SE425573B - Gasturbin for drift av belastningsobjekt med varierande last och varierande varvtal - Google Patents

Description

15 20- 25 50 55. -8401416-9 och en eller flera lågtryckskompressorer anordnade på en första axel och en hög- -trycksturbin och en högtryckskompressor anordnade på. en andra axel. Effekten till ett drivet belastningsobjekt uttages från endera av axlarna. För belast- ningsobjekt, som skall drivas med konstant varvtal uttages effekten från hög- trycksturbinens axel. För belastningsobjekt, som skall drivas med varierande varvtal uttages effekten från lågtrycksturbinens axel. En förutsättning för att detta utförande skall kunna användas är att effektbehovet N är proportio- nellt mot tredje potensen av lågtryckstlirbinens varvtal 111m, dvs N 'š larm..

Enligt "Thermische Turbomaschinen" har de beskrivna utförandeformerna två nackdelar trots gynnsam dellastverkníngsgrad. Båda är mycket trögreglerade vid laständringar. Vidare är temperaturkänsligheten mycket stor och sjunker effekten starkt vid stigande lufttemperatur. - f f * En vidareutveckling av den tvåaxlade turbinen med högtryckskompressor och hög- trycksturbin på samma. axel och effektuttag från denna axel beskrives närmare i svenskt patent 7705422-1 med publiceringsnummer 404 948. Vidareutvecklingen innebär att en reglerbar ledskovellccans anordnats före lågtrycksturbinen och att lågtrycksturbinens och lågtryckskompressorns varvtal regleras med denna ledskovellcnans. Luftflödet varieras härigenom och gastemperaturen kan hållas konstant. Övergången från temperatmrreglering till mängdreglering har gett tur- binen nya gynnsamma egenskaper. Snabbreglering har blivit möjlig. Turbinen har också blivit mycket mindre känslig för lufttemperatwen så att effekten endast i ringa omfattning ändras vid av lufttemperaturen. _ Ändamålet med föreliggande uppfinning är att genom vidareutveckling av det andra kända turbinarrangemanget med lcraftuttag för uttag av effekt vid varierande varvtal ge turbinen bättre egenskaper. Enligt uppfinningen reduceras turbinens effekt i ringa grad vid stigande lufttemperatur. Klimatkänsligheten elimineras således till ett minimum. Snabb reglerbarhet erhålles också.

Etnligt uppfinningen utföres gasturbinen som en tvåaxlig turbin med en högtrycks- ttlrbin och en högtryckskompressor på en första axel och en lågbrycksturbin och 'en lågtrycksturbin på en andra axel med naftuttag från lågcrycksturbinens axel. Vid lågtryckstvrbinens inlopp finnes en ledskenekrans med Ställbara led- skenor. Brännkammaren är placerad mellan högtryckskompressorn och hög-trycks- turb inen .

Denna vidareutveckling av den lcánda turbinen genom införande av Ställbara le d- skovlar innebär en radikal ändring av dess driftsegenskaper. Boken "Thermische 10 15 20 25 §O 55 8101416-9 Tuirbomaschinen" anger på sidan 156 att turbinen i det tidigare utförandet är trögreglerbar och att temperaturkânsligheten är stor. Turbinen har visat sig ha katastrofalt dåliga egenskaper. Den tappar pralctiskt taget hela sin effekt om ytterlufttemperaturen stiger 20-30°C. Det kända turbinutförandet har där- för icke kommit till praktisk användning.

Ett belastningsobjekt som skall drivas med konstant varvtal, exempelvis en generator, kan samtidigt vara anslutet till högtrycksturbinens axel. Regle- ringen av turbínen sker genom en första regulator, som ombesörjer omställning av ledskovlarna i ledskovellcrazmen före lågtrycksturbinen så. att önskat varvtal ochpeffekt erhålles och en andra regulator för reglering av förbränníngsgaser- nas temperatur. Givare för mätning av lågtrycksturbinens varvtal eller avgiven effekt ansluten till den första regulatorn. Mätsigialer överföras till regu- latorn. Uppmätt ärvärde jämföras med ett börvärde och ledskovlazmas inställning justeras med hänsyn till registrerad differens mellan ärvärdet och börvärdet.

