Устройство для управления турбодетандером электротехнологической установки Советский патент 1988 года по МПК F01D17/20 

Изобретение относится к устройствам для управления энерготехнологи™ ческой турбиной и, в частности расширительной турбиной (турбодетандером) энерготехнологической установки, предназначенной для энергоснабжения газоперекачивающих станций магистрал ных газопроводов.

Целью изобретения является повышение экономичности установки путем снижения потерь дросселирования в регулирующих клапанах цилиндра низкого давления, уменьшение расхода газа через клапан байпаса и клапан рециркуляции, а также оптимальной длительности режима противодавления,,

На чертеже изображена схема устройства,

Турбодетандер, состоящий из цилиндров частей высокого давления (ЧВД) 1 и цилиндров - частей низкого давления (ЧНД) 2 приводит в действие генератор 3, Газ к ЧБД 1 от коллектора нагнетания подводится через клапан 4, приводимый сервомотором 5, Га к ЧНД 2 из вьклопа ЧВД 1 подводится через клапан 6, проводимый сервомотором 7 ,

Выхлоп ЧВД 1 (камера отбора) чере клапан 8 рециркуляции привод имый сер вомотором 9, соединен также с входным коллектором компрессорной станции. Входной коллектор компрессорной станции через байпасный клапан 10, управляемый сервомотором 11, сое динен с выхлопом ЧНД 2 подк.шоченным к топливному коллектору газотурбинных агрегатов компрессорной станции,:

Сервомоторы 55 7, 9 и 11 имеют электрические входы,

Датчик частоты вращения вала тур- бодетандера 12 и моторнь Й задатчик

ТЗо подключенные к релейному блоку 14, образуют регулятор 15 частоты, Датчик 16 противодавления и задатчик 17, подключенные к релейному блоку 18, образуют первый регулятор 19 противодавления. На сервомоторе И установлен релейный датчик 20 положения закрытия кпапанаЮ. На сервомоторе 7 установлен датчик 21 положения открытия клапана 6« На сервомоторе 9 установлен релейный датчик 2 положения закрытия клапана 8

Переключатель 23 имеет управляющую обмотку 24 и контакты 25-30 а к управляющей обмотке подключены ручной ключ 31 и два реле частоты; минимальный 32 и максимальный 33 Датчик 34 и задатчик 35, подключенные к релейному блоку 36, образутат второй регулятор 37 противодавления, подключенный к .сервомотору 11 через контакт 30 переключателя 23,

Устройство работает следующим образом.

Если частота вращения ротора турбо детандера не выходит за максимально и минимально допустимые значения (например, составляет 49,5-50з5 Гц), то путем воздействия ключа 31 на обмотку 24 перек:Бочатель 23 может быть установлен в верхнее положение что соответствует режиму работы с регу- .Г1ируем1)1м противодавлением (режим параллельной работы с энергосистемой).

При этом регулятор 15 частоты, через контакт 25 подключен к своему задатчику 13 Первый регулятор 19 противодавления через контакт 26 подключен к сервомотору 5, Датчик 22 по- ло;кения сервомотсрка 9, через контакт 28 ПОД- пючен к сервомотору 9., Датчик 21 положенля сервомотора 7 через контакт 27 подключен к сервомотору 7,- Датчик 20 положения сервомотора 11 подключен к сервомотору 11 через контакт 29.

При этом регулятор 15 воздействует на задатчик 13, поддерживая на выходе нулевой сигнал, что обеспечивает его безударное подключение к сервомотору 5. Первый регулятор 19 проти- водавления воздействует на сервомотор 5, обеспечивая необходимый расход газа для поддержания заданного давления в топливном коллекторе станции

Мощность генератора 3, при этом определяется расходом газа через ЧВД 1 и ЧВД 2 в топливный коллектор станции.

Оптимизация этого режима обеспечивается тем, что датчик 21 воздейст- вует на сервомотор 7, удерживая его в положении открытия клапана 6 с целью предотвращения дросселирования газа в клапане 6, и датчики 20 и 22 удерживают сервомоторами 9 и 11 клапаны 8 и 10 в закрытом положении, предотвращая утечку газа из камеры отбора через клапан 8 и питание топливного котшектора через клапан 10 байпаса, Второй регулятор 37 противодавления отключен i

При снижении частоты вращения ротора ниже допустимого предела (или повышения частоты выше допустимого предела) реле 32 (или 33) соответственно воздействует на обмотку 24 и пе реводит переключатель 23 в нижнее положение.

