RU2729584C1 - Turbo-generator control method - Google Patents
Turbo-generator control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729584C1 RU2729584C1 RU2019136297A RU2019136297A RU2729584C1 RU 2729584 C1 RU2729584 C1 RU 2729584C1 RU 2019136297 A RU2019136297 A RU 2019136297A RU 2019136297 A RU2019136297 A RU 2019136297A RU 2729584 C1 RU2729584 C1 RU 2729584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- speed
- turbine
- rotor
- electric power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
Abstract
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления газотурбинными двигателями, применяемыми в составе газотурбинных установок для привода электрогенераторов.The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in automatic control systems for gas turbine engines used as part of gas turbine plants to drive electric generators.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в КС двигателя, отличающийся тем, что дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения.The closest to the claimed invention in terms of the technical essence and the achieved technical result is a method for controlling a gas turbine engine, which consists in determining, depending on the position of the engine control lever (throttle control lever), a given engine rotor speed, measuring the actual engine rotor speed, determining the amount of mismatch between the set and measured values of the rotational speed and depending on the mismatch between the set and measured values of the rotational speed, the fuel consumption in the engine CC is controlled, characterized in that in addition, in the "idle low gas" mode, the power consumption of the electric generator (EG), kinematically connected to the rotor, is measured GTE and, according to the measured power, the value of the specified rotational speed is corrected.
(см. патент РФ №2418182, кл. F02C 9/00, 2008 г.)(see RF patent No. 2418182,
В результате анализа данного способа необходимо отметить, что известный способ не позволяет обеспечить необходимое качество регулирования частоты вращения ротора двигателя при подключении и отключении потребителей, мощность которых соизмерима с мощностью электрогенератора. При отключении такой нагрузки возможно превышение частотой вращения ротора двигателя максимально допустимого значения, и как следствие аварийный останов двигателя. Для парирования возмущений необходим высокий коэффициент усиления регулятора частоты вращения ротора двигателя, при котором его запасы устойчивости снижаются до недопустимо низких значений, и возможно возбуждение колебаний частоты вращения ротора на установившихся режимах.As a result of the analysis of this method, it should be noted that the known method does not provide the required quality of regulation of the engine rotor speed when connecting and disconnecting consumers, the power of which is commensurate with the power of an electric generator. When such a load is disconnected, the engine rotor speed may exceed the maximum permissible value, and, as a result, the engine may stop in an emergency. To counter the disturbances, a high gain of the engine rotor speed regulator is required, at which its stability margins are reduced to unacceptably low values, and it is possible to excite oscillations of the rotor speed in steady-state conditions.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения ротора турбогенератора в переходных режимах.The technical result of the present invention is to improve the accuracy of regulation of the rotational speed of the turbine generator rotor in transient modes.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе управления турбогенератором, заключающемся в том, что формируют заданную частоту вращения ротора турбогенератора, измеряют частоту вращения ротора турбогенератора, поддерживают заданное значение частоты вращения ротора турбогенератора путем изменения механической мощности турбины и измеряют текущую электрическую мощность генератора, согласно настоящему изобретению, дополнительно в зависимости от быстродействия регулятора частоты вращения ротора турбогенератора выбирают порог по скорости изменения электрической мощности генератора и интервал времени, необходимый для парирования изменения электрической мощности генератора, формируют сигнал скорости изменения электрической мощности генератора и при превышении данным сигналом по абсолютной величине выбранного порога повышают быстродействие регулятора частоты вращения ротора турбогенератора в течение выбранного интервала времени.The specified technical result is achieved due to the fact that in the known method of controlling the turbine generator, which consists in the fact that the predetermined rotational speed of the turbine generator rotor is formed, the rotational speed of the turbine generator rotor is measured, the predetermined value of the rotational speed of the turbine generator rotor is maintained by changing the mechanical power of the turbine and the current electric power is measured generator, according to the present invention, in addition, depending on the speed of the turbine generator rotor speed regulator, a threshold for the rate of change of the generator electric power and the time interval required to counter the change in the generator electric power are selected, a signal is generated for the rate of change of the generator electric power, and when this signal exceeds the absolute the value of the selected threshold increases the speed of the turbine generator rotor speed regulator during the selected time interval.
В частном случае реализации заявленного способа в качестве сигнала скорости изменения электрической мощности генератора используют сигнал скорости изменения тока генератора.In the particular case of the implementation of the claimed method, the signal of the rate of change of the generator current is used as a signal of the rate of change of the electric power of the generator.
В частном случае реализации заявленного способа регулирование частоты турбогенератора выполняется пропорционально ПИД (пропорционально интегрально-дифференциальным)- регулятором.In the particular case of the implementation of the claimed method, the frequency control of the turbo generator is performed proportionally to the PID (proportional to integral-differential) controller.
