RU2362031C2 - Electric starter for starting-up gas turbine installations - Google Patents
Electric starter for starting-up gas turbine installations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362031C2 RU2362031C2 RU2007135714/06A RU2007135714A RU2362031C2 RU 2362031 C2 RU2362031 C2 RU 2362031C2 RU 2007135714/06 A RU2007135714/06 A RU 2007135714/06A RU 2007135714 A RU2007135714 A RU 2007135714A RU 2362031 C2 RU2362031 C2 RU 2362031C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric starter
- electric
- starter
- output
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электростартерам для запуска газотурбинных установок, используемых в газоперекачивающих агрегатах и электрических станциях.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric starters for starting gas turbine plants used in gas pumping units and power plants.
Газотурбинные двигатели имеют большой момент инерции ротора турбины (до 30 кг·м2), поэтому время раскрутки их при запуске достигает 100 с и более. При включении известные электростартеры развивают быстро нарастающий пусковой момент, который по величине может превышать момент, необходимый для раскрутки газотурбинной установки, что приводит к ударам в сцепной кулачковой муфте одностороннего действия стартера в начале движения при зацеплении и в процессе раскрутки газотурбинного двигателя и влечет за собой поломку трансмиссии. При этом развиваемый электростартером момент становится избыточным в конце раскрутки, когда газотурбинная установка начинает выходить на режим работы, что приводит к перегрузке трансмиссии и перегреву стартера и редуктора.Gas turbine engines have a large moment of inertia of the turbine rotor (up to 30 kg · m 2 ), so their spin-up time at startup reaches 100 s or more. When turned on, well-known electric starters develop a rapidly increasing starting torque, which in magnitude can exceed the moment necessary to spin the gas turbine installation, which leads to shock in the single-acting cam coupling of the starter at the beginning of movement during engagement and during the process of spinning of the gas turbine engine and entails failure transmissions. At the same time, the moment developed by the electric starter becomes excessive at the end of the spin-up, when the gas turbine installation begins to enter the operating mode, which leads to overloading the transmission and overheating of the starter and gearbox.
Так, электростартер постоянного тока для запуска авиационных газотурбинных установок [1], содержащий сцепную кулачковую муфту одностороннего действия, редуктор, двигательное устройство, выполненное на коллекторном электродвигателе, и устройство включения стартера, не обеспечивает безударное включение и раскрутку ротора газотурбинной установки, имеет низкую надежность и малую мощность, не обеспечивающую запуск газотурбинных установок большой мощности.Thus, a direct current electric starter for starting an aircraft gas turbine installation [1], comprising a single-acting cam clutch, a gearbox, a motor device made on a collector electric motor, and a starter switching device, does not provide shockless turning on and spinning of the rotor of a gas turbine installation, has low reliability and low power, which does not ensure the launch of gas turbine units of high power.
В электростартере [2], содержащем сцепную кулачковую муфту одностороннего действия, редуктор, двигательное устройство, выполненное на асинхронном электродвигателе, подключенном к питающей сети через частотный преобразователь, снабженный измерителем частоты вращения электростартера, и устройство включения электростартера, также наблюдаются удары в сцепной кулачковой муфте одностороннего действия при сцеплении и в процессе раскрутки газотурбинной установки.In an electric starter [2] containing a single-acting cam clutch, a gearbox, a motor device made on an asynchronous electric motor connected to the mains through a frequency converter equipped with an electric starter speed meter, and an electric starter engaging device, shock is also observed in the one-way cam clutch actions during coupling and in the process of spinning a gas turbine plant.
Задача заключается в том, чтобы обеспечить безударное зацепление сцепной кулачковой муфты одностороннего действия и исключить перегрузку трансмиссии.The task is to ensure shock-free engagement of a single-acting cam clutch and to prevent transmission overload.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в получении плавно изменяющегося крутящего момента электростартера в соответствии с режимом раскрутки газотурбинной установки.The technical result, to which the invention is directed, consists in obtaining a smoothly varying torque of the electric starter in accordance with the spin mode of the gas turbine installation.
