass bei einer
lokalen Temperatur, die über dem Mittelwert liegt, die Brennstoffmenge, die
dem Arbeitsmedium innerhalb dieses Segmentes zugeführt wird, gedrosselt
wird, und dass diese Brennstoffmenge umgekehrt, wenn die lokale Temperatur
unterhalb des Mittelwertes liegt, erhöht wird.
Ein weiterer Aspekt des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich daraus,
dass das Stellorgan, das die Brennstoffzufuhr aufgrund der
Temperaturmessung regelt, auch Abweichungen im lokalen Durchfluss der
Schaufeln berücksichtigt. Insbesondere dann, wenn eine
Temperaturmessstelle nahe einer Abströmseite einer Schaufel angeordnet ist,
wird somit eine "überkühlte" Schaufel mit einer lokal höheren
Heissgastemperatur beaufschlagt, und es wird eine möglichst gleichmässige
Temperaturverteilung stromab der ersten Leitreihe erzielt.
Aufgrund der erwähnten Regeleingriffe wird sich im allgemeinen der Mittelwert
der Heissgastemperatur ändern. Es ist jedoch nicht Aufgabe des
erfindungsgemässen Verfahrens, diesen Mittelwert korrekt auszuregeln; diese
Aufgabe wird auf wohlbekannte Weise durch die oben in Grundzügen
beschriebene Temperaturregelung der Maschine ausgeführt. Aufgabe des
erfindungsgemässen Verfahrens ist, am Umfang festgestellte Inhomogenitäten
der Heissgas- und gerade auch der Materialtemperaturen auszugleichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Erfindung
ist in diesem Beispiel in einen speziellen Kontext eingebunden, und zur
Realisierung wird auf bestimmte, an sich bekannte Elemente zurückgegriffen,
wobei dies selbstverständlich keinesfalls eine Einschränkung darstellt.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematisch
dargestellte Gasturbine mit sequentieller Verbrennung. Fig. 2 zeigt einen
Querschnitt durch die erste Brennkammer der Gasturbine aus zwei
Blickrichtungen. Figuren 3 und 4 erläutern eine selbstzündende Brennkammer.
In Fig. 5 ist schliesslich ein Querschnitt durch die selbstzündende zweite
Brennkammer der Gasturbine aus Fig. 1 in zwei Blickrichtungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Gasturbine mit sequentieller
Verbrennung, wie sie aus der EP 0 620 362 bekannt ist. Selbstverständlich ist
die Anwendung der Erfindung keineswegs auf Gasturbinen mit sequentieller
Verbrennung beschränkt, ist aber bei diesen, aufgrund der dort erreichten
hohen thermodynamischen Daten mit Vorteil einzusetzen. Der Rotor 1 ist in
einem Gehäuse 2 angeordnet. In der Längsrichtung der Maschine kann diese
in einen Kompressor 3, eine erste Verbrennungszone 4, eine erste Turbine 5,
eine zweite Verbrennungszone 6, und eine zweite Turbine 7. Die
Beschaufelung von Kompressor und Turbine ist, mit Ausnahme der jeweils
ersten Turbinenleitreihe, nicht erfindungswesentlich und daher nicht dargestellt.
Die zitierten Komponenten werden von einer Strömung eines Arbeitsmediums
durchströmt, dessen Strömungsrichtung mit Pfeilen gekennzeichnet ist. Aus
dem Kompressor 3 tritt in diesem Beispiel verdichtete Luft in ein Plenum 41 ein.
Von dort tritt es durch die Drallerzeuger der Brenner 42 in die Brennkammer 43
ein. Im Brenner wird die verdrallte Strömung mit Brennstoff vermischt, der über
Brennstoffzuleitungen 44 aus einem Brennstoff-Verteilsystem 45 zuströmt.
Weiterhin verfügen die Brenner über Mittel, die zur Ausbildung einer
flammenstabilisierenden Rückströmzone führen. Das erhitzte Arbeitsmedium
strömt nach der Verbrennung des Brennstoffs als Rauchgas mit hohem
Sauerstoffgehalt aus der Brennkammer 43 über eine erste Turbinenleitreihe 51
in eine erste Turbine 5 ein, und wird teilweise entspannt. Stromab der ersten
Turbine 5 befindet sich das Rauchgas noch immer auf hoher Temperatur und
deutlich über dem Umgebungsdruck. Dieses Heissgas überströmt mit hoher
Geschwindigkeit Wirbelgeneratoren 61, die im Strömungsweg angeordnet sind.
