СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ И СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2024 года по МПК F02C7/224 F01D19/02 

Описание патента на изобретение RU2817649C1

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее описание относится к системе подготовки топливного газа газовой турбины для запуска газовой турбины и к способу ее работы, обеспечивающему возможность ускорения запуска газовой турбины путем уменьшения потребления топливного газа, рассеиваемого в окружающую среду.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Газовые турбины являются хорошо известными установками, выполненными с возможностью трансформации химической энергии в механическую энергию. Более конкретно, газовая турбина представляет собой двигатель сгорания, который может преобразовывать топливный газ в механическую энергию. Эта энергия может приводить в действие генератор, который генерирует электрическую энергию посредством вращения одного или более валов. Полученную энергию затем вводят в линии электроснабжения для питания домов и предприятий. Альтернативно механическая энергия газовой турбины может быть использована для работы устройства, такого как насос, компрессор или т.п.

[0003] Обычно для запуска газовой турбины требуется конкретная процедура. Среди нескольких фаз для запуска газовой турбины необходимо, чтобы газ был заранее нагрет перед его вводом в газовую турбину для сжигания и запуском той же газовой турбины. С этой целью любая газовая турбина оснащена нагревателем, соединенным выше по потоку с впускным отверстием газовой турбины и более конкретно расположенным между коллектором топливного газа, через который подается топливный газ, и впускным отверстием для топлива газовой турбины. Пока нагреватель нагревает топливный газ, поступающий из коллектора топливного газа, топливный газ, который не имеет требуемой температуры для запуска газовой турбины, рассеивается в окружающую среду.

[0004] Этот подход ведет к рассеиванию топливного газа в окружающую среду, что имеет негативные последствия с точки зрения загрязнения и сохранения самой окружающей среды. В частности, оказывается, что этот подход влияет на выбросы парниковых газов, не уменьшая количество углеводородного газа в атмосфере. Среди прочего известно, что энергетические установки в некоторых странах регулируются жесткими нормами, которые требуют, в частности, выполнения ряда технических требований к загрязнению.

[0005] Кроме того, способ подготовки газа в соответствии с предшествующим уровнем техники предполагает, что для запуска в работу газовой турбины требуется определенное время, главным образом из-за времени, необходимого для нагрева газа для запуска в работу газовой турбины.

[0006] Соответственно, в данной области будет приветствоваться усовершенствованная система подготовки газа, поступающего из коллектора топливного газа, перед его использованием для подачи в газовую турбину.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Вышеуказанные проблемы решаются путем рециркуляции топливного газа новой системой, которая осуществляет повторное сжатие обратного газа в линии выше по потоку от нагревателя. Такое решение позволяет избежать непрерывного выброса углеводородного газа в атмосферу до достижения необходимой температуры топливного газа для запуска газовой турбины.

[0008] В одном аспекте объект изобретения, описанный в настоящем документе, относится к системе подготовки топливного газа, соединенной между источником топливного газа, из которого подается топливный газ, и газовой турбиной, в которую должен подаваться топливный газ из источника топливного газа. Система подготовки топливного газа содержит нагреватель для нагревания газа, поступающего из источника топливного газа, до температуры, приемлемой для запуска газовой турбины, и датчик температуры для измерения температуры топливного газа ниже по потоку от нагревателя перед его поступлением в газовую турбину. Система подготовки топливного газа также содержит рециркулятор для обратной подачи массового потока топливного газа из нагревателя в источник топливного газа, если датчик температуры обнаруживает температуру ниже порогового значения, так что нагреватель может нагревать частично нагретый массовый поток топливного газа, чтобы ускорить стадию запуска газовой турбины. Система подготовки топливного газа также содержит запорный клапан рециркуляции, соединенный последовательно с рециркулятором и выполненный с возможностью закрытия, а запорный элемент газовой турбины выполнен с возможностью открытия, обеспечивая возможность нагретому газу питать газовую турбину, когда топливный газ достигает температуры для запуска газовой турбины, т.е. возможность подачи нагретого газа на газовую турбину, когда датчик температуры измеряет температуру, равную предварительно заданному пороговому значению температуры топливного газа или превышающую его. В другом аспекте объект изобретения, описанный в настоящем документе, относится к способу запуска газовой турбины с помощью топливного газа, полученного из источника газа, причем газовая турбина содержит запорный элемент для отключения подачи топливного газа в газовую турбину, при этом способ включает шаги: нагрева газа из источника топливного газа в нагревателе; измерения температуры топливного газа перед поступлением топливного газа в газовую турбину; циркуляции потока газа, нагретого на стадии нагрева, с повторным введением нагретого газа в источник газа и далее в нагреватель; и прерывания рециркуляции газа на стадии циркуляции и открытия запорного элемента газовой турбины для подачи на газовую турбину нагретого газа, когда температура газа, измеренная на этапе измерения, равна предварительно заданному пороговому значению температуры газа или превышает его. Кроме того, предлагается машиночитаемый носитель данных, содержащий команды, которые при исполнении компьютером обеспечивают выполнение компьютером шагов описанного способа.

