CN107075972A - 借助于调节转子角以目标联接角联接燃气轮机和蒸汽轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将燃气轮机和蒸汽轮机联接的方法，所述燃气轮机与发电机连接，其中发电机具有励磁线圈，通过改变流过励磁线圈的励磁电流能够改变所述励磁线圈的励磁，所述方法具有如下步骤：a)将蒸汽轮机加速和/或减速，使得以目标联接角进行联接；b)在需要时，改变励磁电流，使得励磁线圈的由此改变的励磁造成改变的转子角，其中改变转子角，以便辅助达到目标联接角。本发明还涉及一种类似的方法，其中为了更好的脱开而改变转子角。同样提供一种相关的调控装置。

Description

借助于调节转子角以目标联接角联接燃气轮机和蒸汽轮机

技术领域

在燃气轮机发电站启动时通常适用的是，一旦能够借助于燃气轮机的废热提供足够的蒸汽以运行燃气轮机，就接入蒸汽轮机。为此，借助于联接机构将燃气轮机和蒸汽轮机联接。特别是为了避免不平衡而采取如下措施：通过有针对性地调控联接过程，在目标联接角下进行联接。为此，蒸汽轮机以适当的方式加速。燃气轮机的频率就此而言预设为必须与所馈入的电网的频率一致。

背景技术

从EP 1 911 939 A1中已知一种用于借助于联接机构将流体机械的驱动轴与从动轴联接的方法。将流体机械加速至关于从动轴次同步的转速，并且在设定用于开始联接的信号之前保持所述保持速度，以便实现以目标联接角联接。流体机械通常是蒸汽轮机，并且从动轴是用于驱动发电机的轴。

发明内容

本发明的目的是提供一种以目标联接角进行改善地联接的可能性。所述目的的解决方案尤其可在独立权利要求中找到。从属权利要求给出有利的改进方案。在说明书中和在附图中包含其他信息。

提供一种用于将燃气轮机和蒸汽轮机联接的方法，所述燃气轮机与发电机连接，其中发电机具有励磁线圈。通过改变流过励磁线圈的励磁电流能够改变励磁线圈的励磁。所述方法具有如下步骤：a)将蒸汽轮机加速和/或减速，使得以目标联接角进行联接；b)在需要时，改变励磁电流，使得励磁线圈的由此改变的励磁造成改变的转子角(Polradwinkel)，其中改变转子角，以便辅助达到目标联接角。

清楚的是，步骤a)和步骤b)在时间上至少部分地重叠。如果不能或仅能困难地，例如不能在短时间内，以步骤a)实现目标联接角，那么总是进行步骤b)。步骤a)是已知的，以至于对此不进行另外描述。

对步骤b)进行详细阐述。在励磁电流方面存在自由度，所述自由度引起励磁线圈的励磁。由此，能够影响所谓的转子角。也称作负荷角(Lastwinkel)的转子角通常理解为同步电机的转子超前于同步旋转场的角。在此不探讨细节，因为这些细节是本领域技术人员已知的。重要的是要理解：通过改变转子角引起无功功率改变，然而还能够提供所需的有功功率。通过改变转子角可以满足如下要求：使得发电机以电网频率转动，并且同时可实现发电机进而燃气轮机的角位置的改变。即本发明不仅可能影响蒸汽轮机的角位置，而且也可以影响燃气轮机的角位置。虽然通常仅能够实现几度的影响，但是提供了如下附加自由度，所述附加自由度能够大幅简化和加速按需要以目标联接角进行的联接。

转子角与有功功率和无功功率的比相关。因为有功功率和无功功率的比与励磁、即与励磁电流相关，所以在给定有功功率时相应地选择无功功率原则上等同于相应地选择励磁电流。由该相关关系明确的是，不需直接检测转子角。原则上在给定有功功率时相应地改变无功功率是足够的。因此，在调控时能够借助于固有地检测出的参数、有功功率和无功功率。在有功功率、无功功率和转子角之间的相互关系能够从所谓的功率图中获得，如下文中更详细阐述的。

在一个实施方式中，在燃气轮机关于目标联接角超前时提高励磁电流，并且在燃气轮机落后时降低励磁电流。通常通过提高励磁能够降低转子角。即降低转子超前同步旋转场的角。因此，发电机进而燃气轮机似乎略微向回转动，使得消除燃气轮机关于目标联接角的超前。

在一个实施方式中，将励磁电流的改变用于补偿电网频率的波动，所述电网频率的波动使达到目标联接角变得困难。虽然原则上致力于保持电网频率尽可能恒定，在德国例如致力于50赫兹的值，但是仍出现小的波动。如果在联接期间，刚好也在实际联接之前，在蒸汽轮机加速或减速期间出现所述波动，那么通常不再能相应地调整蒸汽轮机的加速。在此情况下，励磁电流的改变和随之产生的转子角的改变进而燃气轮机的角位置的改变是非常重要的，如果不是必需的，以便顺利地以目标联接角连接。

