RU2383755C1 - Способ управления газотурбинным двигателем - Google Patents
Способ управления газотурбинным двигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383755C1 RU2383755C1 RU2008132241/06A RU2008132241A RU2383755C1 RU 2383755 C1 RU2383755 C1 RU 2383755C1 RU 2008132241/06 A RU2008132241/06 A RU 2008132241/06A RU 2008132241 A RU2008132241 A RU 2008132241A RU 2383755 C1 RU2383755 C1 RU 2383755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- gas turbine
- engine
- speed
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД), применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно измеряют частоту напряжения в сети, измеряют фактическую активную мощность ЭГ, при включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности после включения вакуумного выключателя заданное значение частоты вращения турбины формируют из двух составляющих: статической и динамической, причем статическую составляющую определяют как произведение частоты напряжения в сети на коэффициент, связывающий частоту напряжения ЭГ с частотой вращения турбины и определяемый расчетно-экспериментальным путем и уточняемый в процессе сдаточных испытаний двигателя, а динамическую - как произведение разницы между заданной и фактической активными мощностями ЭГ на коэффициент статизма регулятора частоты вращения, задаваемый в процессе сдаточных испытаний двигателя и уточняемый в процессе эксплуатации двигателя в составе ГТУ ГТЭС. Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТУ и ГТЭС за счет повышения качества управления ГТУ и ГТЭС, обеспечивающего уменьшение разброса первоначально набираемой мощности при включении ГТЭС на параллельную работу с внешней энергосистемой и повышение быстродействия управления ГТЭС по активной мощности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД), применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).
Известен способ управления ГТД путем измерения косвенного параметра, характеризующего мощность двигателя, и изменения расхода топлива в камеру сгорания (КС) по величине отклонения измеренного параметра от заданного значения, [1].
Однако известный способ не позволяет без существенного усложнения процесса регулирования и ужесточения требований к точности датчиков внутридвигательных параметров обеспечить необходимое качество регулирования.
Известен также способ управления ГТД путем измерения частоты вращения турбины и изменения расхода топлива в камеру сгорания в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения турбины, [2].
При использовании ГТД в качестве ГТУ для привода ЭГ ГТЭС такой способ управления ГТД имеет следующий недостаток: большой разброс первоначально набранной мощности при включении в энергосистему, связанный с погрешностью выполнения синхронизации. Так, допустимая погрешность автоматической синхронизации составляет 0,2 Гц от заданной, что при статизме 4% вызовет разброс активной мощности 10% от номинальной и может привести к отключению ГТЭС защитой от обратной мощности.
Кроме того, использование такого способа управления ГТД в двухконтурных схемах управления ГТЭС, когда регулятор мощности ГТЭС воздействует на уставку регулятора частоты вращения турбины, не позволяет получить требуемое быстродействие системы при регулировании активной мощности. Это обусловлено тем, что для обеспечения устойчивости необходимо, чтобы быстродействие регулятора мощности было на порядок ниже быстродействия регулятора частоты вращения турбины.
Все это снижает надежность работы ГТУ и ГТЭС.
Целью изобретения является повышение надежности работы ГТУ и ГТЭС за счет повышения качества управления ГТУ и ГТЭС, обеспечивающего уменьшение разброса первоначально набираемой мощности при включении ГТЭС на параллельную работу с внешней энергосистемой, и повышение быстродействия системы управления при регулировании активной мощности.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД путем измерения частоты вращения турбины привода электрогенератора (ЭГ) и изменения расхода топлива в камеру сгорания в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения турбины, дополнительно измеряют частоту напряжения в сети, измеряют фактическую активную мощность ЭГ, при включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности после включения вакуумного выключателя заданное значение частоты вращения турбины формируют из двух составляющих: статической и динамической, причем статическую составляющую определяют как произведение частоты напряжения в сети на коэффициент, связывающий частоту напряжения ЭГ с частотой вращения турбины, определяемый расчетно-экспериментальным путем и уточняемый в процессе сдаточных испытаний двигателя, а динамическую - как произведение разницы между заданной и фактической активными мощностями ЭГ на коэффициент статизма регулятора частоты вращения, задаваемый в процессе сдаточных испытаний двигателя и уточняемый в процессе эксплуатации двигателя в составе ГТУ ГТЭС.
На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ управления газотурбинным двигателем.
