Regelungseinrichtung einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelungseinrich tung einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage in einwelliger Ausführung. Die unterschiedlichen Produk tionsanlagen der chemischen Industrie, der Hüttenwerke und dgl. brauchen zu ihrem Betrieb Druckluft, welche nach ihrem Durchgang durch diese Produktionsanlagen in der Form von auf beträchtlich hohe Temperatur er hitzter Luft, oder in Form eines Luftgemisches, das mit von brennbaren Substanzen herrührenden Abgasen an gereichert ist, ausgepufft wird.
Solche Anlagen kann man mit Vorteil mit einer Gasturbine kombinieren, deren Kompressor die Druckluft liefert, wobei die Turbine mit den von diesen Anlagen anfallenden heissen Abga sen angetrieben wird. Die mit brennbaren Substanzen angereicherten Abgase können dazu in der Brennkammer verbrannt werden. Die Turbine treibt den Kompressor an und gibt zudem die überschüssige Leistung an den elektrischen Generator ab.
Oft braucht man innerhalb der Anlage Dampf und deswegen kann man solche Anlagen noch um eine Dampfturbine vermehren, welche auf der gleichen Wel le mit der Gasturbine angeordnet ist und gleichzeitig auch als Anlaufmotor beim Anlauf der ganzen Anlage arbeitet.
Die Steuerung und Regelung der Gas- und Dampf turbinenanlage in einwelliger Ausführung, welche zum Generatorantrieb und zur Lieferung der Pressluft dient, wird gemäss der Erfindung durch eine Regelungseinrich tung gelöst, deren Wesen darin besteht, dass zum Zwek- ke der gemeinsamen Betätigung der Gas- und Dampftur- binenanlage an dem Rohrleitungssystem des primären Drucköl-Steuerkreises drei Druckschalter so parallel ge schaltet sind, dass der erste Druckschalter den ersten se kundären Steuerkreis zur Betätigung des Luftbypassven- tils,
dass der zweite Druckschalter den zweiten sekundä ren Drucköl-Steuerkreis zur Betätigung des Brennstoff regelventils und dass der dritte Druckschalter den drit ten sekundären Drucköl-Steuerkreis zur Betätigung des Dampfregelventils reguliert. Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche ein Schaltschema der Regelungseinrichtung gemäss der Er findung zeigt, näher beschrieben.
Die dargestellte Gas- und Dampfturbinenanlage be steht aus einer Turbine 1, einem Kompressor 2, einer Gegendruck-Dampfturbine 3, einem Generator 4 und einer Anlauf-Brennkammer 5. Der Ausfluss des Kom- pressors 2 ist von der Einrichtung 6 durch den Schie ber 7 getrennt. Die Luftzufuhr in die Anlauf-Brennkam- mer 5 wird durch einen fernbedienten Schieber 8 geregelt. Im Umlauf des Schiebers 8 ist ein Bypassventil 9 an geordnet.
Das Regelsystem ist hydraulisch ausgeführt und arbeitet auf dem Prinzip von Drucköl-Steuerkreisen. Es ist mit Drucköl versorgt, welches durch eine Pumpe 10 über eine Blende 11 zum Geschwindigkeitsregler 12 und zu drei Druckschaltern 13, 14, 15 über eine Blende 16 zum Dampfregelventil 18 über eine Blende 19 zum Brenn stoff-Anlaufventil 21 und über eine Blende 22 zum Tem peraturregler 23, 24 vor der Turbine 1 und zum Bypass- ventil 9 geliefert wird.
Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Der Geschwindigkeitsregler 12 bildet hinter der Blen de 11 den primären Drucköl-Steuerkreis 1 aus, welcher die Druckschalter 13, 14, 15 regelt. Der erste Druckschal ter 13 reguliert den ersten sekundären Drucköl-Steuer- kreis 1I, der zweite Druckschalter 14 den zweiten sekun dären Drucköl-Steuerkreis III und der dritte Druckschal ter 15 den dritten sekundären Drucköl-Steuerkreis IV.
Beim Anfahren des Aggregats ist der Druck des pri mären Drucköl-Steuerkreises I dem Drucke des durch die Pumpe 10 gelieferten Steueröles gleich und das Brenn stoffregelventil 21 wird durch die Druckveränderung des zweiten sekundären Druckölkreises IV durch die Verstellung des Druckreglers 17 auf öffnen geregelt. Bei der Übernahme der Regelung der Anlage durch den Ge schwindigkeitsregler 12 beginnt der primäre Steuerkreis I über den zweiten Druckschalter 14 und den dritten Druckschalter 15 den zweiten und dritten sekundären Steuerkreis III und IV und dadurch auch das Brenn- stoffregelventil 21 und Dampfregelventil 18 zu betäti gen.
