MXPA01001663A - Sistema generador de potencia de microturbina, que incluye un compresor de gas de velocidad variable - Google Patents

Abstract

Se da a conocer un sistema (10) generador de potencia de microturbina, que incluye una cámara de combustión (24) y un compresor (25) de gas, el cual suministra un flujo de gas natural a la cámara de combustión. Se regula el flujo del gas natural variando la velocidad del compresor de gas, para mentener la presión de descarga de este compresor de gas en un punto establecido previamente. El sistema ademásincluye una turbina (14) y un generador eléctrico (16), que es impulsado por la turbina durante el modo activo de operación. Un rectificador (38) y un inversor principal (40), convierten una salida del generador eléctrico en una potencia de corriente alterna de frecuencia fija, durante el modo de funcionamiento. Un inversor secundario (48a) opera un motor electrico del compresor de gas de velocidades variables, durante el modo de funcionamiento. Sin embrago, en el modo de arranque, el inversor principal opera el motor del compresor de gas y el inversor secundario opera el generador el ectrico como un motor de arranque.

Description

SISTEMA GENERADOR DE POTENCIA DE MICROTURBINA, QUE INCLUYE UN COMPRESOR DE GAS DE VELOCIDAD VARIABLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, generalmente, a sistemas generadores de potencia de microturbinas . Más específicamente, la presente invención se refiere a un sistema generador de potencia de microturbinas que incluye una cámara de combustión y un compresor de gas, para suministrar un combustible gaseoso a la cámara de combustión. Una unidad de generación de potencia de microturbina puede operar en un combustible líquido o un combustible gaseoso. El gas natural es un combustible gaseoso conveniente, debido a que es relativamente barato y fácilmente disponible. Puede ser suministrado por la toma de una línea existente de gas natural. Para unidades de generación de potencia de microturbina, ubicadas en los campos de petróleo, el gas natural está libre. Este gas natural, que normalmente se quema en las cabezas de pozos, puede, en lugar de ello, ser usado para la energía de las unidades de operación de potencia de las microturbinas. Una unidad de generación de potencia de microturbina, que se adapta para operar con un combustible gaseoso, debe incluir una cámara de combustión, un compresor de gas impulsado por motor, un control para operar el compresor de gas a una velocidad constante, para el suministro de un régimen de flujo máximo del gas, y un conjunto de válvula de control de combustible, para regular exactamente el flujo del combustible a la cámara de combustión. Este conjunto de la válvula de control de combustible puede incluir una válvula de control del flujo, un regulador de presión y una válvula de cierre. Existen ciertos inconvenientes asociados con la adaptación de una unidad de generación de potencia de microturbina de tal manera. Un inconveniente es que la operación del compresor de gas a una velocidad constante puede ser ineficiente. El compresor suministra gas comprimido a un régimen de flujo máximo, aunque este régimen de flujo máximo puede no ser necesario (por ejemplo, cuando varía la producción de la unidad de generación de la microturbina) . El gas comprimido que no es necesario, se regresa a una entrada de un compresor. Sin embargo, la energía se desperdicia al comprimir el gas que es regresado a la entrada del compresor. Las variaciones de presión en la línea de suministro pueden también reducir la eficiencia del compresor de gas que opera a una velocidad constante. Las variaciones de presión pueden aumentar el régimen de flujo anterior que es necesario. Consecuentemente, el gas comprimido que no es necesario, se regresa a la entrada del compresión. La mayoría de energía se desperdicia. Otro inconveniente .es la adición de un inversor para suministrar una corriente de excitación al motor del compresor. El inversor puede ser relativamente costoso. Aún otro inconveniente es que el conjunto de la válvula de control de combustible puede ser complejo y relativamente costoso.