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DE2258294A1 - Drehzahlregelung und signalteiler fuer gasturbine mit direktumkehr - Google Patents

Drehzahlregelung und signalteiler fuer gasturbine mit direktumkehr

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Publication number
DE2258294A1
DE2258294A1 DE19722258294 DE2258294A DE2258294A1 DE 2258294 A1 DE2258294 A1 DE 2258294A1 DE 19722258294 DE19722258294 DE 19722258294 DE 2258294 A DE2258294 A DE 2258294A DE 2258294 A1 DE2258294 A1 DE 2258294A1
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DE
Germany
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signal
nozzle
speed
control
gas turbine
Prior art date
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Pending
Application number
DE19722258294
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Michael Jones
William Irwin Rowen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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  • Control Of Turbines (AREA)

Description

Dr. rer. not. Horst Schüler ό rrankfüft/Main if. 27. Nov. 1972
PATENTANWALT 2258294 Telefon (O6H) 237220 "1^0
Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M. Bank-Konto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.
2200-51-GA-2172
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road Schenectady, N.Y., U.S.A.
Drehzahlregelung und Signalteiler für Gasturbine mit Direktumkehr
Die Erfindung betrifft allgemein eine Drehzahlregelung für eine Gasturbine mit Direktumkehr und insbesondere eine Regelung für eine Antriebsturbine für Seefahrzeuge zum Antrieb einer Schiffsschraube mit fester Steigung, welche eingerichtet ist zur Umkehr der Drehrichtung der Schiffsschraube durch Drehzahlsteuerung mit Hilfe getrennt einstellbarer Düsenschaufeln,,
Es sind Steuer- oder Regelsysteme für eine Gasturbine für Schiffs, fahrzeuge bekannt, bei denen, die Drehrichtungsumkehr erreicht wird mit Hilfe einer Schiffsschraube mit umkehrbarer Steigung und bei denen Einrichtungen zur Einstellung der Schraubensteigung in dem Regelsystem enthalten sind. Eine solche Anordnung
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wird beispielsweise beschrieben in dem US-Patent 2 639 076 und im US-Patent 2 912 824.
Zur Verminderung der Kompliziertheit einer Schiffsschraube mit umkehrbarer Steigung wurden Vorschläge gemacht für eine Gasturbine mit Direktumkehr, welche Laufschaufelabschnitte sowohl für Drehung in Vorwärtsrichtung als auch Drehung in Rückwärtsrichtung besitzt. Dabei wird die Gasströmung, welche zu diesen getrennten Laufschaufelabschnitten führt, gesteuert durch Sätze von getrennt einstellbaren Einlaßdüsen. Eine solche Anordnung ist dargestellt im US-Patent 3 286 983. Die Gasturbine mit Direktumkehr gestattet eine Steuerung oder Regelung der Strömung durch die Laufschaufelabschnitte für Vorwärtsdrehung, wenn die DüsenIeitschäufein für Rück' wärtsfahrt voll geschlossen sind. Umgekehrt gestattet sie eine Steuerung des Gasflusses durch die Schaufelabschnitte für Rückwärtsfahrt, wenn die Düsenklappen für Vorwärtsfahrt geschlossen sind. Es ist jedoch ersichtlich, daß hierdurch in starkem Maße der effektive Gesamtquerschnitt für die Einlaßdüse bei den geringen Drehzahlbereichen in starkem Maße vermindert wird, da dort die Steuerdüsen fast geschlossen sind. Es ist erwünscht, einen Rückwärtslauf der Turbine zu erhalten, ohne dabei den Gasstrom durch die Maschine zu begrenzen.
