CN102645339A - 燃气轮机负荷试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气轮机负荷试验装置，包括燃气轮机、发电机、电气馈电柜、燃气轮机综合控制柜及人机接口；可对本发明的燃气轮机负荷试验装置进行试验。在并网发电时，电网可以将燃气轮机稳定在平衡转速，有利于减少燃气轮机飞车的几率；发电机采用电磁转换，加载负荷的响应时间缩短；本发明的燃气轮机负荷试验装置的各个组件之间采用电缆连接，结构简单、试验时操作方便；且本发明的燃气轮机产生的能量通过能量转换回馈到电网或供给用电设备，将电能回收，大大的节约了能源。

Description

燃气轮机负荷试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机负荷试验技术领域，特别地，涉及一种燃气轮机负荷试验装置及上述燃气轮机负荷试验装置的试验方法。

背景技术

燃气轮机的压气机连续地从大气中吸入空气并将其逐级压缩；压缩后的空气变热并进入燃烧室，与燃烧室内喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气。高温燃气随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机的叶轮旋转；加热后的高温燃气做功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，如燃气轮机连接有负荷，则余功作为燃气轮机的输出机械功。

燃气轮机负荷试验一般是在平衡转速下进行的，多采用传统的水力测功装置、电涡流测功装置，水力测功装置、电涡流测功装置的基本原理是将燃气轮机产生的机械能转化为热能由水冷却后把热量带走。

但采用水力测功装置、电涡流测功装置存在以下缺陷：

1、水力测功装置、电涡流测功装置由于其原理的限制，加载负荷时反应时间较长，基本在秒级。

2、系统设备较复杂，需要敷设水系管路和冷却设备，工作时耗费大量的工业用水。

3、燃气轮机输出机械功转换过程中亦有较多的能量损耗，除了热量辐射损失外，工作介质水吸收一定热量后会转化为蒸汽，也造成能量损失，所以水力、电涡流测功装置作为燃气轮机的负载试验，效率不高，测量不准。

4、燃气轮机发出的能量不能回收，试验成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种燃气轮机负荷试验装置及试验方法，以解决燃气轮机负荷试验中加载负荷时，试验装置的反应时间长、效率不高、测量不准且试验成本高的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种燃气轮机负荷试验装置，在进行试验时与电网相接，包括燃气轮机、发电机、电气馈电柜、燃气轮机综合控制柜及人机接口；燃气轮机的输出轴与发电机的轴连接；发电机的三相定子绕组与电气馈电柜的第一接口连接，电气馈电柜的第二接口与电网连接，电气馈电柜的第三接口与燃气轮机综合控制柜的第一接口连接；燃气轮机综合控制柜的第二接口与燃气轮机连接，燃气轮机综合控制柜的第三接口与人机接口连接。

进一步地，燃气轮机负荷试验装置还包括电容补偿柜，电容补偿柜与电气馈电柜的第四接口连接。

进一步地，电容补偿柜为并联电容补偿柜。

进一步地，发电机为异步发电机。

根据本发明的另一方面，还提供了一种燃气轮机负荷试验方法，包括以下步骤：步骤一：起动燃气轮机；步骤二：燃气轮机综合控制柜采集燃气轮机的输出转速N，并与发电机的同步转速n进行比较；如输出转速N未达到并网要求，则燃气轮机综合控制柜重复进行步骤二；如输出转速N达到并网要求，则执行下述步骤三；步骤三：人机接口发出并网指令，并发送给电气馈电柜；步骤四：电气馈电柜执行并网指令，电网为发电机提供无功电流，发电机建立机端电压；步骤五：人机接口向燃气轮机综合控制柜发出增加负荷指令；步骤六：燃气轮机的燃料供应加大，发电机发电，并将电能输送给电网。