[0009] В настоящем документе также описывается клапан рециркуляции, соединенный последовательно с рециркулятором, а внешний запорный клапан соединен или связан последовательно с нагревателем. Клапан рециркуляции обеспечен вентиляционным отверстием в атмосферу для сброса в атмосферу по меньшей мере части массового потока газа, содержащегося между внешним запорным клапаном и запорным элементом газовой турбины, когда внешний запорный клапан закрыт и запорный элемент турбины закрыт, и перед запуском газовой турбины, уменьшая давление топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном и запорным элементом газовой турбины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0010] Описанные варианты осуществления изобретения и многие сопутствующие ему преимущества можно более полно оценить и понять в ходе изучения следующего подробного описания, рассматриваемого в связи с прилагаемыми графическими материалами, причем:

на Фиг. 1 представлена схема системы подготовки топливного газа газовой турбины в соответствии с первым вариантом осуществления;

на Фиг. 2 представлена схема системы подготовки топливного газа газовой турбины в соответствии со вторым вариантом осуществления;

на Фиг. 3 представлена схема системы подготовки топливного газа газовой турбины в соответствии с третьим вариантом осуществления;

на Фиг. 4 представлен вариант осуществления схемы логического блока управления; и

на Фиг. 5 представлены блок-схемы способов подготовки топливного газа для запуска газовой турбины в соответствии с настоящим описанием.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0011] Газовые турбины представляют собой сложные системы, предназначенные для сжигания топливного газа для преобразования химической энергии в механическую энергию. Газовая турбина требует, чтобы топливный газ имел определенную температуру для работы и запуска. Когда требуется запуск газовой турбины, топливный газ нагревают нагревателем, а именно устройством, выполненным с возможностью увеличения температуры топливного газа. Однако для достижения требуемой температуры топливный газ, который не достиг требуемой температуры, рассеивается в окружающую среду. Чтобы исключить или значительно снизить рассеивание топливного газа, обеспечивают линию обратной подачи для обратной подачи части или всего топливного газа в нагреватель, так что последний может нагревать топливный газ быстрее без его рассеивания.

[0012] Обратимся к графическим материалам. На Фиг. 1 показана схема системы подготовки топливного газа газовой турбины в соответствии с первым вариантом осуществления, обозначенная в целом ссылочной позицией 1.

[0013] Система 1 подготовки топливного газа расположена между коллектором 2 топливного газа и газовой турбиной 3.

[0014] Коллектор 2 топливного газа представляет собой линию, по которой топливный газ подается для питания газовой турбины 3 во время ее работы. Коллектор 2 газа может представлять собой газовую линию или он может быть соединен с резервуаром для газа (не показано на Фиг. 1).

