CN113898435B - 一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构及方法，可以平稳控制超临界二氧化碳透平起机冲转时的运行转速，远离转子临界区，同时避免透平紧急停机下转子热弯曲。一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构，包括依次连接的透平、第一联轴器、减速箱、第二联轴器、发电机，其中，减速箱的高速轴前端通过第一联轴器与透平动力连接，减速箱的低速轴后端通过第二联轴器与发电机动力连接；减速箱的低速轴前端依次连接超越离合器、盘车电机，所述盘车电机的额定转速低于透平转子的临界转速，所述超越离合器的脱开转速高于盘车电机的额定转速，且低于透平转子临界转速。
Description
技术领域
本发明涉及超临界二氧化碳透平技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构及方法。
背景技术
以超临界二氧化碳为介质的循环发电系统效率高，可替代传统发电循环系统，并且系统体积小，为提高效率，系统热力循环的温度(550℃以上)、压力(15-32MPA)较高。超越离合器是随着机电一体化产品的发展而出现的基础件，该离合器可设置一个定转速，使主动轴与从动轴在该转速下实现自行离合。
超临界二氧化碳透平在起机冲转时，由于透平转子存在一定转动惯量，要想让转子转起来，起初进入透平内部的工质流量、压力就相对较大，当透平转子一旦旋转起来后，转子会加速旋转，最后稳定在一个转速下运行，该稳定转速不易控制，如该转速停留在透平转子的临界区域，很容易使透平振动偏大，甚至对透平本体造成损坏。在透平紧急停机时，由于透平本体温度较高，转子在高温下停止旋转，转子(轴)静止时受热不均，容易热弯曲，一旦转子弯曲后，透平无法再次正常启动。
为了平稳控制超临界二氧化碳透平起机冲转时的运行转速，远离转子临界区，同时避免透平紧急停机下转子热弯曲，本发明设计了一种盘车电机及超越离合器在超临界二氧化碳透平上的运用控制方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构及方法，可以平稳控制超临界二氧化碳透平起机冲转时的运行转速，远离转子临界区，同时避免透平紧急停机下转子热弯曲。
本发明的目的是这样实现的：
一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构，包括依次连接的透平、第一联轴器、减速箱、第二联轴器、发电机，其中，减速箱的高速轴前端通过第一联轴器与透平动力连接，减速箱的低速轴后端通过第二联轴器与发电机动力连接；
减速箱的低速轴前端依次连接超越离合器、盘车电机，所述盘车电机的额定转速低于透平转子的临界转速，所述超越离合器的脱开转速高于盘车电机的额定转速，且低于透平转子临界转速。
优选地，所述透平、第一联轴器、盘车电机、超越离合器、减速箱固定在底座上；所述发电机安装在发电机底座上，所述底座、发电机底座上设有润滑油站、润滑油泵，供透平、变速箱及发电机润滑。
一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制方法，包括一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构，
透平启动控制方法
盘车电机启动前，给透平、减速机及发电机持续供油润滑，给透平的干气密封供入二氧化碳气体，为防止盘车启动时，通入的二氧化碳气体在高压力情况下经节流后成为固体，损坏干气密封，需透平的干气密封壳体温度≥80℃，且透平内部压力达到2MPA时，此时启动盘车电机，使透平随盘车电机以低于透平转子临界转速的低转速运行10min，待转子运行稳定；然后，在透平内部逐渐缓慢通入二氧化碳工质，透平内的涡轮蜗盘开始做功，透平转速缓慢上升，直至透平达到超越离合器脱开转速，盘车电机通过远程控制自动断开电源，盘车电机及超越离合器完成透平冲转步骤；
透平紧急停机控制方法
透平在紧急停机时，透平转速急剧下降，当透平转速降至超越离合器脱开转速以下时，超越离合器自动啮入；透平转速降至盘车电机额定转速时，盘车电机通过远程控制通电自动启动，透平在盘车电机额定转速下持续运行，待缸体温度降至低于200℃时，即关闭盘车电机电源。