Bs wurden bereits Antriebssysteme für Schiffsfahrzeuge mit Dampfturbinen verwendet, welche umkehrende Turbinenlaufschaufelabschnitte verwendeten zur Umkehr der Drehrichtung der Schiffsschraube. Beispielsweise zeigt das US-Patent 3 3 92 696 die Anwendung von Dampfstößen (bursts) für Rückwärtsfahrt bei Vorliegen einer Differenz zwischen der abgegebenen Leistung der Antriebseinheit und dem gewählten Sollwert für die Leistung. Der Dampf für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt kann auch gleichzeitig in den unteren Drehzahlbereichen zugeführt werden gemäß dem Vorschlag des US-Patentes 3 422 831. Die bei der Steuerung oder Regelung von Dan pf turbinen verwendeten Methoden sind jedoch nicht in gleicher Weise anwendbar auf Gasturbinen wegen der höheren Temperaturen und der Tatsache, daß bei einer Gasturbine das fließfähige Arbeitsmittel nicht aufgespeichert werden kann, wie dies bei einem Dampfboiler geschieht.
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Bei einer Gasturbine mit Direktumkehr kann es nicht nur erwünscht sein, die einstellbaren Düsenabschnitte für Vorwärtsrichtung und Rückwärtsfahrt getrennt zu steuern, um dadurch den Gesamtgasstrom durch die Turbine aufrechtzuerhalten. Es kann vielmehr weiterhin notwendig sein, den Gesamtstrom gemäß einem anderen Satz von Betriebsbedingungen der Gasturbine zu variieren. Beispielsweise zeigt das US-Patent 3 638 422 ein Regelsystem oder Steuersystem für eine Gasturbine mit zwei Wellen, bei dem die Gesamtströmung durch die einstellbare Düse eingestellt wird gemäß einer Anzahl von Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Verdichterdrehzahl und Abgastemperatur, um andere Forderungen für die Gasturbine zu erfüllen, beispielsweise eine Temperaturbegrenzung. Es wäre erwünscht, weiterhin die Vorteile eines Systems zu erhalten, welches Abänderungen des Gesamtgasstromes durch eine Düsensteuerung ermöglicht und gleichzeitig die Möglichkeit zu einer Steuerung für die Umkehr der Gasturbinendrehzahl zu schaffen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Regelsystem für eine Gasturbine mit Direktumkehr zu schaffen, welches ein Sollwertsignal für den Gesamtdurehfluß des , Antriebsmittels in Signale für die Düse für Vorwärtsdrehung und Rückwärtsdrehung aufspaltet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Regelsystem für Turbinenumkehr zu schaffen, bei dem das Verhältnis der SoIlwertsignale für die Düse für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt so = eingestellt wird, daß die Drehzahl trotz.anderer Forderungen an den Durchfluß der Gesamtmenge des Antriebsmittels durch die Tür- : bine gemäß einer Drehzahleinstellung geregelt wird. :
Zusammengefaßt umfaßt die Erfindung ein Regelsystem, welches ein erstes Sollwertsignal für den Gesamtströmungsquerschnitt der Duse von einem getrennten Düsenregelsystem erhält und ein zweites Signal erhält, welches das Integral der Regelabweichung zwischen einer erwünschten durch die Einstellung des Antriebshebels dargestellten Drehzahl der Schiffsschraube und der tatsächlichen oder Ist-Drehzahl der Schiffsschraube darstellt. Das gesamte Sollwertsignal für die Düse wird einem Regelteil für die Vorwäfts-
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düse zugeführt. Gemäß dem zweiten Drehzahlfehlersignal wird ein Bruchteil des Gesamtsollwertsignales für die Düse erhalten und subtraktiv dem Regelteil für die Vorwärtsdüse zugeführt. Gleichzeitig wird dieser Signalanteil auch einem Regelteil für eine Rückwärtsdüse zugeführt.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind ersichtlich aus der nachstehenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Abbildungen.
Fig. 1 ist eine vereinfachte schematische Ansicht einer Gasturbine mit Direktumkehr für Schiffsfahrzeuge und des Steuer- und Regelsystems.
Fig. 2 enthält eine Kurve der Kennlinie des Antriebshebels für die Turbine mit Direktumkehr beim Antrieb eines Schiffes mit einer Schiffsschraube festgelegter Steigung.