[0015] Газовая турбина 3, в которую подают газ через коллектор 2 газа, может быть нескольких типов. Например, газовая турбина 3 может представлять собой мощную и/или авиационную турбину. Газовая турбина 3 представляет собой турбомашину, способную преобразовывать химическую энергию топливного газа в механическую энергию. Она обеспечена камерой сгорания компрессора и расширительным колесом.

[0016] Для работы газовых турбин 3 необходимо, чтобы газ подавался в соответствии с некоторыми требованиями (чистота, индекс Воббе, …). Кроме того, для запуска газовой турбины 3 и обеспечения ее работы топливный газ должен иметь температуру выше порогового значения температуры.

[0017] Газовая турбина 3 может быть нескольких типов. Например, она может представлять собой мощную турбину или турбину крыла самолета. Газовыми турбинами 3, как правило, управляют с помощью компьютерной системы управления, которая может быть установлена рядом с самой газовой турбиной 3 или на удалении от нее. Как правило, каждая газовая турбина 3 имеет впускное отверстие 31 для газа, соединенное с горелками газовой турбины 3, и запорный элемент 32, обычно клапан с электронным управлением, выполненный с возможностью открытия или закрытия для обеспечения или предотвращения подачи топливного газа в газовую турбину 3.

[0018] Как было указано, система 1 подготовки газа соединена с коллектором 2 топливного газа для приема протекающего через него топливного газа и газовой турбиной 3, в которую система 1 подготовки газа подает топливный газ для ее работы.

[0019] Система 1 подготовки газа содержит основную линию, которая соединяет коллектор 2 топливного газа с газовой турбиной 3, и линию обратной подачи, которая соединяет основную линию с коллектором 2 топливного газа.

[0020] Основная линия содержит нагреватель 13, имеющий впускное отверстие 131, соединенное с коллектором 2 топливного газа и выпускным отверстием 132. Нагреватель 13 выполнен с возможностью нагревания топливного газа, проходящего через него.

[0021] Основная линия также содержит внешний запорный клапан 14, соединенный последовательно с нагревателем 13. В частности, внешний запорный клапан 14 соединен с выпускным отверстием 132 нагревателя 13 и запорным элементом 32 газовой турбины 3.

[0022] Система 1 подготовки газа также содержит датчик 15 температуры, выполненный с возможностью обнаружения температуры топливного газа перед его поступлением в газовую турбину 3 для сжигания. В показанном варианте осуществления датчик 15 температуры присоединен рядом с запорным элементом 32 газовой турбины 3.

[0023] Основная линия 31 также содержит вентиляционный клапан 16 топливного газа, который в показанном варианте осуществления присоединен между внешним запорным клапаном 14 и запорным элементом 32 газовой турбины 3. Вентиляционный клапан 16 топливного газа выполнен с возможностью сброса по меньшей мере части массового потока газа в атмосферу, когда температура топливного газа, проходящего через основную линию, обнаруживаемая датчиком 15 температуры, ниже определенного порогового значения, как более конкретно описано ниже.

[0024] Кроме того, вентиляционный клапан 16 топливного газа сбрасывает по меньшей мере часть топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном 14 и запорным элементом 32 газовой турбины, в окружающую среду после отключения газовой турбины 3. Более конкретно, вентиляционный клапан 16 топливного газа открывается при каждом отключении газовой турбины 3, чтобы сбросить давление в участке между внешним запорным клапаном 14 и запорным элементом 32 газовой турбины. Это также предотвращает заполнение топливным газом корпуса газовой турбины (не показан на фигуре), в котором расположены клапаны установки, в случае утечки из запорного элемента 32 или любого канала газовой турбины 3, потому что газ сбрасывается в окружающую среду или сжигается горелкой.

[0025] Таким образом, топливный газ, не нагретый до достаточной для подачи температуры, рассеивается в окружающую среду, предотвращая увеличение давления в основной линии.

[0026] Пороговое значение температуры зависит от конкретного топливного газа и типов газовой турбины 3. Обычно оно находится в диапазоне от комнатной температуры до 149°С. Кроме того, она может изменяться в соответствии с условиями окружающей среды, такими как влажность.

