Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом



Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом
Способ и устройство для проверки ротора в турбомашине на низких оборотах с низким крутящим моментом

 


Владельцы патента RU 2564960:

Нуово Пиньоне С.п.А. (IT)

Предложены способ и устройства для выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом для определения, свободно ли вращается ротор турбомашины. Способ включает автоматическое приложение к ротору постепенно возрастающего крутящего момента, который постепенно увеличивается до своего заранее заданного значения. Способ далее включает контроль скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает. Способ также включает выдачу индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачу индикации того, что ротор блокирован, если скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг своего заранее заданного значения. Технический результат изобретения - уменьшение времени проверки и повышение ее точности. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Формы осуществления изобретения, раскрытые здесь, в целом касаются способов и устройств, способных автоматически выполнять проверку на низких оборотах с низким крутящим моментом для определения, может ли ротор турбомашины свободно вращаться.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Процесс охлаждения турбомашины начинается после остановки турбомашины. Процесс охлаждения неоднороден, так как внешняя сторона турбомашины обычно охлаждается быстрее, чем ее центральная часть, где расположен ротор турбомашины. Следовательно, ротор может блокироваться без возможности свободного вращения. Блокирование является кратковременным, исчезающим, когда охлаждение завершается. Однако иногда операторы должны повторно запускать турбомашину, не ожидая полного охлаждения, что представляет собой ситуацию, известную как горячий повторный пуск.

[0003] Турбомашина 1, соответствующая уровню техники, показана на фиг.1. В турбомашине 1 ротор в осевом компрессоре 10 и турбине 20 может вращаться благодаря крутящему моменту, получаемому через входной редуктор 30. Входной редуктор 30 сконфигурирован для получения крутящего момента от редуктора 40 передачи, который далее соединен со вспомогательным редуктором 50. Вспомогательный редуктор 50 может получать крутящий момент от втулки 60 технического обслуживания или от пускателя 80 через обгонную муфту 70.

[0004] Чтобы удостовериться, что ротор может вращаться свободно и тем самым избежать повреждения ротора или других компонентов турбомашины 1, традиционно, до горячего повторного пуска, оператор вручную проверяет, свободно ли вращается ротор. Чтобы сделать это, оператор проникает в корпус турбомашины (не показан) и получает доступ к втулке 60 технического обслуживания посредством демонтажа крышки втулки 60 технического обслуживания. Затем оператор использует динамометрический инструмент, чтобы приложить крутящий момент к ротору, это значение крутящего момента не превышает заранее заданного значения крутящего момента. Прикладываемый крутящий момент передается от вспомогательного редуктора 50 ротору турбомашины 1 через редуктор 40 передачи и входной редуктор 30. Если ротор вращается, результат проверки считают положительным. В противном случае горячий повторный пуск невозможен до тех пор, пока турбомашина 1 не охладится так, чтобы ротор стал свободно вращаться. Если результат проверки положительный, оператор снова монтирует крышку втулки 60 технического обслуживания и покидает корпус турбомашины.

[0005] Такая ручная проверка занимает относительное длительное время. Кроме того, возможно, что после завершения проверки, но до повторного пуска турбомашины, ротор заблокируется, так как охлаждение продолжается.

[0006] Соответственно, было бы желательно предложить системы и способы, которые устраняют вышеописанные проблемы и недостатки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Согласно одному примеру осуществления, турбомашина содержит ротор и пусковое устройство, выполненное с возможностью соединения с ротором. Пусковое устройство содержит генератор крутящего момента, сконфигурированный для создания крутящего момента, передаваемого на ротор, и контроллер, подключенный к генератору крутящего момента. Контроллер сконфигурирован для (i) автоматического управления генератором крутящего момента так, чтобы он создавал постепенно возрастающий крутящий момент, (ii) контроля скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает, и (iii) выдачи индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачи индикации того, что ротор блокирован, когда скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения.

[0008] Согласно другому примеру осуществления пусковое устройство, сконфигурированное для пуска турбомашины, содержит генератор крутящего момента, передаваемого на ротор турбомашины, и контроллер, подключенный к генератору крутящего момента. Контроллер сконфигурирован для (i) управления генератором крутящего момента так, чтобы он создавал постепенно возрастающий крутящий момент, (ii) контроля скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает; и (iii) выдачи индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачи индикации того, что ротор блокирован, когда скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения крутящего момента.

[0009] Согласно еще одному примеру осуществления предлагается способ выполнения проверки с низким крутящим моментом для определения, свободно ли вращается ротор в турбомашине. Способ включает автоматическое приложение постепенно возрастающего крутящего момента к ротору. Способ далее включает контроль скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает. Способ включает также выдачу индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной величиной, или выдачу индикации того, что ротор блокирован, когда скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения крутящего момента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Прилагаемые чертежи, которые составляют часть описания, иллюстрируют одну или более форм осуществления и вместе с описанием объясняют эти формы осуществления. На чертежах:

[0011] На фиг.1 показана принципиальная схема турбомашины, соответствующей уровню техники.