Der dritte Druckschalter 15 ist so eingestellt, dass bei der Nenn-Drehzahl des mit der Anlauf-Brennkam- mer 5 beim voll geöffneten Schieber 8 und beim voll ge schlossenen Schieber 7 arbeitenden Aggregates das Dampfregelventil 18 geschlossen oder nur für den Durch- lass einer kleinen Menge von Kühldampf ein wenig ge öffnet ist. Der erste Druckschalter 13 ist dabei auf die das Schliessen des Bypassventils 9 zulassende Stellung eingestellt.
Durch die Öffnung des Schiebers 7 beginnt ein Teil der Luft vom Ausfluss des Kompressors 2 in die Ein richtung 6 zu strömen und durch allmähliches Schliessen des Schiebers 8 wird diese Luftmenge grösser. Die Ein richtung 6 wird in Betrieb gesetzt und die daraus strö menden Abgase werden im Austrittsteil der Anlauf- Brennkammer 5 mit den aus dieser Kammer austreten den Abgasen, bzw. nach dem Abstellen des Brennstoff zuflusses mit der Luft gemischt, wobei der Brennstoff über das Brennstoffregelventil 21 zugeführt wird.
So bald die Nenn-Luftmenge in der Einrichtung 6 erreicht und die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer 5 ge schlossen wird, wird der Geschwindigkeitsregler in die jenige Lage umgestellt, in der er die maximale Dreh zahl bei plötzlichem Abschalten des Generators 4 von dem Netz begrenzt und der erste Druckschalter 13 in die Arbeitslage umgestellt wird. Der Geschwindigkeitsregler 12 betätigt über den ersten Druckschalter 13 das Bypass- ventil 9 im Falle des Abschaltens des Generators von dem Netz.
Das Bypassventil 9 ist ebenfalls durch den Abgastemperaturregler 23, 24, betätigt, welch letzterer den Druck des ersten sekundären Steuerkreises II nach Erreichen der eingestellten Abgastemperatur vor der Turbine I direkt regelt.
Die Leistung der Dampfturbine 3 ist mit dem Dampf - druckregler 17 geregelt, welcher den das Dampfregelven- til 18 betätigenden Druck des dritten sekundären Steuer kreises IV regelt.
Beim plötzlichen Abschalten des Ge- nerators 4 von dem Netz regelt der Geschwindigkeits regler 12 durch die Änderung des Druckes des primären Steuerkreises I den dritten Druckschalter 15 in der Wei se, dass dieser den Druck des dritten sekundären Steuer kreises IV erst nach dem Abschluss des Zuflusses in die Dampfturbine 3 durch das Dampfregelventil 18 herab setzt und hierauf der erste Druckschalter 13 den Druck des ersten sekundären Steuerkreises II auf den Wert ver mindert, bei dem das Bypassventil 9 eine solche Luft menge überströmen lässt,
dass die Gastemperatur von der Turbine 1 zum Zwecke der Drehzahlkonstanthaltung des ganzen Aggregats auf einen konstanten Wert einge stellt wird. Diese gegenseitige Einstellung des ersten Druckschalters 13 und des dritten Druckschalters 15 be grenzt im geringsten Masse die Lieferung von Druck luft in die Einrichtung 6 in dem Zeitraum, in welchem der Generator 4 nicht imstande ist, die überschüssige Leistung des Aggregats zu übernehmen.
Control device of a combined gas and steam turbine plant The invention relates to a control device of a combined gas and steam turbine plant in single-shaft design. The different produc tion plants in the chemical industry, smelting works and the like. Need compressed air to operate, which after its passage through these production facilities in the form of considerably high temperature he heated air, or in the form of an air mixture that comes from flammable substances Exhaust gases is enriched, is exhausted.
Such systems can be combined with advantage with a gas turbine, the compressor of which supplies the compressed air, the turbine being driven by the hot exhaust gases produced by these systems. The exhaust gases enriched with combustible substances can be burned in the combustion chamber. The turbine drives the compressor and also transfers the excess power to the electric generator.
Often one needs steam within the system and therefore such systems can be augmented by a steam turbine, which is arranged on the same Wel le with the gas turbine and at the same time also works as a start-up motor when starting up the entire system.
