RU2242834C2 - Off-line no-break power supply - Google Patents
Off-line no-break power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2242834C2 RU2242834C2 RU2002121665/09A RU2002121665A RU2242834C2 RU 2242834 C2 RU2242834 C2 RU 2242834C2 RU 2002121665/09 A RU2002121665/09 A RU 2002121665/09A RU 2002121665 A RU2002121665 A RU 2002121665A RU 2242834 C2 RU2242834 C2 RU 2242834C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power supply
- power
- air damper
- output
- synchronous machine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для обеспечения бесперебойного электропитания ответственных потребителей с непрерывным технологическим циклом.The invention relates to the electric power industry, and in particular to devices for ensuring uninterrupted power supply for responsible consumers with a continuous technological cycle.
Известно устройство бесперебойного электропитания, содержащее в качестве резервного источника аккумуляторную батарею, подключенную к нагрузке через регулирующее звено, которое срабатывает при падении напряжения питания ниже установленного уровня [1]. Основным недостатком известного устройства является обусловленное применением аккумуляторной батареи ограничение по величине полезной электрической мощности и времени функционирования в автономном режиме.A device for uninterruptible power supply, containing as a backup source a battery connected to the load through the regulating element, which is triggered when the voltage drops below the set level [1]. The main disadvantage of the known device is due to the use of the battery, the limitation on the amount of useful electrical power and operating time in standalone mode.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является автономная установка бесперебойного электропитания, содержащая обратимую синхронную машину, вал которой через разобщительную муфту соединен с валом первичного (дизельного) двигателя, и пусковое реле, а статорные цепи синхронной электрической машины через автоматический и управляемый выключатели подключены к шинам сетевого питания и через автоматический выключатель - к шинам гарантированного питания, а также датчик контроля параметров сети и привод управляемого выключателя, причем выходы датчика соединены с входами пускового реле первичного двигателя и привода управляемого выключателя [2]. Известное устройство на базе дизельного двигателя в принципе позволяет обеспечить бесперебойное электропитание потребителей мощностью на уровне сотен кВт, однако применение разобщительной муфты между валами совместно вращающихся инерционного накопителя и обратимой синхронной машины и валом первичного двигателя приводит к снижению надежности и ресурса работы устройства, поскольку инерционный накопитель имеет большую массу и, соответственно, диаметр и длину, что приводит к необходимости установки мощных подшипников, а несинхронное сцепление валов инерционного накопителя и первичного двигателя - к повышенным нагрузкам на разобщительную муфту, опорные болты и подшипники.The closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is an autonomous uninterruptible power supply installation containing a reversible synchronous machine, the shaft of which is connected through a disconnect clutch to the shaft of the primary (diesel) engine, and a start relay, and the stator circuits of a synchronous electric machine are controlled through automatic and controlled the circuit breakers are connected to the mains supply busbars and, through the circuit breaker, to the buses of guaranteed power supply, as well as the parameter monitoring sensor s network and managed switch actuator, wherein the transducer outputs connected to inputs of the starting relay and the drive of the prime mover controlled switch [2]. The known device based on a diesel engine, in principle, can provide uninterrupted power supply to consumers with a power of hundreds of kW, however, the use of an isolation coupling between the shafts of a jointly rotating inertial drive and a reversible synchronous machine and the shaft of the primary engine leads to a decrease in the reliability and service life of the device, since the inertial drive has large mass and, accordingly, diameter and length, which leads to the need to install powerful bearings, and non-synchronous coupling of the shafts of the inertial storage ring and the prime mover to increased loads on the uncoupling clutch, supporting bolts and bearings.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности электропитания ответственных потребителей на уровне мощности от сотен кВт до десятков МВт при длительных паузах сетевого электропитания, улучшение ресурсных и массогабаритных показателей устройства и снижение энергозатрат.The objective of the present invention is to increase the reliability of power supply of responsible consumers at a power level from hundreds of kW to tens of MW with long breaks of the mains power supply, to improve the resource and overall dimensions of the device and reduce energy consumption.