Figur 1 zeigt eine Gasturbine 1 mit einem Verdichter 2, Brennkammern 3 und einem Turbinenabschnitt 4, welcher Abgas über den Abgaskanal 5 abgibt. Der Turbinenabschnitt 4 enthält zwei getrennte Wellen, wobei eine Welle mit dem Turbinenläufer 6 zum Antrieb des Verdichters 2 verbunden ist und die andere Welle mit einem Lastturbinenläufer 7 verbunden ist, welcher die Last antreibt, beispielsweise eine Schiffsschraube 8.
Der Brennstoff wird über die Brennstoffleitungen 9 durch eine Pumpe 10 mit variabler Pumpmenge in die Brennkammern 3 gepumpt, wobei die Pumpe durch die Verdichterwelle angetrieben wird. Die Zuflußgeschwindigkeit des Brennstoffes hängt sowohl von der Drehzahl der Welle als auch von der Hubraumeinstellung der Pumpe 10 ab. Ein Drehzahlmeßfühler Π auf der Verdichterwelle und ein ähnlicher Meßfühler 12 auf der Lastturbinenwelle geben die Möglichkeit zur Erzeugung von Drehzahlsignalen für die einzelnen Wellen,
Der Lastturbinenläufer 7 trägt einen Satz von Laufschaufeln, die besonders zur Erzielung einer Umkehr der Drehung der Lastturbine eingerichtet sind. Die Laufschaufeln sind mit einem äußeren Lauf-
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schaufelabschnitt 13 für Vorwärtsfahrt und einem inneren Laufschaufelabschnitt 14 für Rückwärtsfahrt ausgestattet. Eine umkreisförmige Reihe äußerer einstellbarer Düsenleitschaufein 15 dient zur Steuerung der Strömung des Arbeitsmittels durch die Laufschaufelabschnitte 13 für Vorwärtsfahrt. Eine umkreisförmige innere Reihe von einstellbaren Leitschaufeln 16 steuert die Strömung des Antriebsmittels für Rückwärtsfahrt durch die Laufschaufeln 14 für Rückwärtsfahrt. Die Anordnung ist nur schematisch dargestellt. Eine geeignete Konstruktion ist ersichtlich aus dem. US-Patent 3 286 982.
Die stationären Leitschaufeln 17 der Düse und die Turbinenlaufschaufeln 18 für die Verdichterturbine können in konventioneller Bauweise ausgeführt sein.
Wie bei vorbekannten Regelsystemen für Zweiwellengasturbinen wird die gesamte auf beide Turbinenläufer 6, 7 abgegebene Energie festgelegt durch Steuerung des Zuflusses von Brennstoff zu den Brennkammern 3. Dies wird durchgeführt mit Hilfe eines Brennstoffregelsystems, das allgemein mit 19 bezeichnet ist. Die gesamte in den ! Brennkammern freigesetzte Energie wird auf die beiden Turbinenwellen so aufgeteilt, wie dies durch die Düsenregelung 20 festgelegt ist. ι
Die Brennstoffregelung 19 und die Düsensteuerung 20 sind in sehr einfacher schematischer Form angedeutet, da zur Durchführung der vorliegenden Erfindung auch andere Arten der Regelung für Brenn- : stoff und Einlaßdüse geeignet sind. Zur Veranschaulichung ist ein typisches Beispiel für diese Regelungen 19, 20 entnehmbar aus den US-Patenten 3 638 422 und 3 639 076. '
Ein Mittelwert der Abgastemperatur wird durch die Einrichtung 21 erhalten und einer Temperaturregeleinheit 22 in der Brennstoffregelung und ebenso der Einlaßdüsenregelung 20 zugeführt. Ein Regler 23 für Drehzahl und Belastung und ein Beschleuniger 24 erhalten von dem Meßfühler 12 Signale für die Drehzahl der Lastturbine. Eine Regeleinheit 25 für das Anfahren erzeugt ein Pro-
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gramra für die Steuerung der Brennstoffzufuhr zum Anfahren der Turbine. Eine Reglereinheit 26 für die Leistung erzeugt ein Signal für Brennstoffzufuhr gemäß einer gewünschten Ausgangsleistung. Alle Signale für die Brennstoffzufuhr von den Einheiten 22 bis 26 werden einer Einrichtung 27 für die Auswahl eines niedrigen Wertes zugeführt. Diese Einheit wählt die geringste Zuflußgeschwindigkeit für den Brennstoff aus und stellt mit Hilfe eines.Servos 28 der Brennstoffreglereinheit den Hub der Pumpe für variable Pumpleistung ein.