Stromab der Wirbelgeneratoren 61 ist eine Brennstofflanze 62 angeordnet, die
der turbulenten Strömung einen Brennstoff aus dem Brennstoff-Verteilsystem
65 zuführt, welcher Brennstoff schnell in der turbulenten Strömung vermischt
wird, und sich aufgrund der hohen Gastemperatur von selbst entzündet. Eine
Strecke stromab der Brennstofflanze 62 befindet sich eine sprunghafte
Querschnittserweiterung 67 im Strömungsweg. Diese sorgt für die Ausbildung
einer Rückströmzone, wodurch sich eine stabile Flammenfront im Brennraum
63 ausbilden kann. Anschliessend strömt das Arbeitsmedium durch die erste
Leitreihe 71 einer zweiten Turbine in diese zweite Turbine 7 ein, und wird dort
annähernd auf den Umgebungsdruck entspannt.
Die jeweils ersten Leitreihen 51 und 71 der Turbinen 5 und 7 werden von
besonders heissen Gasen umströmt. Aufgrund von Inhomogenitäten der
Heissgastemperaturverteilung am Umfang des Leitrades werden die einzelnen
Schaufeln thermisch ungleich belastet. Dies führt entweder zu einer
Überhitzung einzelner Schaufeln, einem höheren Kühlluftbedarf, als es bei
einer gegebenen mittleren Heissgastemperatur notwendig wäre, oder einer
abzusenkenden mittleren Heissgastemperatur. Alle drei Massnahmen haben
negative Auswirkungen, einmal auf die Lebensdauer der
Maschinenkomponenten, zum anderen aber auch auf den Wirkungsgrad und
die Leistung der Maschine.
In Fig. 2 a und b sind die Ansichten IIa und IIb der ersten Brennkammer
dargestellt. Fig. 2a zeigt hierbei eine Ansicht der einströmseitigen Stirnseite der
Brennkammer 43, während Fig. 2b eine Draufsicht auf die erste Leitreihe 51
der ersten Turbine 5 darstellt. Die Stirnseite der Brennkammer ist mit einer
Anzahl von am Umfang verteilten Brennern 421- 428 bestückt. Weder Anzahl
noch Bauart der Brenner, noch deren Anordnung auf einem Kreis, ist
erfindungswesentlich. Insbesondere bei der Brennerbauart kommt zur
Ausführung der Erfindung prinzipiell jede Brennerbauart in Betracht, ebenso
wie statt einer Anzahl von Brennern auch eine Anzahl von Flammrohren, oder
die komplette Realisierung der Brennkammer als Ring-Rohrbrennkammer
vorstellbar ist, ohne die Realisierbarkeit der Erfindung in Frage zu stellen. Im
Ausführungsbeispiel sind zur Illustration Doppelkegelbrenner eingezeichnet,
wie sie aus der EP 0 321 809 bekanntgeworden sind; auch andere
Vormischbrennerbauarten, die beispielsweise aus WO 93/17279 oder EP 0 780
629 bekannt sind, werden mit Vorteil verwendet, wobei die zitierten Schriften im
Übrigen einen integralen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung darstellen.
Wie erwähnt, sind in der Praxis ohne weitere Massnahmen zu ergreifen
ungleichmässige Brennstoff- und Luftmassenströme in den einzelnen Brennern
unvermeidlich, was in den oben zitierten ungleichförmigen Temperaturen am
Umfang der Brennkammer resultiert. Die Heissgastemperatur ist in der Praxis
nicht unmittelbar ohne einen unverhältnismässigen Aufwand messbar, was
aber auch nicht unbedingt notwendig ist, da das Ziel der Erfindung ist, eine
ungleichmässige thermische Belastung der Leitschaufeln, ausgedrückt durch
die Materialtemperaturen, zu detektieren und zu beheben. Hierzu wird die erste
Leitreihe gedanklich in eine Anzahl von Umfangssegmenten unterteilt, und in
jedem Umfangssegment ist je eine Leitschaufel 511 - 518 mit einem
Temperatursensor bestückt. Dieser kann durchaus unterhalb der Oberfläche
des Schaufelmaterials angeordnet sein, allerdings muss gewährleistet sein,
dass die Anordnung der Sensoren in allen bestückten Schaufeln identisch ist,
um eine Vergleichbarkeit der Temperaturmesswerte zu gewährleisten. Wenn
diese Voraussetzung erfüllt ist, müssen die Temperatursensoren zur
Anwendung der erfindungsgemässen Verfahrens auch nicht auf
Absoluttemperaturen sondern nur relativ zueinander kalibriert werden.
