Электроэнергетическая установка

 

Использование: теплоэнергетика, в газопаротурбинных установках, содержащих газотурбинный двигатель с биротативным электрогенератором. Сущность изобретения: электроэнергетическая установка содержит газотурбинный двигатель, содержащий турбокомпрессор высокого давления с полым валом, а также компрессор и силовую турбину и снабженный котлом-утилизатором , электрогенератор, включающий центральный и наружный роторы, соединенные коаксиальными валами с компрессором и с силовой турбиной, Кроме того, установка включает две параллельно подключенные к котлу-утилизатору паровые турбины, сообщающиеся на выходе с конденсатором и снабженные управляемыми запорными клапанами. На расчетных режимах пар от котлаутилизатора подают в турбину высокого давления, от которой затем пар отводят на турбину низкого давления. При резком увеличении мощности генератора отключают турбину высокого давления и подают пар на турбину низкого давления, Силовую турбину и компрессор в зависимости от нагрузки вращают с переменной частотой. 2 з,п, ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5 >5 F 01 К 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4688393/06 (22) 06. 05. 89 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (72) A.A.Êîõàí и А.С.Бем (56) Патент ЕПВ Р 0083109, кл. F 01 К 23/1.0, опубл. 1983. (54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: теплоэнергетика, в гаэопаротурбинных установках, содержащих газотурбинный двигатель с биротативным электрогенератором. Сущность изобретения: электроэнергвтическая установка содержит газотурбинный двигатель, содержащий турбокомпрессор высокого давления с полым валом, а также компрессор и силовую турбину и снабженный котлом-утилиза" тором, электрогенератор, включающий

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям газопаротурбинных установок (ГПТУ) с биротативным электрогенератором (БЭ Г) °

Известна ГПТУ, описанная в авт. свид. СССР И 1195020. Установка со" держит ГТД, котел-утилизатор (К-У) исимхронный электрогенератор (ЭГ), соединенный валом с силовой турбиной (СТ) ГТД, ГПТУ имеет недостаточную экономичность и качество вырабатываемого тока.

Известна также ГПТУ, описанная в авт. свид. tf 1142649. ГПТУ содержит

ГТД соединенный общим валом с ЭГ, „„59„„1778325 А1 центральный и наружный роторы, соединенные коаксиальными валами с компрессором и с силовой турбиной, Кроме того, установка включает две параллельно подключенные к котлу- утилиэатору паровые турбины, сообщающиеся на выходе с конденсатором и снабженные управляемыми запорными клапанами.

На расчетных режимах пар от котлаутилизатора подают в турбину высокого давления, от которой затем пар отводят на турбину низкого давления.

При резком увеличении мощности генератора отключают турбину высокого давления и подают пар на турбину низкого давления, Силовую турбину и компрессор в зависимости от нагрузки вращают с переменной частотой, 2 з,п. ф-лы, 3 ил.

К-У и утилизационныи турбогенератор QO (УТГ). ГТД с ЭГ вращается с постоян- (.д) ной частотой. Установка имеет слож- 1, ную конструкцию и недостаточную на- (Я дежность.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип изобретения, является ГПТУ, описанная в заявке ЕПВ и .0083109. Установка включает ЭГ, ГТД и утилизационный контур с паровой турбиной причем ГТД состоит из компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, на выходе которой размещен К-У, подключенный по пару к утилизационному контуру, а ЭГ присоединен к ГТД и паровой турбине посредl778325 которые соединены соответственно с

КрНД 7 (ротором 14) и с ротором 12 валами 30 и 31. Валы 9 и 10 роторов

14 и 12 снабжены датчиками частоты вращения 3? и 33, связанными с блоком 34 регулированил частоты ЭГ, который (34) также связан с клапанами

22 и 23. В конструкции ГПТУ может быть использован ГТД с двумя турбокомпрессорами ТКВД 2 и ТКНЛ 35, включающий закрепленные на общем ва" лу 9 турбину 36 и КрНД 7. Утилизационная паровал турбина установки может быть выполнена в виде предвключенной турбины высокого давления (ТВД) 37 и основной турбины низкого давления (ТНД) 38, которые сообщены между собой последовательно паропроводами 39, включающими эапорный клапан 40. Для охлаждения отключенной вращающейся ТВД 37 последняя снабжена трубопроводом продувания 41 с клапаном 42.

ГПТУ работает следующим образом.