Устройство содержит последовательно соединенные измеритель 1 частоты напряжения ЭГ, первый блок 2 умножения (БУ), первый сумматор 3, второй сумматор 4, переключатель 5, третий сумматор 6, регулятор 7 расхода топлива в КС двигателя, электрогидропреобразователь (ЭГП) 8, дозатор 9 топлива, ко второму входу БУ 2 подключен выход первого запоминающего устройства (ЗУ) 10, ко второму входу сумматора 3 подключен выход второго БУ 11, на первый вход которого подключен выход задатчика 12 активной мощности, а на второй - выход второго ЗУ 13, ко второму входу сумматора 4 подключен выход третьего БУ 14, на первый вход которого подключен выход измерителя 15 активной мощности, а на второй - выход ЗУ 13, ко второму информационному входу переключателя 5 подключен задатчик 16 частоты вращения турбины двигателя на холостом ходу (XX), а управляемый вход переключателя 5 подключен к выходу сигнализатора 17 срабатывания вакуумного выключателя (ВВ), второй вход сумматора 6 подключен к выходу измерителя 18 частоты вращения турбины привода ЭГ.
Устройство работает следующим образом.
В процессе запуска двигателя и на холостом ходу ВВ выключен, сигнала с выхода сигнализатора 17 нет, переключатель 5 находится в положении, при котором на первый вход сумматора 6 подается сигнал с выхода задатчика 16 частоты вращения турбины двигателя на XX, на второй - с выхода измерителя 18 частоты вращения турбины привода ЭГ. Полученное рассогласование подается на вход в регулятор 7, где по известным зависимостям (см. например, [3]), формируется управляющий сигнал для ЭГП 8, с помощью которого регулируется положение дозатора 9, определяющего расход топлива в КС двигателя, а значит и частоту вращения турбины привода ЭГ.
При включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности ВВ срабатывает, на выходе сигнализатора 17 появляется сигнал, по которому переключатель 5 перекладывается в новое положение. При этом на вход сумматора 6 будет подаваться новое заданное значение частоты вращения турбины:
где n уст. - уставка регулятора частоты вращения турбины;
Кп - коэффициент, связывающий частоту напряжения генератора с частотой турбины;
fc - частота напряжения в сети;
Кстат.- коэффициент статизма регулятора частоты вращения;
Рзад. - заданное значение активной мощности ЭГ;
Рфакт. - фактическое значение активной мощности ЭГ;
Это значение формируется следующим образом.
Из измерителя 1 частота напряжения ЭГ fc подается на вход БУ 2, где умножается на коэффициент Кп, связывающий частоту напряжения генератора с частотой турбины, сформированный на выходе ЗУ 10. На выходе БУ 2 формируется сигнал Кп×fc, который подается на вход сумматора 3.
На второй вход сумматора 3 подается сигнал с выхода БУ 11 Кстат.×Рзад., который формируется путем умножения сигнала Рзад. с выхода задатчика 12 активной мощности, получаемой от АСУ ТП электростанции, на величину Кстат. с выхода ЗУ 13.
На выходе сумматора 3 формируется сигнал (Кп×fc+Кстат.×Рзад.), который подается на первый вход сумматора 4.
На второй вход сумматора 4 подается сигнал с выхода БУ 14 - Кстат.×Рфакт., который формируется путем умножения сигнала Рфакт. с выхода измерителя 15 активной мощности на величину Кстат. с выхода ЗУ 13.
На выходе сумматора 4 формируется сигнал (Кп×fc+Кстат.×Рзад.-Кстат.×Рфакт.), который подается на второй вход переключателя 5 и через него - на вход сумматора 6, на второй вход которого с выхода измерителя 18 подается сигнал частоты вращения турбины привода ЭГ. Полученное рассогласование подается на вход в регулятор 7, где по известным зависимостям (см. например, [3]), формируется управляющий сигнал для ЭГП 8, с помощью которого регулируется положение дозатора 9, определяющего расход топлива в КС двигателя, а значит, и частоту вращения турбины привода ЭГ.
После преобразования выражение (1) приобретает следующий вид:
где n уст. - уставка регулятора частоты вращения турбины;
Кп - коэффициент, связывающий частоту напряжения генератора с частотой турбины;
fc - частота напряжения в сети;
Кстат. - коэффициент статизма регулятора частоты вращения;
Рзад. - заданное значение активной мощности ЭГ;
Рфакт. - фактическое значение активной мощности ЭГ;
т.е. заданное значение частоты вращения турбины формируется из двух составляющих: статической:
где n уст.стат. - статическая составляющая уставки регулятора частоты вращения турбины;
Кп - коэффициент, связывающий частоту напряжения генератора с частотой турбины;
fc - частота напряжения в сети.
Кп зависит от схемы стыковки валов турбины и ЭГ (с редуктором, без редуктора), определяется расчетно-экспериментальным путем и уточняется за счет коррекции содержимого ЗУ 10 в процессе сдаточных испытаний двигателя (для современных ГТУ этот коэффициент может меняться от 1 до 1,5),
и динамической:
где n уст.дин. - динамическая составляющая уставки регулятора частоты вращения турбины;
Кстат. - коэффициент статизма регулятора частоты вращения;
Рзад. - заданное значение активной мощности ЭГ;
Рфакт. - фактическое значение активной мощности ЭГ.