由于采用了上述技术方案，本发明可以平稳控制超临界二氧化碳透平起机冲转时的运行转速，远离转子临界区，同时避免透平紧急停机下转子热弯曲。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记
附图中，底座1、透平2、第一联轴器3、盘车电机4、超越离合器5、减速箱6、第二联轴器7、发电机8、发电机底座9。
具体实施方式
参见图1，为本发明的一种超临界二氧化碳透平发电机组外形组装图，主要由润滑油站及底座、透平、联轴器(透平与减速箱之间第一联轴器3，减速箱与发电机之间第二联轴器7)、盘车电机、超越离合器、减速箱、发电机8、发电机底座组成。超临界二氧化碳进入透平，涡轮蜗盘做功带动透平主轴旋转，经减速箱变速后，带动发电机旋转发电。所述底座、发电机底座上分别设有润滑油站，润滑油站上安装有润滑油泵，存有足够润滑油，供透平、变速箱及发电机润滑；透平与变速箱，变速箱与发电机分别由联轴器进行连接；盘车电机仅在起机与停机时使用。
透平启动方式
盘车电机与超越离合器安装在减速机低速级(与发电机同轴，位置见图1)一端，盘车电机启动前，将油泵开启，给透平、减速机及发电机持续正常供油润滑3min；透平干气密封供气，当透平干气密封壳体温度≥80℃及透平内部压力2MPA时，启动盘车电机，透平随盘车电机在低转速运行(低于透平转子临界转速)10min；透平内部逐渐缓慢通入二氧化碳工质，涡轮蜗盘开始做功，透平转速缓慢上升(上升速率可通过进气大小稳步调节)，直至透平达到超越离合器脱开转速(高于盘车转速，低于透平转子临界转速)，盘车电机及超越离合器完成透平冲转步骤。
透平紧急停机
透平在紧急停机时，透平转速急剧下降，当透平转速降至透平启动时超越离合器脱开转速时，超越离合器自动啮入；透平转速降至盘车电机额定转速时，盘车电机自动启动，透平在该转速下持续运行，待缸体温度降至较低温度(低于200℃)时，即可关闭盘车电机电源。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (2)
1.一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制方法，其特征在于：包括一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制结构，控制结构包括依次连接的透平、第一联轴器、减速箱、第二联轴器、发电机，其中，减速箱的低速轴前端通过第一联轴器与透平动力连接，减速箱的高速轴后端通过第二联轴器与发电机动力连接；
减速箱的低速轴前端依次连接超越离合器、盘车电机，所述盘车电机的额定转速低于透平转子的临界转速，所述超越离合器的脱开转速高于盘车电机的额定转速，且低于透平转子临界转速；
透平启动控制方法：
盘车电机启动前，给透平、减速机及发电机持续供油润滑，给透平的干气密封供入二氧化碳气体，为防止盘车启动时，通入的二氧化碳气体在高压力情况下经节流后成为固体，损坏干气密封，需透平的干气密封壳体温度≥80℃，且透平内部压力达到2MPA时，此时启动盘车电机，使透平随盘车电机以低于透平转子临界转速的低转速运行10min，待转子运行稳定；然后，在透平内部逐渐缓慢通入二氧化碳工质，透平内的涡轮蜗盘开始做功，透平转速缓慢上升，直至透平达到超越离合器脱开转速，盘车电机通过远程控制自动断开电源，盘车电机及超越离合器完成透平冲转步骤；
透平紧急停机控制方法：
透平在紧急停机时，透平转速急剧下降，当透平转速降至超越离合器脱开转速以下时，超越离合器自动啮入；透平转速降至盘车电机额定转速时，盘车电机通过远程控制通电自动启动，透平在盘车电机额定转速下持续运行，待缸体温度降至低于200℃时，即关闭盘车电机电源。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳透平发电机组的控制方法，其特征在于：所述透平、第一联轴器、盘车电机、超越离合器、减速箱固定在底座上；所述发电机安装在发电机底座上，所述底座、发电机底座上设有润滑油站、润滑油泵，供透平、变速箱及发电机润滑。
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