Требуемыми свойствами обладает электростартер, содержащий сцепную кулачковую муфту одностороннего действия, редуктор, асинхронный электродвигатель, подключенный к шинам питания через преобразователь частоты, снабженный измерителем частоты вращения электростартера, и устройство включения электростартера, отличающийся тем, что первый выход устройства включения электростартера соединен с управляющим входом преобразователя частоты, задающим момент электростартера, через интегратор с положительной обратной связью и сумматор, при этом выход измерителя частоты вращения электростартера соединен со вторым входом сумматора через инвертор и пороговое устройство. При необходимости задания дополнительного уровня момента, второй выход устройства включения электростартера соединен с третьим входом сумматора.The required properties are possessed by an electric starter containing a single-acting cam clutch, a gearbox, an asynchronous electric motor connected to the power buses via a frequency converter equipped with an electric starter speed meter, and an electric starter switch device, characterized in that the first output of the electric starter switch device is connected to the control input of the converter frequency setting the moment of electric starter, through the integrator with positive feedback and the adder, while m the output of the speed meter of the electric starter is connected to the second input of the adder through an inverter and a threshold device. If you need to set an additional level of torque, the second output of the electric starter switch is connected to the third input of the adder.
На фиг.1 представлен электростартер газотурбинной установки. Сцепная кулачковая муфта одностороннего действия 1 через редуктор 2 соединена с асинхронным электродвигателем 3, который подключен через преобразователь 4 к шинам питания трехфазного переменного тока напряжением 380 В с частотой 50 Гц. Первый выход «а» устройства включения электростартера 5 соединен через интегратор с положительной обратной связью 6 и сумматор 7 по входу «b» с управляющим входом частотного преобразователя 4, определяющим момент вращения электростартера. Выход измерителя частоты вращения электростартера преобразователя 4 через инвертор 8 и пороговое устройство 9 соединен со вторым входом «с» сумматора 7, а третий вход «d» сумматора 7 соединен со вторым выходом «е» устройства включения стартера 5, задающим дополнительный момент электростартера.Figure 1 presents the electric starter of a gas turbine installation. One-way cam coupling 1 through a reducer 2 is connected to an asynchronous electric motor 3, which is connected via a converter 4 to three-phase alternating current power supply buses with voltage of 380 V and a frequency of 50 Hz. The first output "a" of the starting device of the
На фиг.2 представлены эпюры сигналов на входах сумматора 7:Figure 2 presents the plot of the signals at the inputs of the adder 7:
Ub - напряжение на первом входе «b», формируемое интегратором 6;U b - voltage at the first input "b" generated by the integrator 6;
Uс - напряжение на втором входе «с», формируемое пороговым устройством 9;U with the voltage at the second input "s" generated by the threshold device 9;
Ud - напряжение на третьем входе «d», подаваемое с выхода «е» устройства включения 5.U d is the voltage at the third input "d" supplied from the output "e" of the
На фиг.3 представлены:Figure 3 presents:
U - напряжение сигнала, задающего момент вращения стартера и поступающего с выхода сумматора 7 на управляющий вход преобразователя 4;U is the voltage of the signal specifying the rotation moment of the starter and coming from the output of the adder 7 to the control input of the converter 4;
М - момент вращения, развиваемый электростартером;M - torque developed by an electric starter;
N - частота вращения электростартера.N is the speed of the electric starter.
Электростартер работает следующим образом.Electric starter works as follows.
