RU2251625C1 - Method of and device for starting gas-turbine set - Google Patents

Method of and device for starting gas-turbine set Download PDF

Info

Publication number
RU2251625C1
RU2251625C1 RU2003129878/06A RU2003129878A RU2251625C1 RU 2251625 C1 RU2251625 C1 RU 2251625C1 RU 2003129878/06 A RU2003129878/06 A RU 2003129878/06A RU 2003129878 A RU2003129878 A RU 2003129878A RU 2251625 C1 RU2251625 C1 RU 2251625C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbogenerator
starting
current
shaft
synchronous
Prior art date
Application number
RU2003129878/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Буевич (RU)
В.В. Буевич
В.В. Кисель (RU)
В.В. Кисель
Г.М. Хуторецкий (RU)
Г.М. Хуторецкий
М.Н. Шустерман (RU)
М.Н. Шустерман
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
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 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" filed Critical Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
Priority to RU2003129878/06A priority Critical patent/RU2251625C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2251625C1 publication Critical patent/RU2251625C1/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: proposed group of inventions is designed for starting stationary single-shaft gas-turbine sets with barring gear with electric motor and overrunning clutch consisting of gas turbine and synchronous turbo generator whose shafts are mechanically coupled. According to proposed method of starting of gas-turbine set with barring gear with electric motor and overrunning clutch in which synchronous turbogenerator is used as barring motor mechanically coupled with shaft of gas turbine, current from starting frequency converter is supplied to stator winding of barring motor. At beginning of starting, voltage is changed proportionally to frequency, and when gas turbine comes to self-propelled mode, current from starting frequency converter is cut off and, according to invention, starting begins at induction mode of said turbogenerator and during period of starting torque of turbogenerator is found by values of output power and voltage of starting frequency converter, and current is supplied to field circuit of brushless synchronous exciter installed on shaft of turbogenerator proportional to turbogenerator torque at constant value of shaft, and initial rate of frequency rise is chosen to provide coming of said exciter to current supply mode after release of overrunning clutch. With overrunning clutch released, frequency rise rate is increased to provide self-synchronization of turbogenerator, and after self-synchronization, starting is continued at synchronous mode of turbogenerator. In gas turbine set starting device including starting frequency converter whose output is connected to leads of stator winding of synchronous turbogenerator whose shaft is coupled with shaft of gas turbine, accortoding to invention, device contains brushless synchronous exciter whose shaft is coupled with shaft of said turbogenerator, field current setter and drive torque meter. Field winding of said exciter is connected with output of field current setter to create positive feedback. First input of field current setter is connected to data output of drive torque meter, and second input of field current setter is connected to constant shift current source.
EFFECT: improved reliability of starting, reduced cost of equipment used for starting of gas-turbine set.
3 cl, 1 dwg

Description

Заявляемая группа изобретений предназначена преимущественно для пуска стационарных одновальных газотурбинных агрегатов, имеющих валоповоротное устройство с электродвигателем и обгонной муфтой и состоящих из газовой турбины и синхронного турбогенератора, валы которых механически связаны.The claimed group of inventions is intended primarily for starting stationary single-shaft gas turbine units having a shaft-turning device with an electric motor and an overrunning clutch and consisting of a gas turbine and a synchronous turbogenerator, the shafts of which are mechanically connected.

В заявляемом способе решается задача разгона ротора газотурбинного агрегата разгонным электродвигателем, от момента трогания ротора до момента отключения пускового преобразователя частоты. В качестве разгонного электродвигателя используется синхронный турбогенератор (далее по тексту ″турбогенератор″), снабженный бесщеточным синхронным возбудителем (далее по тексту ″возбудитель″). На указанном отрезке времени необходимо последовательно выполнить:The inventive method solves the problem of accelerating the rotor of a gas turbine unit by an accelerating motor, from the moment the rotor moves off to the moment the starting frequency converter is turned off. As an accelerating electric motor, a synchronous turbogenerator is used (hereinafter referred to as “turbogenerator”), equipped with a brushless synchronous exciter (hereinafter referred to as “exciter”). On the specified time interval, it is necessary to sequentially perform:

- трогание ротора - плавно преодолеть момент сухого трения в подшипниках,- moving the rotor - smoothly overcome the moment of dry friction in the bearings,

- разгон ротора до частоты вращения, соответствующей расцеплению кулачков обгонной муфты валоповоротного устройства,- acceleration of the rotor to a speed corresponding to the uncoupling of the cams of the freewheel of the shaft-turning device,

- разгон ротора до частоты вращения, заданной для вентиляции проточного тракта газовой турбины,- acceleration of the rotor to a speed set for ventilation of the flow path of a gas turbine,

- выдержку времени (для вентиляции проточного тракта газовой турбины) при поддержании постоянной частоты вращения,- time delay (for ventilation of the gas turbine flow path) while maintaining a constant speed,

- сопровождение пусковым преобразователем частоты розжига камеры сгорания от момента зажигания топлива до выхода турбины на режим самоходности, по достижении которого отключить ток пускового преобразователя частоты.- accompaniment by the starting converter of the frequency of ignition of the combustion chamber from the moment of ignition of the fuel to the output of the turbine in self-propelled mode, after which it is turned off the current of the starting converter of frequency.