Указанная задача решается таким образом, что в состав автономной установки бесперебойного электропитания, содержащей обратимую синхронную машину, вал которой через разобщительную муфту соединен с валом первичного двигателя с пусковым реле, а статорные цепи обратимой синхронной машины через автоматический и управляемый выключатели подключены к шинам сетевого питания и через автоматический выключатель - к шинам гарантированного питания, а также датчик контроля параметров сети и привод управляемого выключателя, причем выходы датчика контроля качества параметров сети соединены с входами пускового реле первичного двигателя и привода управляемого выключателя, дополнительно введена свободная силовая турбина (ССТ), жестко соединенная с валом обратимой синхронной машины, с газогенератором (ГГ) и блок поджига ГГ, вход которого подключен к выходу датчика контроля, а выход - к соответствующему входу ГГ. Кроме того, установка дополнительно оснащена вакуумным насосом, воздушной заслонкой, датчиком скорости вращения вала первичного двигателя и блоком управления воздушной заслонкой, причем воздушная заслонка установлена в выхлопном патрубке ССТ таким образом, что в закрытом положении она полностью перекрывает выхлопной патрубок, а в открытом положении обеспечивает минимальные газодинамические потери при выбросе продуктов сгорания из турбины, тракт вакуумного насоса через отсечной клапан соединен с рабочей полостью ССТ, вход блока управления воздушной заслонкой подключен к выходам датчика скорости вращения вала первичного двигателя и блока поджига ГГ, а выход - к приводу воздушной заслонки. При этом воздушная заслонка выполнена либо в виде поворотных жалюзи, изготовленных из температуростойкого конструкционного материала, либо в виде мембраны из легкоплавкого материала на опорном каркасе.This problem is solved in such a way that the structure of a stand-alone uninterruptible power supply installation containing a reversible synchronous machine, the shaft of which is connected through a disconnect clutch to the primary motor shaft with a start relay, and the stator circuits of the reversible synchronous machine are connected to the mains bus via an automatic and controlled circuit breaker and through a circuit breaker - to the buses of guaranteed power, as well as a sensor for monitoring network parameters and a drive for a controlled switch, and the sensor outputs to monitoring the quality of the network parameters is connected to the inputs of the starting relay of the primary engine and the drive of the controlled switch, an additional free power turbine (CCT) is introduced, rigidly connected to the shaft of a reversible synchronous machine, with a gas generator (GG) and a GG ignition unit, the input of which is connected to the output of the control sensor , and the output is to the corresponding input of the GG. In addition, the installation is additionally equipped with a vacuum pump, an air damper, a primary engine shaft speed sensor and an air damper control unit, and the air damper is installed in the exhaust pipe of the CCT so that in the closed position it completely covers the exhaust pipe and in the open position provides minimal gas-dynamic losses during the ejection of combustion products from the turbine, the vacuum pump path through the shut-off valve is connected to the working cavity of the CCT, the input of the control unit The air damper is connected to the outputs of the primary engine shaft speed sensor and the GG ignition unit, and the output is connected to the air damper drive. In this case, the air damper is made either in the form of rotary blinds made of heat-resistant structural material, or in the form of a membrane of fusible material on a support frame.
На фиг.1 представлена блок-схема автономной установки бесперебойного электропитания, выполненной согласно данному изобретению; на фиг.2 – блок-схема варианта реализации установки, предусматривающего создание разряжения в рабочей полости ССТ, на фиг.3 - один из возможных вариантов реализации блока поджига ГГ, на фиг.4 - один из возможных вариантов реализации блока управления воздушной заслонкой, на фиг.5 - варианты выполнения воздушной заслонки, на фиг.6 - циклограммы работы основных узлов установки.Figure 1 presents a block diagram of a stand-alone uninterruptible power supply, made according to this invention; figure 2 is a block diagram of a variant of implementation of the installation, providing for the creation of a vacuum in the working cavity of the CCT, figure 3 is one of the possible options for the implementation of the ignition unit GG, figure 4 is one of the possible options for the implementation of the air damper control unit, figure 5 - embodiments of the air damper, figure 6 - sequence diagrams of the operation of the main components of the installation.