В исходном состоянии устройство включения электростартера 5 сигналы не выдает. Электродвигатель 3 не вращается, движение через редуктор 2 не передается, кулачковая муфта 1 расцеплена и ротор газотурбинной установки не раскручивается.In the initial state, the device for starting the
При включении электростартера устройство включения 5 выдает сигнал с первого выхода «а» на интегратор с положительной обратной связью 6, который на своем выходе формирует показанный на фиг.2 сигнал Ub, поступающий на первый вход «b» сумматора 7. При этом Ub (0)=0. На втором входе «с» сумматора 7 сигнал Uc, поступающий с выхода порогового устройства 9, равен нулю, как показано на фиг.2, так как электродвигатель 3 пока не вращается и на выходе измерителя частоты вращения электростартера, расположенного в преобразователе 4, сигнал равен нулю, что, в свою очередь, обеспечивает нулевой сигнал на выходе инвертора 8. На третьем входе «d» сумматора 7 нулевой уровень напряжения сигнала Ud обеспечивается сигналом с выхода «е» устройства включения стартера 5. Следовательно, первоначально на управляющий моментом вход преобразователя 4 поступает нулевой сигнал U, U(0)=0, как показано на фиг.3, и электродвигатель не создает вращающего момента. С течением времени интегратор 6 начинает плавно увеличивать напряжение сигнала Ub (см. фиг.2) на первом входе «b» сумматора 7, с выхода которого на управляющий моментом вход преобразователя 4 будет поступать также плавно увеличивающийся сигнал U (см. фиг.3). Преобразователь 4 медленно повышает частоту и величину напряжения, подаваемого на электродвигатель 3, а вращающий момент М (см. фиг.3) начинает плавно увеличиваться и электродвигатель также плавно начинает увеличивать частоту вращения N (см. фиг.3), передавая движение через редуктор 2 на кулачковую сцепную муфту одностороннего действия 1. Муфта 1 выбирает свободный ход, происходит сцепление ее кулачков и стартер начинает раскручивать ротор газотурбинной установки. Таким образом, плавность нарастания задающего момент сигнала U, а следовательно, и развиваемого электростартером вращающего момента исключают стуки при сцеплении кулачковой муфты одностороннего действия и исключают поломку трансмиссии. Далее интенсивность нарастания напряжения сигнала Ub (см. фиг.2) на выходе интегратора 6 возрастает за счет положительной обратной связи и примерно к 5 секунде его значение становится максимально заданным и сохраняет постоянную величину, соответственно электродвигатель стартера раскручивает ротор газотурбинной установки с постоянным вращающим моментом, что исключает колебание кулачков муфты 1 и стуки в процессе раскрутки.When the electric starter is turned on, the
По мере раскрутки электростартера сигнал на выходе измерителя частоты электростартера преобразователем частоты 4 линейно возрастает, инвертируется с помощью инвертора 8 и при достижении установленной пороговой величины с выхода порогового устройства 9 на второй вход «с» сумматора 7 начинает поступать сигнал Uс (см. фиг.2), вычитаясь из сигнала Ub на первом входе. Это происходит примерно на 70 секунде раскрутки ротора турбины. На выходе сумматора 7 поступающий на вход преобразователя 4 сигнал U, задающий момент вращения стартера, будет уменьшаться, а следовательно, и развиваемый электростартером момент М будет уменьшаться с увеличением частоты (см. фиг.3). Электростартер будет работать с постоянной мощностью на выходном звене, что исключает перегрузку трансмиссии.As the electric starter spins up, the signal at the output of the electric starter frequency meter by the frequency converter 4 increases linearly, is inverted by the inverter 8, and when the threshold value is reached, the signal U s starts to arrive at the second input “c” of the adder 7 (see Fig. 2), subtracted from the signal U b at the first input. This occurs at approximately 70 seconds of spinning of the turbine rotor. At the output of the adder 7, the signal U arriving at the input of the converter 4 specifying the rotation moment of the starter will decrease, and therefore, the moment M developed by the electric starter will decrease with increasing frequency (see Fig. 3). The electric starter will work with constant power at the output link, which eliminates the overload of the transmission.