Aufgrund der geradlinigen und weitgehend rein axialen Durchströmung der
Brennkammer kann die in einem Segment ermittelte Temperatur unmittelbar
auf die auf der gegenüberliegenden Stirnseite im gleichen Umfangssegment
eingebrachte Brennstoffmenge zurückgeführt werden.
Im Ausführungsbeispiel sind die mit einer Temperaturmessung bestückten
Schaufeln so gewählt, dass sie jeweils einem Brenner gegenüberliegen, das
heisst, dass ein Umfangssegment auf der Stirnseite genau einen Brenner
umfasst, was aber nicht zwingend ist: In einem Umfangssegment auf der
Stirnseite könnte ebensogut eine Gruppe von - beispielsweise - fünf Brennern
liegen. Die Brennstoffzuleitungen 441 - 448 der Brenner sind je
Umfangssegment mit wenigstens einem Stellorgan 461 - 468 versehen, mittels
welcher Stellorgane der Brennstoffmassenstrom, der in dem jeweiligen
Segment zugeführt wird, verstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist
beispielsweise der Brenner 421 mittel einer Brennstoffzuführung 441 mit dem
Brennstoff-Verteilsystem 45 verbunden, wobei in der Brennstoffzuführung ein
Stellorgan 461 angebracht ist. Auf gleiche Weise läuft die Brennstoffzufuhr
jeden Brenners 42x über eine Brennstoffzuführung 44x und ein Regelorgan
46x. Dabei ist festzustellen, dass diese Stellorgane nicht notwendigerweise zur
globalen Brennstoffmengenregelung zur ersten Brennkammer 4 herangezogen
werden. Im Gegenteil ist mit Vorteil ein Brennstoff-Hauptregelventil in der
Zuleitung zum Brennstoff-Verteilsystem 45 vorzusehen, dessen Steuerung von
der hier beschriebenen vollkommen entkoppelt ist.
In der dargestellten Ausführungsform werden die Messwerte der
Temperaturmesstellen 51x einerseits alle in einen nicht dargestellten
Mittelwertbildner geführt, in dem ein Mittelwert T 1 der ermittelten
Materialtemperaturen gebildet wird. Ebenso wird jeder Messwert einer
Temperaturmesstelle 51x zu einem Übertragungsglied 80x geführt, und dort mit
dem Mittelwert T 1 verglichen. Aus der Differenz des lokalen Messwertes und
des Mittelwertes wird eine Stellgrösse gebildet, die auf ein Stellorgan 46x wirkt,
und die somit die Brennstoffmenge, die dem jeweiligen Umfangssegment der
Brennkammer, im konkreten Fall also dem Brenner 42x, beeinflusst. Wird also
festgestellt, dass der lokale Temperaturmesswert der Leitschaufel 51x kleiner
als der Temperaturmittelwert ist, so bildet das Übertragungsglied 80x daraus
ein Signal, das Stellorgan 46x weiter zu öffnen, wodurch dem Brenner 42x
mehr Brennstoff zugeführt wird. Dementsprechend steigt die
Heissgastemperatur des Umfangssegmentes der Brennkammer, dem der
Brenner 42x zugeordnet ist, und sukzessive wird auch die gemessene
Temperatur der Schaufel 51x steigen. Wird eine Temperatur festgestellt, die
über dem Mittelwert liegt, so wird das Übertragungsglied 80x ein Signal an das
Stellorgan weiterleiten, zu schliessen, und somit die Brennstoffzufuhr zum
entsprechenden Umfangssegment verringert, was in einer Abkühlung der
Heissgastemperatur in diesem Umfangssegment der Brennkammer führt.