Givare för mätning av förbränningsgasernas temperatur är ansluten till en regulator för reglering av bränsleinsprutningen. Ärvärdet jämföras med ett börvärde och 'bránsletillförseln regleras i beroende av differensen mellan dessa värden så att konstant temperatur överensetämmande med börvärdet upprätthålles 'inom den övre delen av effektoxnrådet, där enbart omställning av ledskovlarna förmår reglera varvtal och effekt vid denna gastemperatur. Inom effektomrâdet ca 30 flv - 100 76 av full effekt kan regleringen ske genom omställning av led- skovlazna. Inom effektområdet 0 % - ca. 30 % av full effekt fordras även en sänkning av gastemperaturen för turbinens reglering.

Uppfinningen beskrivas närmare under hänvisning till bifogade figurer. Fig 1 visar den tidigare kända tvåaxliga turbinen med kraftuttag från lågtryckst1n~ binens och lågtryckskompressorns axel, fig 2 visar turbinen enligt uppfinningen som fartygsdrivmaskineri.

I figurerna 'betecknar III en lågtrycksturbin, LK en lågtrycksturbin och 1 en växel, via vilken en propeller 2 drivas. Lågtrycksturbinen LT och lågtrycks» kompressorn LK är anordnade på den gemensamma axeln 3. Kuggväxelns 1 ingående axel 4 med lcugghjulet 5 är ansluten till axeln S, under det att växelns 1 utgående axel 6 med det drivna kugghjulet 7 är ansluten till propelleraxeln 8 via en koppling 9. Högtrycksturbinen HT och högtryckskompressorn HK är anord- nade på den gemensamma axeln 10.

Anläggningen är försedd med en brännkammare B mellan högtryckskompressorn EC och högtryckstiirbinen HT. För att minska erforderligt kcmpressionsarbete är en

Claims (2)

ø 10 15 8101416-9 mellankylare M anordnad i ledningen mellan lågtryckskompressom LK och hög- tryckskompressorn BIC. Verkningsgraden kan ytterligare förbättras genom att av- gående gaser från lågtryckstwbinen LT utnyttjas för uppvärmning av luften från högtryckskompressorn HK i en värmeväxlare R. Högtrycksturbinen HK kan exempe I.- vis driva en generator. I den lcända turbinkonstruktionen sker regleringen med ändring av förbränninge- gasernas temperatur, något som medför att turbinen blir trögreglerad samt att stigande lufttemperatur medför mycket stark effektnedsättning. Enligt uppfin- ningen insättas reglerbara ledskovlar V vid lågtrycksturbinens inlopp. I stället för att, som i den kända konstruktionen, sänka gastemperaturen vid minskat varv- tal eller belastning minskar man gasflödet genom omställning av ledskovlaina V och behåller maximal gastemperatur-i den övre delen av lastområdet. Denna över- gång från temperaturreglering till mängdreglering är det specifikt nya, som ger gasturbinen dess specifika ma. egenskaper som gör den snabbreglerad och rela~ tivt okänslig för lufttemperaturen. Oberoende av omgivningstillstånd ligger vid alla laster BT-kompressorn sin utlägghingspunkt ilHIP-kompressorkarakterls- tikan, medan LT-kompressorn rör sig längs samma linje parallellt med pumpgränsen i LT-kompressorkaralcteristikan. Är maskinen försedd med mellanlqylare förbättras driftsegenskaperna ytterligare. PATENTKRAV

1. Gasturbin. för drift av belastningsobjekt med varierande last och/ eller varierande varvtal, k ä n n e t e c k n a d därav, att gasturbinen utgöres av en tvåavlig ttlrbin meden högtrycksturbín och en högtryckskompressor (HK)- på en första axel och en lågtrycksturbin och en låg-tryokskompressor (LK) på en andra axel, en brännkammare (IB) mellan högtryckskompressom och högtrycksturbinen (HT) och vridbara inloppsledskovlar (V) för reglering av lågtrycksturbinensfLT) varvtal samt att belastningsobjektet (2) är anslutet till lågtryckstmbinens (5) axel. ga

2. Gasturbin enligt patentlwav 1, k 'al n n e t e c k n a. d därav, att ett andra bclastníngsobjelct avsett att drivas vid konstant varvtal samtidigt i är anslutet till hagbrycksturbinens axel (10).