Способ управления газотурбогенератором Советский патент 1992 года по МПК F02C9/18 

Изобретение относится к газотурбино- строению, в частности касается управления газотурбогенератором путем перепуска в атмосферу части воздуха за компрессором приводного газотурбинного двигателя со свободной турбиной.

Известен способ управления газотурбогенератором по сигналу сброса электрической нагрузки путем подключения к генератору секций устройства электрического торможения. Бетэловые резисторы РШ-2 используются в каждой секции этого устройства в качестве нагрузки. Мощность резисторной установки принимается равной мощности газотурбогенератора. Подключениесекций устройства электрического торможения вместо сбрасываемой нагрузки осуществляется система регулирования, что позволяет уменьшить разгон ротора газотурбогенератора и исключить срабатывание автомата безопасности.

Известен способ защиты турбомашины при сбросе нагрузки. Способ направлен на повышение надежности при качениях в энергосистемах. Для его реализации двумя

датчиками измеряют соответственно частоту вращения и угловое ускорение ротора, сравниваютс заданными значениями и формируют защитные сигналы при превышении измеряемыми величинами заданных значений. По защитному сигналу выдают команду на отключение генератора от сети.

В качестве прототипа принят известный способ управления газотурбогенератором для предотвращения разгона ротора генератора в случае сброса полной нагрузки путем перепуска воздуха за компрессором.

Недостатком прототипа являемся сложность управления устройством перепуска воздуха, заключающаяся в необходимости исключения возможности открытия устройства перепуска на установившихся рабочих режимах и при плавных сбросах мощности. Кроме того, открытие устройства перепуска должно происходить только при резких и в достаточно большом диапазоне сбросах мощности, при которых возможно срабатывание автомата безопасности, на различное время в каждом конкретном случае сброса мощности. При этом открытие устройства перепуска не должно приводить к увеличеV4 vj

О

N СО

нию температуры газа выше допустимой и срабатыванию температурной защиты.

Целью изобретения является повышение надежности работы газотурбогенератора путем снижения заброса частоты вращения тяговой турбины и исключения помпажа компрессора при резком сбросе нагрузки генератора.

Поставленная цель достигается тем, что открытие перепуска воздуха за компрессором осуществляют при увеличении частоты вращения тяговой турбины выше заданной величины, превышающей на 3-5% поддерживаемое регулятором значение частоты враа1ения тяговой турбины, а закрытие перепуска воздуха за компрессором осуществляют при снижении частоты вращения ниже заданной величины с временной задержкой.

На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - график переходного процесса газотурбогенератора по мощности N и частоте вращения п от времени г при мгновенном сбросе номинальной нагрузки.

Предлагаемый способ управления газотурбогенератором, содержащим приводной газотурбинный двигатель, включающий компрессор 1, систему 2 регулирования, тяговую турбину 3, соединенную : ротором 4 турбогенератора осуществляют следующим образом. При мгновенных сбросах нагрузки на режимах, близких к номинальному, происходит значительное увеличение частоты вращения ротора турбогенератора 4 (участок ав на фиг.2). Частоту вращения ротора турбогенератора 4 контролируют датчиком 5 частоты вращения, который настраивают на частоту вращения, выше номинальной на 3-5% (линия 2 на фиг.2). Настройка датчика 5 назначается в зависимости от величины момента инерции ротора турбогенератора 4, его тепловой инерционности и быстродействия системы 2 регулирования, величины перепуска воздуха, а также с учетом настройки автомата безопасности, которая на 12% выше номинальной частоты вращения исходя из условия удержания обмоток генератора в пазах его ротора. По сигналу Датчика 5 частоты вращения ротора турбогенератора осуществляют открытие перепуска воздуха за компрессором, в результате чего уменьшается скорость разгона ротора (участок scd на фиг, 2). Открытие устройства

6 перепуска воздуха по сигналу датчика 5 частоты вращения ротора турбогенератора с настройкой на частоту вращения на 3-5% выше номинальной (3090-3150 об/мин.) исключает срабатывание автомата безопасности при мгновенных сбросах нагрузки с режимов, близких к номинальному, и срабатывание устройства 6 перепуска при плавных сбросах нагрузки.

Во избежание колебательного процесса при закрытии-открытии перепуска воздуха закрытие перепуска осуществляют с временной задержкой, например, на 3-5 с, после сигнала датчика (участок de на фиг.2).

Заданная временная задержка назначается индивидуально для конкретного двигателя из следующих соображений: после закрытия устройства перепуска и увеличения по этой причине мощности газотурбинного

двигателя и частоты вращения ротора турбогенератора не должна достигаться частота вращения, равная настройке датчика, и происходить повторное открытие перепуска воздуха.

Использование предлагаемого способа управления газотурбогенератором обеспечивает повышение надежности его работы за счет исключения аварийных остановок при мгновенных сбросах нагрузки с режимов, близких к номинальному, что позволяет экономить топливо и электрическую энергию, необходимую для повторного запуска и вывода турбогенератора на режим, а также исключает перебои в снабжении электрической энергией потребителей.

Формула изобретения Способ управления газотурбогенератором путем дозирования топлива регулятором пропорционально частоте вращения

тяговой турбины и открытия перепуска воздуха за компрессором при приближении к границе помпажа, от л ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности и исключения помпажа компрессора при резком

сбросе нагрузки генератора, открытие перепуска воздуха за компрессором осуществляют при росте частоты вращения тяговой турбины выше заданной величины, превышающей на 3-5% поддерживаемое регулятором значение частоты вращения тяговой турбины, а закрытие перепуска воздуха за компрессором осуществляют при падении частоты вращения ниже заданной величины с временной задержкой.

/

Использование: система управления тяговой турбиной ГТД, имеющего перепуск воздуха за компрессором. Сущность изобретения: открытие перепуска производится по частоте вращения тяговой турбины с введением временной задержки. 2 ил.

/

Р атмосферу

7

Фиг.