[0027] Линия обратной подачи содержит рециркулятор 17, имеющий впускное отверстие 171 и выпускное отверстие 172. Выпускное отверстие 172 рециркулятора 17 соединено с коллектором 2 топливного газа в точке, расположенной выше по потоку от точки коллектора 2 топливного газа, в которой соединено впускное отверстие 131 нагревателя 13. В некоторых вариантах осуществления рециркулятор 17 представляет собой поршневой компрессор.

[0028] Линия обратной подачи также содержит клапан 18 рециркуляции, соединенный с основной линией и последовательно с рециркулятором 17. Клапан 18 рециркуляции имеет вентиляционное отверстие 181 Клапан 18 рециркуляции может иметь первое состояние, в котором вентиляционное отверстие 181 открыто, для рассеивания топливного газа, протекающего в клапане 18 рециркуляции, и второе состояние, в котором вентиляционное отверстие 181 закрыто таким образом, что топливный газ может проходить через клапан 18 рециркуляции и поступать в рециркулятор 17.

[0029] Линия обратной подачи также содержит запорный клапан 19 рециркуляции, присоединенный между клапаном 18 рециркуляции и впускным отверстием 171 рециркулятора 17, последовательно с рециркулятором 17. Функция запорного клапана 19 рециркуляции будет более подробно объяснена ниже.

[0030] Система 1 подготовки топливного газа также содержит логический блок U управления, функционально соединенный с датчиком 15 температуры, внешним запорным клапаном 14, вентиляционным клапаном 16 топливного газа, клапаном 18 рециркуляции и запорным клапаном 19 рециркуляции. Логический блок U управления также может быть функционально соединен с запорным элементом 32 или может быть соединен с блоком управления газовой турбины 3 (не показан на фигуре) для обеспечения возможности (непрямого) управления запорным элементом 32.

[0031] Логический блок U управления может представлять собой компьютер, сервер, облачный компьютер или любую другую компьютерную систему, выполненную с возможностью исполнения компьютерной программы для координации работы внешнего запорного клапана 14, вентиляционного клапана 16 топливного газа, клапана 18 рециркуляции и запорного клапана 19 рециркуляции в зависимости от температуры, измеренной датчиком 15 температуры.

[0032] Система 1 подготовки топливного газа, показанная на Фиг. 1, может работать следующим образом.

[0033] Для запуска газовой турбины 3 внешний запорный клапан 14 открыт, вентиляционный клапан 16 топливного газа открыт, запорный элемент 32 закрыт, так что топливный газ не может поступать на впускное отверстие 31 газовой турбины 3, клапан 18 рециркуляции находится в первом состоянии, а запорный клапан 19 рециркуляции открыт. Затем топливный газ из коллектора 2 топливного газа поступает в нагреватель 13 через соответствующее впускное отверстие 131 для нагрева.

[0034] Температура топливного газа после нагрева нагревателем 13 измеряется датчиком 15 температуры. Если датчик 15 температуры обнаруживает температуру ниже предварительно заданного порогового значения, а именно топливный газ в основной линии не имеет температуры, приемлемой для запуска газовой турбины 3, топливный газ может поступать в рециркулятор 17, так как клапан 18 рециркуляции находится в первом состоянии, а запорный клапан 19 рециркуляции открыт для прохождения через него топливного газа.

[0035] Рециркулятор 17 повторно вводит частично нагретый топливный газ в коллектор 2 топливного газа в расположенной выше по потоку позиции, после чего точку впускного отверстия 131 нагревателя соединяют с коллектором 2 топливного газа. Таким образом, вышеупомянутый частично нагретый топливный газ снова поступает в нагреватель 13 для дополнительного нагрева. Затем нагреватель 13 нагревает топливный газ до температуры выше, чем предыдущая, благодаря действию линии обратной подачи. Кроме того, вышеупомянутый вентиляционный клапан 16 топливного газа открыт, так что давление топливного газа в основной линии поддерживается ниже определенного порогового значения. В некоторых вариантах осуществления давление поддерживается ниже номинального рабочего давления.