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Estos inconvenientes son resueltos por la presente invención, la cual se considera como un sistema de generación de potencia de microturbina. Este sistema de generación ce potencia de microturbina incluye una cámara de combustión, para quemar el combustible gaseoso, y un oxidante, para producir energía térmica gaseosa; una turbina, para convertir la energía térmica gaseosa en energía mecánica; y un generador eléctrico, para convertir la energia mecánica producida por la turbina en energía eléctrica. El sistema generador de potencia de microturbina además incluye un compresor de gas, para suministrar el combustible gaseoso a la cámara de combustión; y elementos para operar el compresor de gas a velocidades variables, para mantener una presión del compresor de gas deseada en un punto establecido. El flujo del combustible gaseoso a la cámara de combustión, puede ser regulado variando la velocidad del compresor de gas para mantener la presión deseada en el punto establecido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema generador de potencia de microturbina, de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una vista en sección transversal de un núcleo de¡l motor para el sistema generador de potencia de microturbina.; y la Figura 3 es un diagrama de flujo de un método para operar el sistema generador de potencia de microturbina., de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA Haciendo referencia a la Figura 1 , se ilustra un sistema 10 generador de potencia de la microturbina, de acuerdo con la presente invención. El sistema 10 generador de potencia incluye un compresor 12, una turbina 14 y un generador eléctrico 16. Este generador eléctrico 14 está en voladizo desde el compresor 12. Este compresor 12, la turbina 14 y el generador eléctrico 16 giran por un árbol común sencillo 18. Aunque el compresor 12, la turbina 14 y el generador eléctrico 16 pueden ser montados en árboles separados, el uso de un árbol común sencillo 18 se agrega al estado compacto y la confiabilidad del sistema 10 generador de potencia. El árbol 18 puede ser soportado por cojinetes de aire auto-presurizados, tal como cojinetes de hoja. Estos cojinetes de hoja eliminan la necesidad de un sistema de lubricación separado de cojinetes y reducen la ocurrencia del servicio de mantenimiento. El aire que entra en el compresor 12 se comprime. El aire comprimido, que deja una salida del compresor 12, se circula a través de los pasajes laterales frios 20, en un costado frío de un recuperador 22. En este recuperador 22, el aire comprimido absorbe calor, que intensifica la combustión. El aire comprimido calentado, que deja el costado frío del recuperador 22, se suministra a la cámara de combustión 24. El combustible gaseoso es también suministrado a la cámara de combustión 24. Cualquier combustible gaseoso adecuado se puede usar. La selección del combustible incluye el gas natural, gas de disposición, gas de escape, gasolina, nafta, propa.no, metano JP-8 y otros gases obtenidos por el hombre. El combustible se inyecta en la cámara de combustión 24 por una boquilla de inyección 28. El combustible gaseoso es suministrado a la cámara de combustión 24 por un compresor 25 de gas, de desplazamiento variable, tal como un compresor recíproco o un compresor rotatorio. El compresor 25 de gas es impulsado a velocidades variables por un motor de inducción 25a de corriente alterna. Una válvula de cierre 26 está ubicada a mitad de la corriente, entre la cámara de combustión 24 y el compresor 25 de gas. Dentro de la cámara de combustión 24, el combustible y el gas comprimido se mezclan y encienden por un encendedor 27, en una reacción exotérmica. Los gases de expansión, calientes, que resultan de la combustión en la cámara de combustión 24, se dirigen a una boquilla de entrada 30 de la turbina 14. La boquilla de entrada 30 tiene una geometría fija. Los gases de expansión, calientes, que resultan de la combustión, se expanden a través de la turbina 14, creando así una potencia de turbina. Esta potencia de turbina, a su vez, impulsa el compresor 12 y el generador eléctrico 16. El gas de escape de turbina es circulado por los pasajes laterales calientes 32, en un costado caliente del recuperador 22. Dentro del recuperador 22, el calor desde el gas de escape de la turbina en el costado caliente se transfiere e.l aire comprimido en el costado frío. De esta manera, algo del calor de combustión es recuperado y usado para elevar la temperatura del aire comprimido que va a la cámara de combustión 24. Después de suministrar parte de su calor, el gas sale del recuperador 22. Etapas de recuperador., de calor adicionales pueden ser agregadas en el sistema 10 ?