ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК H02P9/04 

Предлагаемая электроэнергетическая установка относится к области электротехники и может быть использована для самообеспечения электроэнергией газоперекачивающей станции, составленной из газотурбинного двигателя и связанного с ним компрессора, повышающего давление в газопроводе.

Известна электроэнергетическая установка (1), в которой электрическая машина, соединенная с коробкой приводов турбины, при использовании одного преобразователя напряжения, составленного из звена постоянного тока и инвертора с системой контакторов, при одной электрической машине, обеспечивает как электрозапуск установки, так и генерирование электроэнергии.

Коробка приводов турбины ограничивает мощность системы генерирования на уровне 100-150 КВт при мощности турбины 10÷40 МГВт.

Для увеличения генерируемой мощности отбор мощности осуществляют от вала компрессора, повышающего давление в газопроводе, а не от компрессора турбины через коробку приводов. Известна электроэнергетическая установка (2), в которой, при использовании одного преобразователя, обеспечивается электрозапуск и генерирование электроэнергии повышенной мощности.

Эта электроэнергетическая установка является наиболее близкой к предлагаемой. Известная установка содержит две электрические машины, мощность одной из них используется при запуске, а мощность другой - при генерировании электроэнергии. Таким образом, имеет место недоиспользование установленных мощностей.

Цель предложения - увеличение мощности, отдаваемой электроэнергетической установкой, без существенного ее усложнения. В конечном итоге получается экономия средств на электроэнергии.

Это достигается тем, что электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии, подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор, и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, причем каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, общая точка которых соединена с входной клеммой соответствующей фазы вспомогательного контактора, тогда как анод третьего диода соединен с отрицательной силовой шиной инвертора, причем первая выходная клемма вспомогательного контактора соединена с одной из обмоток статора электрической машины, связанной механически с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а каждая вторая выходная клемма соединена с отрицательной силовой шиной инвертора.

Схема предлагаемой электрической установки предоставлена на фигуре 1, где обозначено:

1 - газотурбинный двигатель с отбором мощности от коробки приводов;

2 - электрическая машина с ротором на постоянных магнитах;

3 - компрессор газоперекачивающей станции;

4 - электрогенератор;

5¹, 5¹¹, 5¹¹¹ - диоды стойкие трехфазного мостового выпрямителя;

6 - инвертор;

7 - программируемая система управления инвертором;

8 - пусковой контактор;

9 - кнопки управления;

10 - блок питания системы управления;

11 - нагрузки;

12 - фильтр;

13 - выходной контактор;

14 - дополнительный контактор;

15 - вспомогательный контактор.

Схема работает следующим образом.

При положении контакторов, как это изображено на фигуре 1, энергетическая установка работает в режиме генерирования электроэнергии.

От газотурбинного двигателя 1 приводится во вращение ротор электрической машины 2, а от компрессора 3 приводится во вращение ротор электрогенератора 4.

В результате генерируются напряжения U₁ и U₂, которые через контактор 14 подводятся пофазно к общей точке диодов 5¹ и 5¹¹, а через контактор 15 к общей точке диодов 5¹¹ и 5¹¹¹.

Мостовой выпрямитель 5 суммирует по амплитуде упомянутые напряжения и питает постоянным напряжением шины постоянного тока инвертора 6.

При этом мощность, поступающая в систему от генератора 4 и электрической машины 2, определяется соотношением U₁ к U₂. Система управления 7, питаемая от блока питания 10 и программируемая кнопками 9 (x), управляет полупроводниковыми ключами инвертора 6, обеспечивая регулирование выходного напряжения, формирование напряжения, близкого к синусоидальному, и стабильную частоту.

Выходное напряжение инвертора 6 через контактор 13 и фильтр 12 обеспечивает питание нагрузки стандартным напряжением 220/380 В 50 Гц.

При пуске или «прокрутках» система управления 7 переводится на новую программу, а контакторы 8; 13; 14; 15 переводятся в состояние, противоположное изображенному на фигуре 1.

В этом режиме электродвигатель 2 управляется по вектору поля и подключен на выход инвертора 6, управляемого системой управления 7 в режиме программой «Y», а в режиме прокрутки программой «Z».

В этих режимах питание осуществляется от промышленной сети через контактор 8 и мостовой трехфазный выпрямитель на диодах 5¹ и 5¹¹.

При этом три диода 5¹¹¹ закорачиваются контактором 15, а питание электроэнергией нагрузки 11 осуществляется через контактор 14 от промышленной сети.

Таким образом, за счет введения одного контактора и трех диодов выходная мощность увеличивается в раза, что обеспечивает существенное сбережение средств на электрообеспечение.

Источники информации

1. «Электроэнергетическая установка», Патент на изобретение №2363090. (51), МПК H02P 9/04, БИ №21, 2009 г.

2. «Электроэнергетическая установка», Патент на полезную модель №97227. (51), МПК H02P 9/04, БИ №24, 2010 г.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для самообеспечения электроэнергией газоперекачивающей станции, составленной из газотурбинного двигателя и связанного с ним компрессора, повышающего давление в газопроводе. Технический результат заключается в увеличении мощности, отдаваемой электроэнергетической установкой, без существенного ее усложнения. Установка снабжена двумя электродвигателями, один из которых кинематически связан с компрессором, а другой, через коробку приводов, с газотурбинным двигателем. В отличие от известной электроэнергетической установки, в которой один из электродвигателей работает как генератор, а другой как стартер, предлагаемая установка обеспечивает, в режиме генерирования, использование суммарной мощности электрических машин. Это достигается введением в схему вспомогательного контактора и трех диодов, что позволяет получить существенную экономию средств на электрообеспечение. 1 ил.

Электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, которая работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющий в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр - к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии, подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор, и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, отличающаяся тем, что каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, общая точка которых соединена с входной клеммой соответствующей фазы вспомогательного контактора, тогда как анод третьего диода соединен с отрицательной силовой шиной инвертора, причем первая выходная клемма вспомогательного контактора соединена с одной из обмоток статора электрической машины, связанной механически с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а каждая вторая выходная клемма соединена с отрицательной силовой шиной инвертора.