При запуске ГТД 1 первоначально раскручивают ТКВД 2 электростартером : " (на чертеже не показан), затем йодают и воспламеняют топливо в КС 3 и выводят ТК>1Д на устойчивый режим работы. Запуск ГТД может быть также осуществлен путем раскрутки Кр}Д совзапуска ТКВД подают газы на свободную силовую турбину 8, раскручивают ее совместно с наружным ротором 12 и эа счет электромагнитного сцепления после подачи тона на обмотку возбуж" ротор 14 совместно с КрНД 7. При этом К-У 24 отключен, клапаны 22 и

23 закрыты и УПТ 18 и 19 неподвижны (разобщительные муфты на валах 30 и

31 не показаны). После ввода в действие К-У 24, УПТ 18,19.и вращения роторов на режиме минимальных оборотов принимают нагрузку от электросети 17 на ЭГ 11. При резком увеличении нагрузки ЭГ на роторах 12 и 14 возникают дополнительные крутящие моменты взаимно противоположного направления и стремящиеся снизить частоту вырабатываемого тока, а именно на роторе 12 возникает дополнительный тормозящий момент и на роторе

14 - раскручивающий момент. До момента увеличения подачи топлива в КСЗ закрывают и открывают клапаны 22 и

23, тем самым снижая мощность РПТ 18 ством своего ротора. Такая установка имеет недостаточную надежность на переходных режимах.

Цель изобретения - повышение на5 дежности установки на переходных режимах работы.

Предложенная конструкция имеет следующие существенные отличительные признаки. 10

ГТД снабжен свободной силовой турбиной (СТ), расположенной по ходу газов между турбиной и К-У.

ЭГ выполнен бироторным, роторы которого выполнены в виде двух соосно расположенных полого с двумя выходами и сплошного валов, который размещен в первом с возможностью самостолтельного вращения.

Бироторный ЭГ (БЭГ) полым валом с 20 одной и второй сторон подключен к СТ . ГТД и к паровой турбине, а сплошным валом подключен к компрессору.

Установка снабжена второй дополни" тельной паровой турбиной, соединен- 25 ной с валом компрессора двигателя, причем обе турбины снабжены на входе запорно-регулирующими клапанами.

Сущность изобретения поясняетсл чертежом, где представлено: на фиг.1- Э0 общее устройство ГПТУ; на фиг. 2общая схема ГПТУ с трехвальным ГТД1 на фиг. 3 - общая схема ГПТУ с двумя местно с ротором 14 ЭГ УПТ 18. После последовательно подключенными паровыми турбинами.

ГПТУ содержит ГТД 1, включающий турбокомпрессор высокого давления (ТКВД) 2 с камерой сгоранил (КС) и установленными на общем полом валу дения 13 раскручивают центральный

4 компрессором (КрВД) 5 и турбиной (ТВД) 6, а также Кр низкого давления (КрНД) 7 и свободную силовую турбину

8 с валами 9 и 10, БЗГ 11, включающий наружный ротор 12 с обмоткой возбуждения 13 и центральный ротор 14 с силовой трехфазной обмоткой 15, подключенной через контактное скользящее устройство 16 к электросети

17, и утилизационные паровые турбины (УТП) 18 и 19, подключенные через паропроводы 20 и 21 с .клапанами 22 и 23 к расположенному в газовыхлопе

ГТД котлу-утилизатору (К-У) 24, снабженному топливной форсункой 25 и предохранительным .клапаном 26. Клапан

26 сообщен через паропровод 27 и дроссельно"увлажнительное устройство (ДУУ) 28 с конденсатором 29, сообщающимся с паровыми турбинами 18, 19, 5, 17783 .до "0" и увеличивая мощность УПТ 19 до максимального значения. Возникающее при этом в К-У 24 избыточное количество пара стравливают через предохранительный клапан 26 и ДУУ 28 в конденсатор 29. За счет этого на валу

9 возникает тормозящий момент от

ТКНД 7, а на валу.31 - дополнительный крутящий момент от увеличения мощ-10 ности турбины 19. В результате происходит одновременное снижение оборотов роторов 12 и 14 при сохранении разности их оборотов. Затем увеличивают подачу топлива в КС 3 и мощность турбины 8, а также открывают клапан

22.. В итоге увеличивают одновременно обороты роторов 12 и 14 и приводят агрегат в исходное устойчивое состояние. При необходимости в К-У 24 может 20 быть включена Форсунка 25 для дополнительного сжигания топлива и увеличения мощности паровых турбин. Аналогичным образом работает агрегат с

ГТД, общая схема которого представ- 25 лена на фиг. 2.