Die Auswahl des Sollwertsignales für die Leistungsreglereinheit 26 wird bestimmt durch die Lageeinstellung eines entfernt von Hand betätigbaren Steuerhebels 29. Diese Lageeinstellung wird einem elektronischen Funktionsgenerator 30 für eine kubische Funktion zugeführt. Dieser ist so ausgelegt, daß er eine lineare Beziehung zwischen der Einstellage des Handeinstellhebels und der Ist-Geschwindigkeit des Schiffes herstellt. Der tatsächlich vorhandene Wert der Zuflußgeschwindigkeit des Brennstoffes wird in dem Leistungsregler 26 ermittelt durch eine Multiplikatoreinrichtung, welche ein Signal von dem Meßfühler 11 für die Wellendrehzahl und das ausgewählte Signal für den Brennstoffluß von dem Wählteil für den kleinsten Wert auswertet.
Es ist noch zu bemerken, daß die Düsenstetiarung 20 noch andere Signale erhält, welche Betriebsverhältnisse der Gasturbine darstellen, wie beispielsweise den Ausstoßdruck des Verdichters von einem Wandler 31 und ein Signal für die Drehzahl der Verdichterwelle vom Meßfühler 11. Beispielsweise wird in einer Art der Düsensteuerung, welche zur Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt erforderlich ist, das gesamte Düsensollwertsignal verwendet, um die Verdichterdrehzahl konstant zu halten. Die tatsächlich vorhandene Verdichterdrehzahl (Meßfühler 11) wird mit einem Sollwert verglichen, welcher so abgeändert wird, wie dies durch Änderungen anderer Betriebsverhältnisse erforderlich ist, beispielsweise Abgastemperatur und Ausstoßdruck am Verdichter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Signalteiler für die
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Drehzahlregelung der Umkehrgasturbine vorgesehen und allgemein durch den Kasten 50 bezeichnet. Ein erstes Signal von der Düsenregelung 20 wird einem Multiplikator 32 zugeführt. Ein zweites Signal wird dem Multiplikator 32 von einem Integratorverstärker 33 zugeführt. Dabei ist eine Diode 34 so geschaltet, daß sie verhindert, daß das Ausgangssignal negativ wird. Eine zweite Diode 35 ist mit dem Schleifer eines Einstellpotentiometers 36 verbunden, welches seinerseits zwischen eine negative Potentialquelle und den Ausgang des Verstärkers 33 geschaltet ist.
Die Einstellage des Antriebshebels 29 wird durch eine Einrichtung 37 mit hohem Vestärkungsgrad in ein Signal umgewandelt, welches der Einstellage des Hebels 29 proportional ist. Das positive oder negative Signal von der Einrichtung 37 wird dann als Eingangssignal dem Verstärker 33 zugeführt. Ein zweites Eingangssignal zum Verstärker 33 mit entgegengesetzter Polarität zeigt die Ist-Drehzahl der Schiffsschraubenwelle an und wird vom Drehzahlmeßfühls· 12 erhalten.
Das erste und zweite am Multiplikator 32 zugeführte Signal werden miteinander in einer solchen Weise multipliziert, daß das am Multiplikator 32 erhaltene äusgangsseitige Signal einen Bruchteil des dort zugeführten ersten Signals darstellt. Der Bruchteil liegt zwischen den Werten 0 und 1 und ist proportional zur Amplitude des zweiten zugeführten Signals. Solche Multiplikatoren sind handelsmäßig erhältlich. Eine geeignete Einrichtung ist beispielsweise ein Multiplikator unter dem Handelsnamen "Directo-Matic (R) II", welcher von der General Electric Compa'ny erhältlich ist.
