Способ управления газотурбинным двигателем со свободной турбиной для газотурбинной электростанции


 


Владельцы патента RU 2501965:

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ГАЗ-СИСТЕМА-СЕРВИС" (RU)

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). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно при снижении частоты вращения свободной турбины на определенную величину значение минимально допустимого расхода топлива увеличивается на заданное время выше фактического расхода топлива на заданную величину. Технический результат - повышение надежности работы ГТЭС за счет повышения качества работы САУ ГТД. 1 ил.

 

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).

Известен способ ручного управления ГТД Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1972 г., с.33-34.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД со свободной турбиной для газотурбинной электростанции, путем измерения частоты вращения свободной турбины и изменения в нужную сторону расхода топлива в камеру сгорания при ее отклонениях от заданного значения, а также одновременного формирования в функции частоты вращения турбокомпрессора ГТД значения минимально допустимого расхода топлива. Системы автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями. Труды ЦИАМ, №1346 (под редакцией д.т.н, проф. О.С. Гуревича), 2010 г., с.107-112.

Недостатком известного способа является то, что при его использовании в САУ ГТЭС при подключении нагрузки не исключается провал частоты вращения свободной турбины, особенно на режимах, близких к «холостому ходу». Это приводит к снижению частоты ЭГ на величину порядка 2,5 Гц. Этого достаточно, чтобы у ряда потребителей электроэнергии, вырабатываемой ГТЭС, нарушилось нормальное течение технологических процессов. Например, известны случаи незапуска погруженных в скважины нефтяных насосов на предприятиях ОАО «Сургутнефтегаз». Таким образом, известный способ в конечном итоге не обеспечивает необходимого уровня надежности работы ГТЭС.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТЭС за счет повышения качества работы САУ ГТЭС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД со свободной турбиной для газотурбинной электростанции путем измерения частоты вращения свободной турбины и изменения в нужную сторону расхода топлива в камеру сгорания при ее отклонениях от заданного значения, а также одновременного формирования в функции частоты вращения турбокомпрессора ГТД значения минимально допустимого расхода топлива, дополнительно при снижении частоты вращения свободной турбины на определенную величину значение минимально допустимого расхода топлива увеличивается на заданное время выше фактического расхода топлива на заданную величину.

На фигуре показана схема устройства, реализующего заявляемый способ управления.

Устройство содержит задатчик 1 частоты вращения свободной турбины и датчик 2 частоты вращения свободной турбины, подключенные к блоку 3 сравнения, регулятор 4 частоты вращения свободной турбины, подключенный к выходу блока 3, датчик 5 частоты вращения турбокомпрессора ГТД выход которого подключен к блокам 6 и 7 нелинейности, детектор 8 провала частоты вращения свободной турбины, вход которого подключен к выходу блока 3, а выход - ко входу ключа 9, сумматор 10, на входы которого подключены блок 7 и ключ 9, выход сумматора 10 подключен к селектору 11 максимального сигнала, на второй вход селектора 11 подключен выход регулятора 4, а выход селектора 11 подключен к дозатору 12.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 3 вычисляется рассогласование по частоте вращения свободной турбины, по которому регулятор 4 через селектор 11 воздействует на дозатор 12 топлива, который изменяет в нужную сторону расход топлива в камеру сгорания двигателя. Одновременно в блоке 5 формируется для данного режима двигателя (по частоте вращения турбокомпрессора) минимально допустимое значение расхода топлива, а блоке 6, также в функции частоты вращения турбокомпрессора - приращение минимального расхода топлива, способное создать избыток топлива. В случае провала частоты вращения свободной турбины более, чем на 0,2 Гц, детектор 8 замыкает ключ 9, и в сумматоре 10 к минимально допустимому расходу топлива прибавляется величина, обеспечивающая дополнительный избыток топлива. В этом случае через селектор 11 пройдет заданное приращение расхода топлива уже не от регулятора 4, а от сумматора 10, которое увеличено для создания избытка топлива. После того, как провал частоты вращения свободной турбины уменьшится, детектор 8 разомкнет ключ 9, и минимально допустимый расход топлива станет меньше, чем заданный регулятором 4, что позволит регулятору 4 завершить выход частоты вращения свободной турбины на заданное значение.

