SU1307507A1 - Способ управлени судовой комбинированной установкой отбора мощности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области регулировани  судовых электроэнергетических систем и может быть иснользовано на судах и других нодвижных объектах, в которых отбор мощности от главного двигател  дл  питани  потребителей электроэнергии собственных нужд осуществл етс  посредством параллельно работающих утилизационного турбогенератора и валогенерато- ра. Цель изобретени  - повыщение экономичности установки отбора мощности и точности стабилизации напр жени  электрической сети и его частоты и увеличение быстродействи  системы автоматического регулировани  частоты и распределени  активной нагрузки. При параллельной работе валогенератора (ВГ), подключенного к электрической сети через статический полупроводниковый преобразователь, утилизационного турбогенератора (УТГ) и синхронного компенсатора (СК) измер ют его отклонени  на клеммах УТГ и отклонение частоты напр жени  сети. Первым сигналом измен ют ток возбуждени  УТГ, вторым - положение регулирующего клапана УТГ и ток возбуждени  ВГ. Реактивную нагрузку вырабатывают СК и лищь после того, как ток его нагрузки достигает номинальной величины, начинают нагружать реактивным током УТГ. Таким образом, УТГ боль- щую часть времени работает в режиме активной нагрузки и может быть нагружен ею до номинальной величины, если это возможно по услови м работы утилизационного котла. Дл  распределени  активной нагрузки между УТГ и ВГ воздействуют сигналом разности измеренных величин давлени  пара на входе турбогенератора и его тока нагрузки одновременно на два канала: на изменение положени  регулирующего клапана турбины и тока возбуждени  ВГ. УТГ,  вл  сь ведущим, настроен на работу с астатическими внешней и частотной характеристиками , что обуславливает независимость параметров напр жени  установки отбора мощности от режимов нагрузки электрической сети и утилизационного котла . 2 ил. i (Л со о сд

Description

Изобретение отнооггс  к рогумирок-анию еудор.ых э,: ектроэнер1 е 1 ически}; систем и мо жет быть использовано па судах и друч их подвижных обт ектах, в которых от бо) мош- иости от 1 давпого двигател  д,л  1:итапи  потреб1 телей электроэнергии собственных иужд осуществл етс  посредством параллельно работаюп1.их ути.тнзапиоииого турбогенератора и ва;1огеператора.

Целью изобретени   вл етс  повьпиение экономичности установки отбора мои.1ностп и точности стабилизации напр жени  электрической сети и его частоты и увеличение быстродейетви  смстемы автоматического регулировани  частоты и распределени  актнв- ной нагрузки.

На фиг. 1 изображена принципиально- б.точна  схема системы уиравлени  судовой комб11ии)ованной установкой отбора мсмц- ности, в к.оторой реа;1изуете  нр-едлагаемый способ, на фиг. 2 ---- внешние характеристики утилизационного турбогенератора и синх)онного компеиеатора.

Система соетоит из об ьекто15 pei-улирова- ии , в соетав которых вход т валогеие- ратор 1, соединенный механкчееки через редуктор 2 е валом главного двигате.т  3, ути.тизациопный еинхронный турбог епе|;)а- тор 4, работающий на царе, 1 ьграбатывае- мом утИоПизациогшым котлом 5, и еипхроп- ный комненеатор 6. Ути.тизационш й турбогенератор электрически подключен к Н1ицам 7 главиого расиределительного ндита судовой электрое анции поередетвом ав/гоматическо- го выключател  8.1 который имеет контакт 8.2--8.4 синхроииый комиепсатор чере;-; автоматический вык;цочатель 9, а валог ене- ратор - через статический полуироводл И- ковый преобразователь 10 н автоматический выключате. 1ь 11.1. с ко ггактом 11.2. Утили- зационньп турбогенератор спаб.жен автома- тически.ч регул тором 12 наир жепи . а ва- логе1гсратор и синхронный ком 1енеатор имеют (л-ор1п 1е регу.т торы 13 н 14 возбуждени  соответственно, снабженные каждый в отдельности системами 15 и 16 управлени . В еоетав регул то|)а возбуж;|,е- пн  синхронного комненсатора вход т также датчик 17 иапр жеии , вход которого соедииен с клеммами сиихрониого комиен- еатора, а выход через блок-ко ггакт 8.2 ав- TOMaTHHeL Koi o выключател  8.1 турбогенератора с входом сиете.мы 16 унравл(

