RU120145U1 - Газотурбинная установка с накопителем энергии - Google Patents

Газотурбинная установка с накопителем энергии Download PDF

Info

Publication number
RU120145U1
RU120145U1 RU2011134426/06U RU2011134426U RU120145U1 RU 120145 U1 RU120145 U1 RU 120145U1 RU 2011134426/06 U RU2011134426/06 U RU 2011134426/06U RU 2011134426 U RU2011134426 U RU 2011134426U RU 120145 U1 RU120145 U1 RU 120145U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
energy storage
rotor
compressor
gas
Prior art date
Application number
RU2011134426/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Викторович Булат
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Элекард наноДевайсез"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Элекард наноДевайсез" filed Critical Закрытое акционерное общество "Элекард наноДевайсез"
Priority to RU2011134426/06U priority Critical patent/RU120145U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU120145U1 publication Critical patent/RU120145U1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Газотурбинная установка с накопителем энергии, содержащая компрессор, связанный с камерой сгорания, оснащенной устройством розжига и горелками, выход камеры сгорания связан с центростремительной турбиной, ротор которой имеет возможность соединения с электрогенератором, а также пусковое устройство, причем роторы пускового устройства, центробежного компрессора и центростремительной турбины смонтированы на общем валу, установленном в газостатических подшипниках, а компрессор и камера сгорания связаны через теплообменник, отличающаяся тем, что ротор центростремительной турбины имеет возможность связи с электрогенератором посредством вала, на котором размещен накопитель энергии.

