Газопаротурбинная электроэнергетическая установка Советский патент 1993 года по МПК F01K23/10 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности, к конструкциям газопаротурбинных установок (ГПТУ), включающих снабженный котлом-утилизатором (К-У) газотурбинный двигатель (ГТД), паровую турбину (ПТ) и подключенный к ним через редуктор синхронный электрогенератор (СЭГ)

Цель изобретения - повышение экономичности установки путем поддержания начальной температуры газа, постоянной во всех диапазонах нагрузок генератора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено общее устройство установки.

Установка содержит газотурбинный двигатель (ГТД) 1, снабженный котлом-утилизатором (К-У) 2 и включающий турбокомпрессор (ТК)3 и свободную силовую турбину (СТ) 4, подключенную к К-У паровую турбину (ПТ) 5 с конденсатором 6 и синхронный электрогенератор (СЭГ) 7, подключенный к электросети 8 потребителей и кинематически соединенный через общий редуктор 9 с ГТД, с ПТ 5 и с электродвигателем (ЭД) 10, снабженный регулятором мощности 11. Установка также снабжена вспомогательным бирототивным электрогенератором (БЭГ) 12, включающим вращающиеся в одном направлении роторы 13 и 14, соединенные коаксиальными валами 15 и 16 с ТК 3 и с СТ 4 БЭГ 12 через скользящее контактное устройство 17 электрически соединен с ЭД 10. ГТД снабжен датчиком температуры газа 18, связанным с регулятором мощности 11 Валы турбин 4, 5 и ЭД 1Q соединены с шестернями 19, 20, 21 редуктора 9 а ротор СЭГ 7 соединен валом с шестерней 22

Установка работает следующим образом

При расчетной температуре наружного воздуха, например. ТНи + 20°С на номинальной мощности ГТД. когда в нем начальная температура газа (Тг) соответствует номинальному значению () БЭГ 12 и ЭД 10 вращаются вхолостую При снижении мощности ГТД например, до 0,5 от номинальной, из-за соответствия расходов топлива и воздуха происходит снижение и снижение мощности ПТ 5 Под воздействием датчика 18 и регулятора 11 увеличивают мощность БЭГ 12 и ЭД 10 В результате часть мощности (Мэм) от трубокомпрессора 3 через электромагнитное сцепление (БЭГ 12 работает как электромагнитная муфта) роторов 13 и 14 отводится к шестерне 19 и затем к ЭГ 7 а часть мощности (Ыэд) от ТК 3

сл С

00

ю ел со

превращают в электрическую энергию БЭГ 12 и через ЭД 10 и шестерню 21 также отводят к ЭГ 7. Соотношение их отводимых от ТК 3 мощностей определяется частотами вращения ТК 3, СТ 4 (Пз и Пи) и разностью частот роторов 13, 14 (Пэг-ГЪг). Так при значениях об/мин. , Мэд:Ыэм 1:2, а при , и , . В результате снижения мощности за счет отбора Ызм+Мэд (при постоянном расходе топлива) снижают расход воздуха компрессора ГТД и повышают температуру газа до ТГ-ТН. Затем снижают расход топлива и выводят установку на устойчивый режим работы. Аналогичным образом работает установка при снижении Тнв, например, до Тн«(-20)0С, т.е. при снижении Тг.

При увеличении мощности ГТД, например, при возвращении в исходное состояние, установка работает следующим образом. При увеличении расхода топлива и под воздействием датчика 18 и регулятора 11 снижают мощности МЭд и МЭм и тем самым увеличивают мощность ТК 3 и производительность компрессора ГТД. В результате происходит снижение Тг до и установку выводят на устойчивый режим работы. Использование в установке двух электрических машин (ЭМ) 12 и 10 приводит к потерям при отводе мощности от ТК 3, а повышение Тг двигателя повышает экономичность установки.В общем итоге экономичность установки повышают на 20-25%.Кроме то- го,использование в установке биротативного ЭГ 12 снижает мощность ЭМ 12,10 в шесть раз исоответственно потери в ЭМ.чго повышает экономичность, Формула изобретения Газопаротурбинная электроэнергетическая установка, содержащая газотурбинный двигатель, включающий турбокомпрессор и

свободную силовую турбину, соединенную с синхронным электрогенератором, подключенным к сети потребителей, расположенный на выходе силовой турбины котел-утилизатор и утилизационную паровую турбину, соединенную с упомянутым синхронным электрогенератором.о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности путем поддержания начальной температуры газа постоянной на всем

диапазоне нагрузок генератора, она снабжена дополнительным электрогенератором, регулирующим электродвигателем; регулятором мощности и редуктором, при этом дополнительный электрогенератор соединен коаксиальными валами с турбокомпрессором и свободной силовой турбиной, выполнен бироторным и через редуктор соединен с синхронным электрогенератором и регулирующим электродвигателем, а последний дополнительно электрически через регулятор мощности подключен к биротор- ному электрогенератору

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: газопаротурбинная электроэнергетическая установка дополнительно снабжена регулирующим электродвигателем, регулятором мощности и редуктором, связанными между собой и электрогенератором механически и электрически, что позволяет повысить экономичность установки за счет поддержания постоянной температуры газа во всем диапазоне нагрузки электрогенератора 1 ил