Dieser Vorgang wird in jedem Umfangssegment der Brennkammer, das mit
einer Temperaturmesstelle und einem zugeordneten Stellorgan für die
Brennstoffzufuhr zu diesem Umfangssegment versehen ist, so lange
wiederholt, bis eine Vergleichmässigung der Heissgastemperatur respektive
der thermischen Belastung der Leitschaufeln in Umfangsrichtung eingetreten
ist. Es muss wohl verstanden werden, dass das Übertragungsglied dabei nicht
als einfaches Proportionalglied arbeiten darf, sondern auch das dynamische
Verhalten des gesamten Regelkreises mit berücksichtigen muss. Das
Übertragungsverhalten der Übertragungsglieder 80x kann beliebig komplex
sein, und soll im Rahmen der vorliegenden Offenbarung nicht weiter diskutiert
werden. Ein Spezialfall des Übertragungsverhaltens der Übertragungsglieder
80x ist, dass diese nur dann eine Aktion auslösen, wenn die lokale Temperatur
grösser als der Mittelwert festgestellt wird, also im Regelbereich nur ein
Schliessen der Stellorgane veranlassen. Die Regelung wird in diesem Fall
immer zu einem Absinken der mittleren Heissgastemperatur führen, die im
temperaturgeregelten Betrieb der Gasturbine durch die oben mehrfach zitierte
Temperaturregelung nachgeführt wird, und zwar mittels eines Haupt-Brennstoffregelventils,
das von den Stellorganen 46x unabhängig ist. Ein
Vorteil dieser Betriebsweise ist die inhärente Sicherheit: Da durch die
Erfindungsgemässe Regelung der lokalen Temperaturen die Brennstoffzufuhr
nicht erhöht wird, können beispielsweise defekte Temperaturmesstellen in den
Schaufeln 51x, oder defekte Signalleitungen nicht zu einer lokalen
Überfeuerung mit resultierenden Überhitzungsschäden führen. Dennoch muss
natürlich auch hier ein Kriterium in den Regelkreis eingebaut werden, wann die
Stellorgane 46x wieder zu öffnen sind, da diese natürlich nicht permanent nur
immer weiter gedrosselt werden können.
In den folgenden Figuren wird die Realisierung der Erfindung in einer
selbstzündenden Brennkammer dargestellt. Zur näheren Erläuterung ist in den
Figuren 3 und 4 zunächst ein Segment einer solchen selbstzündenden
Brennkammer dargestellt, wie es an sich aus der EP 0 669 500 wohlbekannt
ist. Das dargestellte Element kann im weitesten Sinne - im Sinne der oben
erfolgten Interpretation des Begriffes - als Brenner bezeichnet werden, da es
alle für die Funktion eines Brenners als notwendig erkannten Mittel beinhaltet.
Bei dem in Figur 3 in einer Seitenansicht dargestellten Element strömt ein
sauerstoffreiches Heissgas 93 in einen Strömungskanal ein, in welchem
Strömungskanal wirbelerzeugende Elemente 61 angeordnet sind. In die
turbulente Strömung wird durch eine Brennstofflanze 62 ein Brennstoff 8
eingebracht, der in der turbulenten Heissgasströmung vermischt wird. Mit
Vorteil ist das einströmende Heissgas 93 auf einer hinreichend hohen
Temperatur, damit es zu einer Selbstentzündung des Brennstoffs kommt.
Stromab der Brennstofflanze geht der Strömungskanal mit einer sprunghaften
Querschnittserweiterung 67 in den Brennraum 63 über. Das Rückströmgebiet,
das sich an diesem Querschnittssprung ausbildet, dient zur Stabilisierung der
Flammenfront. Die Brennstofflanze 62 ist über eine Brennstoffzuführung 64 mit
dem Brennstoff-Verteilsystem 65 der selbstzündenden Brennkammer
verbunden. Erfindungsgemäss ist in der Brennstoffzuführung 64 ein Stellorgan
66 eingebaut, das eine individuelle Regelung der Brennstoffmenge erlaubt, die
durch die Brennstofflanze dem Heissgas zur Verbrennung zugeführt wird. Fig.
4 zeigt noch eine Frontansicht des Segmentes einer selbstzündenden
Brennkammer.