-enerador de potencia. El generador 16 puede ser una máquina de imán permanente, sin escobillas, sin dientes, de dos polos (TPTL) de anillo enrollado, que tiene un rotor 34 de imán permanente y devanados 36 del estator. El rotor 34 se une al árbol 18. Cuando el rotor 34 es girado por la potencia de turbina, una. corriente alterna se induce en los devanados 35 dele stator. La velocidad de la turbina 14 puede variar, de acuerdo con las demandas de energía externas, colocadas en el sistema 10. Las variaciones en la velocidad de la turbina producirán una variación en la frecuencia de la corriente alterna generada por el generador eléctrico 16. Independientemente de la frecuencia de la potencia de corriente a terna (CA) generada por el generador eléctrico 16, la potencia de CA puede ser rectificada a potencia de corriente continua, por un rectificador 38, y luego recortada por un inversor electrónico 40 de estado sólido (el inversor "principal" 40) , para producir potencia de corriente alterna, que tiene una frecuencia fija. Por lo tanto, cuando se requiere menos potencia, la velocidad de la turbina se puede reducir sin afectar la frecuencia de la producción de CA.

Una batería 46 y el control 48 del arrancador, que incluye un inversor secundario 48a, son también provistos. La potencia es suministrada al inversor 48a secundario por la batería 46. Dependiendo de los estados del primero y segundo interruptores, 47 y 49, el inversor secundario 48a puede suministrar una corriente de excitación a cualquiera del generador eléctrico 16 o el motor 25a del compresor de gas. Cuando la corriente de excitación es suministrada al generador eléctrico 16, este generador eléctrico 16 funciona como un motor de arranque. Cuando la corriente de excitación se suministra al motor 25a del compresor de gas, este motor 25a del compresor de gas impulsa el compresor 25. Dependiendo de los estados de los interruptores 47 y 49, el inversor principal 40 puede suministrar una corriente de excitación al motor 25a del compresor de gas (con la potencia siendo suministrada por la batería 46) o el inversor principal 40 puede convertir la potencia de salida del generador, rectificada, a una potencia de CA de frecuencia fija. El inversor secundario 48a puede controlar la velocidad del motor, variando la frecuencia y amplitud de la corriente de excitación. Tal inversor puede incluir la lógica de conmutación que genera comandos de conmutación en respuesta a los comandos de la velocidad del motor, e impulsan la potencia de estado sólido que genera la corriente de excitación en respuesta a los comandos de conmutación. El inversor principal 40 puede también controlar la velocidad del motor, variando la frecuencia y amplitud de la corriente de excitación. Sin embargo, el inversor principal 40 puede tener una construcción más sencilla y menos costosa, que controla la velocidad del motor y realiza un recorte superior en una frecuencia fija. Las especificaciones de potencia y tamaño del inversor secundario 48a se basan en la operación del generador eléctrico 16 como un motor de arranque. Las especificaciones de potencia y tamaño del inversor principal 40 se basan en convertir le. potencia del generador de CA rectificada, a la potencia de CA de frecuencia fija. Un controlador primario 42 controla los interruptores 47 y 49, envía comandos al inversor principal 40 y habilita a un controlador secundario 45 a enviar comandos al inversor secundario 48a. Durante el modo de arranque, el controlador primario 42 opera el motor 25a del compresor de gas. En respuesta, el compresor 25 de gas suministra combustible a la cámara de combustión 24. Durante el modo de arranque, el controlador primario 42 también habilita al controlador secundario 45 a comandar el inversor secundario 48a para suministrar una corriente de excitación al generador eléctrico 16. En respuesta, el generador eléctrico 16 funciona como un motor de arranque.