Автономная установка бесперебойного электропитания (фиг.1) содержит шины сетевого 1 и гарантированного 2 питания, обратимую синхронную машину (турбогенератор) 3, статорные цепи которой подключены к шинам 2 гарантированного питания через автоматический выключатель 4, а к шинам 1 сетевого питания - через автоматический выключатель 4 и управляемый выключатель 5. На общем валу обратимой синхронной машины 3 установлены свободная силовая турбина (ССТ) 6 с присоединенным к ней газогенератором (ГГ) 7 и - через разобщительную муфту 8 -первичный двигатель 9 с пусковым реле 10. Датчик 11 контроля параметров сети имеет три выхода, первый из которых подключен к входу привода 12 управляемого выключателя, второй - к входу блока 13 поджига ГГ 7, а третий - к пусковому реле 10.A stand-alone uninterruptible power supply installation (Fig. 1) contains
Блок 14 управления воздушной заслонкой имеет два входа (фиг.2), один из которых подключен к выходу блока 13 поджига ГГ 7, а второй - к выходу датчика 15 скорости вращения вала первичного двигателя 9. Блок 13 поджига ГГ (фиг.3) содержит триггер 16, подключенный входом к выходу датчика 11 контроля параметров сети, а выходом - к входу усилителя 17, выход которого подключен к входу управления коммутатора 18, подключенного между аккумуляторной батареей 19 и входом поджига ГГ 7. Блок управления воздушной заслонкой (фиг.4) содержит триггер 20, вход которого подключен к выходу датчика 15 скорости вращения вала первичного двигателя 9, а выход - к первому входу элемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен ко второму выходу триггера 16 блока 13 поджига ГГ, а выход - к входу усилителя 22, выход которого подключен к входу управления коммутатора 23, подключенного между аккумуляторной батареей 24 и входом привода 25 воздушной заслонки 26 и отсечного клапана 31. Воздушная заслонка 26 (фиг.5) установлена в выхлопном патрубке 27 ССТ 6, соединенном через отсечной клапан 31 с вакуумным насосом 29 и выполнена либо в виде поворотных жалюзи 26а, изготовленных из температуростойкого конструкционного материала, либо в виде мембраны 26б из легкоплавкого материала на опорном каркасе 30.The air
Установка работает следующим образом. В дежурном режиме статорные цепи обратимой синхронной машины (турбогенератора) 3 подключены параллельно к шинам 1 сетевого (через автоматический выключатель 4 и замкнутый управляемый выключатель 5) и 2 гарантированного (через автоматический выключатель 4) питания, при этом обратимая синхронная машина работает в режиме синхронного компенсатора (СК), что позволяет повысить cos φ и снизить реактивную мощность сети, а ССТ 6, жестко соединенная с валом обратимой синхронной машины 3, вращается в холостом режиме (ГГ 7 выключен). При отклонении в момент времени t0 (см. фиг.6а) контролируемого датчиком 11 параметра сети (например, частоты f), от заданного значения, формируется командный сигнал, поступающий параллельно на привод 12 управляемого выключателя 5, пусковое реле 10 первичного двигателя 9 и входной триггер 16 блока 13 поджига ГГ 7. Указанный командный сигнал вызывает размыкание управляемого ключа 5, запуск ГГ 7, обеспечивающего подачу рабочего тела в ССТ 6, и пускового реле 10 первичного двигателя 9. После запуска ГГ 7 ССТ 6 выходит на режим приема нагрузки N за время t1≈ 0,5 с (в течение которого электропитание потребителя обеспечивается за счет электрической и механической энергии, накопленной в роторе обратимой синхронной машины), и в результате сжигания в ГГ одно- или многокомпонентного топлива работает в установившемся режиме в течение времени t2≈ 100 с (см. фиг.6б, в), необходимого для выхода на рабочий режим первичного двигателя 9 (в качестве которого целесообразно использовать, например, газотурбинную установку (ГТУ)). Когда скорость вращения ГТУ 9 устанавливается равной скорости вращения ССТ 6, включается разобщительная муфта 8 и путем плавного или ступенчатого электрического нагружения ГТУ с соответствующим снижением электрической нагрузки на валу ССТ производится перевод электрической нагрузки с вала ССТ на вал первичного двигателя, который и обеспечивает в дальнейшем электропитание потребителя.Installation works as follows. In standby mode, the stator circuits of a reversible synchronous machine (turbogenerator) 3 are connected in parallel to the
В варианте исполнения установки бесперебойного электропитания, предусматривающем создание разряжения в рабочей полости ССТ 6, в дежурном режиме работы установки воздушная заслонка 26 (см. фиг.5) закрыта и отсекает рабочую полость ССТ 6 от окружающей атмосферы, вакуумный насос 29 включен, отсечной клапан 31 открыт, давление в рабочей полости ССТ 6 составляет ~ 0,1 атм, что позволяет примерно в 10 раз снизить вентиляционные потери от вращения турбины. При отказе питающей сети по сигналу датчика 11 (см. фиг.2) срабатывает блок 13 поджига ГГ, который одновременно с формированием поджигающего импульса ГГ 7 обеспечивает подачу управляющего импульса на блок 14 управления воздушной заслонки (см. фиг.3, 4: выходной сигнал триггера 16 поступает на один из входов логического элемента 21 ИЛИ). В результате практически одновременно осуществляется поджиг ГГ 7, открытие воздушной заслонки 26 и закрытие отсечного клапана 31 откачки рабочей полости ССТ. Одновременно производится отключение вакуумного насоса 29 (на схеме не показано). После включения разобщительной муфты 8 и выхода установки на режим автономной работы сигнал с выхода датчика 15 скорости вращения вала первичного двигателя 9 через триггер 20 блока 14 управления воздушной заслонки и обеспечивает ее закрытие. Одновременно с закрытием воздушной заслонки 26 открывается отсечной клапан 31 и включается вакуумный насос 29. Таким образом, во время работы ГГ 7 (когда ССТ 6 находится под нагрузкой) воздушная заслонка 26 открыта и вакуумный насос выключен 29, а при выключенном ГГ (когда ССТ вращается вхолостую) воздушная заслонка закрыта и вакуумный насос включен.In the embodiment of the uninterruptible power supply installation, providing for the creation of vacuum in the working cavity of the