Fig. 5 zeigt die Schnitte Va und Vb aus Fig. 1. Fig. 5a zeigt eine Ansicht der
einströmseitigen Stirnseite der selbstzündenden Brennkammer, und Fig. 5b
eine Draufsicht auf die erste Leitreihe 71 der zweiten Turbine 7. Aus Figur 5a
geht hervor, dass in einer ringförmigen Konfiguration eine Anzahl der in Fig. 3
und 4 dargestellten Elemente nebeneinander angeordnet sind. Da jedes
Element, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, einen eigenen Brennraum beinhaltet,
kann hier im weiteren Sinne von einer Ring-Rohrbrennkammer gesprochen
werden. Der Brennstoff wird über ein ringförmiges Brennstoff-Verteilsystem 65
und Brennstoffzuleitungen 641 - 648 den - hier acht - Brennstofflanzen 621 -
628 zugeführt, wobei wiederum in jeder der Brennstoffzuführungen 64x ein
Stellorgan 66x angeordnet ist. Analog zur ersten Brennkammer ist wiederum
eine Anzahl von Schaufeln 711 - 718 der ersten Leitreihe 71 der zweiten
Turbine mit Temperaturmessstellen versehen. Analog zur oben beschriebenen
Wirkungsweise der Temperaturmesstellen in der ersten Leitreihe der ersten
Turbine wird auch das Temperatursignal jeder mit einer Temperaturmesstelle
versehenen Leitschaufel 71x in einem Übertragungsglied 90x mit einem
Temperaturmittelwert T 2 der zweiten Brennkammer verglichen, und
erforderlichenfalls wird über das Stellglied 66x auf die Brennstoffzufuhr im
entsprechenden Umfangssegment eingewirkt. Auf diese Weise werden
Umfangsinhomogenitäten der Temperaturverteilung am Turbineneintritt auch in
der selbstzündenden Brennkammer ausgeregelt.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Erfindung ergibt sich, wenn Leitschaufeln
mit - oft ebenfalls durch in der Praxis unvermeidliche Fertigungstoleranzen
bedingt - mit stark unterschiedlichen Kühlmittelmassenströmen beaufschlagt
werden. Insbesondere dann, wenn die Temperaturmessstellen an den
Leitschaufeln mehr zu deren Abströmseite hin orientiert sind, wird eine
Schaufel, die "überkühlt" ist - die also deutlich mehr Kühlung erhält als
notwendig, gerade auch im Vergleich zu benachbarten Schaufeln - mit einer
lokal höheren Heissgastemperatur beaufschlagt. Eine solche Konfiguration
resultiert in einer Vergleichmässigung des Umfangstemperaturprofils stromab
der ersten Leitreihe, und somit zu einer günstigen gleichmässigen Anströmung
der ersten Laufschaufelreihe.
Wie für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist, kommen die Vorteile der
Erfindung bei stationären Gasturbinen wie auch bei Flugtriebwerken zum
Tragen.
- 1
- Rotor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kompressor
- 4
- erste Brennkammer
- 5
- erste Turbine
- 6
- zweite Brennkammer
- 7
- zweite Turbine
- 8
- Brennstoff
- 41
- Plenum
- 42
- Brenner
- 43
- Brennkammer
- 44
- Brennstoffzuleitung
- 45
- Brennstoff-Verteilsystem
- 51
- erste Leitreihe der ersten Turbine
- 61
- Wirbelgeneratoren
- 62
- Brennstofflanze
- 63
- Brennraum
- 64
- Brennstoffzuführung
- 65
- Brennstoff-Verteilsystem
- 66
- Stellorgan
- 67
- Querschnittserweiterung
- 71
- erste Leitreihe der zweiten Turbine
- 93
- Heissgas
- 421 - 428
- Brenner
- 441 - 448
- Brennstoffzuleitungen
- 461 - 468
- Stellorgane
- 511 - 518
- mit Temperatursensoren bestückte Leitschaufeln der ersten Turbine
- 621 - 628
- Brennstofflanzen
- 641 - 648
- Brennstoffzuleitungen
- 661- 668
- Stellorgane
- 711 - 718
- mit Temperatursensoren bestückte Leitschaufeln der zweiten Turbine
- 801 - 808
- Übertragungsglieder
- 901 - 908
- Übertragungsglieder
-
T 1 - Temperaturmittelwert der Messtellen in der ersten Brennkammer
-
T 2 - Temperaturmittelwert der Messtellen in der zweiten Brennkammer
Claims (3)