Cuando la velocidad del árbol se acelera a un nivel en el cual se puede producir energía eléctrica, el controlador primario 42 cambia del modo de arranque al modo de operación. Durante el modo de operación, el controlador primario 42 comanda el inversor principal 40, para convertir la potencia del generador rectificada a una potencia de CA de frecuencia fija. Durante el modo de operación, el inversor principal 40 también habilita el controlador secundario i 5 para comandar el inversor secundario 48a para operar el motor 25a del compresor de gas. Así, sólo dos inversores, 40 y 48a, se usan para realizar la conversión de energía de CA, operan el generador eléctrico 16 como un motor de arranque y operan el motor 25a del compresor de gas. El controlador primario 42 recibir las señales del sensor generadas por un grupo de sensores 44. Este grupo de sensores 44 puede incluir varios sensores de temperatura y de presión, para medir varios parámetros del sistema 10 generador de potencia. Por ejemplo, el grupo de sensores 44 puede incluir un sensor de la velocidad del árbol y un sensor de la temperatura de salida de la turbina. El controlador primario 42 puede recibir un comando externo para suministrar una corriente y voltaje fijos. El controlador primario 42 puede también recibir un comando parai operar el sistema 10 que genera potencia, en un modo que sigue la carga, en el cual un voltaje constante se mantiene y la corriente se deja fluctuar con base en las demandas de potencia. El régimen del flujo de combustible se regula variando la velocidad del compresor 25 de gas, para mantener la presión de descarga del compresor de gas a un punto de ajuste deseado. Cuando la presión de descara está en el punto establecido, el compresor 25 de gas está entregando el flujo de corriente del combustible a la cámara de combustión 24. Este punto establecido se computa por el controlador primario 42. Este controlador primario 42 puede usar una tabla de cor.sulta para preseleccionar una presión / flujo de combustible para una potencia y velocidad de salida deseadas y luego usa un algoritmo de corrección de error a una sintonización fina del punto establecido. El controlador secundario 45 recibe el punto establecido para la presión de descarga del compresor de gas, desde el controlador primario 42. El controlador secundario 45 también recibe una señal de retroalimentación, que indica la presión de descarga medida del compresor 25 de gas. La presión de descarga del compresor de gas puede ser medida por un sensor de presión 44a, a la mitad de la corriente del compresor 25 de gas y la cámara de combustión 24. El controlador secundario 45 lleva a cabo un control de circuito ceirrado, que genera comandos para el inversor secundario 48a. En respuesta a estos comandos, este inversor secundario 48a genera una corriente de excitación para el motor 25a del compresor de gas. Si la presión de descarga medida aumenta arriba del punto establecido, el controlador secundario 45 responde ordenando una reducción en la velocidad del compresor, hasta que la presión de descarga medida regiese al punto establecido. Si la presión de descarga cae debajo del punto establecido, el controlador secundario 45 responde ordenando un aumento en la velocidad del compresor, hasta que la presión de descarga medida regrese al punto establecido. Así, el flujo de combustible es regulado sin el uso de un conjunto complejo de válvula, . y se regula sin regresar aire a la entrada del compresión y desperdiciar energía. Haciendo referencia adicionalmente a la Figura 3, el sistema 10 de generación de potencia de microturbina, es operado durante los modos de arranque y de operación, como sigue. Durante el modo de arranque, el controlador primario 42 arranca el compresor 25 de gas ordenando al inversor principal 40 y al segundo interruptor 49 para suministrar una corriente de excitación al motor 25a del compresor de gas. (bloque 100). Durante el modo de arranque, el compresor 25 del gas es operado a una velocidad constante, para suministrar la producción máxima. El controlador primario 42 también comainda a la válvula de cierre 25, para permitir que el gas comprimido fluya dentro de la cámara de combustión 24 (bloque 102) . En seguida, el controlador primario 42 comanda el primer interruptor 47 y el control 48 del arrancador, para suministrar una corriente de excitación a los devanados 36 del estator del generador eléctrico 16. Esto causa que el generador 16 opere como un motor de arranque (bloque 104). Una vez que ocurre la combustión y la operación del motor de arranque ya no es necesaria, el controlador 42 primario comanda el inversor principal 40 y el segundo interruptor 49 para detener el suministro de la corriente de excitación al motor 25a del compresor de gas. En lugar de ello, el controlador primario 42 comando el primer interruptor 47 para enviar potencia de CA desde el generador 16 al rectificador 38 y comanda el inversor principal 40 para cortar la potencia rectificada para producir potencia de salida de CA en la frecuencia deseada (bloque 106) . El controlador primario 42 también controla el segundo interruptor 49 y envía un punto de ajuste al controlador secundario 45, que envía comandos de velocidad al inversor secundario 48a. Esto permite que el inversor secundario 48a suministre una corriente de excitación al motor 25a del compresor 25 de gas (bloque 108) .