В процессе пуска газотурбинного агрегата требуется соблюдать заданные ограничения вращающего момента разгонного двигателя. В частности, валоповоротное устройство с червячной передачей и с обгонной муфтой может передавать мощность только в одном направлении. Поэтому на первых двух участках графика пуска агрегата разгонный двигатель не должен изменять знак вращающего момента. С другой стороны, разгонный двигатель на двух последних участках графика пуска должен иметь достаточный максимальный вращающий момент, обеспечивающий требуемую величину запаса статической устойчивости двигателя.During the start-up of the gas turbine unit, it is required to comply with the specified torque limits of the accelerating engine. In particular, a worm gear with an overrunning clutch can transmit power in only one direction. Therefore, in the first two sections of the start-up schedule of the unit, the accelerating engine should not change the sign of torque. On the other hand, the accelerating engine in the last two sections of the start-up schedule should have a sufficient maximum torque, providing the required amount of margin of static stability of the engine.

Известен способ пуска газотурбинного агрегата с использованием турбогенератора в качестве разгонного двигателя (Е.А.Крутяков, П.А.Павлов, М.В.Пронин, Алгоритмы работы тиристорных пусковых устройств для турбогенераторов и синхронных двигателей производства АО ″Электросила″, Сборник ″Электросила″, №40, 2001 г., стр.53-59), принятый нами за прототип. В этом способе разгонный двигатель используют только в синхронном режиме, выполняя следующую последовательность операций. Для определения начального положения неподвижного ротора разгонного двигателя подают импульсы тока в различные пары фаз машины. Положение ротора относительно оси поля статора определяют по величине амплитуды импульсов напряжения на обмотке ротора. Соотношение амплитуд импульсов позволяет определить положение ротора. Затем в цепь ротора подают ток от пускового источника тока возбуждения и начинают пуск подачей в цепь статора напряжения от преобразователя частоты, установив предварительно требуемую начальную фазу (в соответствии с положением ротора). Таким образом проводят синхронизацию разгонного двигателя с источником питания (пусковым преобразователем частоты). В начале пуска напряжение изменяют пропорционально частоте. Общим с прототипом является факт использования турбогенератора, связанного механически с валом газовой турбины, в качестве разгонного двигателя. В статорную обмотку турбогенератора подают ток от пускового преобразователя частоты, причем в начале пуска напряжение изменяют пропорционально частоте, а при выходе турбины на режим самоходности отключают ток пускового преобразователя частоты.There is a method of starting a gas turbine unit using a turbogenerator as an accelerating engine (E.A. Krutyakov, P.A. Pavlov, M.V. Pronin, Algorithms for the operation of thyristor starting devices for turbogenerators and synchronous motors manufactured by AO ила Elektrosila Сбор, Collection ″ Elektrosila ″, No. 40, 2001, pp. 53-59), adopted by us for the prototype. In this method, the accelerating engine is used only in synchronous mode, performing the following sequence of operations. To determine the initial position of the stationary rotor of the accelerating engine, current pulses are supplied to various pairs of machine phases. The position of the rotor relative to the axis of the stator field is determined by the magnitude of the amplitude of the voltage pulses on the rotor winding. The ratio of the amplitudes of the pulses allows you to determine the position of the rotor. Then, the current from the starting source of the excitation current is supplied to the rotor circuit and the start is started by applying voltage to the stator circuit from the frequency converter, setting the previously required initial phase (in accordance with the position of the rotor). Thus, the acceleration engine is synchronized with the power source (starting frequency converter). At the start of a start, the voltage is changed in proportion to the frequency. In common with the prototype is the fact of using a turbogenerator connected mechanically to the shaft of the gas turbine as an accelerating engine. The current from the starting frequency converter is supplied to the stator winding of the turbogenerator, and at the beginning of the start, the voltage is changed proportionally to the frequency, and when the turbine enters the self-propelled mode, the current of the starting frequency converter is turned off.