Das Ausgangssignal vom Multiplikator 32 wird einem ersten Summierverstärker 38 zugeführt, welcher ein Sollwertsignal für die Umkehrdüse liefert und weiterhin einem zweiten Summierverstärker 39. Nach Subtraktion von einem ersten Sollwertsignal von der Düsensteuerung 20, welches die erwünschte Gesamtquerschnittsfläche darstellt, liefert dieser zweite Verstärker ein Sollwertsignal für die Vorwärtsdüse.
Das Sollwertsignal für die Vorwärtsdüse wird einem Einstellservo-
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mechanismus 40 zugeführt, welcher die Einstellung der einstellbaren Düsenleitschaufein 15 für Vorwärtsfahrt nachstellt. Ein Rückkopplungssignal stellt die Einstellung der Leitschaufeln der Vorwärtsdüse dar und wird über eine Leitung 41 zum Eingang des Verstärkers 39 zurückgeführt. In ähnlicher Weise wird das Sollwertsignal für die Rückwärtsdüse vom Veiäärker 38 einem Einstellservomechanismus 42 zugeführt, welcher die Öffnung der Leitschaufeln 16 für die Rückwärtsdüse einstellt und ihre tatsächlich vorhandene Einstellung oder Ist-Einstellung wird über eine Leitung zum Eingang des Verstärkers 38 zurückgeführt.
Figur 2 ist eine Kurvendarstellung und zeigt die Änderungen des zum Leistungsregler 26 zugeführten Leistungssollwertsignals für eine vorgegebene Lageeinstellung des Antriebshebels 29. Dabei wird die gekrümmte Kennlinie erhalten von dem kubischen Funktionsgenerator 30. Die Kurve zeigt auch die Schiffsschraubendrehzahl, welche unter idealen Verhältnissen erhalten würde, wenn die an der Schiffsschraube zugeführte Leistung dem Leistungssollwertsignal entspricht. Die vorliegende Erfindung ergibt eine Aufteilung des Antriebsmittels zwischen den Schaufelabschnitten für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt in einem Bereich der Lageeinstellungen des Antriebshebels in der Größenordnung von 40 % des vollen Bereiches des Hebels für Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt. In diesem Bereich ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung eine praktisch lineare Variation der Schiffsschraubendrehzahl, bezogen auf die Lageeinstellung des Antriebshebels. Dabei erfolgt durch den Hebel gleichzeitig die Einstellung der gesamten an der Gasturbine verfügbaren Leistung über ein Sollwertsignal für die Brennstoffzufuhr.
Ein besseres Verständnis der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Bei irgendeiner gegebenen Lageeinstellung des Antriebshebels in dem Bereich mit Leistungsaufteilung gemäß Figur 2 wird durch die Leistungsreglereinheit 26 ein vorgegebener Brennstoffzufluß zu den Brennkammern festgelegt. Die zusätzlichen Brennstoffregeleinheiten 22 bis 24 können jedoch diesen festgelegten BrennstoffzuELuß dadurch außer Wirkung setzen, daß sie ihn über das Wählerteil
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für deri kleinsten Wert vermindern. Die gesamte für den Verdichter und die Gasturbine verfügbare Leistung wird daher durch dieses Sollwertsignal für Brennstoffzufluß bestimmt.
Die Düsenrellung 20 liefert ein Gesamtdüsen-Sollwertsignal, welches die Einstellung des gesamten effektiven S—trömungsquerschnittes durch-die getrennten Düsenleitschaufein 15 und 16 für Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärtsfahrt vorgibt. Diese Gesamtgasströmung wird zum größten Teil bestimmt durch die Drehzahl des Verdichters und besitzt eine ausgeprägte Auswirkung auf die Abgastemperatur der Turbine. Die hier beispielhaft dargestellte Düsenregelung arbeitet so, daß sie die Verdichterdrehzahl auf einem Sollwert hält, welcher gemeinsam durch die Abgastemperatur und den Auslaßdruck des Verdichters bestimmt wird. Es ist jedoch auch jede andere Art von Düsensteuerung für die Erfindung geeignet, welche ein Sollwertsignal für die Gesamtströmung durch die Düse abgibt. Demgemäß wird sich das Gesamtsollwertsignal für die Düse von der Düsensteuerung 20 gemäß den Betriebsbedingungen der Gasturbine ändern.