Bajo el comando del controlador secundario, la velocidad del compresor es variada, para mantener la presión de descarga del compresor de gas en el punto de ajuste (bloque 110) . Así, el compresor 25 de gas es operado eficientemente, usando el combustible sólo cuando sea necesario. Adicionalmente, el motor 25a del compresor de gas es operado sin el uso de un inversor establecido (dedicado) . Esta válvula 26 de cierre, es meramente abierta y cerrada para comenzar y detener el flujo del combustible gaseoso a la cámara de combustión 24. Haciendo referencia ahora a la Figura 2, se muestra el "núcleo del motor" 50 del sistema generador de potencia. El compresor 12 incluye un impulsor 52 que tiene un barreno, una espiral 54 del compresor, y un canal 56 del difusor. El aire que entra en la entrada 58 es filtrado por el filtro 59 y dirigido a la espiral 54 del compresor. El aire que fluye fuera de la espiral 54 del compresor, se dirige al recuperador 22. La turbina 14 incluye una espiral 60 de turbina, una pluralidad de aletas 62 de boquilla fijas y una rueda de turbina 64 sin barreno. Los gases de expansión calientes, que dejan la cámara 24 de combustión, se dirigen en la espiral 60 ce la turbina y a través de las aletas 62 de la boquilla, que redirigen el gas de expansión sobre la rueda 64 de turbi.na. El gas de escape de la turbina deja esta turbina 14 a través de un difusor 66 de escape, que reduce la temperatura y el ruido del gas de escape de la turbina. El rotor 34 del generador eléctrico 16 incluye los imanes 68, hechos de un material de tierras raras, tal como el samario y el cobalto. Los imanes 68 están rodeados por un manguito 70 de contención, , hecho de un material no magnético, tal como el Inconel 718. Las tapas de extremo 71 se aseguran al manguito 70 de contención y soportador por cojinetes de. hoja, 76 y 78, de muñón, y un cojinete de hoja 80 de empuje. Los conductores 72 de potencia se extienden desde los devanados 36 del estator y terminan en un perno conector 74 de potencia, que se asegura a un alojamiento 73. Este alojamiento 73 suministra el soporte para una entrada de combustible, la entrada 58 de aire, el compresor 12, la turbina 14, el generador 16, el recuperador 22, la cámara de combustión 24, el rectificador 38, y el inversor principal 40, para hacer posible que el sistema 10 exista como una unidad empacada. El alojamiento es soportado en su base 79. La rueda 52 del impulsor, la rueda 64 de turbina y el rotor 34 se sujetan juntos por un perno de unión 75, que tiene un diámetro de aproximadamente 6.35 a 12.70 mm. El perno de unión 75 puede ser hecho de un material, tal como el Inconel 718. Este perno de unión 75 se extiende a través de los barrenos en el rotor 34, y el impulsor 52 del compresor. El perno de unión 75 no se extiende a través de la rueda 64 de turbina. En lugar de ello, se suelda por inercia a la parte posterior de la rueda 64 de turbina. Asi, esta rueda 54 de turbina es sin barreno en que no tiene un barreno a través de la misma, en el cual se extiende el perno de u ión 75. Eliminando el barreno se reduce las tensiones en la rueda 64 de turbina. Cuando se sujetan juntos por el perno de unión 75, el impulsor 52 del compresor, la rueda 64 de turbina y el rotor 34 son girados como una unidad sencilla. Durante el ensamble, el perno de unión 75 es precargado sn tensión, el impulsor 52 y el rotor 34 se deslizan sobre el perno de unión 75, y una tuerca 77 se asegura a un extremo roscado del perno de unión. La precarga del perno de unión 75 mantiene el impulsor 52, la rueda 64 de turbina y el rotor en compresión a altas velocidades de rotación (60,000 rpm y más), y altas temperaturas de operación. Por ejemplo, el perno de unión 75 puede ser precargado en tensión a aproximadamente el 90% de fuerza