[0036] Когда датчик 15 температуры обнаруживает, что температура топливного газа в основной линии и, в частности, на запорном элементе 32 газовой турбины 3 выше вышеупомянутого порогового значения температуры, приемлемого для запуска газовой турбины 3, логический блок U управления работает таким образом, чтобы закрыть запорный клапан 19 рециркуляции, обеспечивая для топливного газа возможность проходить через впускное отверстие 31 для газа газовой турбины 3.

[0037] Кроме того, вентиляционное отверстие 181 принимает открытое положение для сброса в атмосферу по меньшей мере части массового потока газа, содержащегося между внешним запорным клапаном 14 и запорным элементом 32 газовой турбины, когда внешний запорный клапан 14 закрыт и запорный элемент 32 газовой турбины закрыт, перед запуском газовой турбины 3. Это позволяет уменьшить давление топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном 14 и запорным элементом 32 газовой турбины.

[0038] Как показано на Фиг. 2, второй вариант осуществления системы 1 подготовки газа отличается от первого варианта осуществления, показанного на Фиг. 1, только тем, что запорный клапан 19 рециркуляции присоединен между выпускным отверстием 172 рециркулятора 17 и коллектором 2 топливного газа.

[0039] Система 1 подготовки газа в соответствии с Фиг. 1 работает аналогично первому варианту осуществления и является лишь вариацией варианта осуществления, показанного на Фиг. 1.

[0040] Как показано на Фиг. 3, третий вариант осуществления системы 1 подготовки газа отличается от первого варианта осуществления, показанного на Фиг. 1, тем, что запорный клапан 19 рециркуляции напрямую присоединен между впускным отверстием 171 рециркулятора 17 и основной линией. Кроме того, вместо клапана 18 рециркуляции с линией обратной подачи соединен обычный вентиляционный клапан 18'.

[0041] В соответствии с настоящим описанием, когда температура топливного газа достигает порогового значения температуры для запуска газовой турбины 3, что обнаруживается датчиком 15 температуры, как и в первом варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, вентиляционный клапан 18' открывается для сброса газа из линии обратной подачи.

[0042] Способ, показанный на Фиг. 1, может быть реализован логическим блоком U управления, исполняющим компьютерную программу. Логический блок U управления координирует открытие и закрытие клапанов и сброс газа посредством клапана 18 рециркуляции.

[0043] В некоторых вариантах осуществления и, в частности, как показано на Фиг. 4, центральный блок U управления может содержать процессор 41, шину 42, с которой соединен процессор 41, базу 43 данных, соединенную с шиной 42 с возможностью доступа и управления посредством процессора 41, машиночитаемую память 44, также соединенную с шиной 42 с возможностью доступа и управления посредством процессора 51, приемопередающий модуль 45, соединенный с шиной 42, выполненный с возможностью приема сигнала от датчика 15 температуры и передачи управляющих сигналов на внешний запорный клапан 14, вентиляционный клапан 16 топливного газа, клапан 18 рециркуляции, запорный клапан 19 рециркуляции и запорный элемент 32 газовой турбины 3.

[0044] В некоторых вариантах осуществления центральный блок U управления может быть реализован или осуществлен в виде облачной компьютерной системы, компьютерной сети или другого оборудования, выполненного с возможностью обработки данных путем исполнения соответствующих компьютерных программ на основе способа или алгоритма оптимизации технического обслуживания.

[0045] На Фиг. 5 показана блок-схема, обобщающая способ 5 работы описанной в настоящем документе системы 1 подготовки топливного газа, выполняемый логическим блоком U управления, для запуска газовой турбины 3.

[0046] Способ 5 включает стадию 51 нагрева, на которой топливный газ из коллектора 2 топливного газа, поступающий через впускное отверстие 131 нагревателя, нагревают нагревателем 2.