Selbstverständlich werden bei gleichzeitiger Leitung des Gesamtgasstromes durch die Laufschaufelabschnitte der Turbine für Rückwärtslauf und Vorwärtslauf einander entgegengesetzte Drehmomente von den beiden Laufschaufelabschnitten erzeugt, welche die Drehzahl beeinflussen, da nur das verbleibende resultierende Drehmoment die Welle oder den Lastturbinenlaufer 7 dreht. Wenn beispielsweise die Strömungen durch die Laufschaufelabschnitte 13 und 14 so gewählt werden, daß sie gleich große entgegengesetzte Drehmomente an dem Lastläufer 7 erzeugen, würde sich dieser nicht drehen. Trotzdem würde dann der Gasfluß durch die Gasturbine genauso aufrechterhalten bleiben j wie es der Fall ist, wenn der Lastläufe· im konventionellen Sinne Leistung erzeugt.
Derjenige Bruchteil des gesamten Sollwertsignals für die Düse, welcher verwendet wird zur Aufteilung der Gasströmung zwischen den Laufschaufelabschnitten für Vorwärtslauf und Rückwärtslauf, wird bestimmt durch die Abweichungen der erwünschten Drehzahl, eingestellt durch den Antriebshebel 29, von der tatsächlichen Schiffs-
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Schraubendrehzahl, welche durch den Drehzahlmeßfühler 12 erfaßt wird. Diese gleich großen entgegengesetzten Signale werden dem Integratorverstärker 33 zugeführt und das dort erhaltene integrierte Regelabweichungssignal wird dem Multiplikator 32 zugeführt. Das Ausgangssignal des Multiplikators 32 ist ein Bruchteil des Gesamtsollwertsignals für die Düse. Dieser Signalbruchteil wird als Eingang für den Verstärker 38 für die Rückwärtsdüse verwendet, um dadurch die Öffnungsweite der einstellbaren Düsenleitschaufein 16 für Rückwärtsfahrt einzustellen. Der übrige Teil des Gesamtsollwertsignals für die Düse wird am Sollwertverstärker 39 für die Vorwärtsdüse erhalten und wird verwendet zur Einstellung der einstellbaren Düsenleitschaufein 15 für Vorwärtsfahrt . Das Restsignal wird im Verstärker 39 dadurch erhalten, daß das Teilsignal von dem Gesamtsignal subtrahiert wird, welches seinerseits von der Düsenregelung 20 geliefert wird.
Durch die Abweichungen zwischen der erwünschten Schiffsschraubendrehzahl und der tatsächlich vorhandenen Drehzahl wird kontinuierlich der Bruchteil des Gesamtsollwertsignals für die Düse nachgestellt, welcher zur Aufteilung des Gasstroms zwischen den Düsen für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt verwendet wird. Dabei ergibt sich eine gute Ansprechempfindlichkeit für Dreh-zahländerungen, da die einzigen wesentlichen verwendeten Trägheitselemente der Gasturbinenläufer und die Schiffsschraubenwelle sind. Die Düsensteuerung 20 ist sich "nicht bewußt" über die Schiffsschraubendrehzahl mit Ausnahme einer möglichen Rückwirkung über Änderungen der Abgastemperatur. Sie arbeitet in ihrer normalen Funktionsweise, um die Abgastemperatur unter Kontrolle zu halten, indem sie neue Gesamtdüsen-Sollwertsignale in solcher Weise erzeugt, daß dadurch die am Verdichter zugeführte Leistung und damit seine Drehzahl geändert wird.