и датчик 18 тока, соединенныГ своим входом с трансс эорматором 19 гока. Выход датчика 18 тока нодк.иочен пара.млельно к входам системы 16 унравле1п-1  и ио)ог о- вого уст ройства 20. Сигнал на выхо/ie этого порогового устройства усиливаетс  усилите.тем 21 и подают па реле 22.1 с коитакто.м 22.2. В нодеистемы автоматичееко- го распределени  реактивной па -рузки входит датчик 23 реактивного тока, входные каналы которого соедииены с трансформатором 24 тока и к.теммами утилизанлон

Q

.5 5

0

0

5

0

пого туроогенератора, а выходной канал подключен параллел1з110 через размыкающий контакт 22.2 реле, 22.1 к входу системы 16 унравлени , а через замЕ 1каюцдие контакты 25.1 реле 25.2, которое имеет еще один размыкаюгций контакт 25.3, - к клеммам датчика 26 активного тока утилизационного турбогенератора и блок-контакта 8.3 его авто.матического выключател  8.1. В ь одеиетему раепределени  активной нагрузки вход.чт датчик 26 активного тока, датчик 27 давлени  пара на входе турбины турбогенератора, уси.титель 28 регул тора 29 частоты вращени  турбины турбогенератора , п система 15 управлени  тириетор- iHiiM регул тором напр жени  валогенера- тора. Датчик 26 активного тока подключен CBOiiMM входными каналами к транс- фор.матору 30 тока и клеммами утилизационного турбогенератора. Выходы датчиков 26 и 27 и входы уеилител  28 и системы 15 управлени  соединены в замкнутый контур носредетво.м замыкающих блок- контактов 11.2 и 8.4 автоматических выключателей 8.1 и 11.1 и размыкаюи|,его контакта 25.3 реле 25.2. Реле 25.2 подключено в цепь, еоето щую из последовательно соединеншмх уеилител  31, норогового устройства 32 и сумматора 33. Входы пос- .теднего подключены к выходам датчика 23 реактивпого тока и датчика 26 активного тока. Вход усилител  28 шунтирован размыкающим контактом 34.1 реле 34.2, которое включено последовательно в цень, состо щую из усилител  35 и порогового устройства 36. Вход гюс.тедпего соединен с потенциометром 37, вк.тюченны.м параллельно входным клеммам еистемы 15 унравле- нн  и усилител  28. В состав регул тора частоты напр жени  электричеекой сети входит датчик 38 частоты напр жени , который своим входом нодключен к ншнам 7 главного распределительного щита. Выходы датчика 38 соединены через замыкающие блок- контакты 11.2 и 8.4 автоматических выключателей 8.1 и 11.1 турбогеператора и ва- логенератора к входам уеилител  28 регул тора частоты вращени  турбины и еистемы 15 унравлени  регул тором возбуждени  г алогенератора.

Способ управлени  судовой ко.мбини- рованной установкой отбора мощности заключаетс  в следующем.

Регу.тировапие частот151 и активной нагрузки.

В режиме нарал.чельной геиератора 1, содержащего статический зователь 10

распределение

раооты в цени

полупроводниковый нреобра- с еетеетвенной коммутацией.

вало-  кор 

п утилизационного турбогенератора 4, измер ют посредством датчика 38 частоты напр жени  отклонение фактического зиачеии  частоты от заданного и сигналом раесо- г-.лаеовани  воздейетв ют через усилитель 28 на регул тор 29 частоты вращени  турбины

утилизационного турбогенератора, настроенного на обеспечение астатической частотной характеристики 1 этого генераторного агрегата.

