Устройство для управления турбомашиной привода генератора Советский патент 1983 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для управления турбомашинами с промежуточным отводом рабочего тела, в том числе расширительной турбиной (турбодетандером) энерготехнологической установки для энергоснабжения газоперекачиваюш,их станций магистральных газопроводов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления турбомашиной привода генератора, содержащее сервомотор клапана части высокого давления, подключенный к выходу регулятора частоты вращения, сервомотор клапана части низкого давления, подключенный к выходу регулятора противодавления, и порщневой сервомотор, предохранительного клапана, подключенный к выходу предохранительного регулятора давления, снабженного датчиком и задатчиком давления в камере отбора. Предохранительный клапан защищает турбину от недопустимого повыщения давления в камере отбора 1.

Недостатком известного устройства является пониженная экономичность при регулировании частоты сети.

Цель изобретения - повыщение экономичности при регулировании частоты сети.

Для достижения поставленной цели в устройство для управления турбомащиной привода генератора, содержащее сервомотор клапана части высокого давления, подключенный к выходу регулятора частоты вращения, сервомотор клапана части низкого давления, подключенный к выходу регулятора противодавления, и порщневой сервомотор предохранительного клапана, подключенный к выходу предохранительного регулятора давления, снабженного датчиком и задатчиком давления в камере отбора, введены реле частоты сети и датчик давления, присоединенный к полости под порщнем сервомотора предохранительного клапана и подключенный к входу задатчика давления в камере отбора через реле частоты сети.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Генератор 1 приводится турбомащиной, состоящей из части 2 высокого давления (ЧВД) и части 3 низкого давления (ЧНД). Газ к ЧВД от станционного коллектора нагнетания подводится через клапан 4 ЧВД, управляемый гидравлическим сервомотором 5. Между ЧВД и ЧНД установлен клапан 6 ЧНД, управляемый гидравлическим сервомотором 7. Камера 8 отбора передклапаном 6 через предохранительный клапан 9, управляемый порщневым сервомотором 10, подключена также к станционному коллектору 11 всасывания.

К полости под порщнем сервомотора 10 подключен датчик 12 давления, электроконтактный манометр, подающий релейный электрический сигнал при заданном давлении под порщнем сервомотора 10.

Датчик 13 и задатчик 14 частоты вращения ротора турбины, подключенные к

усилителю 15, образуют вместе с ним регулятор 16 частоты. Датчик 17 и задатчик 18 противодавления, подключенные к усилителю 19, образуют вместе с ним регулятор 20 противодавления. Датчик 21 и задатчик 22 давления в камере перед клапаном 6, подключенные к усилителю 23, образуют вместе с ним предохранительный регулятор 24 давления. (Подключение датчиков 17 и 21 в камерам турбомашины на чертеже не показано).

5 Выход регулятора 16 через электрогидравлический преобразователь 25 подключен к сервомотору 5. Выход регулятора 20 через электрогидравлический преобразователь 26 подключен к сервомотору 7. Выход регулятора 24 через электрогидравлический преобразователь 27 подключен к сервомотору 10. Задатчик 22 регулятора 24 через реле 28 частоты сети подключен к датчику 12 давления.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Турбомащина, состоящая из ЧВД 2 и

ЧНД 3, приводит генератор 1. При частоте сети выще заданной уставки (например, выше ,) контакт реле 28 замкнут. При этом датчик 12, воздействуя на задатчик 22 регулятора 24, поддерживает под порщнем сервомотора 10 давление несколько ниже (например, на 1-2 кгс/см), чем давление открытия сервомотором 10 клапана 9.

При изменении частоты регулятор 16 перемещает сервомотором 5 клапан 4, изменяя мощно сть турбины.

При изменении противодавления регулятор 20 перемещает сервомотором 7 клапан 6, изменяя расход газа в топливный коллектор 29 газотурбинных нагнетателей.

- При указанных процессах изменяется давление между ЧВД и ЧНД, что под действием регулятора 24 приводит к изменению давления под порщнем сервомотора 10. При снижении этого давления датчик 12, воздействуя на задатчик 22 регулятора 24,

5 медленно восстанавливает заданный уровень давления. При повыщении этого давления процесс восстановления давления медленно протекает в обратном направлении. Однако при этом вследствие продолжительности процесса восстановления (занимающего, например, 5-10 с) сервомотор 10 открывает клапан 9, в результате чего выпускается часть газа в коллектор 1.1 всасывания.

Поскольку работе турбомащины с открытым клапаном 9 соответствует больщая мощность, чем при тех же условиях, с закрытым клапаном (благодаря увеличенному расходу газа через ЧВД), открытие клапана увеличивает эффективность турбины для регулирования частоты (если увеличение давления было следствием открытия сервомотора ЧВД) и задерживает ее разгрузку при уменьшении потребления газа из коллектора (когда увеличение давления было следстием прикрытия сервомотора ЧНД). Автономное регулирование частоты и противодавления при этом невозможно. Если же снижение частоты продолжается и достигает установки реле 28 (например, 49,8 Гц), реле 28 размыкает цепь между датчиком 12 и задатчиком 22. При этом прекращается поддержание давления под поршнем сервомотора 10 и последний переходит на управление только от датчика 21, т. е. на статическое поддержание на выхлопе ЧВД давления газа, имеющего место при снижении частоты до уровня уставки реле 28. Это позволяет при дальнейшем открытии клапана 4 увеличивать мощность ЧВД при том же расходе газа в ЧНД (определяемом расходом топливного газа работающих газотурбинных нагнетателей), что увеличивает эффективность турбины для поддержания частоты в энергосистеме.

При последующем повышении частоты выше уставки реле 28 под действием датчика 12 сервомотор 10 закрывает клапан 9.

Благодаря- нечувствительности механизма реле 28 уставка подключения датчика 12

к регулятору 24 при повышении частоты будет выше уставки его отключения и может С(эставлять, например, 50 Гц, что предотвращает новое падение частоты при подключении регулятора 24 к датчику 12 (так как закрытие клапана 9 уменьшает мощность турбомашины).

Для повышения экономичности устройства на паровой турбине с отбором выхлоп предохранительного клапана может быть подключен к конденсатору, например через РОУ.

Таким образом, устройство позволяет повысить мощность турбомашины при постоянном расходе через ЧНД.

Наряду с турбодетандерами предлагаемое устройство может использоваться для паровых турбин с регулируемым отбором пара и предохранительным клапаном, которые далеко не всегда работают на теплового потребителя. Использование этих турбин вместе с предлагаемым устройством значительно повышает надежность энергосистем, так как позволяет компенсировать кратковременные случаи дефицита мощности, возникающие как из-за пониженной приемистости турбин с промежуточным перегревом пара, так и кратковременного отключения ЛЭП при грозовых коронах и коротких замыканиях.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОМАШИНОЙ ПРИВОДА ГЕНЕРАТОРА, содержащее сервомотор клапана части высокого давления, подключенный к выходу регулятора частоты вращения, сервомотор клапана части низкого давления, подключенный к выходу регулятора противодавления, и поршневой сервомотор предохранительного клапана, подключенный к выходу предохранительного регулятора давления, снабженного датчиком и задатчиком давления в камере отбора, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности при регулировании частоты сети, в него введены реле частоты сети и датчик давления, присоединенный к полости под поршнем сервомотора предохранительного клапана и подключенный к входу задатчика давления в камере отбора через реле частоты сети.