СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СО СВОБОДНОЙ ТУРБИНОЙ НА АВТОНОМНУЮ НАГРУЗКУ Российский патент 2013 года по МПК H02J3/46 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) малой и средней мощности.

Известен способ ручного управления ГТД (Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем, Л.: Судостроение, 1972 г., с.33-34).

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку подачей команды на привод высоковольтного выключателя генератора (Лукьянов Т.П., Егоров Е.П. «Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий», М., «Энергоатомиздат», 1985 г., с.41).

Недостатком известного способа является следующее.

Для газотурбинной электростанции со свободной турбиной (ГТЭС) такое включение уже при наличии нагрузки величиной 10% от номинальной, приводит к глубоким провалам частоты вращения свободной турбины и, следовательно, частоты напряжения генератора. Причина этого состоит в том, что турбокомпрессор, подающий газовый поток на свободную турбину, на режиме холостого хода не может сразу увеличить его до нужной величины. Это снижает надежность работы ГТЭС.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТЭС за счет уменьшения провалов частоты генерируемого напряжения при включении газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в способе включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку подачей команды на привод высоковольтного выключателя генератора дополнительно команда на включение высоковольтного выключателя генератора подается сначала в систему регулирования частоты вращения турбокомпрессора, переводя его в режим приемистости, одновременно регулирование частоты вращения свободной турбины отключается, и когда частота свободной турбины возрастет до 105% от номинальной, режим приемистости турбокомпрессора отключается, выдается команда на привод высоковольтного выключателя, затем, через заданную выдержку времени, достаточную для срабатывания его привода, восстанавливается регулирование частоты вращения свободной турбины.

На чертеже показана схема устройства, реализующего заявляемый способ.

Устройство содержит блок 1 коммутации, первый и второй выходы которого подключены к управляемым входам ключей 2 и 3, автомат 4 приемистости, подключенный на информационный вход ключа 3, кнопка 5 высоковольтного выключателя генератора (на чертеже не показаны), регулятор 6 частоты вращения, подключенный на информационный вход ключа 2, привод 7 высоковольтного выключателя генератора, подключенный к третьему выходу блока 1, дозатор 8 топлива, подключенный к выходам ключей 2 и 3, блок 9 датчиков, подключенный к регулятору 6, автомату 4 и блоку 1.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на режиме холостого хода ключ 2 замкнут, ключ 3 разомкнут, режим поддерживается регулятором 6 частоты вращения свободной турбины, который воздействует на турбокомпрессор газотурбинного привода генератора через дозатор 8 топлива. При поступлении команды от кнопки 5 высоковольтного выключателя генератора в блок 1 коммутации последний запоминает эту команду, размыкает ключ 2 и замыкает ключ 3, подключив к дозатору 8 топлива автомат 4 приемистости.

Автомат 4 приемистости, воздействуя на дозатор 8 топлива, увеличивает расход топлива с заданным темпом до тех пор, пока блок 1 коммутации не разомкнет ключ 3. Это произойдет тогда, когда частота вращения свободной турбины достигнет 105% от номинального значения, сигнал указанной частоты из блока 9 непрерывно поступает в блок 1 коммутации. Одновременно с размыканием ключа 3 блок 1 коммутации выдает команду включения на привод 7 высоковольтного выключателя генератора. Указанный выключатель (на чертеже не показан) включается, подключая нагрузку к генератору (на чертеже не показаны). Реле времени (на чертеже не показано) в блоке 1 коммутации отсчитывает время 2 секунды и восстанавливает команду, открывающую ключ 2 - регулятор 6 частоты вращения вновь воздействует через дозатор 8 топлива на турбокомпрессор газотурбинного привода генератора, поддерживая заданную частоту.

За счет того, что нагрузка была подключена тогда, когда турбокомпрессор вышел на более высокий режим, создав на свободной турбине избыточную мощность (которая и раскрутила свободную турбину выше на 5%), провал частоты при включении нагрузки будет значительно меньшим.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТЭС.

Использование в области газотурбинного двигателестроения, в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной. Положительный эффект изобретения - повышение надежности работы газотурбинной электростанции. Согласно способу команда на включение высоковольтного выключателя генератора подается сначала в систему регулирования частоты вращения турбокомпрессора, переводя его в режим приемистости, одновременно регулирование частоты вращения свободной турбины отключается, и когда частота свободной турбины возрастет до 105% от номинальной, режим приемистости турбокомпрессора отключается, выдается команда на привод высоковольтного выключателя, затем, через заданную выдержку времени, достаточную для срабатывания его привода, восстанавливается регулирование частоты вращения свободной турбины. 1 ил.

Способ включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку подачей команды на привод высоковольтного выключателя генератора, отличающийся тем, что дополнительно команда на включение высоковольтного выключателя генератора подается сначала в систему регулирования частоты вращения турбокомпрессора, переводя его в режим приемистости, одновременно регулирование частоты вращения свободной турбины отключается, и когда частота свободной турбины возрастет до 105% от номинальной, режим приемистости турбокомпрессора отключается, выдается команда на привод высоковольтного выключателя, затем, через заданную выдержку времени, достаточную для срабатывания его привода, восстанавливается регулирование частоты вращения свободной турбины.