В случае, когда необходимо увеличить крутящий момент электростартера, например в момент подачи топлива при запуске газотурбинной установки, устройство включения стартера 5 с выхода «е» выдает сигнал Ud (см. фиг.2) на третий вход «d» сумматора 7 и на его выходе задающий момент вращения электростартера сигнал U, поступающий на вход преобразователя 4, увеличивается и стартер с увеличенным моментом М будет раскручивать ротор газотурбинной установки. На фиг.3 изменения сигналов U и М в этом случае показаны штриховыми линиями.In the case when it is necessary to increase the torque of the electric starter, for example, at the moment of fuel supply at the start of the gas turbine installation, the
После раскрутки ротора газотурбинной установки устройство включения 5 снимает выходные сигналы и электростартер возвращается в исходное состояние.After spinning the rotor of the gas turbine installation, the
Таким образом, достигается плавное изменение крутящего момента электростартера в соответствии с режимом раскрутки газотурбинной установки, что обеспечивает безударное зацепление сцепной кулачковой муфты одностороннего действия и исключает перегрузку трансмиссии.Thus, a smooth change in the torque of the electric starter is achieved in accordance with the spin mode of the gas turbine installation, which provides shock-free engagement of the single-acting cam clutch and eliminates transmission overload.
Промышленная реализация электростартера. Асинхронный электродвигатель 3 выполняется на частоту вращения, в 8 раз превышающую частоту промышленной сети, а преобразователь - на частоту выходного напряжения 400 Гц, что обеспечивает повышение энергоотдачи электродвигателя стартера более чем в 10 раз. Так, например, электростартер со встраиваемым асинхронным электродвигателем 5АВЧКр160В4, IM5010 с высотой оси 160 мм, имеющий массу 140 кг, развивает мощность 240 кВт вместо 18,5 кВт. Электродвигатель изготавливается ОАО «ВЭМЗ» г.Владимир.Industrial implementation of electric starter. Asynchronous motor 3 is performed at a speed 8 times higher than the frequency of the industrial network, and the converter is driven at a frequency of the output voltage of 400 Hz, which provides an increase in the energy output of the starter motor by more than 10 times. So, for example, an electric starter with a built-in asynchronous electric motor 5AVCHKr160V4, IM5010 with an axis height of 160 mm, having a mass of 140 kg, develops a power of 240 kW instead of 18.5 kW. The electric motor is manufactured by VEMZ OJSC, Vladimir.
В электростартере использован преобразователь частоты с управлением вектором потока магнитного поля серии IE-9011, выпускаемый компанией «Веспер», г.Москва.The electric starter used a frequency converter with magnetic field vector control IE-9011 series, manufactured by Vesper, Moscow.
Интегратор 6, сумматор 7, инвертор 8 и пороговое устройство 9 построены на операционных усилителях, но могут быть реализованы и на цифровых микроконтроллерах.The integrator 6, adder 7, inverter 8 and threshold device 9 are built on operational amplifiers, but can also be implemented on digital microcontrollers.
Устройство включения стартера 5 реализовано на электромагнитных реле, которые выдают сигналы на включение электростартера и снимают их по времени или по частоте вращения ротора газотурбинной установки. Устройство включения стартера может быть выполнено и на бесконтактных элементах микроэлектроники.The
Положительная обратная связь интегратора 6 может быть выполнена различными способами, в описанном электростартере она подключена к выходу сумматора 7, сигнал с которого задает величину развиваемого электростартером момента.Positive feedback of the integrator 6 can be performed in various ways, in the described electric starter it is connected to the output of the adder 7, the signal from which sets the magnitude of the moment developed by the electric starter.
Источники информацииInformation sources
1. Стартер-генератор СТГ-12ТМВ // Техническое описание, инструкция по технической эксплуатации. - Киров, - ОАО «Электропривод», - 1964.1. Starter-generator STG-12TMV // Technical description, technical operation manual. - Kirov, - OJSC "Electric Drive", - 1964.