Кстат. задается в процессе сдаточных испытаний двигателя и уточняется за счет коррекции содержимого ЗУ 13 в процессе эксплуатации двигателя в составе ГТУ ГТЭС.
Управление ГТУ ГТЭС таким образом обеспечивает:
- при включении в сеть завышение уставки регулятора частоты вращения турбины с учетом заданного статизма и, тем самым, уменьшение разброса первначально набираемой активной мощности при включении ГТЭС на параллельную работу с внешней энергосистемой;
- прямое управление частотой вращения турбины. Регулятор мощности, управляющий в замкнутом контуре уставкой регулятора частоты вращения, отсутствует, и это позволяет существенно повысить быстроту установления.
Таким образом, обеспечивается повышение качества управления ГТУ и ГТЭС и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ и ГТЭС.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. «Выбор и обоснование рациональных схем электронно-гидравлических САР вертолетных и транспортных ГТД», т.о. ЦИАМ №8533, 1978 г.
2. Патент США №3283503, кл. 60-39.28, 1964 г.
3. Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов». М., «Машиностроение», с.237, 1976 г.
Claims (1)
- Способ управления газотурбинным двигателем (ГТД) путем измерения частоты вращения турбины привода электрогенератора (ЭГ) и изменения расхода топлива в камеру сгорания в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения турбины, отличающийся тем, что дополнительно измеряют частоту напряжения в сети, измеряют фактическую активную мощность ЭГ, при включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности после включения вакуумного выключателя заданное значение частоты вращения турбины формируют из двух составляющих: статической и динамической, причем статическую составляющую определяют как произведение частоты напряжения в сети на коэффициент, связывающий частоту напряжения ЭГ с частотой вращения турбины и определяемый расчетно-экспериментальным путем, и уточняемый в процессе сдаточных испытаний двигателя, а динамическую - как произведение разницы между заданной и фактической активными мощностями ЭГ на коэффициент статизма регулятора частоты вращения, задаваемый в процессе сдаточных испытаний двигателя и уточняемый в процессе эксплуатации двигателя в составе ГТУ ГТЭС.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132241/06A RU2383755C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132241/06A RU2383755C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2383755C1 true RU2383755C1 (ru) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008132241/06A RU2383755C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Способ управления газотурбинным двигателем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2383755C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457347C1 (ru) * | 2011-06-07 | 2012-07-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления газотурбинной электростанцией |
| RU2464438C1 (ru) * | 2011-04-29 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ управления активной мощностью электростанции |
| RU2479089C1 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-10 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008132241/06A patent/RU2383755C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464438C1 (ru) * | 2011-04-29 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ управления активной мощностью электростанции |
| RU2457347C1 (ru) * | 2011-06-07 | 2012-07-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления газотурбинной электростанцией |
| RU2479089C1 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-10 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8373295B2 (en) | Method for operating a power plant | |
| US9303565B2 (en) | Method and system for operating a turbine engine | |
| US10432119B2 (en) | Gas turbine system and method of controlling the same | |
| Hung | Dynamic simulation of gas-turbine generating unit | |
| US11999498B2 (en) | Variable cycle compensation in a gas turbine engine | |
| CN102444541A (zh) | 一种补偿风力发电机组转矩调节滞后的控制装置和方法 | |
| EP2647811B1 (en) | Gas turbine control device and power generation system | |
| RU2383755C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
| US5332959A (en) | Control of constant speed and constant maximum temperature of a gas turbine | |
| US8381507B2 (en) | Systems and methods for optimized gas turbine shutdown | |
| CN104635486A (zh) | 燃气轮机闭环pid控制器的参数整定方法及装置 | |
| EP2447726A1 (en) | A method and apparatus for controlling torque on the shaft of a generator | |
| EP3800756A1 (en) | Methods and systems for rapid load support for grid frequency transient events | |
| RU2395704C1 (ru) | Система управления газотурбинным двигателем | |
| CN103511086A (zh) | 一种燃气轮机-同步发电机机组有差转速控制方法 | |
| RU2416730C1 (ru) | Способ управления газотурбинной электростанцией | |
| RU2375598C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем со свободной турбиной | |
| RU2374473C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем со свободной турбиной | |
| RU2628008C1 (ru) | Способ регулирования мощности системы газовая турбина - генератор | |
| Vlăducă et al. | Automation Control System for Naval Propulsion Retrofitting | |
| US20210281078A1 (en) | Systems and methods for improved rate of change of frequency ride-through in electric power systems | |
| RU2360137C1 (ru) | Система автоматического управления энергетической установкой | |
| RU2729584C1 (ru) | Способ управления турбогенератором | |
| EP3358166B1 (en) | Humid air turbine | |
| RU2425997C1 (ru) | Способ управления газотурбинной электростанцией |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150805 |