[0047] Способ дополнительно включает стадию 52 измерения для измерения температуры топливного газа перед его поступлением в газовую турбину 3. Как упомянуто выше, если температура топливного газа в основной линии ниже порогового значения температуры, то топливный газ, нагретый на стадии 51 нагрева, подвергают циркуляции посредством рециркулятора 17, таким образом выполняя стадию 53 рециркуляции потока газа. На стадии 53 рециркуляции нагретый топливный газ повторно вводят в источник 2 газа, а именно в коллектор 2 топливного газа.

[0048] Вместо этого, если температура, измеренная на стадии 52 измерения датчиком 15 температуры, достигает порогового значения температуры, а именно температура топливного газа в основной линии больше или равна пороговому значению температуры, то рециркуляцию топливного газа на стадии 54 прерывают и открывают запорный элемент 32 газовой турбины 3. Таким образом, на газовую турбину 3 подается топливный газ при температуре, приемлемой для запуска и работы газовой турбины 3.

[0049] Хотя изобретение описано применительно к различным конкретным вариантам осуществления, специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможны многие модификации, изменения и исключения без отступления от сущности и объема формулы изобретения. Кроме того, если не указано иное, порядок или последовательность любых этапов процесса или способа можно варьировать или переупорядочивать в соответствии с альтернативными вариантами осуществления.

[0050] Ниже будет дана подробная ссылка на варианты осуществления изобретения, причем один или более примеров проиллюстрированы на графических материалах. Каждый из примеров приводится для пояснения описания, а не ограничения описания. В сущности, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в рамках настоящего описания можно создавать различные модификации и вариации без отступления от объема или сущности описания. Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления», или «вариант осуществления», или «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления описанного объекта изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления», «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в различных местах в тексте данного описания не обязательно относится к одному(-им) и тому (тем) же варианту(-ам) осуществления изобретения. Конкретные признаки, структуры или характеристики можно комбинировать любым приемлемым образом в одном или более вариантах осуществления.

[0051] При представлении элементов различных вариантов осуществления формы единственного числа и слово «указанный» обозначают существование одного или более элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» предназначены для указания включения и означают, что помимо перечисленных элементов могут существовать дополнительные элементы.

Похожие патенты RU2817649C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТУРБИНЫ 2013
  • Гинесин Леонид Юльевич
  • Шершнев Борис Борисович
  • Сидько Игорь Петрович
  • Валеев Алмаз Камилевич
  • Мешков Сергей Анатольевич
RU2637609C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ) 2015
  • Улрей Джозеф Норман
  • Роллингер Джон Эрик
  • Шелби Майкл Говард
  • И Цзяньвэнь Джеймс
RU2686601C2
ГАЗОВАЯ ТУРБИНА ЦИКЛИЧНОГО ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2009
  • Габль Хельмут
  • Лоренц Эдмунд
  • Нидерль Франц
RU2516769C2
Газовая турбина (варианты) и способ эксплуатации газовой турбины 2012
  • Попович Предраг
  • Карнелл Мл.Уилльям Фрэнсис
  • Родвелл Эндрю Митчелл
RU2613100C2
СПОСОБ И СИСТЕМА ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ ГАЗА С НИЗКОЙ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ 2017
  • Ли, Шэфэн
  • Ай, Цинвэнь
  • Кан, Мэйцян
  • Лю, Цзыхао
RU2713554C1
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ЗАПУСКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ 2018
  • Квартиери, Эудженио
  • Ботарелли, Клаудио
  • Ванни, Никола
  • Бруни, Даниеле
  • Карньери, Андреа
  • Джунта, Бруно
RU2756018C2
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВОЧНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИНЖЕКТОРОВ НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ В ГАЗОВЫХ ТУРБИНАХ 2002
  • Милиани Алессио
  • Сегато Фабио
  • Беннати Лаура
RU2315192C2
ПРОДУВКА МАГИСТРАЛИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ 2011
  • Ван Штраатен Флорис
  • Хоффманн Юрген
RU2537327C2
Система двигателя и способ управления работой турбины 2016
  • Теннисон Пол Джозеф
  • Кантров Даниэль Уильям
  • Бауэр Кёртис Майкл
RU2684058C2
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УЗЕЛ РЕКУПЕРАТОРА ДЛЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ 2009
  • Мастронард Томас П.
RU2483265C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 817 649 C1