[0012] На фиг.2 показана принципиальная схема турбомашины согласно примеру осуществления изобретения.

[0013] На фиг.3 показана принципиальная схема турбомашины согласно другому примеру осуществления изобретения.

[0014] На фиг.4 показана принципиальная схема системы компрессор-турбина, имеющей внутри ротор, согласно еще одному примеру осуществления изобретения.

[0015] На фиг.5 показана блок-схема способа автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно примеру осуществления изобретения.

[0016] На фиг.6А показан график крутящего момента и скорости вращения ротора в зависимости от времени, относящийся к отрицательному результату проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно примеру осуществления изобретения.

[0017] На фиг.6А показан график крутящего момента и скорости вращения ротора в зависимости от времени, относящийся к отрицательному результату проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно примеру осуществления изобретения.

[0018] На фиг.6В показан график крутящего момента и скорости вращения ротора в зависимости от времени, относящийся к положительному результату проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно примеру осуществления изобретения.

[0019] На фиг.7 показана принципиальная схема системы гидравлического пускателя согласно примеру осуществления изобретения.

[0020] На фиг.8 показана блок-схема способа автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом с использованием гидравлического пускателя согласно примеру осуществления.

[0021] На фиг.9 показана принципиальная схема другой системы гидравлического пускателя согласно примеру осуществления.

[0022] На фиг.10 показана принципиальная схема пускового устройства на основе газового или воздушного расширения согласно примеру осуществления.

[0023] На фиг.11 показана принципиальная схема электрического пускового устройства согласно примеру осуществления.

[0024] На фиг.12 показана блок-схема способа автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно еще одному примеру осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] Нижеследующее описание примеров осуществления относится к прилагаемым чертежам. Одинаковые номера позиций на различных чертежах идентифицируют одинаковые или подобные элементы. Нижеследующее подробное описание не ограничивает изобретение. Объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Следующие формы осуществления изобретения рассматриваются, для простоты, по отношению к терминологии и структуре турбомашины, имеющей ротор. Однако формы осуществления изобретения, которые будут рассмотрены далее, не ограничены этими системами, а могут применяться к другим системам, которые требуют проверки, свободно ли вращается ротор перед горячим повторным пуском.

[0026] Ссылки в описании на "одну форму осуществления" или "форму осуществления" означают, что специфическая особенность, структура или характеристика, описанная в связи с формой осуществления, включена по крайней мере в одну форму осуществления раскрываемого предмета изобретения. Таким образом, появление фраз "в одной форме осуществления" или "в форме осуществления" в различные местах в описании не обязательно относится к одной и той же форме осуществления. Кроме того, специфические особенности, структуры или характеристики могут комбинироваться любым подходящим способом в одной или нескольких формах осуществления.

[0027] На фиг.2 показана принципиальная схема турбомашины 100 согласно примеру осуществления изобретения. В турбомашине 100 ротор, расположенный в компрессоре 110 и турбине 120, может вращаться благодаря крутящему моменту, получаемому через входной редуктор 130, редуктор 140 передачи и муфту 170 от пускателя 180. Специалистам в данной области техники будет понятно, что автоматическая проверка перед горячим повторным пуском может применяться для различных турбомашин.

[0028] В другой форме осуществления изобретения, показанной на фиг.3, в турбомашине 200 ротор в компрессоре 210 и турбине 230 может вращаться благодаря крутящему моменту, получаемому через соединение 270 от пускателя 280.

[0029] На фиг.4 показана система 201, содержащая компрессор 285 и турбину 290. Ротор 295 может быть цельным, имеющим рабочее колесо в компрессоре 285 и лопатки ротора в турбине 290. Рабочее колесо и лопатки ротора, расположенные на одном валу, вращаются одновременно, таким образом позволяя использовать энергию, производимую при сгорании горючей смеси воздуха и топлива в турбине 290, для увеличения давления потока текучей среды в компрессоре 285.

[0030] Пускатели 180 и 280 сконфигурированы для управления турбомашиной 100 и 200, соответственно, с помощью последовательности операций, которые составляют проверку на низких оборотах с низким крутящим моментом. На основании проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом определяют, свободно ли вращается ротор турбомашины. Если проверка на низких оборотах с низким крутящим моментом показывает, что ротор свободно движется, то может быть начат горячий повторный пуск.

[0031] На фиг.5 показана блок-схема способа 300 автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно примеру осуществления. Пусковое устройство, соединенное с турбомашиной (подобное пускателю 180 или подобное пускателю 280), может содержать генератор крутящего момента и контроллер. Контроллер сконфигурирован так, чтобы генератор крутящего момента создавал крутящий момент, который передается на ротор. Однако контроллер может быть расположен вне пускового устройства (то есть, генератор крутящего момента и контроллер могут быть отдельными устройствами в разных местах). На шаге S310 генератор крутящего момента приводится в действие для создания крутящего момента для ротора.