Дл  иовьциени  быстродействи  процесса регу.тировани  частоты напр жени  указан- ным сигналом рассогмасовани  воздействуют также на систему 15 управлени  тирис- ториым регул тором 13 возбуждении вало- генератора.

Согласование частот напр жени  турбо- генератора, работаюн1,его со стабилизированной частотой 50 Гц, и синхронного ва- логенератора выходные иараметры напр жени  которого определ ют переменной частотой враигени  двигател , выполп ют посредством статического полупроводникового преобразовател  10. Коммутацию его тиристоров при этом осуц ествл ют по известному принципу естественной коммутации с частотой напр жени  ведупдего генератора, т.е. ути.1изационпого турбогенератора.

Производство электроэнергии турбогенератором происходит без доцолнительных затрат топлива, так как приводна  турбина работает на паре, полученном от утилизации тепла выхлопны.х газов. На генерирование электроэнергии валогенератором дополнительпо расходуют ТОПЛИЕЮ в главном двигате;1е. Учитьц а  это обсто тельство наименьшие экеплуатациопцые расходы получают в том случае, когда утилизационный турбогенератор испо. 1ьзуют в режиме максимальной нагрузки, допустимой по услови м работы утилизационного котла 5. Оставшуюс  часть нагрузки электрической сети перевод т иа валогеператор. Поскольку давление пара на входе утилизационного турбогенератора зависит от переменных режимов главного двигател , расхода пара па собственные пужды и технического сос- то пи  утилизационного котла, то и допустима  нагрузка на турбогенератор не остаетс  посто нной. В этих услови х осуществл ют ненрерывное принудительное перераспределепие активной мощности между вало- генератором и турбогенератором в функции давлени  нара ца входе последнего.

Дл  этого в момент замыкани  автоматических выключателей, 8.1 и 11.1 турбогенератора и валогенератора образуют замкнутый контур распределени  активной нагрузки, в который включают выходные цепи датчика 26 активного тока турбогенератора и датчика 27 давлени  пара на входе его турбины и входные цепи усилител  28 регул тора частоты вращени  турбо- генератора и системы 15 управлени  тирис- торным регул тором возбуждени  валогенератора , причем выходные цепи датчиков 26 и 27 соедин ют встречно. В процессе параллельной работы турбогенератора и валогенератора непрерывно измер ют посредст- вом датчиков 27 и 26 давление пара на входе турбины турбогенератора и его ак0

Q 5

5 0

0 5

тивный ток нагрчзк ,: соответственно. Формируют на выходе этих датчиков CHi-iia. ib;, пропорциональные измеренным ве.тичинам, и сравнивают (вычитают) их. Полученный па цотеь:циометре 37 сш нал разности контролируют с помоп1,ью )вого устройства 36. В случае 1ревы1пепи  этим сигна. юм уста- повленно о значсн Я на BI IXO;IC nopoi orioro уст|1ойства 36 получают сигнал. кот;)ры11 успл1 вают ,1, уси. П1те, 1Я 35 п нк. по- мак)1 им реле 34.2. Размыкающим контактом эт(Уго pe.ic дощх итируют вХ1)Д11ую цепь усп.читсл  28. Torj.a упом путым сигналом разности измен ют iiocpe. U TBOM уси.чител.  28 и рсгу.п то К 29 положение регули- руюн1его кла11а1 а турбины турбоге11ератора, а посредством системы 15 управ. 1епи  и ти- рпсторного ре1 у.  тор;1 13 - ток возбх жде- нп  ва. югенератора. 1:слп cuina/i разности иа потенциометре 37 обусловлен пре1М)Иие- пием снгна. К датчи1 а активншч) i-oixa над сигналол датчика ;и1в. 1ени  пара в е- зультате наб)оса ;1а1 рузки и. Щ умеиьп ени  давлени  пара на ( ту 1богеператора, то регу.ч тором 29 мепь1п;иот расход пара турбогенератором, обуслов.шва  сброс его нагрузки. Регул тором 13 ири этом увеличивают ток 1и).ени  вало1 енератора. вызыва  прием им нагрузки.