Реферат патента 2024 года СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ И СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

Группа изобретений относится, в частности, к системе подготовки топливного газа газовой турбины для запуска газовой турбины и к способу ее работы, обеспечивающему возможность ускорения запуска газовой турбины путем уменьшения потребления топливного газа, рассеиваемого в окружающую среду. Система подготовки топливного газа содержит по меньшей мере один нагреватель для нагрева топливного газа и рециркулятор, такой как компрессор, для подачи топливного газа, нагретого нагревателем, обратно в нагреватель через коллектор топливного газа. Логический блок управления функционально соединен с запорным элементом газовой турбины и с запорным клапаном рециркуляции для управления питанием газовой турбины топливным газом, когда топливный газ достигает температуры, приемлемой для запуска газовой турбины. Также представлен машиночитаемый носитель данных, содержащий команды, обусловленные способом запуска газовой турбины. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 817 649 C1

1. Система (1) подготовки топливного газа, предназначенная для соединения между источником (2) топливного газа и газовой турбиной (3), причем газовая турбина (3) оснащена запорным элементом (32), при этом система (3) подготовки топливного газа содержит:

нагреватель (13), выполненный с возможностью нагрева газа из источника (2) топливного газа и имеющий впускное отверстие (131) и выпускное отверстие (132), причем впускное отверстие (131) нагревателя (13) соединено с источником (2) топливного газа;

датчик (15) температуры, выполненный с возможностью измерения температуры топливного газа между выпускным отверстием (132) нагревателя (13) и газовой турбиной (3);

рециркулятор (17), выполненный с возможностью циркуляции массового потока топливного газа от нагревателя (13) к источнику (2) топливного газа и имеющий впускное отверстие (171) и выпускное отверстие (172), причем выпускное отверстие (172) рециркулятора (17) соединено с источником (2) топливного газа; и

запорный клапан (19) рециркуляции, соединенный последовательно с рециркулятором (17),

причем запорный клапан (19) рециркуляции выполнен с возможностью закрытия, а запорный элемент (32) газовой турбины (3) выполнен с возможностью открытия, обеспечивая возможность подачи нагретого газа на газовую турбину (3), когда датчик (15) температуры измеряет температуру, равную предварительно заданному пороговому значению температуры топливного газа или превышающую его.

2. Система (1) подготовки топливного газа по п. 1, в которой рециркулятор (17) представляет собой компрессор.

3. Система (1) подготовки топливного газа по п. 1, в которой рециркулятор (17) представляет собой трубку Вентури.

4. Система (1) подготовки топливного газа по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

клапан (18) рециркуляции, соединенный с рециркулятором (17), и

внешний запорный клапан (14), соединенный с выпускным отверстием (132) нагревателя,

причем клапан (18) рециркуляции обеспечен вентиляционным отверстием (181) в атмосферу для сброса в атмосферу по меньшей мере части массового потока газа, содержащегося между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины, когда внешний запорный клапан (14) закрыт и запорный элемент (32) газовой турбины закрыт, и перед запуском газовой турбины (3), уменьшая давление топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины.

5. Система (1) подготовки топливного газа по любому из предшествующих пунктов, содержащая вентиляционный клапан (16) топливного газа, присоединенный между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины, для сброса в атмосферу по меньшей мере части топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины, после отключения газовой турбины (3).

