RU2479089C1

RU2479089C1 - Switching method of gas turbine electric power plant with free turbine to independent load

Info

Publication number: RU2479089C1
Application number: RU2011132758/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Бурдин; Виктор Александрович Гладких; Роальд Симонович Динабург
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис"
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-04-10
Also published as: RU2011132758A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: according to the proposed method, command for switching of a high-voltage generator switch is supplied first to the rotation speed control system of the turbocompressor, thus changing it over to acceleration mode; at the same time, control of rotation speed of free turbine is deactivated, and when frequency of free turbine increases up to 105% of the nominal, the acceleration mode of turbocompressor is deactivated; the command is supplied to the high-voltage switch drive; then, control of rotation speed of free turbine is recovered through the specified time delay that is sufficient for actuation of its drive.

EFFECT: improving operating reliability of gas turbine electric power plant.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной, применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС) малой и средней мощности.The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in electronic automatic control systems (ACS) of gas turbine engines (GTE) with a free turbine used in gas turbine units (GTU) to drive electric generators (EG) of gas turbine power plants (GTES) of small and medium power .

Известен способ ручного управления ГТД (Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем, Л.: Судостроение, 1972 г., с.33-34).A known method of manual control of a gas turbine engine (Konstantinov V.N. Systems of ship electric power systems, L .: Shipbuilding, 1972, p. 33-34).

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку подачей команды на привод высоковольтного выключателя генератора (Лукьянов Т.П., Егоров Е.П. «Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий», М., «Энергоатомиздат», 1985 г., с.41).Closest to this invention in technical essence is a method of turning on a gas turbine power plant with a free turbine for an autonomous load by issuing a command to drive a high-voltage generator circuit breaker (Lukyanov TP, Egorov EP “Technical operation of electrical installations of industrial enterprises”, M., “ Energoatomizdat ", 1985, p.41).

Недостатком известного способа является следующее.The disadvantage of this method is the following.

Для газотурбинной электростанции со свободной турбиной (ГТЭС) такое включение уже при наличии нагрузки величиной 10% от номинальной, приводит к глубоким провалам частоты вращения свободной турбины и, следовательно, частоты напряжения генератора. Причина этого состоит в том, что турбокомпрессор, подающий газовый поток на свободную турбину, на режиме холостого хода не может сразу увеличить его до нужной величины. Это снижает надежность работы ГТЭС.For a gas turbine power plant with a free turbine (GTES), such an inclusion, even with a load of 10% of the nominal load, leads to deep dips in the speed of rotation of the free turbine and, therefore, the voltage frequency of the generator. The reason for this is that a turbocompressor supplying gas flow to a free turbine at idle cannot immediately increase it to the desired value. This reduces the reliability of the GTES.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТЭС за счет уменьшения провалов частоты генерируемого напряжения при включении газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку.The aim of the invention is to increase the reliability of gas turbine power plants by reducing dips in the frequency of the generated voltage when you turn on a gas turbine power plant with a free turbine for an autonomous load.

Поставленная цель достигается тем, что в способе включения газотурбинной электростанции со свободной турбиной на автономную нагрузку подачей команды на привод высоковольтного выключателя генератора дополнительно команда на включение высоковольтного выключателя генератора подается сначала в систему регулирования частоты вращения турбокомпрессора, переводя его в режим приемистости, одновременно регулирование частоты вращения свободной турбины отключается, и когда частота свободной турбины возрастет до 105% от номинальной, режим приемистости турбокомпрессора отключается, выдается команда на привод высоковольтного выключателя, затем, через заданную выдержку времени, достаточную для срабатывания его привода, восстанавливается регулирование частоты вращения свободной турбины.This goal is achieved by the fact that in the method of turning on a gas turbine power plant with a free turbine for an autonomous load, by issuing a command to drive a generator high-voltage circuit breaker, an additional command to turn on a generator high-voltage circuit breaker is supplied first to the speed control system of the turbocompressor, putting it into acceleration mode, simultaneously controlling the rotation frequency the free turbine is turned off, and when the frequency of the free turbine increases to 105% of the nominal, the mode at the turbocompressor capacitance is turned off, a command is issued to drive the high-voltage switch, then, after a predetermined time delay sufficient for the drive to operate, the speed control of the free turbine is restored.

На чертеже показана схема устройства, реализующего заявляемый способ.The drawing shows a diagram of a device that implements the inventive method.