При использовании в агрегате двух последовательно включенных паровых турбин 37 и 38 при закрытых клапанах

23, 42 отработавший в турбине 37 пар 30 поступает на вход турбины 38 через клапан 40. На переходных режимах закрывают клапана 22, 40 и открывают клапан 42. В результате весь пар от

К"У 24 поступает на вход турбины 38, а врацающаяся вхолостую турбина 37 охлаждается системой продувания 41.

Преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в слеФ дующем.

Если в прототипе все газовые и паровые турбины совместно с ротором

ЭГ вращаются с постоянной частотой, то в предложенном техническом решении все турбины и роторы ЭГ вращаются с переменной частотой при постоянной частоте вырабатываемого . тока.

Если в изобретении на переходных режимах при резком увеличении мощности ЭГ возможно компенсировать последнюю путем перераспределения мощности между газовыми и паровыми турбинами, а также путем изменения частоты вращения, компрессоров, то в прототипе Эта возможность исключается.

25 6

Если в прототипе при высокой и низкой частоте вращения турбин и ротора ЭГ требуется наличие редуктора, то в изобретении нет необходимости использования редуктора при частоте врацения турбин более 3000 об/мин.

Все .это повышает экономичность и надежность устаноэки.

Формула изобре те ния

1. Электроэнергетическая уста новка, включающая электро генератор, газотурбинный двигатель и утилизационньiA контур с паровой турбинф, при этом газотурбинный двигатель состоит из компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, на выходе которой размещен котел"утилизатор, подключенный по пару к утилизационному контуру, а электрогенератор подсоединен к газотурбинному двигателю и паровой турбине посредством своего ротора, о т л и ч а ю щ а н с я тем, что, с целью повышения надежности на переходных режимах работы, она снабжена доголнительно свободной силовой турбиной, размещенной по ходу газа между газовой турбиной и котлом-утилизатором, а электрогенератор выполнен биротативным, роторы которого выполнены в виде двух соосно расположенных полого с двумя выходами и сплошного валов, при этом последний размещен в первом с возможностью самостоятельного вращения, причем полый вал подключен одним своим выходом к дополнительной свободной силовой турбине и другим выходом к паровой турбине, а сплошной вал - к компрессору.

2. Установка по и, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительной паровой турбиной, размещенной в утилизационном контуре и соединенной с валом компрессора газотурбинного двигателя, при этом основная и дополнительная паровые турбины выполнены с запорно-регулирук цими клапанами на входе пара.

3. Установка по и. 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что выход дополнительной паровой турбины через запорно-регулирукщий клапан подключен к входу основной паровой турбины.

7778325

1778325

5 4 S 36 9 3 IO I2 .4 П 3I

3D 7 9 ог.8

Составитель Ю. Радин

Техред И.Иоргентал Корректор С.Юско

Редактор

Заказ 4172 Тираж Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r,ужгород, ул. Гагарина, 101

Электроэнергетическая установка Электроэнергетическая установка Электроэнергетическая установка Электроэнергетическая установка Электроэнергетическая установка 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к парогазовым установкам с котлом-утилизатором на органическом топливе

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано на тепловых электростанциях и предприятиях нефтяной и газовой промышленности и позволяет повысить экономичность парогазовой установки

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к способу безвредного для окружающей среды производства электрической энергии в комбинированной газопаросиловой установке с помощью эффективного расширения рабочего агента высокого давления в газовой турбине и от перегретого пара высокого давления в паровом котле, использующем в качестве топлива природные ископаемые, в паровой турбине, а также к газопаросиловой установке

Изобретение относится к газо- и паротурбинной установке с включенным за газовой турбиной со стороны отходящего газа парогенератором для получения пара для паровой турбины в пароводяном контуре, причем парогенератор содержит включенную за угольной мельницей топочную установку

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к энергетическим парогазовым установкам (ПГУ), использующим газообразное топливо

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в парогазовых установках (ПГУ), содержащих газотурбинные установки (ГТУ) с водоохлаждаемыми воздухоохладителями (ВО), а также паротурбинные установки (ПТУ) и котлы-утилизаторы (КУ) двух или трех давлений

Изобретение относится к теплоэнергетике
Наверх