Бл.агодар  воз. К т к твию сигна/юм разности по двум Kaiia.iaM одновременно достигают увеличени  быстродействи  и роцесса распределепи  нагрузки и иск. почают ricpe- регулирование ;io частоте на11р же1 и . По мере выравнива1;и  сигна.тов lia выходах датчиков 26 и 27 и у, ве.шчшМ) их разности до хстаповки нор01Ч)во1 о л т- ройства 36 пос. сднее вознранииот в исходное (нулевое) состо 1П е, реле 34.2 отключают , входную уси. ппчм  28 шунтируют посредством контакта реле 34 и прекращают тем самым, воздействовать на регул тор 29 частоты вращени  турбо1чЧ1е- ратора. Этим ограничивают частоту коммутирующих воздействий на сервомотор регул тора 29 частоты вранхени , который  вл етс  наиболее c;ia6i):M звеном в рассматриваемой системе. После шунтировани  входа усилите.ч  28 сигналом разности на иотенциометре 37 измен ют то,1ько ток возбуждени  валогенератора, обеспечива  дальнейший неревод нагрузки на него до полного исчезновени  С1 гнала разности на потенциометре 37. Наблюдающеес  при этом пезпачите.чьное уве.1ичепие частоты иа- пр жени  электрическо сети устран ют по цепи регулировани  этой частот1.

При увеличении давлен1 1Я иара на входе турбогенератора и.чи сбросе нагрузки электрической сети у сигна.ча разности па потепцпометре 37 меп ют пол рность и иро- цеес перераспределени  нагрузки производ т анало1-ичпо, действу  па капа.лы регу, 1ирО15а- пи  расхода najia турбогеперато 1а i тока

возбуждени  валогенератора в обратном направлении .

Регулирование напр жени  и распределение активной нагрузки.

Валогенераторные системы, содержащие в своем составе статические полупроводниковые преобразователи с естественной коммутацией их тиристоров, способны выработать только активную электроэнергию. Что касаетс  реактивной электроэнергии, то они

том 22.2 этого реле блокируют канал повышени  тока возбуждени  синхронного компенсатора. Поэтому дальнейшее увеличение реактивной нагрузки электрической сети воспринимаетс  только утилизационным турбогенератором.

При увеличении полного тока утилизационного турбогенератора номинальной (либо иной установленной) величины и при дальнейшем возрастании реактивной нагруз вл ютс  ее дополнительными потребите- 10 ки электрической сети уменьшают активную

л ми. Дл  достижени  наибольшей экономичности и обеспечени  в св зи с этим максимальной загрузки утилизационного турбогенератора активной нагрузкой включают синхронный компенсатор 6 на панагрузку турбогенератора во избежание его нагрузки по току. Это производ т следую- Ш.ИМ образом. При работе турбогенератора суммируют посредством сумматора 33 сигналы , пропорциональные активной и реакраллельную работу с генераторами 1 и 4 тивной составл ющим тока его нагрузки, отбора мощности. Распредел ют реактивную При увеличении суммарного полного тока

турбогенератора до номинальной величины

нагрузку так, чтобы основна  часть реактивной нагрузки электрической сети и преобразовател  10 приходилась на синхронный компенсатор, а утилизационный турбоге- jo нератор воспринимал только ту ее часть, котора  возникает в отдельных случа х в сети сверх номинальной мощности синхронного компенсатора.

Дл  этого напр жение электрической сеполучают на выходе порогового устройства 32 единичный сигнал, усиливают его в усилителе 31 и включают им реле 25. Замкнутый контур распределени  активной нагрузки включают дополнительно посредством замыкающих и размыкающего контактов реле 25.2 выходную цепь датчика 23 реактивного тока. В этом контуре суммити Uc регулируют известным способом за 25 руют выходные сигналы датчика 26 актив- счет изменени  тока возбуждени  утилизационного турбогенератора 4 его автоматическим регул тором 12 напр жени , настроенного на поддержание Uc const. С целью обеспечени  режима работы утиного тока и датчика 23 реактивного тока и полученный суммарный сигнал сравнивают с сигналом датчика 27 давлени  пара на входе турбины турбогенератора. Превышение суммарного сигнала датчиков