В частном случае реализации заявленного способа быстродействие регулятора повышают путем увеличения его общего коэффициента усиления ПИД-регулятора.In the particular case of the implementation of the claimed method, the speed of the controller is increased by increasing its overall gain of the PID controller.
В частном случае реализации заявленного способа быстродействие регулятора повышают путем увеличения коэффициента усиления дифференцирующего канала ПИД-регулятора.In the particular case of the implementation of the claimed method, the speed of the controller is increased by increasing the gain of the differentiating channel of the PID controller.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлена структурная схема системы управления, реализующая заявляемый способ регулирования турбогенератора.The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials, which show a block diagram of a control system that implements the claimed method of regulating a turbine generator.
Система управления турбогенератором содержит задатчик 1 частоты вращения ротора турбогенератора (далее ротора), связанный с первым входом сумматора 2, ко второму инвертирующему входу которого подключен датчик 3 частоты вращения ротора, выход сумматора 2 связан усилителем 4 с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к регулятору 5 частоты вращения ротора. Регулятор частоты вращения ротора 5 формирует заданный расход топлива, который через систему подачи 6 подается его в камеру сгорания (на рисунке не показана) двигателя 7, меняя механическую мощность турбины (на рисунке не показана) и частоту вращения ротора, измеряемую датчиком 3. С двигателем 7 связан генератор 8, с имеющими возможность подключения к нему потребителями 9.The turbine generator control system contains a generator rotor speed controller 1 (hereinafter the rotor) connected to the first input of the
Система содержит измеритель 10 электрической мощности генератора 8. Выход измерителя 10 электрической мощности подключен к входу последовательно соединенных блока дифференцирования 11, выпрямителя 12, компаратора 13, одновибратора 14. Выход одновибратора 14 подключен к управляемому входу усилителя 4 с переменным коэффициентом усиления.The system contains a
Заявленная система может быть скомпонована из известных блоков и элементов.The claimed system can be assembled from known blocks and elements.
Сумматор, усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок дифференцирования, выпрямитель, компаратор и одновибратор являются стандартными.A combiner, variable gain amplifier, derivative block, rectifier, comparator, and monostable are standard.
В качестве задатчика частоты вращения ротора может быть использован стандартный задатчик постоянного значения.A standard constant value generator can be used as the rotor speed generator.
В качестве датчика частоты вращения ротора может быть использован стандартный индуктивный датчик частоты вращения.A standard inductive speed sensor can be used as the rotor speed sensor.
В качестве регулятора частоты вращения ротора может быть использован стандартный ПИД-регулятор.A standard PID controller can be used as the rotor speed controller.
При изменении напряжения генератора в ограниченных пределах вместо измерителя электрической мощности может быть использован измеритель тока.When the generator voltage changes within a limited range, a current meter can be used instead of an electric power meter.
Усилитель с переменным коэффициентом усиления может быть выбран таким образом, что при подаче на его управляемый вход коэффициент усиления увеличивался в (2…5) раз.An amplifier with a variable gain can be selected in such a way that when applied to its controlled input, the gain increased by a factor of (2 ... 5).
Выпрямитель 12 обеспечивает одинаковую работу системы при подключении и отключении потребителей.Rectifier 12 provides the same system operation when connecting and disconnecting consumers.
Порог срабатывания компаратора 13 выбирается расчетно-экспериментальным путем и определяется максимальной мощностью потребителей 9, при подключении и отключении которых отклонение частоты вращения от заданного задатчиком 1 значения находится в допустимых пределах при номинальных коэффициентах регулятора 5, которые выбраны для обеспечения устойчивости регулирования. Эта величина определяется конструктивными особенностями газогенератора и составляет (50…100)% от номинальной мощности генератора. При подключении или отключении таких потребителей возможен аварийный останов турбогенератора из-за недопустимо низкой или высокой частоты вращения.The threshold of operation of the
Система работает следующим образом:The system works as follows:
На установившемся режиме работы ГТД (турбогенератора) 7 с подключенными к генератору 8 потребителями 9 сигнал измерителя 10 мощности постоянный или плавно меняется в зависимости от изменения режима работы потребителей. Блок 11 дифференцирования формирует сигнал равный скорости изменения мощности. Выпрямитель 12 формирует абсолютное значение данного сигнала. При этом на выходе блока 12 сигнал или равен нулю или значительно ниже порога срабатывания компаратора 13, на выходе компаратора формируется сигнал логического нуля, срабатывания одновибратора 14 не происходит, и коэффициент усиления усилителя 4 остается постоянным.In the steady-state operating mode of the GTE (turbine generator) 7 with consumers connected to the
Плавное изменение мощности потребителей 9 вызывает изменение частоты вращения ротора ГТД 7, измеряемой датчиком 3. Сигнал частоты вращения с датчика 3 поступает на второй (инвертирующий) вход сумматора 2, на первый вход которого поступает сигнал заданной частоты вращения ротора с задатчика 1. Сумматор 2 формирует отклонение фактической частоты ротора от заданной - ошибку регулирования. Сигнал ошибки регулирования усиливается усилителем 4 и поступает на вход регулятора 5. Регулятор 5 формирует необходимый для устранения ошибки заданный расход топлива. Заданный регулятором 5 расход топлива через систему подачи 6 поступает в камеру сгорания (на рисунке не показана) ГТД 7 и вызывает изменение механической мощности турбины и частоты вращения ротора.A smooth change in the power of