Этот способ пуска газотурбинного агрегата имеет следующие недостатки:This method of starting a gas turbine unit has the following disadvantages:

- пуск с любой (произвольной) начальной фазой поля статора невозможен как из-за неустойчивости синхронного двигателя на малой частоте, так и большой вероятности поломки валоповоротного механизма,- starting with any (arbitrary) initial phase of the stator field is impossible both because of the instability of the synchronous motor at a low frequency, and the high probability of failure of the shaft-turning mechanism,

- требуется формирователь импульсов и устройство для подачи пробных импульсов в обмотку статора,- requires a pulse shaper and a device for supplying test pulses to the stator winding,

- требуется устройство для измерения величины импульсов напряжения, наводимых в обмотке ротора,- a device is required for measuring the magnitude of the voltage pulses induced in the rotor winding,

- для обеспечения плавного трогания ротора и последующего плавного разгона необходимо задавать фазу напряжений, подаваемых в цепь статора, в зависимости от текущего углового положения ротора, тогда как возможно определить только начальное положение ротора.- to ensure smooth starting of the rotor and subsequent smooth acceleration, it is necessary to set the phase of the voltages supplied to the stator circuit, depending on the current angular position of the rotor, while it is possible to determine only the initial position of the rotor.

Разгонный двигатель, работающий в синхронном режиме, при низкой частоте питающего напряжения работает неустойчиво и может создавать знакопеременный вращающий момент. Качания ротора разгонного двигателя при старте, сопровождающиеся изменением знака вращающего момента, могут вызвать заклинивание червячной пары валоповоротного механизма.An accelerating motor operating in synchronous mode, at a low frequency of the supply voltage, is unstable and can create alternating torque. The swings of the rotor of the accelerating engine at start, accompanied by a change in the sign of torque, can cause jamming of the worm pair of the shaft-turning mechanism.

В начале пуска агрегата кулачки обгонной муфты валоповоротного устройства не отведены центробежной силой в полностью расцепленное состояние и при положительном вращающем моменте разгонного двигателя работают в режиме проскальзывания. При изменении знака вращающего момента кулачки разгонной муфты после выбора люфта начинают работать на упор.At the beginning of the start-up of the unit, the cams of the overrunning clutch of the shaft-turning device are not pulled to the fully disengaged state by centrifugal force and, when the accelerating engine has a positive torque, operate in the slip mode. When the sign of the torque changes, the cams of the accelerating clutch, after selecting the play, begin to work against the stop.

В этих условиях даже кратковременное изменение знака вращающего момента разгонного двигателя может вызвать заклинивание червячной пары валоповоротного механизма и повреждение червяка.Under these conditions, even a brief change in the sign of the torque of the accelerating engine can cause the worm pair of the shaft-turning mechanism to jam and damage the worm.

Возможен также более благоприятный исход, когда во избежание повреждения червяка допускают срез штифтов обгонной муфты. В любом случае заклинивание валоповоротного механизма переводит газотурбинный агрегат из рабочего состояния в состояние ремонта.A more favorable outcome is also possible when, in order to avoid damage to the worm, the pins of the overrunning clutch are cut. In any case, jamming of the shaft-turning mechanism transfers the gas-turbine unit from the operating state to the repair state.

Известно устройство пуска одновального газотурбинного агрегата (Е.А.Крутяков, П.А.Павлов, М.В.Пронин, Алгоритмы работы тиристорных пусковых устройств для турбогенераторов и синхронных двигателей производства АО ″Электросила″, Сборник ″Электросила″, №40, 2001 г., стр.53-59), принятое как прототип. Устройство содержит турбогенератор, связанный механически с валом газовой турбины, пусковой преобразователь частоты, выход которого присоединен к выводам статорной обмотки турбогенератора. Турбогенератор используется в режиме синхронного электродвигателя при питании цепи ротора от статического источника тока возбуждения.A device for starting a single-shaft gas turbine unit is known (E.A. Krutyakov, P.A. Pavlov, M.V. Pronin, Algorithms for the operation of thyristor starting devices for turbogenerators and synchronous motors manufactured by AO "Electrosila", Collection "Electrosila", No. 40, 2001 g., pp. 53-59), adopted as a prototype. The device comprises a turbogenerator connected mechanically to the shaft of the gas turbine, a starting frequency converter, the output of which is connected to the terminals of the stator winding of the turbogenerator. The turbogenerator is used in a synchronous electric motor mode when the rotor circuit is powered by a static excitation current source.

Прототип имеет следующие элементы, общие с заявляемым устройством:The prototype has the following elements in common with the claimed device:

- пусковой преобразователь частоты, выход которого подключен к статорной обмотке турбогенератора, связанного механически с валом газовой турбины.- starting frequency converter, the output of which is connected to the stator winding of the turbogenerator, connected mechanically with the shaft of the gas turbine.

Устройство по прототипу имеет следующие недостатки:The prototype device has the following disadvantages:

- требуется мощный пусковой источник тока возбуждения,- requires a powerful starting source of excitation current,

- изменение знака вращающего момента разгонного двигателя может вызвать заклинивание червячной пары валоповоротного механизма и повреждение червяка.- a change in the sign of the torque of the accelerating engine can cause jamming of the worm pair of the shaft-turning mechanism and damage to the worm.

- щеточный аппарат при большом по величине токе возбуждения, передаваемом через контактные кольца, требует периодического обслуживания и снижает надежность агрегата.- the brush apparatus with a large magnitude of the excitation current transmitted through the slip rings requires periodic maintenance and reduces the reliability of the unit.