- Gasturbinenbrennkammer mit ringförmiger Konfiguration, bei welcher Gasturbinenbrennkammer auf einer einströmseitigen Stirnseite eine Mehrzahl von Mitteln zur Brennstoffeinbringung (42, 62) in ein Arbeitsmedium, zur Vermischung des Brennstoffs (42, 61) mit dem Arbeitsmedium und zur Stabilisierung einer Flamme (42, 67) am Umfang verteilt sind, bei welcher Gasturbinenbrennkammer weiterhin auf einer der einströmseitigen Stirnseite gegenüberliegenden abströmseitigen Stirnseite eine Mehrzahl von Leitschaufeln (51, 71) am Umfang angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl dieser Leitschaufeln (511 - 518, 711 - 718) mit Mitteln zur Temperaturmessung versehen sind, und wobei eine Brennstoffzuleitung (44,64) derjenigen Mittel zur Brennstoffeinbringung, oder eine gemeinsame Brennstoffzuleitung derjenigen Gruppe von benachbarten Mitteln zur Brennstoffeinbringung, welche in einer Strömungsrichtung der Brennkammer jeweils einer mit Temperaturmessung versehenen Leitschaufel gegenüberliegt, mit einem Stellorgan (46x, 66x) zur Regulierung der Brennstoffmenge versehen ist, welches Stellorgan der jeweiligen Temperaturmessstelle zugeordnet ist.
- Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert der an den Leitschaufeln gemessenen Temperaturen gebildet wird, dass die Abweichung jeder lokal gemessenen Temperatur von diesem Temperaturmittelwert ermittelt wird, und dass, wenn eine lokal an einer Temperaturmessstelle gemessene Temperatur über dem Temperaturmittelwert liegt, das dieser Temperaturmessstelle zugeordnete Stellorgan so um einen Betrag verstellt wird, dass die dieses Stellorgan durchfliessende Brennstoffmenge verringert wird, und dass, wenn eine lokal an einer Temperaturmessstelle gemessene Temperatur unter dem Temperaturmittelwert liegt, das dieser Temperaturmessstelle zugeordnete Stellorgan so um einen Betrag verstellt wird, dass die dieses Stellorgan durchfliessende Brennstoffmenge erhöht wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Mittel zur Temperaturmessung auf einer Abströmseite der Leitschaufeln angeordnet sind, dergestalt, dass mittels der lokalen Brennstoffmengenregelung die Heissgastemperatur stromab der Leitreihe vergleichmässigt wird.
Priority Applications (1)
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EP99810571A EP1065346A1 (de) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Gasturbinenbrennkammer |
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EP99810571A EP1065346A1 (de) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Gasturbinenbrennkammer |
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ID=8242900
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EP99810571A Withdrawn EP1065346A1 (de) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Gasturbinenbrennkammer |
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---|---|
EP (1) | EP1065346A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1251244A1 (de) | 2001-04-17 | 2002-10-23 | ABB Schweiz AG | Gasturbine |
WO2005047670A3 (en) * | 2003-11-10 | 2005-09-01 | Gen Electric | Method and apparatus for actuating fuel trim valves in a gas turbine |
DE102005036525B3 (de) * | 2005-08-03 | 2006-11-09 | Siemens Ag | Anordnung zur Bestimmung der Gastemperatur eines Gases sowie Verwendung der Anordnung zur Bestimmung der Gastemperatur eines Gases |
EP1777394A2 (de) * | 2005-10-24 | 2007-04-25 | General Electric Company | Regelung der Bildung von Warmstreifen in einer Gasturbinenbrennkammer |
FR2928697A1 (fr) * | 2008-03-12 | 2009-09-18 | Delavan Inc | Regulation active du coefficient d'ecart thermique pour moteur a turbine a gaz |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0321809A1 (de) | 1987-12-21 | 1989-06-28 | BBC Brown Boveri AG | Verfahren für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Brenner |
US5024055A (en) * | 1988-08-09 | 1991-06-18 | Hitachi, Ltd. | Device for detecting combustion conditions in combustors |
