СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЕЙ Российский патент 2011 года по МПК F02C9/00 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной, применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).

Известен способ ручного управления ГТЭС (Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем, Л.: Судостроение, 1972 г.).

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТЭС, заключающийся в том, что измеряют частоту вращения свободной турбины, сравнивают заданное и измеренное значения частоты вращения свободной турбины, в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения свободной турбины управляют расходом топлива в камеру сгорания ГТУ, ЭГ включают после выхода ГТУ на режим холостого хода (Техническое задание «Система автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики (САУ ГТУ) газотурбинной установки ГТУ-6/8РМ» 8Т1.000.014 ТЗ, ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, 2001 г.).

Недостаток известного способа управления ГТЭС заключается в том, что он не исключает возможности перехода ЭГ в двигательный режим, при котором произойдет отключение ЭГ от сети защитой от обратной мощности.

Так, например, на ГТЭС-2,5 производства ОАО «Сатурн-ГТ», г.Рыбинск при разности частот в пределах ±0,2 Гц автосинхронизатор выдает команду на включение ГТЭС в сеть. В этот момент вектор ЭДС ЭГ может оказаться как опережающим, так и отстающим относительно вектора сети, независимо от того, чья частота выше. Однако результат включения ЭГ в сеть зависит от того, чья частота выше. С момента включения ЭГ в сеть начнется процесс самосинхронизации ЭГ с сетью, который будет продолжаться в течение всей параллельной работы (благодаря ему и обеспечивается устойчивость параллельной работы). Сеть будет тормозить ротор ЭГ, если вектор его ЭДС окажется впереди, и разгонять ЭГ, если вектор ЭДС ЭГ окажется сзади. В этом случае генератор перейдет в двигательный режим, что приведет к его отключению от сети защитой от обратной мощности и, как следствие, аварийному останову ГТЭС.

Это снижает надежность работы ГТЭС.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТЭС за счет повышения качества управления ГТУ, обеспечивающего исключение возможности перехода ЭГ в двигательный режим при подключении ГТЭС к внешней энергосистеме.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления газотурбинной электростанцией, заключающемся в том, что измеряют частоту вращения свободной турбины, сравнивают заданное и измеренное значения частоты вращения свободной турбины, в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения свободной турбины управляют расходом топлива в камеру сгорания ГТУ, ЭГ включают после выхода ГТУ на режим холостого хода, дополнительно до выполнения синхронизации ЭГ с сетью неограниченной мощности до включения ЭГ на параллельную работу увеличивают уставку частоты вращения свободной турбины до тех пор, пока частота напряжения, генерируемого ЭГ, не станет выше частоты напряжения сети на величину, превышающую допуск по частоте автосинхронизатора.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит регулятор 1 частоты (п ст) вращения свободной турбины и датчик 2 п ст, подключенные к первому и второму входам первого сумматора 3, выход сумматора 3 через электрогидропреобразователь (ЭГП) 4 подключен к дозатору 5 топлива, датчик 6 измерения частоты напряжения сети, подключенный ко второму сумматору 7, ко второму входу сумматора 7 подключен датчик 2, а выход сумматора 7 подключен к анализатору 8, выход анализатора 8 подключен к регулятору 1.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от полученного в сумматоре 3 рассогласования между заданным регулятором 1 и измеренным датчиком 2 значениями частоты вращения свободной турбины с помощью ЭГП 4 и дозатора 5 обеспечивается требуемое изменение расхода топлива в камеру сгорания. Одновременно датчик 6 определяет частоту напряжения сети, которая в сумматоре 7 сравнивается с частотой свободной турбины (частотой напряжения, генерируемого ЭГ, т.к. в ГТЭС вал свободной турбины и ротор ЭГ связаны жестко), измеренной с помощью датчика 2. Полученная в сумматоре 7 разница поступает в синхронизатор 8.

При включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности в анализатор 8 поступает внешняя команда (от оператора ГТЭС или АСУ ТП) «Включение в сеть». По этой команде анализатор 8 выдает сигнал на включение ЭГ. Одновременно с этим анализатор 8 формирует управляющую команду в регулятор 1, который увеличивает уставку частоты вращения свободной турбины. Управляющая команда из анализатора 8 в регулятор 1 подается до тех пор, пока частота напряжения, генерируемого ЭГ, не станет выше частоты напряжения сети на величину, превышающую допуск по частоте автосинхронизатора.

Таким образом, за счет повышения качества управления ГТУ исключается возможность перехода ЭГ в двигательный режим, его отключение от сети защитой от обратной мощности и, как следствие, аварийного останова ГТЭС. Это повышает надежность работы ГТЭС.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной, применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно до выполнения синхронизации ЭГ с сетью неограниченной мощности до включения ЭГ на параллельную работу увеличивают уставку частоты вращения свободной турбины до тех пор, пока частота напряжения, генерируемого ЭГ, не станет выше частоты напряжения сети на величину, превышающую допуск по частоте автосинхронизатора. Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТЭС за счет повышения качества работы САУ ГТУ. 1 ил.

Способ управления газотурбинной электростанцией (ГТЭС), заключающийся в том, что измеряют частоту вращения свободной турбины, сравнивают заданное и измеренное значения частоты вращения свободной турбины, в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения свободной турбины управляют расходом топлива в камеру сгорания газотурбинной установки (ГТУ), электрогенератор (ЭГ) включают после выхода ГТУ на режим холостого хода, отличающийся тем, что дополнительно до выполнения синхронизации ЭГ с сетью неограниченной мощности до включения ЭГ на параллельную работу увеличивают уставку частоты вращения свободной турбины до тех пор, пока частота напряжения, генерируемого ЭГ, не станет выше частоты напряжения сети на величину, превышающую допуск по частоте автосинхронизатора.