Таким образом, при снижении частоты ЭГ на величину более 0,2 Гц (снижение на величину не более 0,2 Гц допускается в больших энергосистемах) программа минимального ограничения расхода топлива, находящаяся ниже фактического расхода топлива, поднимется над ним на определенную, зависящую от режима величину на определенное время, в результате чего кратковременно создается избыточная мощность, при которой дальнейшее падение частоты ЭГ будет прекращаться, и начнется ее восстановление.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТЭС.

Способ управления газотурбинным двигателем (ГТД) со свободной турбиной для газотурбинной электростанции путем измерения частоты вращения свободной турбины и изменения в нужную сторону расхода топлива в камеру сгорания при ее отклонениях от заданного значения, а также одновременного формирования в функции частоты вращения турбокомпрессора ГТД значения минимально допустимого расхода топлива, отличающийся тем, что дополнительно при снижении частоты вращения свободной турбины на определенную величину значение минимально допустимого расхода топлива увеличивается на заданное время выше фактического расхода топлива на заданную величину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники. Система теплообменника, через которую протекает жидкость, содержащая теплообменник с входом и выходом для жидкости, перепускной клапан с входом и выходом для жидкости и самоочищающийся фильтр с входом и двумя выходами для жидкости, один из которых является выходом для отфильтрованной жидкости, а второй - для неотфильтрованной жидкости, причем выход для отфильтрованной жидкости соединен с входом теплообменника, а выход для неотфильтрованной жидкости соединен с входом клапана; при этом выход теплообменника подсоединен ниже по потоку относительно выхода клапана.

Устройство и способ контроля насоса высокого давления в контуре питания топливом газотурбинного двигателя путем выявления открытия клапана нагнетания и отсечки, установленного на выходе клапана регулирования расхода топлива, путем измерения скорости вращения газотурбинного двигателя, соответствующей открытию клапана нагнетания и отсечки, и путем последующего отслеживания изменения величины этой скорости вращения для того, чтобы предложить замену насоса высокого давления, когда измеренная величина этой скорости вращения достигает заданного порога.
Изобретение относится к области стендовых испытаний двухкаскадных газотурбинных двигателей, в частности к стендовым испытаниям газотурбинных двигателей после восстановительного ремонта, и предназначено для обеспечения запасов устойчивой работы компрессора высокого давления КВД и тяги (мощности) двигателя в процессе эксплуатации двигателя после восстановительного ремонта.

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей и может быть использовано для управления авиационными газотурбинными двигателями. .

Изобретение относится к области эксплуатации газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях в системе магистральных газопроводов и может использоваться в системах автоматического управления газоперекачивающими агрегатами (САУ ГПА).
Изобретение относится к авиации. .

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).

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинных установок (ГТУ), используемых для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для управления работой двухконтурных ГТД летательных аппаратов за счет регулирования частоты вращения ротора низкого давления ГТД.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы газотурбинной установки в переходном режиме, при котором регулятор определяет значения управляющей команды для массового расхода входящего воздуха, для массового расхода топлива и для массового расхода воды или пара, если вода и пар используются, причем по меньшей мере, одно командное значение динамически компенсируют, чтобы компенсировать различную динамику систем подачи с целью синхронизации результирующих изменений массовых расходов топлива, воды, пара и воздуха горения, которые поступают в камеру сгорания, таким образом, чтобы состав топливовоздушной смеси оставался в пределах границы воспламенения. Также представлены система регулирования, предназначенная для осуществления предлагаемого способа, а также газотурбинная установка, содержащая такую систему регулирования. Изобретение позволяет обеспечить быстрое функционирование в переходном режиме со стабильным пламенем предварительно перемешанной смеси. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления многорежимными газотурбинными двигателями (ГТД) с форсажной камерой сгорания (ФКС) при их эксплуатации на учебных режимах для обеспечения надежного розжига топлива при включении форсажа с пониженных режимов непрогретого двигателя (ниже режима «Максимал»). По сигналу включения устройства розжига форсажной камеры увеличивают значение внутридвигательного параметра, по которому регулируют расход топлива в основную камеру сгорания на заранее выбранную величину, а после розжига пламени в форсажной камере уменьшают расход топлива в основную камеру сгорания на эту же величину. 1 ил.

