CN1334902A - 起动一个包括涡轮泵和电动发电机的机组的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种起动一个包括涡轮泵和电动发动机的机组的方法,它具有下列特征:使涡轮压力管内的流动减速,以便造成压力管内的压力上升;使机组同步化,也就是使发电机电压和电网电压的相位一致;通过将电能馈入电网或以其他方式(例如借助发电机制动)给机组加载。

Description

起动一个包括涡轮泵和电动 发电机的机组的方法
本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的方法。
这种涡轮的特性曲线族通常表示在图表中，其中画有单位流量Q1′随单位转速n1′的变化关系。在有多台涡轮泵的情况下，特性曲线、亦即导向叶片开度线(die Linien der Leitschaufeloeffungen)呈S形弯曲。这种S形弯曲在特性曲线族的空载区、在极限的部分负荷区以及在从相位补偿到涡轮运行的过渡区都特别强烈。这导致在这些区域内当n1′的值大时，亦即在小压头时，不可能有稳定的稳态运行。在极端的情况下这甚至可能导致下列结果：由于涡轮进入制动运行或甚至处于泵反向运行，所以不可能使由涡轮和电动发电机组成的机组同步化和加载。
作为补救办法人们曾试图避免不稳定的特征曲线区。为实现这一点可以只是部分打开截止机构，这使得在空载时就需要较大的导向叶片开度(Leitschaufeloeffnungen)。其结果是增加了截止机构的磨损。人们还试图通过非对称地调整各导向叶片，暂时改变机器特性曲线族本身。这种方案的前提条件是导向叶片能非对称地调整。在只有一个导流叶轮环但没有导向轮单个伺服马达控制装置的机器中，这一解决方案只有作出巨大努力才能实现。
DE 2935480 A1介绍了一种方法，用于在部分负荷运行与泵反向运行之间运行涡轮泵。其中涉及在起动时将涡轮泵的特性曲线置于一条稳定的特性线上。此方案在于，至少暂时将至少一个导向叶片从同步结构(synchronenVerband)取出并预先打开。
本发明的目的是提供一种方法，采用这种方法可以没有困难地起动一个包括涡轮泵和电动发电机的机组，不存在涡轮转变到制动运行或泵反向运行的危险，此外也没有增加磨损的危险而且也无需特别的机械或电的耗费。
本发明的目的通过权利要求1的特征来实现。
发明人有下列认识：
导向叶片开度恒定时的曲线的上述S形特征在大净压头的情况下表现得不很明显或根本不存在。因此必须保证至少暂时将涡轮置于此特性曲线区内。按本发明为实现这一点，使净压头瞬时急剧上升。这可以通过使压力管内流动的水流突然减速来实现。流动水流的减速必然导致机器上游突然的压力上升，并因而导致提高净压头。
按照本发明，然后立即充分利用这一状态，使机组在此状态下同步化。
接着通过打开导向器给机组加载，其结果是流量增大和能量馈入电网内。工作点必须移动到这样的程度，即在压力冲击消退后，亦即在返回原始的压头后，离开临界特征曲线区。
用于实施同步化和加载的时间不是很长。它通常为1至2秒钟。因此这些过程必须迅速完成。所以比较相宜的是将同步器组合在涡轮调节器内。
此外比较相宜的是，上述压力冲击通过调整导向叶片产生。因此导向叶片的迎角短时减小并因而延缓了压力管内的流动。
若设备包括两个或多个机组，则也可以这样暂时改变净压头，即改变连接在同一根压力管道上的一个相邻机组的工作点。
在产生压力冲击后同步化时应注意下列情况：产生的压力波从导向叶片出发以音速(亦即以速度约为1200m/s)在压力管道内传播。压力波在不连续点(横截面改变，容器等)反射和以负的振幅返回。这在经过所谓的反射时间后导致相对于原始值降低净压头。这意味着，对于整个过程(同步化和加载)最多二分之一反射时间可供使用。因此同步化和加载显得匆忙。
在选择同步器时也应考虑到这一事实情况。如今一般的同步器大多在电动发电机与电网的电压系统之间以很低的相位变化速度工作。因此在发电机电压与电网电压达到同相前和断路器能闭合前经过了一个比较长的时间。因此必须使用大功率同步器，如上面已提及的那样它组合在涡轮调节器内。
可以单独采用或也可以组合采用的重要措施如下：
*事先计算压力、转速和相位变化过程；
*同时监控全部重要的液压和电气参数；
*按此方式控制导向叶片位置，即，使增大净压头和同步化能同时完成；
*使用发电机制动器作为支援部件，以获得一反扭矩并因而实现在特性曲线族内移动工作点；
*借助控制程序影响压力波的形状以改变导向叶片位置。在这种情况下优化此控制程序，使机器的压力增高保持尽可能长的时间。
按本发明总共有三种基本的解决方案。第一种方案包含在权利要求1和3中。人们可称它为“压力冲击方案(Druckstoβ-Loesung)”。
第二种方案在权利要求4内确定。人们可称之为“发电机制动方案((Generatorbremsen-Loesung)”。
与这些无关地有第三种方案。它在权利要求5至7中说明。
下面借助附图进一步说明本发明，具体针对的是压力冲击方案和发电机制动方案。附图表示了涡轮的特性曲线族。纵坐标表示单位流量Q1′，横坐标是单位转速n1′。
曲线1至6是导向叶片开度恒定时的曲线。两条线10、20是净压头恒定时的线。在这两条线之间是正常运行区。
曲线30表示空载曲线。
曲线40是一条可按本发明得到的曲线。
曲线50是通过制动发电机移动后的空载曲线。它对于所有的导向叶片开度处于临界区之外。在这种情况下允许按常规同步化和加载。

Claims (7)

1.一种起动一个包括涡轮泵和电动发电机的机组的方法，其具有下列特征：
1.1使涡轮压力管内的流动减速，以便造成压力管内的压力上升；
1.2使机组同步化，也就是使发电机电压和电网电压的相位一致；
1.3通过将电能馈入电网或以其他方式(例如借助发电机制动)给机组加载。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：为了提高压力，至少使个别的或全部的导向叶片至少部分关闭。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：设有两个机组，它们由同一条压力管供给；以及，使用两个或更多个机组以支持另一个机组的起动。
4.一种起动一个包括涡轮泵和电动发电机的机组的方法，其具有下列特征：
4.1借助电动机制动施加一个(可调整的)扭矩；
4.2使机组同步化，也就是使发电机电压和电网电压的相位一致；
4.3通过将电能馈入电网给机组加载。
5.一种起动一个包括涡轮泵和电动发电机的机组的方法，其具有下列特征：
5.1通过事先模拟(Vorwaertssimulation)预先计算转速变化过程和发电机电压的相位；
5.2.将机器首先加速到一个低于额定转速的转速；
5.3开始进一步加速的时刻按这样的方式确定，即联合电网和发电机的电压系统应在发电机达到额定转速时同相。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：机器加速到的那个转速尽可能靠近额定转速，以使无载点处于临界特性曲线区之外。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：借助于事先模拟(Vorwaertssimulation)转速变化过程和发电机电压相位，按这样的方式选择起动时刻，即，在机组加速后到达额定转速时联合电网和发电机的电压系统同相，并因而可以与紧接着进行的加载同步，在这种情况下连续调整导向叶片开度作为事先模拟的结果。
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