Технический результат заявляемого способа пуска газотурбинного агрегата заключается в том, что:The technical result of the proposed method for starting a gas turbine unit is that:

- обеспечивается плавное начало движения ротора при пуске агрегата,- provides a smooth start to the movement of the rotor when starting the unit,

- асинхронный режим работы разгонного двигателя в начальной части графика пуска обеспечивает плавный разгон ротора до частоты вращения, соответствующей расцеплению кулачков обгонной муфты (при этом до расцепления обгонной муфты кулачки проскальзывают, не вызывая поломки, а после расцепления - кулачки отводятся в безопасное положение).- the asynchronous mode of operation of the accelerating engine in the initial part of the start-up schedule ensures smooth rotor acceleration to a speed corresponding to the disengagement of the overrunning clutch cams (in this case, the cams slip without causing breakage, and after disengaging, the cams are moved to a safe position).

- самосинхронизация разгонного двигателя, выполняемая после расцепления кулачков обгонной муфты, обеспечивает возможность дальнейшего разгона ротора в более выгодном (на этом этапе) синхронном режиме разгонного двигателя,- self-synchronization of the accelerating engine, performed after uncoupling the cams of the overrunning clutch, provides the possibility of further acceleration of the rotor in a more advantageous (at this stage) synchronous mode of the accelerating engine,

- после самосинхронизации разгонного двигателя обеспечивается возможность поддерживать высокий коэффициент мощности, в частности Cosφ=1.- after the self-synchronization of the accelerating engine, it is possible to maintain a high power factor, in particular Cosφ = 1.

- существенно снижается вероятность неуспешного пуска ГТУ.- significantly reduces the likelihood of an unsuccessful start-up of gas turbines.

Технический результат заявляемого устройства частотного пуска газотурбинного агрегата заключается в том, что:The technical result of the inventive device for the frequency start-up of a gas turbine unit is that:

- существенно снижается величина тока управления возбуждением по сравнению с прототипом,- significantly reduces the magnitude of the current control excitation in comparison with the prototype,

- бесщеточный синхронный возбудитель, конструктивно объединенный с разгонным синхронным электродвигателем, обеспечивает плавный переход из асинхронного в синхронный режим работы разгонного электродвигателя, при этом нет необходимости в мощном (и используемом только при пуске агрегата) источнике тока возбуждения разгонного двигателя.- a brushless synchronous exciter, structurally combined with an accelerating synchronous electric motor, provides a smooth transition from asynchronous to synchronous operation of the accelerating electric motor, while there is no need for a powerful (and used only when starting the unit) excitation current source of the accelerating motor.

Заявляемое решение позволяет также уменьшить затраты на оборудование пуска газотурбинного агрегата.The claimed solution also allows to reduce the cost of starting equipment for a gas turbine unit.

Для достижения указанного результата в способе пуска газотурбинного агрегата, преимущественно для агрегатов с валоповоротным устройством с электродвигателем и обгонной муфтой, в качестве разгонного двигателя используют синхронный турбогенератор, связанный механически с валом турбины, в статорную обмотку разгонного двигателя подают ток от пускового преобразователя частоты, причем в начале пуска напряжение изменяют пропорционально частоте, при выходе турбины на режим самоходности отключают ток пускового преобразователя частоты, согласно изобретению пуск начинают в асинхронном режиме названного турбогенератора, на протяжении пуска определяют вращающий момент турбогенератора по величинам выходной мощности и напряжения пускового преобразователя частоты, в цепь возбуждения бесщеточного синхронного возбудителя, установленного на валу турбогенератора, подают ток, пропорциональный вращающему моменту турбогенератора с постоянной величиной смещения, начальный темп подъема частоты выбирают так, чтобы выход бесщеточного синхронного возбудителя на режим выдачи тока произошел после расцепления обгонной муфты, после расцепления обгонной муфты повышают темп подъема частоты, обеспечивая условия самосинхронизации турбогенератора, а после самосинхронизации пуск продолжают в синхронном режиме турбогенератора.To achieve the specified result in the method of starting a gas turbine unit, mainly for units with a shaft-turning device with an electric motor and an overrunning clutch, a synchronous turbogenerator mechanically coupled to the turbine shaft is used as an accelerating engine, current is supplied from the starting frequency converter to the stator winding of the accelerating engine, and at the beginning of start-up, the voltage is changed proportionally to the frequency; when the turbine enters the self-propelled mode, the current of the starting frequency converter is turned off, with According to the invention, the start is started in the asynchronous mode of the named turbogenerator, during the start, the torque of the turbogenerator is determined from the output power and voltage of the starting frequency converter, a current proportional to the torque of the turbogenerator with a constant bias value is supplied to the excitation circuit of the brushless synchronous exciter installed on the shaft of the turbogenerator , the initial rate of frequency rise is chosen so that the output of the brushless synchronous pathogen to the current output mode occurred after the freewheel clutch disengages, after the freewheel clutch disengages increase the rate of frequency rise, providing conditions for the self-synchronization of the turbogenerator, and after self-synchronization, the start is continued in synchronous mode of the turbogenerator.