在一个实施方式中，可通过改变励磁电流将燃气轮机的角以至多5°改变。如已经阐述的，可实现的角变化是相对受限的，但无论如何还是重要的。在此保持不变的是，通过蒸汽轮机的适当的加速和联接时间点的选择给出在联接时的主要的自由度。

在一个实施方式中，为了改变励磁电流而改变励磁电压。这使能够以简单的方式影响励磁电流。

上面的想法也能够用于将蒸汽轮机和与发电机连接的燃气轮机脱开的方法。发电机还具有励磁线圈，通过改变流过励磁线圈的励磁电流能够改变励磁线圈的励磁。在脱开时，改变励磁电流，使得励磁线圈的由此改变的励磁造成改变的转子角，转子角的改变使脱开变得简单。如上面在联接的情况中已经描述的，转子角的改变使燃气轮机能够转动。在特定的情形下，这在脱开时、即在松开燃气轮机和蒸汽轮机之间的联接时能够是有利的。尤其地，通常能加速脱开。这降低联接的磨损。

同样提供一种用于具有燃气轮机、蒸汽轮机和发电机的单轴涡轮机组的调控装置。调控装置设置为，使得能够执行上文所描述的用于联接和/或脱开的方法。在此，通常固有存在的调控装置的临界的改变是足够的。在多种情况下，可能限定于不同的程序设计。因此，根据本发明的方法的实施仅需要非常有限的耗费。在正常情况下，现有的单轴涡轮机组的改装、准确地说相关的调控装置的改装也能够是不成问题的。

附图说明

根据图1说明其他细节，图1示出功率图，其中示出无功功率、有功功率和转子角之间的相互关系。

具体实施方式

在图1的横坐标上示出以MW计的有功功率。在纵坐标上示出以Mvar计的无功功率。线1在无功功率为0的情况下伸展。因此，在位于线1上的工作点上仅提供有功功率。在位于线1下方的工作点上无功功率为负，在位于上方的工作点上无功功率为正。在边缘处终止的直线表示Cos phi的特定的值，其中在矢量图中phi是在发电机中感生的电压和由此得到的电流之间的角。

在此重要的是，从位于左下方的原点2起始的箭头3、4和5。如可见，所述箭头在工作点处以相同的有功功率、然而不同的无功功率终止。将箭头3和5的两个端点连接的线段6是典型的在有功功率保持不变的情况下无功功率能够调节的范围。

在箭头3、4以及5与纵坐标轴之间的角是相应的转子角。通过测量技术确定原点2的位置。通常，在功率图中能够读出转子角，在功率图中从原点2至相应的工作点绘出箭头，并且确定所述箭头与纵坐标轴的角。

如果例如在位于箭头4端部处的工作点处联接并且由调控装置确定：燃气轮机对于以目标联接角联接而言超前2°，那么适于将转子角降低2°。如根据图1的功率图中可见，为此提高无功功率。为此适于降低励磁、即降低励磁电压进而降低励磁电流，直至转子角为42°。因此，能够以简单的方式通过无功功率的改变影响转子角进而以改进的方式影响目标联接角，所述无功功率的改变能够由改变的励磁引起。

Claims (7)

1.一种用于将燃气轮机和蒸汽轮机联接的方法，所述燃气轮机与发电机连接，

其中所述发电机具有励磁线圈，通过改变流过所述励磁线圈的励磁电流能够改变所述励磁线圈的励磁，所述方法具有如下步骤：

a)将所述蒸汽轮机加速和/或减速，使得以目标联接角进行联接；

b)在需要时，改变所述励磁电流，使得所述励磁线圈的由此改变的励磁造成改变的转子角，

其中改变所述转子角，以便辅助达到所述目标联接角。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在所述燃气轮机关于所述目标联接角超前时提高所述励磁电流，以及在所述燃气轮机落后时降低所述励磁电流。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述励磁电流的改变用于补偿电网频率的波动，所述波动使达到所述目标联接角变得困难。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

通过改变所述励磁电流，能够将所述燃气轮机的角以至多5°改变。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

为了改变所述励磁电流而改变所述励磁电压。

6.一种用于将蒸汽轮机和与发电机连接的燃气轮机脱开的方法，

其中所述发电机具有励磁线圈，通过改变流过所述励磁线圈的励磁电流能够改变所述励磁线圈的励磁，

其中改变所述励磁电流，使得所述励磁线圈的由此改变的励磁造成改变的转子角，所述改变的转子角使脱开变得简单。

7.一种用于单轴涡轮机组的调控装置，所述单轴涡轮机组具有燃气轮机、蒸汽轮机和发电机，所述调控装置设置为，使得能够执行根据上述权利要求中一项或多项所述的方法。