Устройство содержит блок 1 коммутации, первый и второй выходы которого подключены к управляемым входам ключей 2 и 3, автомат 4 приемистости, подключенный на информационный вход ключа 3, кнопка 5 высоковольтного выключателя генератора (на чертеже не показаны), регулятор 6 частоты вращения, подключенный на информационный вход ключа 2, привод 7 высоковольтного выключателя генератора, подключенный к третьему выходу блока 1, дозатор 8 топлива, подключенный к выходам ключей 2 и 3, блок 9 датчиков, подключенный к регулятору 6, автомату 4 и блоку 1.The device contains a switching unit 1, the first and second outputs of which are connected to the controlled inputs of the keys 2 and 3, a pick-up machine 4 connected to the information input of the key 3, button 5 of the generator high-voltage switch (not shown in the drawing), speed controller 6 connected to information input of key 2, drive 7 of the generator’s high-voltage switch, connected to the third output of block 1, fuel dispenser 8, connected to the outputs of keys 2 and 3, sensor block 9, connected to controller 6, machine 4, and block 1.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на режиме холостого хода ключ 2 замкнут, ключ 3 разомкнут, режим поддерживается регулятором 6 частоты вращения свободной турбины, который воздействует на турбокомпрессор газотурбинного привода генератора через дозатор 8 топлива. При поступлении команды от кнопки 5 высоковольтного выключателя генератора в блок 1 коммутации последний запоминает эту команду, размыкает ключ 2 и замыкает ключ 3, подключив к дозатору 8 топлива автомат 4 приемистости.The device operates as follows. In the initial state at idle, the key 2 is closed, the key 3 is open, the mode is supported by the speed controller 6 of the free turbine, which acts on the turbocharger of the gas-turbine drive of the generator through the fuel dispenser 8. When a command is received from button 5 of the high-voltage switch of the generator to the switching unit 1, the latter remembers this command, opens the key 2 and closes the key 3, by connecting the pick-up machine 4 to the fuel dispenser 8.

Автомат 4 приемистости, воздействуя на дозатор 8 топлива, увеличивает расход топлива с заданным темпом до тех пор, пока блок 1 коммутации не разомкнет ключ 3. Это произойдет тогда, когда частота вращения свободной турбины достигнет 105% от номинального значения, сигнал указанной частоты из блока 9 непрерывно поступает в блок 1 коммутации. Одновременно с размыканием ключа 3 блок 1 коммутации выдает команду включения на привод 7 высоковольтного выключателя генератора. Указанный выключатель (на чертеже не показан) включается, подключая нагрузку к генератору (на чертеже не показаны). Реле времени (на чертеже не показано) в блоке 1 коммутации отсчитывает время 2 секунды и восстанавливает команду, открывающую ключ 2 - регулятор 6 частоты вращения вновь воздействует через дозатор 8 топлива на турбокомпрессор газотурбинного привода генератора, поддерживая заданную частоту.Automatic pick-up 4, acting on the fuel dispenser 8, increases fuel consumption at a given pace until the switching unit 1 opens key 3. This will happen when the speed of the free turbine reaches 105% of the nominal value, the signal of the specified frequency from the unit 9 continuously enters the switching unit 1. Simultaneously with the opening of the key 3, the switching unit 1 issues a command to turn on the drive 7 of the high-voltage generator circuit breaker. The specified switch (not shown in the drawing) is turned on, connecting the load to the generator (not shown in the drawing). The time relay (not shown in the drawing) in the switching unit 1 counts the time 2 seconds and restores the command that opens the key 2 - the speed controller 6 again acts through the fuel dispenser 8 on the turbocharger of the gas turbine drive of the generator, maintaining the set frequency.

За счет того, что нагрузка была подключена тогда, когда турбокомпрессор вышел на более высокий режим, создав на свободной турбине избыточную мощность (которая и раскрутила свободную турбину выше на 5%), провал частоты при включении нагрузки будет значительно меньшим.Due to the fact that the load was connected when the turbocharger reached a higher mode, creating excess power on the free turbine (which unscrewed the free turbine by 5% higher), the frequency failure when the load is turned on will be much smaller.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТЭС.Thus, improving the quality of work of self-propelled guns and, as a result, improving the reliability of GTES.

Claims

A method of turning on a gas turbine power plant with a free turbine for an autonomous load by issuing a command to drive a generator high-voltage circuit breaker, characterized in that the command to turn on the generator high-voltage circuit breaker is additionally supplied first to the turbocharger speed control system, putting it into the pick-up mode, while regulating the speed of the free turbine it turns off, and when the frequency of a free turbine increases to 105% of the nominal, the turbo pick-up mode Spring turned off command is issued to the drive circuit breaker, then, after a predetermined time delay sufficient to trigger its drive, recovering control of the free turbine speed.