лизационного турбогенератора с коэффи- 30 26 и 23 над сигналом датчика 27 приводит к тому, что сигналом их разности уменьшают активную нагрузку на турбогенератор , перевод  ее на валогенератор, до тех пор пока сигнал датчиков 26 и 23 и сигнал датчика 25 не станут равными. При выключении утилизационного турбогенератора системой управлени  обеспечивают режим автономной работы валогенератора на сеть. При этом потребность в активной электроэнергии обеспечивают вало- Q генератором, а в реактивной электроэнергии - синхронным компенсатором. Дл  регулировани  напр жени  электрической сети включают посредством размыкающего блок- контакта 8.2 автоматического выключател  8.1 турбогенератора канал регулировани 

циентом мощности, равным единице, измер ют посредством датчика 23 реактивную составл ющую его тока нагрузки, получают на выходе этого датчика пропорциональный ему сигнал и воздействуют им на систему 16 управлени  тиристорным регул то- ром 14 возбуждени  синхронного компенсатора . При включении в сеть дополнительной реактивной нагрузки на первом (переходном ) этапе часть этой нагрузки берет на себ  турбогенератор, так как он имеет астатическую внешнюю характеристику II (фиг. 2). При этом на выходе датчика 23 формируют сигнал, пропорциональный этой части реактивной нагрузки, и воздействуют им на увеличение тока

возбуждени  синхронного компенсатора. За 45 по отклонению напр жени , (датчик 17) счет увеличени  его электродвижущей силы синхронного компенсатора и регулируют на- перевод т реактивную нагрузку с турбогене- пр жение сети за счет изменени  его тока ратора на синхронный компенсатор. Его возбуждени . Стабилизацию частоты при внещн   характеристика при этом переме- этом осуществл ют известным способом за щаетс  из положени  I в положение Г счет воздействи  сигналом отклонени  по (фиг. 2), а ток нагрузки увеличиваетс  частоте на ток возбуждени  валогенера- с Ipr до Ipi. Нагрузку компенсатора непрерывно контролируют посредством порогового устройства 20. При увеличении тока нагрузки до установленной величины, например до номинальной, на выходе пороготора . Контур распределени  активной нагрузки размыкают посредством блок-контакта автоматического выключател  8.1 турбогенератора .

вого устройства 20 получают сигнал, который усиливают в усилителе 21 и включают им реле 22.1 размыкающим контак55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  судовой комбинированной установкой отбора мощности, содертом 22.2 этого реле блокируют канал повышени  тока возбуждени  синхронного компенсатора. Поэтому дальнейшее увеличение реактивной нагрузки электрической сети воспринимаетс  только утилизационным турбогенератором.

   При увеличении полного тока утилизационного турбогенератора номинальной (либо иной установленной) величины и при дальнейшем возрастании реактивной нагрузки электрической сети уменьшают активную

   нагрузку турбогенератора во избежание его нагрузки по току. Это производ т следую- Ш.ИМ образом. При работе турбогенератора суммируют посредством сумматора 33 сигналы , пропорциональные активной и реактивной составл ющим тока его нагрузки, При увеличении суммарного полного тока

   получают на выходе порогового устройства 32 единичный сигнал, усиливают его в усилителе 31 и включают им реле 25. Замкнутый контур распределени  активной нагрузки включают дополнительно посредством замыкающих и размыкающего контактов реле 25.2 выходную цепь датчика 23 реактивного тока. В этом контуре суммируют выходные сигналы датчика 26 актив-

   руют выходные сигналы датчика 26 актив-

   ного тока и датчика 23 реактивного тока и полученный суммарный сигнал сравнивают с сигналом датчика 27 давлени  пара на входе турбины турбогенератора. Превышение суммарного сигнала датчиков