进一步地，步骤一中发电机随着燃气轮机的输出轴的旋转而起动。

进一步地，步骤二的并网要求为：输出转速N是发电机的同步转速n的101%~103%。

进一步地，电容补偿柜为发电机提供无功电流。

本发明具有以下有益效果：本发明的燃气轮机负荷试验装置在并网发电时，电网可以将燃气轮机稳定在平衡转速，有利于减少燃气轮机飞车的几率；发电机采用电磁转换，加载负荷的响应时间缩短；本发明的燃气轮机负荷试验装置的各个组件之间采用电缆连接，结构简单、试验时操作方便；且本发明燃气轮机产生的能量通过能量转换回馈到电网或供给用电设备，将电能回收，大大的节约了能源。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的燃气轮机负荷试验装置的示意图；以及

图2是本发明优选实施例的燃气轮机负荷试验方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的优选实施例提供了一种燃气轮机负荷试验装置，用于对燃气轮机1进行负荷试验；其包括燃气轮机1、发电机2、电气馈电柜3、燃气轮机综合控制柜5、人机接口6。

燃气轮机1包括减速器（附图未示出），减速器的输出轴通过联轴器与发电机2的轴连接，以使减速器与发电机2的同轴转动。

发电机2包括三相定子绕组，优选地，发电机2为异步发电机。电气馈电柜3和燃气轮机综合控制柜5上分别设有多个连接接口，发电机2的三相定子绕组通过电缆连接电气馈电柜3的第一接口，电气馈电柜3的第二接口再与电网7连接，以使电网7通过电气馈电柜3为发电机2提供电流或者发电机2将产生的电能通过电气馈电柜3输送给电网7。电气馈电柜3的第三接口再与燃气轮机综合控制柜5的第一接口连接，以使燃气轮机综合控制柜5能够监控电气馈电柜3。优选地，电气馈电柜3的第四接口还与电容补偿柜4的接口通过电缆连接，当发电机2需长时间工作时，电容补偿柜4提供维持发电机2工作的无功电流。更优选地，电容补偿柜4为并联电容补偿柜。

燃气轮机综合控制柜5的第二接口通过电缆与燃气轮机1连接，以测得燃气轮机1的输出转速；燃气轮机综合控制柜5的第三接口通过电缆与人机接口6连接，燃气轮机综合控制柜5将处理得到的信息传送给人机接口6，人机接口6根据燃气轮机综合控制柜5处理得到的信息，发出相应的指令，通过燃气轮机综合控制柜5传送给电气馈电柜3，电气馈电柜3再执行相应的命令。

请参见图2，使用上述燃气轮机负荷试验装置进行试验的方法具体包括以下几个步骤；

步骤S1：起动燃气轮机1；

起动燃气轮机1，由于燃气轮机1的减速器的输出轴与发电机2同轴转动，燃气轮机1带动发电机2转动，发电机2起动。

步骤S2：燃气轮机综合控制柜5采集燃气轮机1的输出转速N，并与发电机2的同步转速n进行比较；

具体地，燃气轮机1转动，燃气轮机综合控制柜5中的传感器就会采集到燃气轮机1的输出转速N，且燃气轮机综合控制柜5将燃气轮机1的输出转速N与发电机2的同步转速n进行比较。

当燃气轮机1的输出转速N略大于同步转速n时，具体地，燃气轮机1的输出转速N是同步转速n的101%~103%时，则进行下述步骤S3；否则燃气轮机综合控制柜5继续采集燃气轮机1的输出转速N，将燃气轮机1的输出转速N与发电机2的同步转速n进行比较，直至得到燃气轮机1的输出转速N是同步转速n的101%~103%时进行下述步骤S3。

步骤S3：人机接口6发出并网指令，并发送给电气馈电柜3；

工作转速N是同步转速n的101%~103%时，燃气轮机综合控制柜5会发出信号到人机接口6，人机接口6根据信号可自动发出并网指令并发送给电气馈电柜3或者执行者根据信号向人机接口6发出并网指令并发送给电气馈电柜3。

步骤S4：电气馈电柜3执行并网指令，电网7为发电机2提供无功电流；发电机2建立机端电压；

具体地，电气馈电柜3经燃气轮机综合控制柜5接收到人机接口6的并网指令，将电网7通过电气馈电柜3与发电机2的三相定子绕组并联，电网7就会为发电机2提供无功电流，以使发电机2建立机端电压。