EP0488766A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Hitachi, Ltd. | Kontrolverfahren für Gasturbinenbrennkammer |
EP0529900A1 (de) * | 1991-08-23 | 1993-03-03 | Hitachi, Ltd. | Steuerungsverfahren einer Gasturbine |
EP0542044A1 (de) | 1991-11-13 | 1993-05-19 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zum Betrieb einer Ringbrennkammer |
WO1993017279A1 (en) | 1992-02-26 | 1993-09-02 | United Technologies Corporation | Premix gas nozzle |
EP0620362A1 (de) | 1993-04-08 | 1994-10-19 | ABB Management AG | Gasturbogruppe |
EP0780629A2 (de) | 1995-12-21 | 1997-06-25 | ABB Research Ltd. | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
EP0881373A2 (de) * | 1997-05-30 | 1998-12-02 | Solar Turbines Incorporated | Regelung des Schadstoffausstosses von Gasturbinen |
-
1999
- 1999-07-02 EP EP99810571A patent/EP1065346A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0321809A1 (de) | 1987-12-21 | 1989-06-28 | BBC Brown Boveri AG | Verfahren für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Brenner |
US5024055A (en) * | 1988-08-09 | 1991-06-18 | Hitachi, Ltd. | Device for detecting combustion conditions in combustors |
EP0488766A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Hitachi, Ltd. | Kontrolverfahren für Gasturbinenbrennkammer |
US5461855A (en) * | 1990-11-30 | 1995-10-31 | Hitachi, Ltd. | Method and device for controlling combustors for gasturbine |
EP0529900A1 (de) * | 1991-08-23 | 1993-03-03 | Hitachi, Ltd. | Steuerungsverfahren einer Gasturbine |
EP0542044A1 (de) | 1991-11-13 | 1993-05-19 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zum Betrieb einer Ringbrennkammer |
WO1993017279A1 (en) | 1992-02-26 | 1993-09-02 | United Technologies Corporation | Premix gas nozzle |
EP0620362A1 (de) | 1993-04-08 | 1994-10-19 | ABB Management AG | Gasturbogruppe |
EP0780629A2 (de) | 1995-12-21 | 1997-06-25 | ABB Research Ltd. | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
EP0881373A2 (de) * | 1997-05-30 | 1998-12-02 | Solar Turbines Incorporated | Regelung des Schadstoffausstosses von Gasturbinen |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1251244A1 (de) | 2001-04-17 | 2002-10-23 | ABB Schweiz AG | Gasturbine |
US6775986B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-08-17 | Alstom Technology Ltd | Gas turbine and method for suppressing azimuthal fluctuation modes in a gas turbine |
WO2005047670A3 (en) * | 2003-11-10 | 2005-09-01 | Gen Electric | Method and apparatus for actuating fuel trim valves in a gas turbine |
US7188465B2 (en) | 2003-11-10 | 2007-03-13 | General Electric Company | Method and apparatus for actuating fuel trim valves in a gas turbine |
JP2007510859A (ja) * | 2003-11-10 | 2007-04-26 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンにおける燃料調整弁を作動させるための方法及び装置 |
US7260937B2 (en) | 2003-11-10 | 2007-08-28 | General Electric Company | Method and apparatus for actuating fuel trim valves in a gas turbine |
JP4652335B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2011-03-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンにおける燃料調整弁を作動させるための方法及び装置 |
DE102005036525B3 (de) * | 2005-08-03 | 2006-11-09 | Siemens Ag | Anordnung zur Bestimmung der Gastemperatur eines Gases sowie Verwendung der Anordnung zur Bestimmung der Gastemperatur eines Gases |
EP1777394A2 (de) * | 2005-10-24 | 2007-04-25 | General Electric Company | Regelung der Bildung von Warmstreifen in einer Gasturbinenbrennkammer |
EP1777394A3 (de) * | 2005-10-24 | 2012-06-20 | General Electric Company | Regelung der Bildung von Warmstreifen in einer Gasturbinenbrennkammer |
FR2928697A1 (fr) * | 2008-03-12 | 2009-09-18 | Delavan Inc | Regulation active du coefficient d'ecart thermique pour moteur a turbine a gaz |
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