elástica. La tensión en el perno de unión 75 se mantiene conforme la tuerca 77 gira. La unida de rotación 52, 64 y 34 se soporta en una dirección radial por cojinetes de muñón de hoja, al interior y al exterior, 76 y 78. La unidad de rotación 52, 64 y 34 está soportada en una dirección axial por un cojinete 80 de empuje de hojas. Va.rias puertas de refrigerante son provistas por el núcleo 50 del motor. Se suministran las puertas 82 y 84 para circular un refrigerante sobre los devanados 35 del estator. Igualmente se suministran las puertas 86 y 88 para circular un refrigerante sobre los cojinetes de hoja 76, 78 y 80. El sistema generador de potencia 10 puede ser construido en varios módulos principales, tal como un módulo de rotación, un módulo intercambiador de calor, un módulo de la cámara de; combustión y un módulo electrónico. Cada uno de estos módulos es de peso relativamente ligero y compacto. Los módulos pueden ser reemplazados sin romper las líneas de líquidos. El uso de cojinetes de hoja 76, 78 y 80, elimina la necesidad de un sistema de lubricación a base de aceite y, por lo tanto, resulta en menor mantenimiento del sistema 10 generador de potencia. El mantenimiento programado consistirá primariamente en reemplazar el encendedor 27, el filtro 59 y los elementos catalíticos en la cámara de combustión 24. El sistema 10 generador de potencia opera en un ciclo Braylon recuperado convencional. Este ciclo Brayton puede ser operado en una relación de presión relativamente baja (por ejemplo de 3.8) para llevar al máximo la eficiencia general, puesto que, en los ciclos recuperados, cuanto menor sea la relación de presión, más cercana es la temperatura de escape de la turbina a la temperatura de entrada. Esto permite la adición de calor al ciclo a alta temperatura y, de acuerdo con la ley de Carnot, reduce las pérdidas en entropía asociadas con el suministro de calor al ciclo. Esta adición de calor a alta temperatura, resulta en una eficiencia aumenta del ciclo general. Los valores que siguen son provistos como un ejemplo. El aire es comprimido se comprime en un compresor radial de u a sola etapa, a 3.8 bares. El aire comprimido puede ser dirigido al recuperador 22, donde la temperatura de este aire comprimido es aumentada, usando el calor de desperdicio desde el gas de escape de la turbina. La temperatura del gas de escape desde la turbina se limita en aproximadamente 704 °C, con el fin de ayudar a prolongar la vida del recuperador 22. Para temperaturas del gas de escape arriba de 704 °C, el recuperador 22 puede ser hecho de super-aleaciones, en lugar de acero inoxidable.. El recuperador 22 puede ser diseñado para efectividades del 85 al 90%, dependiendo de la economía necesitada por el cliente. En la configuración más eficiente, y usando el 90% de recuperación, la eficiencia general del ciclo neto es del 30%, suministrando un alto valor de calentamiento con un régimen de 11,900 BTU/kWh (2,998.8 Kcalorías/kWh) en el diesel . Después de ser calentado en el recuperador 22, el aire comprimido se dirige a la cámara de combustión 24, donde se agrega calor adicional para elevar la temperatura del aire comprimido a 898.8 °C. Una cámara de combustión 2 diseñada de. acuerdo con un modelo convencional, puede suministrar un nivel de los NOx de menos de 25 ppm, y una cámara de combustión 24 que usa un catalizador, puede suministrar un régimen de los NOx que es virtualmente no detectable (lo sensores de los NOx comerciales se limitan al intervalo de detección de 2 a 3 ppm) . El gas de alta entalpia es luego expandido a través de la turbina 14. El impulsor 52 la rueda 64 de la turbina, el rotor 34 y el perno de unión 75 - las únicas partes móviles en el núcleo del motor 50 - giran como una sola unidad a altas velocidades de aproximadamente 60,000 rpm o mas. La frecuencia de salida del generador resultante es de alrededor de 1,000 Hertz y luego se reduce por el rectificador 38 y el inversor principal 40 a una rejilla compatible de 50 a 60 ciclos. Resulta una densidad de alta potencia en general con un peso bajo (alrededor de un tercio del tamaño de un generador diesel comparable) y una impresión pequeña (por ejemplo, de aproximadamente 0.9144 por 1,524 por 1.8288 metros de altura).