При этом регулятор 15 через контакт 25 подключается к сервомотору 5. Первый регулятор 19 противодавления через контакт 26 подключается к сервомотору 7. Датчики 20 и 21 положения сервомотора 7 и 11 через контакты 27 и 29 подключаются к сервомотору 9, Датчик 22 положения сервомотора 9 через контакт 28 отключается от связи с сервомотором 9, Второй регулятор 37 противодавления через контакт 30 переключателя 23 подключается к сервомотору 11.

При этом турбодетандер работает в режиме независимого поддержания частоты и противодавления (автономный режим работы).

Клапан 4 управляется по частоте от регулятора 15, клапан 6 - по противодавлению от первого регулятора 19 противодавления. Если расхода через кла-

г

ю

15

20 25 зо

35

40

45

пан 6 не хватает для поддержания противодавления, то второй регулятор 37 противодавления, Р1меющий уставку несколько ниже ставки первого регулятора 19, открывает байпаснь й клапан 10, подключаясь к регулированию противодавления. Различные установки регуляторов 19 и 37 предотвращают открытие клапана 10 раньше полного открытия клапана 6.

Если расход через клапан 4 превосходит расход через клапан 6, открывается клапан 8 рециркуляции, осуществляется сброс газа из турбодетанде- ра после ЧВД 1. Сигнал открытия клапана 8 для данной заявки несуществен,

OптимI зация режима при этом происходит следующим образом.

Если клапан 6 полностью открыт и также открыт клапан 10, то датчик 20 положения воздействует на сервомотор 9 на закрытие клапана 8 с целью повьшения давления на выхлопе ЧВД 1 и сопутствующего закрытия клапана 10 для уменьшения пропуска газа через байпас в обход ЧНД 2.

Если клапан 10 закрыт а клапан б прикрыт, то датчик 21 положения воздействует на сервомотор 9 на открытие клапана 8 с целью снижения давления на выхлопе ЧВД 1 и сопутствующего открытия клапана 6 для уменьшения дросселирования газа в этом клапане. Случай, когда клапан 6 прикрыт, а клапан tO открыт, невозможен из-за различия уставок регуляторов 19 и 37,

Таким образом, на обоих режимах (в обоих положениях переключателя 23) обеспечивается минимально возможное дросселирование газа в клапане 6, минимально возможный пропуск газа через клапан 10 байпаса в обход ЧНД 2 и минимально возможный расход газа через клапан 8 рециркуляиди.

Формула изобретения

Устройство для управления турбо- детандером электротехнологической установки, содержащее переключатель режимов, регуляторы частоты и противодавления, связанные с регуляторами сервомоторы клапана байпаса, клапана рециркуляции, регулирующих клапанов цилиндра высокого давления и цилиндра низкого давления, причем все сервомоторы, кроме сервомотора регулирущих клапанов цилиндра высокого давления, имеют датчики крайних положений, о тличающееся тем, что, с целью повышения экономичности установки путем снижения потерь дросселирования в регулирующих клапанах цилиндра низкого давления, уменьшения расхода газа через клапан байпаса и клапан рециркуляции, а также оптимальной длительности режима противодавления, устройство дополнительно содержит реле мини

мально и максимально допустимых значений частоты вращения, подключенные к управлякнцей обмотке пе.ре1слючателя режимов, а датчики закрытого положе- ния байпасного клапана, закрытого положения клапана рециркуляции и открытого положе 1шя регулирующих клапанов цилиндра низкого давления подключены через переключатель режимов к сервомоторам байпасного клапана, клапана рециркуляи ш и регулирующих клапанов цилиндра низкого давления, со- сЗтветственно.

Изобретение м.б. использовано в установках, предназначенных для энергоснабжения газоперекачивающих станций магистральных газоприводов. Цель изобретения - повышение зконо- мичности установки. Для этого устройство дополнительно содержит реле минимально 32 и максимально 33 допустимых значений частоты вращения ротора турбодетандера, подключенные к управляющей обмотке переключателя 23 режимов. Датчики 20, 22, 21 закрытого положения байпасного клапана 10,, закрытого положения клапана 8 рециркуляции и открытого положения регулируюсь S