Для оптимизации режима преобразователя частоты по току и оптимизации режима разгонного двигателя по запасу устойчивости в заявляемом способе (пункт 2 формулы) настройку тока возбуждения выполняют однократно во время выдержки в режиме постоянной частоты перед зажиганием топлива, при этом подбирают коэффициент положительной обратной связи тока возбуждения возбудителя по вычисленному вращающему моменту по условию нулевой реактивной мощности, а постоянную величину смещения подбирают такой, при которой обеспечивается требуемый запас статической устойчивости разгонного двигателя.To optimize the mode of the frequency converter according to current and optimize the mode of the accelerating motor in terms of stability in the present method (claim 2), the excitation current is set once during holding in constant frequency mode before ignition of the fuel, and the coefficient of positive feedback of the exciter current calculated torque according to the condition of zero reactive power, and a constant value of the bias is selected such that it provides the required margin stability of the accelerating engine.

Для исключения влияния тока возбуждения на вращающий момент разгонного двигателя, работающего в асинхронном режиме, в заявляемом способе (пункт 3 формулы) ток возбуждения возбудителя включают после расцепления обгонной муфты.To exclude the influence of the excitation current on the torque of the accelerating motor operating in an asynchronous mode, in the inventive method (paragraph 3 of the formula), the excitation current of the pathogen is switched on after the overrunning clutch is disengaged.

Заявляемое устройство предназначено для реализации предложенного нами способа пуска газотурбинного агрегата. Для достижения указанного результата в устройстве пуска газотурбинного агрегата, включающем пусковой преобразователь частоты, выход которого подключен к статорной обмотке синхронного турбогенератора, вал которого связан с валом газовой турбины, согласно изобретению устройство дополнительно содержит бесщеточный синхронный возбудитель, вал которого связан с валом синхронного турбогенератора, задатчик тока возбуждения и измеритель вращающего момента привода, причем обмотка возбуждения упомянутого возбудителя соединена с выходом задатчика тока возбуждения для создания положительной обратной связи, первый вход задатчика тока возбуждения включен на информационный выход измерителя вращающего момента привода, а второй вход задатчика тока возбуждения подключен к источнику постоянного тока смещения.The inventive device is intended to implement our proposed method of starting a gas turbine unit. To achieve this result, in the start-up device of the gas turbine unit, including the starting frequency converter, the output of which is connected to the stator winding of the synchronous turbogenerator, the shaft of which is connected to the shaft of the gas turbine, according to the invention, the device further comprises a brushless synchronous exciter, the shaft of which is connected to the shaft of the synchronous turbogenerator, a master the excitation current and a torque meter of the drive, and the excitation winding of the above pathogen is connected to the output of field current sensor to create positive feedback, the first input of the field current generator is connected to the information output of the drive torque meter, and the second input of the field current generator is connected to a bias DC source.

Пусковой преобразователь частоты предпочтительно содержит выпрямитель, подключенный своим входом к питающей сети, а выходом к конденсаторам звена постоянного тока. Указанные конденсаторы через независимый (автономный) инвертор подключены к выходу преобразователя частоты. Автономный инвертор обеспечивает плавное широтно-импульсное регулирование частоты и амплитуды выходного напряжения.The starting frequency converter preferably comprises a rectifier connected by its input to the supply network, and the output to the capacitors of the DC link. The indicated capacitors are connected to the output of the frequency converter through an independent (autonomous) inverter. Autonomous inverter provides smooth pulse-width control of the frequency and amplitude of the output voltage.

Сущность изобретений и возможность их технической реализации поясняется чертежом, где обозначены:The invention and the possibility of their technical implementation is illustrated by the drawing, where are indicated:

1 -компрессор,1-compressor

2 - газовая турбина,2 - gas turbine,

3 - редуктор,3 - gear

4 - валоповоротное устройство,4 - shaft-turning device

5 - разгонный двигатель (турбогенератор),5 - accelerating engine (turbogenerator),

6 - бесщеточный возбудитель,6 - brushless pathogen,

7 - цепь тока возбуждения бесщеточного возбудителя,7 - circuit current excitation brushless pathogen,

8 - задатчик тока возбуждения,8 - drive current excitation,

9 - цепь питания разгонного двигателя,9 - power circuit of the accelerating engine,

10 - пусковой преобразователь частоты,10 - starting frequency converter,

11 - питание преобразователя частоты,11 - power frequency converter,

12 – смещение тока возбуждения,12 - offset current excitation

13 - выход вычислителя вращающего момента.13 - output of the computer torque.