2. Волокитина Е.В., Никитин В.В., Носков Н.В., Шалагинов В.Ф. Электростартер для запуска газотурбинных установок // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2005. - №5. - с.39-42.2. Volokitina EV, Nikitin VV, Noskov N.V., Shalaginov V.F. Electric starter for starting gas turbine units // Electronics and electrical equipment of transport. - 2005. - No. 5. - p. 39-42.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135714/06A RU2362031C2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Electric starter for starting-up gas turbine installations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135714/06A RU2362031C2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Electric starter for starting-up gas turbine installations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007135714A RU2007135714A (en) | 2009-04-10 |
RU2362031C2 true RU2362031C2 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41014368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007135714/06A RU2362031C2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Electric starter for starting-up gas turbine installations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2362031C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482306C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" | Method of gas turbine engine start |
RU2484273C1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Electric starter |
RU2694107C1 (en) * | 2018-11-09 | 2019-07-09 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ШТОРМ" | Electric drive for gas turbine plant start-up |
RU2694555C2 (en) * | 2017-08-18 | 2019-07-16 | Акционерное общество "Электропривод" | Electric starter for starting gas turbines |
RU215415U1 (en) * | 2022-11-09 | 2022-12-12 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" | High moment of inertia gas turbine engine starter |
-
2007
- 2007-09-26 RU RU2007135714/06A patent/RU2362031C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛОКИТИНА Е.В. и др. Электростартер для запуска газотурбинных установок. Электроника и электрооборудование транспорта. №5, 2005, с.39-42. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482306C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" | Method of gas turbine engine start |
RU2484273C1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Electric starter |
RU2694555C2 (en) * | 2017-08-18 | 2019-07-16 | Акционерное общество "Электропривод" | Electric starter for starting gas turbines |
RU2694107C1 (en) * | 2018-11-09 | 2019-07-09 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ШТОРМ" | Electric drive for gas turbine plant start-up |
RU215415U1 (en) * | 2022-11-09 | 2022-12-12 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" | High moment of inertia gas turbine engine starter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007135714A (en) | 2009-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100423440C (en) | Method and apparatus for starting a gas turbine using a polyphase electric power generator | |
CN101411052B (en) | Soft startup method and apparatus for pole frequency conversion motor | |
KR100707551B1 (en) | A starting system and method for a microturbine power generation unit | |
JPH08265991A (en) | Power plant and controller therefor | |
RU2362031C2 (en) | Electric starter for starting-up gas turbine installations | |
RU2009113662A (en) | METHOD AND SYSTEM OF STARTING AND OPERATION DRIVED BY ELECTRIC LOAD | |
US5903115A (en) | Auxiliary system including a plurality of ac motors powered directly by an electric generator | |
CN107112854B (en) | Device and method for driving a variable-speed working apparatus | |
JP2012050181A (en) | Wind power generator | |
CN105164409B (en) | Drive device and method for operating such a drive device | |
CN107681828B (en) | Double-rotor speed-regulating wind power generation system and control method thereof | |
GB2470479A (en) | A constant frequency starter drive | |
CN201331570Y (en) | 60 Hz double feed asynchronous generator testing system in 50 Hz electric fence | |
CN207251433U (en) | It is a kind of can ON-LINE SEPARATION with reset air preheater transmission system | |
CN104481771A (en) | Integrated automatic transmission-ratio-variable device capable of high-efficiently starting and generating | |
RU2694107C1 (en) | Electric drive for gas turbine plant start-up | |
JPH04344198A (en) | Synchronous generator | |
RU2419957C1 (en) | Electric power plant | |
RU2133375C1 (en) | Method for controlling windmill electric generating plant | |
RU2572097C1 (en) | Asynchronous motor start-up method | |
RU63872U1 (en) | ELECTRIC STARTER-GENERATOR OF GAS-TURBINE INSTALLATION | |
US9881734B2 (en) | Electromechanical actuation and/or generation system including an electrical insulation between the electrical source and the load | |
RU182830U1 (en) | Electric starter for starting gas turbine plants | |
RU2225531C1 (en) | Windmill-electric power plant | |
RU97227U1 (en) | ELECTRIC POWER PLANT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |