EP1065346A1

EP1065346A1 - Gas-turbine engine combustor

Info

Publication number: EP1065346A1
Application number: EP99810571A
Authority: EP
Inventors: Conor Dr. Fitzsimons; Klaus Semmler; Konrad Dr. Vogeler; Bernhard Dr. Weigand
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-03

Abstract

The chamber has an annular configuration with fuel inlets around an inlet side. A row of guide vanes (51) is arranged at the outlet side. A number of guide vanes (511-518) have temperature sensors. A fuel supply is provided for each inlet, or a common supply may be provided for each group of adjacent inlets. The fuel supplies lie over a vane with a temperature sensor. Control units (461-468) assigned to each temperature measuring point regulate the fuel quantity. An Independent claim is included for a method for operating the gas turbine combustion chamber.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit ringförmiger Konfiguration gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb derselben.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.

Stand der TechnikState of the art

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.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.

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.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.

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.With regard to the thermal load on the guide vanes, however less the average hot gas temperature alone, but rather the local temperature of the gas flowing around the blade. Of course, it has long been known that in the hot gas flow sometimes hot braids appear, the existence of which is still at the turbine outlet is clearly demonstrable. In the - from today's perspective - conservative Past gas turbine technology could Non-uniformities of the hot gas temperature in the circumferential direction on Turbine entry by choosing an appropriate safety factor be tolerated. With gas turbine technology for the beginning Millennia, however, will have significantly increased efficiency requirements the available safety margins to a minimum to reduce.

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.Good conditions for a uniform circumference Temperature distribution is provided by 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.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

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.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.

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.This possibility is created by the characteristic features of the Claim 1, by which device specified there the requirements be created to implement the method according to claim 2.

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.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.

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.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. In most cases, 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.

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.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. The Single or individual fueling within the Circumferential segment arranged burner or flame tube influenced on the other hand, the fuel supply from within this Adjacent burners or flame tubes summarized and varied together via an actuator.

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.As indicated in the introduction, an immediate measurement of the 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.

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.For this reason, means are provided according to the invention that 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. To realize the Temperature measurements can be made, for example, at a suitable point on the blades 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. Around a comparability between the measured values of the individual measuring points ensure all are equipped with 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. In order to the temperature measuring points do not directly measure the hot gas temperature, but the material temperature at a defined point on a blade. In addition, there is no need to use the method according to the invention Absolute temperature can be determined, but the temperature deviation between the individual blades, whereby the determination of the for Implementation of the method further characterized in the claims required data is significantly simplified.

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.It is also essential to the invention that the fuel supply to the Circumferential segments are individually adjustable. For this, the Fuel supply to a single burner or flame tube annular combustion chamber or a common fuel supply line a group of adjacent burners or flame tubes with an actuator Mistake. 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.

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.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.

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.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.

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.Due to the rule interventions mentioned above, the mean will generally change the hot gas temperature. However, it is not the job of method according to the invention to correct this mean value correctly; 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.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

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.The invention is explained below with reference to the drawing. The invention is included in a special context in this example, and for Realization is based on certain elements known per se, but of course this is by no means a limitation. 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.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

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. 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.

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.The components cited are from a flow of a working medium flows through, the direction of flow is indicated by arrows. Out the compressor 3, compressed air enters a plenum 41 in this example. From there it passes through the swirl generator of the burner 42 into the combustion chamber 43 on. In the burner, the swirled flow is mixed with fuel that over Fuel supply lines 44 flows in from a fuel distribution system 45. Furthermore, 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. A There is a sudden step downstream of the fuel lance 62 Cross-sectional expansion 67 in the flow path. This ensures the training a backflow zone, which creates a stable flame front in the combustion chamber 63 can train. 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.

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.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.

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.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, while 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. in the Exemplary embodiments are drawn in for illustration double-cone burners, as they have become known from EP 0 321 809; others too Premix burner types, for example from WO 93/17279 or EP 0 780 629 are used with advantage, the cited documents in Incidentally, form an integral part of the present description.

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.As mentioned, no further measures need to be taken in practice uneven fuel and air mass flows in the individual burners unavoidable, what in the above-mentioned non-uniform temperatures The size of the combustion chamber results. The hot gas temperature is in practice not immediately measurable without a disproportionate effort, what but is also not absolutely necessary, since the aim of the invention is a uneven thermal load on the guide vanes, expressed by to detect and correct the material temperatures. For this, 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. This can well be below the surface of the blade material must be arranged, however, it must be ensured that the arrangement of the sensors in all equipped blades is identical, to ensure comparability of the temperature measurements. If this requirement is met, 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.

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 the exemplary embodiment, those equipped with a temperature measurement Buckets chosen so that they face each burner, 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. In the embodiment For example, 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.

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 the embodiment shown, 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. Likewise, 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. If it is thus determined that the local temperature measurement value of the guide vane 51x is less than the average temperature value, 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. This process is repeated in each circumferential segment of the combustion chamber, which is provided with a temperature measuring point and an associated actuator for the fuel supply to this circumferential segment, until a homogenization of the hot gas temperature or the thermal load on the guide vanes in the circumferential direction has occurred. It must be understood that the transmission element must not work as a simple proportional element, but must also take into account the dynamic behavior of the entire control loop. The transmission behavior of the transmission elements 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. In this case, 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.