The control and regulation of the gas and steam turbine system in single-shaft design, which is used to drive the generator and supply the compressed air, is achieved according to the invention by a control device, the essence of which is that for the purpose of joint actuation of the gas and steam turbine system on the pipeline system of the primary pressure oil control circuit, three pressure switches are connected in parallel so that the first pressure switch controls the first secondary control circuit for actuating the air bypass valve,
that the second pressure switch regulates the second secondary pressure oil control circuit for actuating the fuel control valve and that the third pressure switch regulates the third secondary pressure oil control circuit for actuating the steam control valve. In the following an embodiment of the inven tion is described in more detail with reference to the drawing, which shows a circuit diagram of the control device according to the invention.
The gas and steam turbine system shown consists of a turbine 1, a compressor 2, a counterpressure steam turbine 3, a generator 4 and a start-up combustion chamber 5. The outflow of the compressor 2 is from the device 6 through the slide 7 Cut. The air supply into the start-up combustion chamber 5 is regulated by a remote-controlled slide 8. In the course of the slide 8, a bypass valve 9 is arranged on.
The control system is hydraulic and works on the principle of pressure oil control circuits. It is supplied with pressurized oil, which is fed by a pump 10 via an aperture 11 to the speed controller 12 and to three pressure switches 13, 14, 15 via an aperture 16 to the steam control valve 18 via an aperture 19 to the fuel start-up valve 21 and via an aperture 22 to Tem perature controller 23, 24 upstream of the turbine 1 and to the bypass valve 9 is supplied.
The control device works as follows: The speed controller 12 forms the primary pressure oil control circuit 1 behind the shutter 11, which controls the pressure switches 13, 14, 15. The first pressure switch 13 regulates the first secondary pressure oil control circuit 1I, the second pressure switch 14 regulates the second secondary pressure oil control circuit III, and the third pressure switch 15 regulates the third secondary pressure oil control circuit IV.
When starting the unit, the pressure of the primary pressure oil control circuit I is equal to the pressure of the control oil supplied by the pump 10 and the fuel control valve 21 is controlled by the pressure change of the second secondary pressure oil circuit IV by adjusting the pressure regulator 17 to open. When the speed controller 12 takes over control of the system, the primary control circuit I begins to actuate the second and third secondary control circuits III and IV via the second pressure switch 14 and the third pressure switch 15 and thereby also the fuel control valve 21 and steam control valve 18 .
The third pressure switch 15 is set so that at the nominal speed of the unit working with the start-up combustion chamber 5 when the slide 8 is fully open and the slide 7 is fully closed, the steam control valve 18 is closed or only for the passage of a small one Amount of cooling steam is opened a little. The first pressure switch 13 is set to the position that allows the bypass valve 9 to close.
Through the opening of the slide 7, part of the air from the outlet of the compressor 2 begins to flow into the A direction 6 and by gradually closing the slide 8, this amount of air is greater. A device 6 is put into operation and the exhaust gases flowing therefrom are mixed in the outlet part of the start-up combustion chamber 5 with the exhaust gases emerging from this chamber, or after the fuel flow has been turned off, the fuel is mixed with the air via the fuel control valve 21 is fed.
As soon as the nominal air volume in the device 6 is reached and the fuel supply to the combustion chamber 5 is closed, the speed controller is switched to the one position in which it limits the maximum speed when the generator 4 is suddenly switched off from the network first pressure switch 13 is switched to the working position. The speed controller 12 actuates the bypass valve 9 via the first pressure switch 13 in the event that the generator is switched off from the network.
The bypass valve 9 is also actuated by the exhaust gas temperature controller 23, 24, the latter directly regulating the pressure of the first secondary control circuit II after the set exhaust gas temperature upstream of the turbine I has been reached.
The output of the steam turbine 3 is regulated by the steam pressure regulator 17, which regulates the pressure of the third secondary control circuit IV which actuates the steam regulating valve 18.
When the generator 4 is suddenly switched off from the network, the speed controller 12 regulates the third pressure switch 15 by changing the pressure of the primary control circuit I in such a way that it only controls the pressure of the third secondary control circuit IV after the inflow has been completed in the steam turbine 3 through the steam control valve 18 and then the first pressure switch 13 reduces the pressure of the first secondary control circuit II to the value at which the bypass valve 9 allows such an amount of air to flow over,
that the gas temperature from the turbine 1 is set to a constant value for the purpose of keeping the speed of the entire unit constant. This mutual setting of the first pressure switch 13 and the third pressure switch 15 be limited to the slightest extent the delivery of compressed air in the device 6 in the period in which the generator 4 is unable to take over the excess power of the unit.