Esta densidad de alta potencia y el peso bajo del sistema generador 10 de potencia de microturbina, se hace posible a través de los componentes de alta velocidad, que permiten cantidades grandes de potencia, que usan una cantidad mínima de material. El sistema 10 generador de potencia de microturbina puede ser auto-contenido completamente en un recinto a prueba de la intemperie. El sistema generador de energía 10 es de tipo "enchufe y opere", que requiere poco más que un suministro de combustible limpio. Se describió así un sistema generador de potencia 10, que tiene una baja característica térmica y generación mínima de ruido. El uso de cojinetes de aire elimina la necesidad de un sistema de lubricación basado en aceite. El sistema 10 de generación eléctrica tiene una alta confiabilida.d y requisitos mínimos de servicio, debido a un diseño sencillo de las partes móviles. El uso de un inversor electrónico de estado sólido permite que el sistema 10 proporcione una salida variable de CA. La instalación es fácil debido al diseño modular y auto-contenido, y el servicio es fácil debido a que el sistema 10 tiene una parte móvil y las partes principales son fácilmente accesibles. El ancho, longitud y altura del núcleo 50 del motor pueden ser ajustados para adaptarse a una amplia variedad de requisitos de dimensión.

El sistema 10 generador de potencia de microturbinét es más pequeño, más ligero, más eficiente en combustible y tiene una característica térmica menor, perturbaciones, mantenimiento y desventajas del costo que son comparables con los motores de combustión interna. Por lo tanto, debido a los costos bajos de instalación, alta eficiencia, alta confiabilidad y mantenimiento sencillo y de bajo costo. el sistema 10 de generación de potencia suministra menores costos de operación y fijos que los generadores de potencia de tamaño comparable. El sistema 10 de generación de potencia de microturbina. puede ser operado con gas natural, que es barato y está fácilmente disponible. El uso del gas natural reduce los costos de operación. El flujo de combustible se regula exactamente por el compresor 25 de gas, en lugar de un conjunto complejo de válvula. La operación del compresor de gas a velocidades variables permite que el conjunto complejo de válvula sea reemplazado por una válvula sencilla de cierre. A su vez, el costo del sistema generador de potencia de microturbina se reduce. La operación del compresor 25 de gas a velocidad variable es también más eficiente que la operación a velocidad constante. Aunque el sistema 10 generador de potencia de microturbina incluye un compresor 25 de gas, no necesita un inversor dedicado para este compresor 25 de gas. En lugar de ello, la corriente de excitación se puede suministrar al motor 25a de impulso di compresor 25 de gas por los inversores ya existentes en el sistema 10. El uso de los inversores existentes ayuda a reducir el costo del sistema 10 generador de potencia de microturbina. La. invención no se limita a las modalidades específicas reveladas anteriormente. Por ejemplo, las funciones de los controladores, 42 y 45, primarios y secundarios, pueden ser realizadas por un solo controlador. Los inversores, 40 y 48a, principal y secundario, pueden ser configurados en cualquier número de maneas para el arranque y operación del sistema 10. Se muestran primeros y segundos interruptores, 47 y 49, meramente para ilustrar las diferentes configuraciones. En lugar de interruptores de control, el controlador primario 42 puede configurar los inversores, 40 y 48a, directamente. Así, la presente invención no se limita a las modalidades específicas descritas anteriormente. En lugar de ello, la pre;sente invención se interpreta de acuerdo con las reivindicaciones que siguen.