6. Система (1) подготовки топливного газа по любому из предшествующих пунктов, содержащая логический блок (U) управления, содержащий:

процессор (41);

шину (42), которая соединена с процессором (41);

базу (43) данных, соединенную с шиной (42) с возможностью доступа и управления посредством процессора (41);

машиночитаемую память (44), также соединенную с шиной (42) с возможностью доступа и управления посредством процессора (41); и приемопередающий модуль (45), соединенный с шиной (42),

причем процессор (41) выполнен с возможностью обеспечения приемопередающему модулю (45) возможности приема сигнала температуры, обнаруживаемого датчиком (15) температуры, и передачи управляющих сигналов для открытия или закрытия запорного клапана (19) рециркуляции и запорного элемента (32).

7. Способ (5) запуска газовой турбины (3) с помощью топливного газа, полученного из источника (2) газа, причем газовая турбина (3) содержит запорный элемент (32) для отключения подачи топливного газа в газовую турбину (3), при этом способ включает шаги:

нагрева (51) газа из источника (2) топливного газа в нагревателе (13);

измерения (52) температуры топливного газа перед поступлением топливного газа

в газовую турбину (3);

циркуляции (53) потока газа, нагретого на стадии (51) нагрева, с повторным введением нагретого газа в источник (2) газа и далее в нагреватель (13); и прерывания (54) рециркуляции газа на стадии (53) циркуляции и открытия запорного элемента (32) газовой турбины (3) для подачи на газовую турбину (3) нагретого газа, когда температура газа, измеренная на этапе (52) измерения, равна предварительно заданному пороговому значению температуры газа или превышает его.

8. Способ (5) по п. 7, в котором циркуляцию потока газа, нагретого на стадии (51) нагрева, выполняют посредством рециркулятора (17).

9. Способ (5) по п. 8, в котором внешний запорный клапан (14) присоединен последовательно между нагревателем (13) и запорным элементом (32) газовой турбины (3), и

при этом способ (5) дополнительно включает стадию сброса в атмосферу по меньшей мере части массового потока газа, содержащегося между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины, когда внешний запорный клапан (14) закрыт и запорный элемент (32) газовой турбины закрыт, и перед запуском газовой турбины (3), уменьшая давление топливного газа, содержащегося между внешним запорным клапаном (14) и запорным элементом (32) газовой турбины.

10. Способ (5) по любому из пп. 7-9, в котором стадию (52) измерения температуры топливного газа выполняют посредством датчика (15) температуры.

11. Способ (5) по любому из пп. 7-10,

в котором система (1) подготовки топливного газа содержит

вентиляционный клапан (16) топливного газа и

запорный элемент (14) топливного газа, расположенный между выпускным отверстием (132) нагревателя и запорным элементом (32), и

при этом вентиляционный элемент (16) газа расположен между запорным элементом (14) газа и запорным элементом (32) газовой турбины (3),

причем способ (5) дополнительно включает стадию закрытия запорного элемента (14) газа при одновременном открытии вентиляционного клапана (16) топливного газа и закрытии запорного элемента (32) газовой турбины (3).

12. Машиночитаемый носитель данных, содержащий команды, которыми при исполнении компьютером обеспечивается выполнение компьютером шагов способа по любому из пп. 7-11.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2817649C1

WO 2014008267 A1, 09.01.2014
Парогазовая установка на твердом топливе 1987
  • Девочкин Михаил Алексеевич
SU1460362A1
СИСТЕМА МНОГОРЕЖИМНОЙ ПОДАЧИ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В КАМЕРУ СГОРАНИЯ 2003
  • Кальве Гвенелль
  • Федер Дидье
  • Мишо Марион
  • Равет Фредерик
  • Родригес Жозе
  • Шулер Ален
  • Тьепель Ален
  • Вигье Кристоф
RU2303199C2
ФРОНТОВОЕ УСТРОЙСТВО КАМЕРЫ СГОРАНИЯ 1994
  • Виноградов Е.Д.
  • Захаров Ю.И.
  • Сударев А.В.
RU2086857C1

RU 2 817 649 C1

Авторы

Пампалони, Джакомо

Россин, Стефано

Беккалува, Рикардо

Квартиери, Эудженио

Даты

2024-04-17Публикация

2021-09-16Подача