Description

Полезная модель относится к области энергетики, а именно, к энергомашиностроению и может быть использована в энергетических установках для обеспечения потребителей электроэнергией.
Известна газотурбинная энергетическая установка, содержащая газотурбинный двигатель, турбогенератор, установленный последовательно с его обмоткой статора, преобразователь частоты, например, двухканальный тиристорный преобразователь, валопровод установки, состоящий из ротора газотурбинного двигателя, ротора турбогенератора и промежуточного вала, который соединен с обоими роторами жесткими фланцевыми соединениями. Валопровод установлен на активных магнитных подшипниках: четырех радиальных и одном осевом. Подшипники, расположенные на концах ротора газотурбинного двигателя, и подшипники, расположенные на концах ротора турбогенератора, обеспечивают неконтактный подвес ротора в магнитном поле, создаваемом управляемыми электромагнитами. Осевой магнитный подшипник обеспечивает бесконтактную фиксацию в осевом направлении ротора газотурбинного двигателя и ротора турбогенератора. Промежуточный вал собственных подшипников не имеет. Радиальные магнитные подшипники снабжены спаренными страховочными подшипниками, например шарикоподшипниками, которые вступают в работу, когда не работают радиальные активные магнитные подшипники. При штатной работе страховочные подшипники не работают и вращаются вместе с валопроводом установки.
В процессе работы установки, в режиме пуска преобразователь частоты используется как пусковое устройство. Получив энергию из сети, он плавно повышает частоту до необходимой величины, а турбогенератор выполняет функцию двигателя, который разгоняет газотурбинный двигатель до частоты его самозапуска, после чего газотурбинный двигатель доводит частоту вращения до номинальной, при этом турбогенератор вырабатывает ток с нестандартной частотой 101,6 Гц. Статорная обмотка турбогенератора подключена к тиристорному преобразователю частоты, который понижает частоту тока до стандартной - 50 Гц, и через трансформатор передает электроэнергию в промышленную сеть.
(см. патент РФ на полезную модель №43311, кл. F02C 3/00, 2005 г.).
В результате анализа конструкции данной установки необходимо отметить, что применение активных магнитных подшипников позволяет отказаться от использования масла и организации маслосистемы, а, следовательно, исключить трудоемкие работы по обслуживанию и ремонту маслосистемы и самих масляных подшипников скольжения. Однако конструкция опоры валопровода весьма сложна, так как использует большое количество подшипников разного типа, а кроме того, установка не обеспечивает постоянство токовых параметров при резком повышении энергопотребления.
Известна газотурбинная установка, содержащая пусковое устройство - электрогенератор-стартер, центробежный компрессор, центростремительную турбину.
Роторы данных агрегатов расположены на одном валу, смонтированном в газостатических подшипниках. Выход компрессора через теплообменник связан с камерой сгорания с газовыми горелками, оснащенной плазменным устройством ее розжига. Выход камеры сгорания связан с центростремительной турбиной. Установка оснащена блоком управления, выполненным на основе программируемого контроллера, предназначенного для управления и диагностики установки в режиме реального времени. Блок управления связан с пусковым устройством, устройством розжига и центростремительной турбиной.
При запуске установки включаются: электрогенератор-стартер, система прокачки агента через теплообменник, система подачи среды в зазоры подшипников вала. Электрогенератор-стартер приводит во вращение вал, от которого вращаются роторы центробежного компрессора и центростремительной турбины.
Воздух от компрессора пропускается через теплообменник, где его температура доводится до заданной и поступает в камеру сгорания, куда также через горелки подается топливо, например, природный газ, который в камере сгорания смешивается с воздухом, нагнетаемым в камеру сгорания компрессором. С блока управления дается команда на включение устройства розжига, которое поджигает газовую смесь в камере сгорания.
Полученный в камере сгорания газ направляют на центростремительную турбину для вращения ее ротора, который связан с электрогенератором, вырабатывающим электрическую энергию для потребителей.
(см. патент РФ на полезную модель №101096, кл.F02C 3/05, 2010 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной установки необходимо отметить, что она в процессе функционирования не обеспечивает выработку электроэнергии с постоянными параметрами, особенно при резких увеличениях ее потребления. Кроме того, направляемый на ротор центростремительной турбины парогазовый поток имеет пульсирующий характер, что связано с целым рядом факторов -неравномерностью подачи в камеру сгорания топлива, воздуха, нестабильностью процесса сгорания топлива и пр. Это приводит к тому, что скорость вращения ротора центростремительной турбины постоянно меняется, что приводит к дрейфу параметров тока, вырабатываемого электрогенератором.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности функционирования газотурбинной установки за счет обеспечения заданных параметров вырабатываемой электроэнергии при резких изменениях ее потребления.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в газотурбинной установке с накопителем энергии, содержащей компрессор, связанный с камерой сгорания, оснащенной устройством розжига и горелками, выход камеры сгорания связан с центростремительной турбиной, ротор которой имеет возможность соединения с электрогенератором, а также пусковое устройство, причем роторы пускового устройства, центробежного компрессора и центростремительной турбины смонтированы на общем валу, установленном в газостатических подшипниках, а компрессор и камера сгорания связаны через теплообменник, новым является то, что ротор центростремительной турбины имеет возможность связи с электрогенератором посредством вала, на котором размещен накопитель энергии.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема установки.
Газотурбинная установка с накопителем энергии содержит пусковое устройство (электрогенератор-стартер) 1, центробежный компрессор 2, центростремительную турбину 3.
Роторы данных агрегатов расположены на валу 4. Опорами для вала служат газостатические подшипники 5 (конструкция таких подшипников известна, см., например, патент РФ на полезную модель №93125). Выход компрессора 2 через теплообменник 6 связан с камерой сгорания 7, оснащенной плазменным устройством 8 ее розжига. Выход камеры сгорания связан с центростремительной турбиной 3. Установка оснащена блоком управления 9, выполненным на основе программируемого контроллера, предназначенного для управления и диагностики установки в режиме реального времени. Блок управления связан с пусковым устройством, устройством розжига и центростремительной турбиной.
Камера сгорания оснащена газовыми горелками 10, установленными на корпусе камеры сгорания.
Ротор центростремительной турбины 3 связан с электрогенератором (не показан) посредством вала 11, на котором установлен накопитель 12 энергии. В качестве накопителя энергии может быть использовано стандартное устройство, например в виде одного или нескольких маховиков, например, аналогично раскрытым в патенте РФ №2261385 или в авторском свидетельстве СССР №1596860. Наиболее целесообразно данное устройство устанавливать на валу 11 посредством управляемых фрикционных муфт, управление которыми осуществляется от блока управления 9. Накопитель энергии может быть оснащен датчиком частоты вращения маховика, связанным с блоком управления 9.
Выполнение блоков, модулей и агрегатов установки является известным, оно не составляет предмета патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрыто.
Под связями (соединениями) в данной заявке понимаются транспортирующие средства, а именно водо-газо-паропроводы для жидких и газообразных компонентов и их смесей.
Установка может иметь стационарное исполнение или мобильное. Во втором случае все узлы и агрегаты устройства, указанные выше, монтируют на раме транспортного средства, либо на прицепе, который может быть соединен с транспортным средством.
Газотурбинная установка с накопителем энергии работает следующим образом.
Для запуска установки по команде с блока управления 9 включается электрогенератор-стартер 1, система прокачки агента через теплообменник 6, система подачи среды в зазоры подшипников 5 вала 4. Электромагнитную муфту при запуске целесообразно отключать, чтобы маховик накопителя энергии 12 свободно вращался на валу 11. Это облегчает работу стартера. Если стартер обладает достаточной мощностью, то при запуске установки муфта может оставаться включенной. Электрогенератор-стартер приводит во вращение вал 4, от которого вращаются роторы центробежного компрессора 2 и центростремительной турбины 3.
Воздух от компрессора 2 пропускается через теплообменник, где его температура доводится до заданной и поступает в камеру сгорания, куда также подается топливо, например, природный газ, который через горелки 10 подается в камеру сгорания, где он смешивается с воздухом, нагнетаемым в камеру сгорания компрессором. С блока управления 9 дается команда на включение устройства розжига 8, которое поджигает газовую смесь в камере сгорания.
Полученную в камере сгорания в результате горения топлива парогазовую смесь направляют на центростремительную турбину 3 для вращения ее ротора, который приводит во вращение вал 11, связанный с электрогенератором, вырабатывающим электрическую энергию для потребителей. В процессе работы установки накопитель 12 раскручивается на валу 11 и запасает кинетическую энергию. При резком повышении потребления электроэнергии накопитель 12 обеспечивает поддержание заданной частоты вращения ротора электрогенератора, а. следовательно, и частоту генерируемого тока. Кроме того, устройство 12 позволяет сгладить неравномерность вращения ротора турбины 3, обусловленную неравномерностью поступления продуктов сгорания из камеры сгорания 7.
Параметры работы центростремительной турбины отслеживаются датчиками (не показаны), связанными с блоком управления 9. При превышении частоты вращения маховика устройства 12 сверх заданной, блок управления 9 дает команду на отключение электромагнитной муфты, в результате чего маховик свободно вращается на валу 11. Это позволяет избежать резонансных явлений при работе установки.