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema generador de potencia de microturbina, el cual comprende: ura cámara de combustión, para quemar el combustible gaseoso, y un oxidante para producir energía térmica gaseosa; ura turbina, para convertir la energía térmica gaseosa en energía mecánica; ur generador eléctrico, para convertir la energía mecánica, producida por la turbina, en energia eléctrica; un compresor de gas, para suministrar el combustible gaseoso a la cámara de combustión; y un primer elemento para operar el compresor de gas a velocidades variables, para mantener una presión deseada del compresor de gas en un punto establecido; en que el flujo del combustible gaseoso a la cama de combustión se regula variando la velocidad del compresor de gas, para mantener la presión deseada en el punto establecido.
2. 2. El sistema de la reivindicación 1, en que la presión deseada del compresor de gas es la presión de descarga, por lo cual el primer elemento opera el compresor de gas a velocidades variables, para mantener la presión de descarga del compresor en el punto establecido.
3. 3. El sistema de la reivindicación 2, que además comprende un motor, sensible a una corriente de excitación, para impulsar el compresor de gas; y en que el primer elemento incluye: ur. controlador, sensible al punto establecido y una presión de descarga del compresor de gas medida, para generar comctndos que mantienen la presión medida en el punto establecido; y un primer inversor, para suministrar la corriente de excitación al motor, en respuesta a los comandos.
4. 4. El sistema de la reivindicación 3, en que el sistema es operable en un modo de arranque y un modo de operación, donde el primer inversor suministra la corriente de excitación al motor durante el modo de operación, y donde el primer inversor suministra una corriente de excitación al generador, durante el modo de arranque de la operación.
5. 5. El sistema de la reivindicación 4, que además comprende u: rectificador, para rectificar una salida del generador eléctrico, y un segundo inversor, para convertir una salida del rectificador a una energía de corriente alterna, durante el modo de operación, el segundo inversor proporciona una corriente de excitación al motor, durante el modo de arranque de operación.
6. 6. El sistema de la reivindicación 5, que además comprende un controlador primario, para configurar los inversores principal y secundario, para funcionar, . durante los modos de operación y de arranque.
7. 7. El sistema de la reivindicación 6, en que el controlador primario configura el segundo inversor para arrancar el compresor de gas, durante el modo de arranque, donde el controlador primario configura el primer inversor, para operar el generador como un motor de arranque durante el modo de arranque, donde el controlador primario configura el segundo enversor, para ejecutar la conversión de energía, durante el modo de operación, y donde el controlador primario configura el primer inversor para operar el motor de compresor de gas durante el modo de operación.
8. 8. El sistema de la reivindicación 1, que además comprende un segundo elemento, para suministrar el punto de ajuste al primer elemento.
9. 9. El sistema de la reivindicación 1, que además comprende sólo una válvula de cierre, a media corriente entre el compresor de gas y la cámara de combustión.