Заявляемый способ частотного пуска газотурбинного агрегата осуществляют следующим образом.The inventive method of frequency starting a gas turbine unit is as follows.

Пуск начинают при асинхронном режиме разгонного двигателя. В статорную обмотку разгонного двигателя подают ток от пускового преобразователя частоты, причем в начале пуска напряжение изменяют пропорционально частоте.Start start with the asynchronous mode of the accelerating engine. The stator winding of the accelerating motor is supplied with current from the starting frequency converter, and at the beginning of starting the voltage is changed proportionally to the frequency.

В начальной стадии пуска магнитный поток, создаваемый током статора (на очень низкой частоте), проникает глубоко в массив бочки ротора, и ток в обмотке ротора относительно тока, наведенного в бочке ротора, невелик. По этой причине ротор движется равномерно, и на протяжении одного оборота ротора (относительно поля статора) скольжение меняется мало. В этих условиях вращающий момент разгонного двигателя в первом приближении пропорционален скольжению.In the initial stage of start-up, the magnetic flux generated by the stator current (at a very low frequency) penetrates deep into the array of the rotor barrel, and the current in the rotor winding relative to the current induced in the rotor barrel is small. For this reason, the rotor moves uniformly, and during one revolution of the rotor (relative to the stator field) the slip changes little. Under these conditions, the torque of the accelerating engine in a first approximation is proportional to the slip.

На протяжении пуска вычисляют вращающий момент по величинам мощности и частоты напряжения питания, при этом в цепь возбуждения возбудителя, находящегося на валу разгонного двигателя, подают ток пропорционально вычисленному вращающему моменту разгонного двигателя с постоянной величиной смещения.During the start-up, the torque is calculated from the values of the power and frequency of the supply voltage, while the current is proportional to the calculated torque of the accelerating engine with a constant offset value in the excitation circuit of the pathogen located on the shaft of the accelerating engine.

При малой частоте вращения вала бесщеточный синхронный возбудитель не выдает ток, требуемый для перехода разгонного двигателя в синхронный режим.At a low shaft speed, the brushless synchronous exciter does not produce the current required to transfer the accelerating motor to synchronous mode.

Начальный темп подъема частоты выбирают так, чтобы расцепление обгонной муфты произошло до выхода названного возбудителя на режим выдачи тока. Кулачки обгонной муфты выходят из зацепления под действием центробежной силы, и происходит расцепление обгонной муфты. Бесщеточный синхронный возбудитель начинает плавно увеличивать ток ротора разгонного двигателя и после самосинхронизации разгонного двигателя обеспечиваются условия работы его в синхронном режиме. При этом вращающий момент разгонного двигателя увеличивают в соответствии с намеченным графиком разгона.The initial rate of frequency rise is chosen so that the overrunning clutch disengages before the pathogen enters the current output mode. Overrunning clutch cams disengage under the action of centrifugal force, and overrunning clutch disengages. The brushless synchronous exciter starts to smoothly increase the rotor current of the accelerating engine, and after self-synchronization of the accelerating engine, its operating conditions in synchronous mode are ensured. In this case, the torque of the accelerating engine is increased in accordance with the intended acceleration schedule.

Перед зажиганием топлива выполняют выдержку времени на постоянной частоте вращения, используемую для вентиляции рабочего тракта турбины перед подачей топлива.Before igniting the fuel, a time delay is carried out at a constant speed, used to ventilate the turbine working path before fuel is supplied.

Пусковой преобразователь частоты отключают после зажигания топлива и выхода турбины на режим самоходности.The starting frequency converter is turned off after ignition of the fuel and the turbine enters self-propelled mode.

Вторым пунктом формулы изобретения предусмотрен способ, в котором настройку тока возбуждения выполняют однократно во время выдержки в режиме постоянной частоты перед зажиганием топлива.The second claim provides a method in which the adjustment of the excitation current is performed once during holding at constant frequency before ignition of the fuel.

При этом подбирают коэффициент положительной обратной связи тока возбуждения возбудителя по вычисленному вращающему моменту по условию нулевой реактивной мощности. Таким образом, при нулевом смещении обеспечивается чисто активная мощность разгонного двигателя, а постоянная величина смещения увеличивает ток возбуждения так, чтобы обеспечить некоторое перевозбуждение разгонного двигателя. Таким образом подбирается требуемый запас статической устойчивости разгонного двигателя.In this case, the coefficient of positive feedback of the exciter current is selected according to the calculated torque according to the condition of zero reactive power. Thus, at zero bias, the purely active power of the accelerating engine is provided, and a constant value of the bias increases the excitation current so as to provide some over-excitation of the accelerating engine. Thus, the required margin of static stability of the accelerating engine is selected.

Для повышения надежности при переходе двигателя в асинхронный режим ток в цепь возбуждения возбудителя подают после расцепления обгонной муфты (третий пункт формулы).To increase reliability during the transition of the motor to asynchronous mode, the current is supplied to the exciter circuit after the overrunning clutch is released (third paragraph of the formula).