步骤S5：人机接口6向燃气轮机综合控制柜5发出增加负荷指令；

人机接口6向燃气轮机综合控制柜5自动发出增加负荷指令或者执行者通过人机接口6向燃气轮机综合控制柜5发出增加负荷指令。

步骤S6：燃气轮机1的燃料供应加大；发电机2发电，并将电能输送给电网7。

燃气轮机综合控制柜5接收到增加负荷的指令，就会立即控制燃气轮机1，使得燃气轮机1的燃料供应加大。燃气轮机1的燃料供应增加，燃气轮机1得到的能量增多，使得燃气轮机1的输出轴的扭矩增加，发电机2产生的电磁力矩也相应的加大，从而发电机2发电，产生电能，发电机2产生的电能再通过电气馈电柜3输送到电网7。

优选地，发电机2长时间工作，因电网7为发电机2提供无功功率，造成传输线路电流增加而发热，会损耗一部分功率，电容补偿柜4就会为发电机2提供无功电流，为发电机2的长时间工作提供持续的激磁电流。

本发明的燃气轮机负荷试验装置在并网发电时，电网可以将燃气轮机稳定在平衡转速，有利于减少燃气轮机1飞车的几率；发电机2采用电磁转换，加载负荷的响应时间缩短；本发明的燃气轮机负荷试验装置的各个组件之间采用电缆连接，结构简单、试验时操作方便；且本发明的燃气轮机1产生的能量通过能量转换回馈到电网7或供给用电设备，将电能回收，大大的节约了能源。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃气轮机负荷试验装置，在进行试验时与电网（7）相接，其特征在于，所述燃气轮机负荷试验装置包括：燃气轮机（1）、发电机（2）、电气馈电柜（3）、燃气轮机综合控制柜（5）及人机接口（6）；

所述燃气轮机（1）的输出轴与所述发电机（2）的轴连接；

所述发电机（2）的三相定子绕组与所述电气馈电柜（3）的第一接口连接，所述电气馈电柜（3）的第二接口与所述电网（7）连接，所述电气馈电柜（3）的第三接口与所述燃气轮机综合控制柜（5）的第一接口连接；

所述燃气轮机综合控制柜（5）的第二接口与所述燃气轮机（1）连接，所述燃气轮机综合控制柜（5）的第三接口与所述人机接口（6）连接。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机负荷试验装置，其特征在于，所述燃气轮机负荷试验装置还包括电容补偿柜（4），所述电容补偿柜（4）与所述电气馈电柜（3）的第四接口连接。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机负荷试验装置，其特征在于，所述电容补偿柜（4）为并联电容补偿柜。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机负荷试验装置，其特征在于，所述发电机（2）为异步发电机。

5.一种燃气轮机负荷试验方法，其特征在于，通过所述权利要求1至4的任意一种燃气轮机负荷试验装置进行试验，包括以下步骤：

步骤S1：起动所述燃气轮机（1）；

步骤S2：所述燃气轮机综合控制柜（5）采集所述燃气轮机（1）的输出转速N，并与所述发电机（2）的同步转速n进行比较；如输出转速N未达到并网要求，则所述燃气轮机综合控制柜（5）重复进行步骤S2；如输出转速N达到并网要求，则执行下述步骤S3；

步骤S3：所述人机接口（6）发出并网指令，并发送给所述电气馈电柜（3）；

步骤S4：所述电气馈电柜（3）执行并网指令，所述电网（7）为所述发电机（2）提供无功电流，所述发电机（2）建立机端电压；

步骤S5：所述人机接口（6）向所述燃气轮机综合控制柜（5）发出增加负荷指令；

步骤S6：所述燃气轮机（1）的燃料供应加大，所述发电机（2）发电，并将电能输送给所述电网（7）。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机负荷试验方法.，其特征在于，所述步骤S1中所述发电机（2）随着所述燃气轮机（1）的输出轴的旋转而起动。

7.根据权利要求5所述的燃气轮机负荷试验方法，其特征在于，所述步骤S2的并网要求为：所述输出转速N是所述发电机（2）的同步转速n的101%~103%。

8.根据权利要求5所述的燃气轮机负荷试验方法，其特征在于，所述电容补偿柜（4）为所述发电机（2）提供无功电流。

Images