Es wurde daher vorstehend ein verbessertes Regelsystem bei einer Zweiwellengasturbine mit Direktumkehr beschrieben. Obwohl die Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels einer Antriebsturbine für ein Seefahrzeug beschrieben wurde, kann sie selbstverständlich in gleichem Maße mit jeder beliebigen durch Gasturbinen angetriebenen Einrichtung verwendet werden, welche eine Regelung für umkehrbare Drehzahl erfordert·
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Regelsystem für eine Zweiwellengasturbine mit Direktumkehr mit einer Lastturbinenwelle mit Laufschaufelabschnitten für Vorwärtslauf und Rückwärtslauf und mit Einlaßdüsenleitschaufein für Vorwärtslauf und Rückwärtslauf zur getrennten Steuerung der Gasströmung durch die jeweiligen Abschnitte, gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung (10, 19) zur Steuerung des Zuflusses von Brennstoff zur Gasturbine gemäß einer vorgewählten Leistungseinstellung, eine Düsensteuerung (2O) mit einem ersten Düsensollwertsignal gemäß ausgewählten Betriebsbedingungen der Gasturbine zur Aufteilung der verfügbaren Leistung zwischen den Gasturbinenwellen, welches einen Sollwert für die Gesamtdüsenöffnung für die Düsenleitschaufeln (13 und 14) für Vorwärts lauf und Rückwärtslauf darstellt, sowie Einrichtungen zur Erzeugung eines zweiten Signals gemäß der Abweichung zwischen einem Sollwert der Drehzahl der Lastwelle und dem tatsächlichen i'ilstwert der Drehzahl der Lastwelle, eine Einrichtung zur Aufteilung dieses ersten Signals in ein Sollwertsignal für die Düse für Vorwärtslauf und ein Sollwertsignal für die Düse für Rückwärtslauf in einem anteiligen
    Verhältnis, welches durch das zweite Signal bestimmt ist, und eine Vielzahl von Einstellservomechanismen zur Einstellung der Lage der einstellbaren Düsealeitschaufein für Vorwärtslauf und Rückwärtslauf gemäß dem Sollwertsignal für die Düse für Vorwärtslauf bzw. Rückwärtslauf.
    2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungseinrichtung umfaßt:
    einen Multiplikator (32) zur Erzeugung eines Signalbruchteils,
    zwischen welcher gleich dem ersten Signal multipliziert mit einem Wert/ O und 1 ist, wobei dieser Wert proportional dem zweiten Signal ist,
    einen ersten Summierverstärker (38) mit diesem Teilsignal als · Eingangssignal und dem Sollwertsignal für die Rückwärtslaufdüse als Ausgangssignal und
    einen zweiten Verstärker (39) mit dem ersten Signal und dem Teil-
    signal als Eingangssignal zur Lieferung eines Ausgangssignals als Differenz zwischen diesen beiden Werten als Sollwertsignal für die Vorwärtslaufdüse.
    ,3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Signals einen integrierenden Summierverstärker (33) umfaßt, dessen Eingang zur Aufnahme eines Sollwertsignals für die Drehzahl der Lastwelle und eines Istwertsignals für die Drehzahl der Lastwelle verbunden ist und der zur Erzeugung des zeitlichen Integrals der Differenz zwischen den beiden Signalen.als zweites Signal geschaltet ist.
    4. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2 mit einem von Hand einstellbaren Steuerhebel, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte Leistungseinstellung für die Regeleinrichtung für Brennstoffzufluß und das Sollwertsignal für die Drehzahl der Lastwelle beide durch die Einstellung dieses Hebels (29) erzeugbar sind.
    5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastwelle als Antriebswelle einer Schiffsschraube gekoppelt ist und der Steuerhebel ein Antriebshebel für Fernbedienung zur gleichzeitigen Einstellung der Leistung der Gasturbine und der Drehzahl der Schiffsschraube ist.
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    ORtQlNAL INSPECTED
DE19722258294 1972-03-02 1972-11-29 Drehzahlregelung und signalteiler fuer gasturbine mit direktumkehr Pending DE2258294A1 (de)

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