Claims (1)

  1. Газотурбинная установка с накопителем энергии, содержащая компрессор, связанный с камерой сгорания, оснащенной устройством розжига и горелками, выход камеры сгорания связан с центростремительной турбиной, ротор которой имеет возможность соединения с электрогенератором, а также пусковое устройство, причем роторы пускового устройства, центробежного компрессора и центростремительной турбины смонтированы на общем валу, установленном в газостатических подшипниках, а компрессор и камера сгорания связаны через теплообменник, отличающаяся тем, что ротор центростремительной турбины имеет возможность связи с электрогенератором посредством вала, на котором размещен накопитель энергии.
    Figure 00000001
RU2011134426/06U 2011-08-18 2011-08-18 Газотурбинная установка с накопителем энергии RU120145U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134426/06U RU120145U1 (ru) 2011-08-18 2011-08-18 Газотурбинная установка с накопителем энергии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134426/06U RU120145U1 (ru) 2011-08-18 2011-08-18 Газотурбинная установка с накопителем энергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU120145U1 true RU120145U1 (ru) 2012-09-10

Family

ID=46939261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134426/06U RU120145U1 (ru) 2011-08-18 2011-08-18 Газотурбинная установка с накопителем энергии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU120145U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6856695B2 (ja) タービン・カートリッジを備えるオーバーハング・タービン及び発電機システム
US6169332B1 (en) Constant turbine inlet temperature control of a turbine power generating system
US6307278B1 (en) Microturbine power generating system
US9605597B2 (en) Variable frequency drive power ride thru
JP2002522698A (ja) 可変速度ガスコンプレッサを備えるマイクロタービン発電装置
CN1966954A (zh) 高效热机
CN106351744B (zh) 用于燃气涡轮的功率增大系统
US6032459A (en) Turbine exhaust cooling in a microturbine power generating system
BR102013007109A2 (pt) Partida de turbina a gás com conversor de frequência
US6147414A (en) Dual-purpose converter/startup circuit for a microturbine power generating system
RU120145U1 (ru) Газотурбинная установка с накопителем энергии
RU2647742C2 (ru) Способ работы компрессорной станции магистральных газопроводов
RU2014129263A (ru) Газотурбинный двигатель и способ для его запуска
RU156076U1 (ru) Газотурбинный двигатель
RU101096U1 (ru) Газотурбинная энергетическая установка
WO2014068355A1 (en) Gas turbine engine exhaust system and corresponding method for accessing turbine buckets
RU43311U1 (ru) Газотурбинная энергетическая установка
RU2484273C1 (ru) Электростартер
RU110409U1 (ru) Автономная газотурбинная установка (варианты)
EP4050749A1 (en) System and method for black starting power plant
RU2359130C1 (ru) Турбовинтовой газотурбинный двигатель
WO2020144492A1 (en) A combined cycle generator with a 100% efficiency
RU147334U1 (ru) Газотурбинная установка
RU2689499C1 (ru) Способ и устройство для запуска газотурбинного двигателя
EP1059421B1 (en) Microturbine power generating system

Legal Events

Date Code Title Description
PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130311

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130819

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20151010

PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20151028

PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20180122

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190819