   26 и 23 над сигналом датчика 27 приводит к тому, что сигналом их разности уменьшают активную нагрузку на турбогенератор , перевод  ее на валогенератор, до тех пор пока сигнал датчиков 26 и 23 и сигнал датчика 25 не станут равными. При выключении утилизационного турбогенератора системой управлени  обеспечивают режим автономной работы валогенератора на сеть. При этом потребность в активной электроэнергии обеспечивают вало- генератором, а в реактивной электроэнергии - синхронным компенсатором. Дл  регулировани  напр жени  электрической сети включают посредством размыкающего блок- контакта 8.2 автоматического выключател  8.1 турбогенератора канал регулировани 

   по отклонению напр жени , (датчик 17) синхронного компенсатора и регулируют на- пр жение сети за счет изменени  его тока возбуждени . Стабилизацию частоты при этом осуществл ют известным способом за счет воздействи  сигналом отклонени  по частоте на ток возбуждени  валогенера-

   тора. Контур распределени  активной нагрузки размыкают посредством блок-контакта автоматического выключател  8.1 турбогенератора .

   по отклонению напр жени , (датчик 17) синхронного компенсатора и регулируют на- пр жение сети за счет изменени  его тока возбуждени . Стабилизацию частоты при этом осуществл ют известным способом за счет воздействи  сигналом отклонени  по частоте на ток возбуждени  валогенера-

   Формула изобретени 

   Способ управлени  судовой комбинированной установкой отбора мощности, содержащий валогенератор, подключенный к электрической сети через статический полупроводниковый преобразователь, утилизационный синхронный турбогенератор и синхронный компенсатор, состо ниш в том, что измер ют сигнал отклонени  напр жени  на клеммах утилизационного турбогенератора и сигналы, пропорциональные давлению пара на входе турбины этого турбогенератора и его активному току нагрузки, сравнивают последние два сигнала между собой, формируют сигнал их разности, измен ют сигналом разности положение ре- гулируюш,его клапана турбины турбогенератора , а сигналом отклонени  напр жени  - его ток возбуждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эко- номичности установки отбора мощности и точности стабилизации напр жени  электрической сети и его частоты и увеличени  быстродействи  системы автоматического регулировани  частоты и распрсде- лени  активной нагрузки, упом нутым сигналом разности донолнительно измен ют ток возбуждени  валогенератора обратно пропорционально изменению величины давлени  пара, измер ют дополнительно частоту напр жени  электрической сети, реактивный ток нагрузки утилизационного турбогенератора и ток нагрузки синхронного компенсатора , формируют сигналы, пропорциональные измеренным величинам, суммируют сигналы, пропорциональные активной и реактивной составл ющим тока нагрузки утилизационного турбогенератора, формируют сиг - нал, пропорциональпый его по.чном} току, сравнивают величины сигналов, пропорциональных частоте напр жени  сети, току нагрузки синхронного компенсатора, полному току утилизационного турбогенератора, и упом нутый сигнал разности с установленными значени ми, причем при уменьшении последнего до установленной величины прекращают воздействие этого сигнала на регулирующий клапан турбины, сигналом отклонени  частоты напр жени  сети измен ют одновременно положение регулирующего клапана турбогенератора и ток возбуждени  валогенератора, сигналом, пропорциональным реактивному току нагрузки утилизационного турбогенератора измен ют пропорционально ему ток возбуждени  синхронного компенсатора, при увелпчепин сигнала, пропорционального току нагрузки этого компенсатора, до установленной величины прекращают повышать его ток возбуждени , при увеличении сигнала, пропорционального полному току ути,1изационно1 0 турбогенератора, до установленной величины переключают сигнал, нронорциональный давлению пара на входе этого туобогенера- тора, на сравнение с сигналом, пропорциональным его по.чному току, при вык. 1ю- чении утилизационного турбогенератора измер ют и формируют сигпал рассогласовани  по напр жению на клеммах синхронного компенсатора и измен ют этим сигналом ток возбуждени  носледнего.

   ш-/

   о оо о

   (риг. 1

   lfc-- H

   фиг. г