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.In the following figures, the implementation of the invention in one self-igniting combustion chamber shown. For a more detailed explanation is in the Figures 3 and 4 first a segment of such a self-igniting Combustion chamber shown, as is well known per se from EP 0 669 500 is. The element shown can in the broadest sense - in the sense of the above interpretation of the term - to be referred to as burner, since it includes all means recognized as necessary for the function of a burner. In the element shown in Figure 3 in a side view flows in oxygen-rich hot gas 93 into a flow channel in which Flow channel vortex generating elements 61 are arranged. In the turbulent flow becomes a fuel 8 through a fuel lance 62 introduced, which is mixed in the turbulent hot gas flow. With 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 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.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, and 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. Analogous to the first combustion chamber, a number of blades 711-718 of the first guide row 71 of the second turbine are again provided with temperature measuring points. Analogous to the above-described mode of operation of the temperature measuring points in the first guide row of the first turbine, 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.

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.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.

Wie für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist, kommen die Vorteile der Erfindung bei stationären Gasturbinen wie auch bei Flugtriebwerken zum Tragen.As is readily apparent to those skilled in the art, the advantages of Invention in stationary gas turbines as well as in aircraft engines Wear.

BezugszeichenlisteReference list

11: Rotorrotor
22nd: Gehäusecasing
33rd: Kompressorcompressor
44th: erste Brennkammerfirst combustion chamber
55: erste Turbinefirst turbine
66: zweite Brennkammersecond combustion chamber
77: zweite Turbinesecond turbine
88th: Brennstofffuel
4141: Plenumplenum
4242: Brennerburner
4343: BrennkammerCombustion chamber
4444: BrennstoffzuleitungFuel supply
4545: Brennstoff-Verteilsystem Fuel distribution system
5151: erste Leitreihe der ersten Turbinefirst series of the first turbine
6161: WirbelgeneratorenVortex generators
6262: BrennstofflanzeFuel lance
6363: BrennraumCombustion chamber
6464: BrennstoffzuführungFuel supply
6565: Brennstoff-VerteilsystemFuel distribution system
6666: StellorganActuator
6767: QuerschnittserweiterungCross-sectional expansion
7171: erste Leitreihe der zweiten Turbinefirst guide row of the second turbine
9393: HeissgasHot gas
421 - 428421 - 428: Brennerburner
441 - 448441-448: BrennstoffzuleitungenFuel supply lines
461 - 468461-468: StellorganeActuators
511 - 518511 - 518: mit Temperatursensoren bestückte Leitschaufeln der ersten Turbineguide vanes of the first equipped with temperature sensors turbine
621 - 628621-628: BrennstofflanzenFuel lances
641 - 648641-648: BrennstoffzuleitungenFuel supply lines
661- 668661-668: StellorganeActuators
711 - 718711 - 718: mit Temperatursensoren bestückte Leitschaufeln der zweiten Turbineguide vanes of the second equipped with temperature sensors turbine
801 - 808801-808: ÜbertragungsgliederTransmission links
901 - 908901-908: ÜbertragungsgliederTransmission links
TT ₁₁: Temperaturmittelwert der Messtellen in der ersten BrennkammerAverage temperature of the measuring points in the first combustion chamber
TT _22nd: Temperaturmittelwert der Messtellen in der zweiten BrennkammerAverage temperature of the measuring points in the second combustion chamber

Claims

Gas turbine combustor with an annular configuration in which Gas turbine combustion chamber on an upstream end A plurality of means for introducing fuel (42, 62) into one Working medium for mixing the fuel (42, 61) with the Working medium and to stabilize a flame (42, 67) on the circumference are distributed, in which gas turbine combustion chamber continues on one of the upstream end face opposite downstream end face a plurality of guide vanes (51, 71) are arranged on the circumference, characterized in that a number of these guide vanes (511 - 518, 711-718) are provided with means for temperature measurement, and wherein a fuel feed line (44, 64) of those means for Fuel introduction, or a common fuel supply that group of neighboring means for introducing fuel, which each have one in a flow direction of the combustion chamber Temperature measurement provided opposite guide vane, with a Actuator (46x, 66x) is provided to regulate the amount of fuel, which actuator is assigned to the respective temperature measuring point.

A method of operating a gas turbine combustor according to claim 1, characterized in that an average of those on the guide vanes measured temperatures is formed that the deviation of each locally measured temperature is determined from this temperature mean, and that when a locally measured at a temperature measuring point Temperature is above the mean temperature that this Actuator assigned to the temperature measuring point is adjusted by an amount is that the amount of fuel flowing through this actuator is reduced, and that if a locally at a temperature measuring point measured temperature is below the mean temperature that this Actuator assigned to the temperature measuring point is adjusted by an amount is that the amount of fuel flowing through this actuator increases becomes.

The method of claim 2, wherein the means for measuring temperature an outflow side of the guide vanes are arranged such that the hot gas temperature using the local fuel quantity control is evened downstream of the guide series.