Изобретение относится к способу обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель, причем упомянутый двигатель имеет, по меньшей мере, компрессор, камеру сгорания и турбину. Способ содержит следующие этапы, состоящие из: - оценки значения первого показателя, символизирующего всасывание воды или града; - оценки значения второго показателя, представляющего всасывание воды или града, причем упомянутый второй показатель отличается от первого показателя; и - вычисления значения общего показателя путем сложения вместе, по меньшей мере, упомянутого первого и второго показателей. Технический результат изобретения - повышение эффективности и быстродействия данного способа. 6 н. и 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ определения температуры газа на выходе камеры сгорания газовой турбины, содержащий этапы, на которых: определяют массовый расход и температуру топлива, подаваемого в камеру сгорания; определяют массовый расход и температуру воздуха, подаваемого в камеру сгорания; определяют температурную зависимость удельной теплоемкости сгоревшей смеси топлива и воздуха, поданной в камеру сгорания; и определяют температуру на выходе сгоревшей смеси на выходе из камеры сгорания на основе найденного массового расхода и температуры топлива, найденного массового расхода и температуры воздуха и найденной температурной зависимости удельной теплоемкости сгоревшей смеси. Также представлены способ управления газовой турбиной, управляющее устройство, а также машиночитаемый носитель данных. Изобретение позволяет обеспечить защиту от перегрева компонентов газовой турбины. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Изобретение предназначено для оптимизации регулирования впрыскивания топлива. С этой целью приводные скорости всего оборудования адаптируются путем регулирования скорости турбины TL в зависимости от мощности. Согласно изобретению способ оптимизации регулирования силовой установки со свободной турбиной TL летательного аппарата, оборудованной каскадом низкого давления ВР, вырабатывающим мощность (Pd1, Pd2,...) оборудованию (E1, E2,...) в контакте с каскадом высокого давления HP, заключается в изменении скорости каскада низкого давления ВР (Vвp) для получения минимальной скорости каскада HP (Vнp) таким образом, чтобы мощность (Pf), подаваемая оборудованием, оставалась постоянной. В частности, поскольку мощности, подаваемые оборудованием (E1, E2,...), зависят от приводной скорости каскада BP, заданная скорость каскада BP турбины TL зависит от максимального значения Max(Vmi) минимальных скоростей (Vm1, Vm2,...) оборудования (E1, E2,...), позволяющего получать оптимизированным образом соответствующие требуемые мощности, и от положительного или нулевого приращения (е), добавленного к заданному значению скорости каскада BP (Свр), чтобы минимизировать скорость каскада HP (Vнp). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение описывает способ регулирования газовой турбины, причем величины (Mn1, Mn2) измерительного сигнала измеряются в разные моменты времени, а именно, по меньшей мере, в первый момент (n1) времени и во второй момент (n2) времени, причем первый момент (n1) времени предшествует второму моменту (n2) времени и причем демпфированные величины (Sn1, Sn2) сигнала генерируются из измеренных величин (Mn1, Mn2) измерительного сигнала, подвергая измеренные величины (Mn1, Mn2) измерительного сигнала сглаживанию с использованием коэффициента (λ) демпфирования, причем в зависимости от разницы между величиной (Mn2) измерительного сигнала во второй момент времени (n2) и демпфированной величиной (Sn1) сигнала в первый момент (n1) времени для регулирования используется неодинаковый коэффициент (λ) демпфирования. Технический результат изобретения - повышение эффективности регулирования газовой турбины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя (ТРД) относится к области авиационного двигателестроения, а именно к способам регулирования, оптимизирующим параметры ТРД. При осуществлении способа дополнительно ограничивают максимальное значение давления в камере сгорания до Рк. огр, величину которого определяют для каждого конкретного двигателя по значению полного давления за компрессором, измеренного при стендовых испытаниях двигателя в реальных атмосферных условиях, для чего предварительно устанавливают значение давления Рк. огр. предв, измеряют при этом режиме полное давление за компрессором Р*к. изм и давление в камере сгорания Рк, а величину ограничения максимального значения давления в камере сгорания определяют по следующей зависимости: Pк. огр=Pк+(Pпред. доп-P*к. изм), где Рпред. доп - предельно допустимое значение давления в камере сгорания. Осуществление способа позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию двигателя на всех режимах его работы.
Наверх