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Обмотка возбуждения бесщеточного возбудителя соединена с выходом задатчика тока возбуждения для создания положительной обратной связи по вращающему моменту разгонного двигателя. Дополнительный постоянный ток смещения в цепи возбуждения возбудителя повышает ток возбуждения и, тем самым, коэффициент запаса статической устойчивости разгонного двигателя.The field winding of the brushless exciter is connected to the output of the field current generator to create positive feedback on the torque of the accelerating engine. An additional direct bias current in the exciter circuit increases the excitation current and, thus, the safety factor of the static acceleration of the accelerating engine.

Первый вход задатчика тока возбуждения включен на информационный выход вращающего момента привода. Таким образом обеспечивается ток возбуждения бесщеточного возбудителя, линейно зависимый от вращающего момента привода. Второй вход задатчика тока возбуждения подключен к источнику постоянного тока смещения. Величина смещения обеспечивает некоторое перевозбуждение разгонного двигателя, желательное для создания запаса статической устойчивости.The first input of the drive excitation current is connected to the information output of the drive torque. This provides a drive current of a brushless exciter linearly dependent on the drive torque. The second input of the excitation current generator is connected to a DC bias source. The amount of displacement provides some over-excitation of the accelerating engine, desirable to create a margin of static stability.

Параметры системы выбирают так, чтобы расцепление обгонной муфты происходило при частоте вращения меньшей, чем требуется для самосинхронизации разгонного двигателя.The system parameters are chosen so that the overrunning clutch disengages at a rotational speed lower than that required for self-synchronization of the accelerating engine.

С этой целью третий пункт формулы изобретения предусматривает дополнительную возможность включения тока возбуждения возбудителя после расцепления обгонной муфты.To this end, the third claim provides an additional opportunity to turn on the excitation current of the pathogen after disengaging the freewheel.

Claims (4)

1. Способ пуска газотурбинного агрегата преимущественно с валоповоротным устройством с электродвигателем и обгонной муфтой, в котором в качестве разгонного двигателя используют синхронный турбогенератор, связанный механически с валом газовой турбины, в статорную обмотку разгонного двигателя подают ток от пускового преобразователя частоты, причем в начале пуска напряжение изменяют пропорционально частоте, при выходе газовой турбины на режим самоходности отключают ток пускового преобразователя частоты, отличающийся тем, что пуск начинают в асинхронном режиме названного турбогенератора, на протяжении пуска определяют вращающий момент турбогенератора по величинам выходной мощности и напряжения пускового преобразователя частоты, в цепь возбуждения бесщеточного синхронного возбудителя, установленного на валу турбогенератора, подают ток, пропорциональный вращающему моменту турбогенератора с постоянной величиной смещения, начальный темп подъема частоты выбирают так, чтобы выход названного возбудителя на режим выдачи тока произошел после расцепления обгонной муфты, после расцепления обгонной муфты повышают темп подъема частоты, обеспечивая условия самосинхронизации турбогенератора, а после самосинхронизации пуск продолжают в синхронном режиме турбогенератора.1. The method of starting a gas turbine unit mainly with a shaft-turning device with an electric motor and an overrunning clutch, in which a synchronous turbogenerator is used as an accelerating engine, mechanically coupled to a gas turbine shaft, current is supplied from the starting frequency converter to the stator winding of the accelerating engine, and at the beginning of starting the voltage change proportionally to the frequency, when the gas turbine enters the self-propelled mode, the current of the starting frequency converter is turned off, characterized in that the starting they are installed in the asynchronous mode of the named turbogenerator, the torque of the turbogenerator is determined during the start by the values of the output power and voltage of the starting frequency converter, a current proportional to the torque of the turbogenerator with a constant bias value is supplied to the excitation circuit of the brushless synchronous exciter installed on the shaft of the turbogenerator, the initial pace the frequency rise is chosen so that the output of the named pathogen to the current output mode occurs after the overrunning clutches s, after disengaging the freewheel clutch, increase the rate of frequency rise, providing the conditions of the self-synchronization of the turbogenerator, and after the self-synchronization, the start is continued in the synchronous mode of the turbogenerator. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что настройку тока возбуждения выполняют однократно во время выдержки в режиме постоянной частоты перед зажиганием топлива, при этом подбирают коэффициент положительной обратной связи тока возбуждения бесщеточного синхронного возбудителя по определенному вращающему моменту по условию нулевой реактивной мощности, а постоянную величину смещения подбирают такой, при которой обеспечивается требуемый запас статической устойчивости турбогенератора.2. The method according to claim 1, characterized in that the adjustment of the excitation current is performed once during exposure in the constant frequency mode before ignition of the fuel, while the coefficient of positive feedback of the excitation current of the brushless synchronous exciter is selected for a certain torque according to the condition of zero reactive power, and a constant displacement value is selected such that it provides the required margin of static stability of the turbogenerator. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в цепь возбуждения бесщеточного синхронного возбудителя подают ток после расцепления обгонной муфты.3. The method according to claim 1, characterized in that the current is supplied to the excitation circuit of the brushless synchronous pathogen after the overrunning clutch is disengaged. 4. Устройство пуска газотурбинного агрегата, включающее пусковой преобразователь частоты, выход которого подключен к выводам статорной обмотки синхронного турбогенератора, вал которого связан с валом газовой турбины, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит бесщеточный синхронный возбудитель, вал которого связан с валом названного турбогенератора, задатчик тока возбуждения и измеритель вращающего момента привода, причем обмотка возбуждения упомянутого возбудителя соединена с выходом задатчика тока возбуждения для создания положительной обратной связи, первый вход задатчика тока возбуждения включен на информационный выход измерителя вращающего момента привода, а второй вход задатчика тока возбуждения подключен к источнику постоянного тока смещения.4. A start-up device for a gas-turbine unit, including a start-up frequency converter, the output of which is connected to the stator windings of a synchronous turbogenerator, the shaft of which is connected to the gas turbine shaft, characterized in that the device further comprises a brushless synchronous exciter, the shaft of which is connected to the shaft of the named turbogenerator, a master the excitation current and a drive torque meter, wherein the field winding of said exciter is connected to the output of the field current generator for positive feedback of the building, the first input of the excitation current set point included in data output meter drive torque, and the second input of the excitation current setter connected to a source of DC bias current.
RU2003129878/06A 2003-10-07 2003-10-07 Method of and device for starting gas-turbine set RU2251625C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129878/06A RU2251625C1 (en) 2003-10-07 2003-10-07 Method of and device for starting gas-turbine set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129878/06A RU2251625C1 (en) 2003-10-07 2003-10-07 Method of and device for starting gas-turbine set