При подключении потребителя мощность которого соизмерима с номинальной мощностью генератора, последовательно соединенные блок 11 дифференцирования мощности и выпрямитель 12 формируют сигнал, превышающий по абсолютному значению порог срабатывания компаратора 13. Компаратор 13 срабатывает и формирует на выходе сигнал логической 1, который приводит к запуску одновибратора 14. Длительность формируемого одновибратором 14 импульса выбирается такой, чтобы регулятор 5 частоты вращения ротора успел парировать действующее на ротор возмущение и составляет (0,5…1,5) с. Единичный выходной сигнал одновибратора 14 поступает на управляемый вход усилителя 4 с переменным коэффициентом усиления, усилитель 4 в соответствии с заранее выбранной настройкой повышает свой коэффициент усиления. В результате пропорционально возрастает сигнал ошибки регулирования на входе регулятора 5 частоты вращения и скорость парирования возмущения возрастает, а время переходного процесса и отклонение частоты вращения ротора от заданной снижаются.When the consumer is connected, the power of which is commensurate with the rated power of the generator, the
Увеличение коэффициента усиления усилителя 4 повышает общий коэффициент усиления регулятора 5.Increasing the gain of
После парирования возмущения восстанавливается номинальный коэффициент усиления, и переходный процесс плавно завершается.After parrying the disturbance, the nominal gain is restored, and the transient process ends smoothly.
Предлагаемый способ управления позволяет сократить отклонение частоты вращения от номинального значения примерно в 1,5 раза и снизить время переходного процесса в два и более раза.The proposed control method makes it possible to reduce the deviation of the rotational speed from the nominal value by approximately 1.5 times and to reduce the transient process time by two or more times.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019136297A RU2729584C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Turbo-generator control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019136297A RU2729584C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Turbo-generator control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2729584C1 true RU2729584C1 (en) | 2020-08-11 |
Family
ID=72086107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019136297A RU2729584C1 (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Turbo-generator control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2729584C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778418C1 (en) * | 2021-07-07 | 2022-08-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine engine control method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2395704C1 (en) * | 2009-02-26 | 2010-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Gas turbine engine control system |
RU2418182C2 (en) * | 2008-08-04 | 2011-05-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of control over gas turbine engine |
RU2446300C1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine |
-
2019
- 2019-11-12 RU RU2019136297A patent/RU2729584C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2418182C2 (en) * | 2008-08-04 | 2011-05-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of control over gas turbine engine |
RU2395704C1 (en) * | 2009-02-26 | 2010-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Gas turbine engine control system |
RU2446300C1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778418C1 (en) * | 2021-07-07 | 2022-08-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine engine control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3832846A (en) | Speed governor with fuel rate control | |
JPH11324726A (en) | Method and device for controlling load of power plant | |
JP2000310128A (en) | Gas turbine generator having additional capacity control device | |
KR910001692B1 (en) | Rotational frequency control device for internal combustion engine | |
US20190195133A1 (en) | Method and system for turbine engine temperature regulation | |
CN112955639A (en) | Control method for a turbomachine, computer program, electronic control module and turbomachine | |
EP1679563B1 (en) | Device and method for controlling a gas turbine electric power generating system | |
JPS63131844A (en) | Revolving speed control device for internal combustion engine | |
RU2395704C1 (en) | Gas turbine engine control system | |
RU2729584C1 (en) | Turbo-generator control method | |
JP2542568B2 (en) | Internal combustion engine speed control device | |
JP3872406B2 (en) | Power plant load control method | |
CN109763900B (en) | Method for suppressing load sudden change rotating speed fluctuation of gas turbine power generation system | |
RU2601320C1 (en) | Power control method of combined-cycle plants and apparatus for its implementation | |
RU2383755C1 (en) | Method to control gas turbine engine | |
RU2730568C1 (en) | Control method of gas turbine engine | |
US10344680B2 (en) | Method for regulating a gas turbine power supply | |
RU2778418C1 (en) | Gas turbine engine control method | |
CN113756963B (en) | Gas turbine load control device and method | |
RU2729580C1 (en) | Turbo-generator control method | |
RU2721791C1 (en) | Method for power controlling of system gas turbine - generator | |
RU2653262C2 (en) | Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation | |
JPS59693B2 (en) | gas turbine engine | |
US11359553B2 (en) | Control device for gas turbine, gas turbine, and gas turbine controlling method | |
JPS6133350B2 (en) |