Выполнение установки бесперебойного электропитания согласно предлагаемому изобретению позволяет обеспечить большую компактность и надежность установки в результате применения свободной силовой турбины (вместо инерционного накопителя) и разобщительной муфты, включаемой при равной угловой скорости валов первичного двигателя и турбогенератора, уменьшить реактивную мощность в дежурном режиме за счет увеличения cos φ при работе обратимой синхронной машины в режиме синхронного компенсатора, а также повысить эффективность установки в дежурном и автономном режимах за счет снижения вентиляционных потерь при холостом вращении ССТ путем вакуумирования ее рабочей полости.The implementation of the uninterruptible power supply according to the invention allows for greater compactness and reliability of the installation as a result of the use of a free power turbine (instead of an inertial drive) and an uncoupling clutch, which is turned on at equal angular speed of the shafts of the primary engine and the turbogenerator, and to reduce reactive power in standby mode by increasing cos φ when operating a reversible synchronous machine in the synchronous compensator mode, and also to increase the installation efficiency in Zhurny and autonomous modes by reducing ventilation losses during idle rotation of the FTA by evacuating its working cavity.
Источники информацииSources of information
1. Патент США №4313060, кл. Н 02 J 7/00, 1982 г.1. US patent No. 4313060, class. H 02 J 7/00, 1982
2. Патент РФ №2095912, кл. Н 02 J 9/06, 1996 г. (прототип).2. RF patent No. 2095912, class. H 02
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121665/09A RU2242834C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Off-line no-break power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121665/09A RU2242834C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Off-line no-break power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002121665A RU2002121665A (en) | 2004-02-20 |
RU2242834C2 true RU2242834C2 (en) | 2004-12-20 |
Family
ID=34387128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002121665/09A RU2242834C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Off-line no-break power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2242834C2 (en) |
-
2002
- 2002-08-14 RU RU2002121665/09A patent/RU2242834C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002121665A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3322060B2 (en) | Power plant and power plant control device | |
RU2472002C2 (en) | Device for generation of electric energy in two-shaft gas turbine engine | |
JP5680130B2 (en) | Gas turbine start-up using a frequency converter. | |
US5799484A (en) | Dual turbogenerator auxiliary power system | |
US6512305B1 (en) | Method and apparatus having a turbine working in different modes for providing an uninterruptible supply of electric power to a critical load | |
JP6216872B2 (en) | Gas turbine combined power generator | |
EP2801705B1 (en) | Method for operating a combined-cycle power plant | |
JP2008280860A (en) | Gas turbine power generating apparatus and its starting method | |
KR20160003197A (en) | Device and a drive system, in particular for ships, which comprises a device of this type | |
KR102063876B1 (en) | Self-powered incinerator system | |
US10094274B2 (en) | Turbo-electric turbo-compounding system | |
RU2242834C2 (en) | Off-line no-break power supply | |
WO2002044555A1 (en) | Flywheel based ups apparatus and method for using same | |
JPH1037762A (en) | Method and device for controlling power generating plant with gas turbine | |
WO2016129030A1 (en) | Gas turbine system | |
JP2008131694A (en) | Gas turbine power generator | |
US10100661B2 (en) | Method for operating a gas turbine arrangement | |
JP3675880B2 (en) | Method and apparatus for controlling single-shaft combined cycle power generation facility | |
JP2017180169A (en) | Auxiliary mechanism for exhaust gas turbine supercharger, power generation facility including auxiliary mechanism and control method of auxiliary mechanism | |
US11171589B2 (en) | Systems and methods for starting steam turbines | |
JP3470837B2 (en) | Power plant start / stop device | |
US11879385B2 (en) | Engine system with fuel-drive thermal support | |
JPH08154399A (en) | Starting method of synchronous motor | |
JP2004019476A (en) | Gas turbine system | |
JPH11324723A (en) | Turbine starting method, turbine starter and power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060815 |