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2251625C1 true RU2251625C1 (en) 2005-05-10

Family

ID=35746929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003129878/06A RU2251625C1 (en) 2003-10-07 2003-10-07 Method of and device for starting gas-turbine set

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2251625C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635725C2 (en) * 2012-10-01 2017-11-15 Нуово Пиньоне С.р.л. Piston compressor plant and method of its operation
RU2638573C2 (en) * 2016-05-04 2017-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of determining static stability margin of electric network load node with induction motors
CN112834926A (en) * 2021-03-26 2021-05-25 安徽天道动力设备有限公司 Power output stability detection system of generator set

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРУТИКОВ Е.А. и др. Алгоритмы работы тиристорных пусковых устройств для турбогенераторов и синхронных двигателей производства АО "Электросила", сборник "Электросила", №40, 2001, с.53-59. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635725C2 (en) * 2012-10-01 2017-11-15 Нуово Пиньоне С.р.л. Piston compressor plant and method of its operation
RU2638573C2 (en) * 2016-05-04 2017-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of determining static stability margin of electric network load node with induction motors
CN112834926A (en) * 2021-03-26 2021-05-25 安徽天道动力设备有限公司 Power output stability detection system of generator set

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100423440C (en) Method and apparatus for starting a gas turbine using a polyphase electric power generator
US6762512B2 (en) Methods for starting a combustion turbine and combustion turbine generator configured to implement same methods
US5428275A (en) Controlled starting method for a gas turbine engine
US3809914A (en) Starting system for power plants
US3591844A (en) Electrical apparatus for rotating a turbogenerator shaft
WO2011051598A3 (en) Turbine engine starter/generator, and method for the control thereof
US9595900B2 (en) Method and assembly for the turning gear operation of a turbo set
JPH02500560A (en) Starting/generator
EP2045907B1 (en) Method to re-engage start of dynamoelectric machine
US7723931B2 (en) Starting a gas turbine engine using a sensorless, brushless motor
JP2014093941A (en) Method for starting electric motor
US6933704B2 (en) Slip-inducing rotation starting exciter for turbine generator
RU2251625C1 (en) Method of and device for starting gas-turbine set
US3772526A (en) Apparatus for starting a gas turbine which is shaft-coupled to a synchronous generator and to a turn-drive with clutch release
EP3416279A1 (en) Electrical machine
JP3434602B2 (en) Transmission
KR20020090335A (en) Synchronisati0n of machine and load characteristics
JPH04344198A (en) Synchronous generator
CN114039453B (en) Gas turbine generator set started by alternating current exciter of brushless generator and starting method thereof
RU2189691C1 (en) Method of electric starting of internal combustion engine
RU182830U1 (en) Electric starter for starting gas turbine plants
JP2964646B2 (en) Operating devices for gas turbine engines
JPH06129261A (en) Electric power generating facility
SU762090A1 (en) Method of synchronizing the generator of wind-electric unit
US20130173125A1 (en) Apparatus for driving shaft rotation and method

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111008