[0032] На шаге S320 контроллер управляет генератором крутящего момента так, чтобы он создавал возрастающий крутящий момент, который передается на ротор. Величина крутящего момента возрастает постепенно до заранее заданного значения крутящего момента тlimit. Заранее заданное значение крутящего момента тlimit является значением, существенно более низким, чем крутящий момент, возникающий во время нормальной работы. Когда крутящие моменты, имеющие величину ниже тlimit, передаются на ротор, ротор вращается с низкими оборотами, которые существенно ниже, чем нормальное рабочее число оборотов. Таким образом, по сравнению с нормальной работой, проверка выполняется с низким крутящим моментом и низким числом оборотов. Таким образом, если ротор блокирован, при упомянутой проверке ротор и компоненты, окружающие ротор или соединенные с ним, подвергаются меньшему напряжению, чем величина напряжения, которое возникло бы в случае неудавшейся попытки привести в действие ротор в диапазонах нормальной работы.

[0033] Увеличение крутящего момента может быть скачкообразным или с заранее заданной скоростью увеличения крутящего момента. В гидравлическом пускателе увеличение крутящего момента может происходить в результате повышения давления масла. Между началом повышения давления масла и началом увеличения крутящего момента может возникать задержка. Давление масла может повышаться скачкообразно или с постоянной скоростью, а следовательно, давать неравномерное, хотя и постепенное увеличение крутящего момента. Если увеличение крутящего момента является результатом ступенчатого способа работы системы, то шаги S330 и S350, следующие за S320, могут выполняться после повышения давления масла на одну ступень или один раз для заранее заданного числа ступеней повышения давления масла. Независимо от того, возрастает крутящий момент равномерно или неравномерно, шаги S320, S330 и S350 могут выполняться один за другим, как циклическая последовательность команд устройства. Альтернативно, шаги S320, S330 и S350 могут выполняться параллельно (не показано), и тогда результат "ДА" на шаге S330 или S350 закончит увеличение крутящего момента.

[0034] На шаге S330 крутящий момент сравнивается с заранее заданным значением крутящего момента тlimit. Если крутящий момент превысил тlimit (ветвь "ДА" на шаге S330), результатом проверки является то, что ротор блокирован, не способен вращаться без повреждения турбомашины. Генератор крутящего момента тогда останавливается на шаге S340 и контроллер выдает индикацию того, что ротор блокирован.

[0035] Если крутящий момент не превысил тlimit (ветвь "НЕТ” на шаге S330), скорость вращения ротора, полученная, например, от датчика, расположенного близко к ротору, сравнивается с "нулевым" значением скорости вращения. "Нулевое" значение скорости вращения может учитывать точность измерения скорости вращения, чтобы предотвратить ложный положительный результат. Другой способ предотвращения ложного положительного результата состоит в том, чтобы продолжать увеличение скорости вращения в течение заранее заданного интервала или до заранее заданного значения скорости вращения.

[0036] Если скорость вращения ротора является положительной (ветвь "ДА" на шаге S350), результатом проверки является то, что ротор движется свободно. Генератор крутящего момента тогда останавливается на шаге S360, и контроллер выдает индикацию, что ротор свободен, таким образом, оборудование готово к горячему повторному пуску.

[0037] Выходным сигналом индикации н а шаге S340 и S360 может быть сигнал, запускающий последующие операции, сообщение, видимое оператору, и т.д. Вслед за выдачей одной из индикаций контроллер управляет генератором крутящего момента так, чтобы остановить создание крутящего момента. Однако если индикацией является то, что ротор свободен, контроллер может затем управлять генератором крутящего момента так, чтобы создавать крутящий момент для нормальной работы или горячего повторного пуска турбомашины.

[0038] Если скорость вращения ротора не является положительной (ветвь "НЕТ” на шаге S350), то следует шаг S320, то есть возрастает крутящий момент, который прикладывается к ротору.

[0039] На фиг.6А и 6В показаны графики крутящего момента и скорости вращения ротора (в произвольных единицах) в зависимости от времени, иллюстрирующие отрицательный и положительный результат проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом, соответственно.

[0040] На фиг.6А определяется, что ротор блокирован, не способен вращаться. Линия 370 представляет скорость вращения ротора, которая остается нулевой всюду при проверке на низких оборотах с низким крутящим моментом (то есть, до t1), несмотря на возрастающий крутящий момент, представленный линией 375. Как только крутящий момент достигает тlimit, проверка заканчивается с индикацией того, что результат проверки отрицательный, и поэтому горячий повторный пуск не возможен.

[0041] На фиг.6В определяется, что ротор свободно вращается. Линия 375 представляет возрастающий крутящий момент. Скорость вращения ротора (линия 380) становится положительной в момент времени t1. После того как скорость вращения ротора (линия 380) становится положительной, увеличение крутящего момента может продолжаться в течение заранее заданного времени или до тех пор, пока скорость вращения ротора не достигает своего заранее заданного значения, чтобы избежать ложного положительного результата проверки. Если скорость вращения ротора остается положительной в течение заранее заданного времени или достигает своего заранее заданного значения, увеличение крутящего момента заканчивается в момент времени t2, даже если крутящий момент в момент времени t2 ниже, чем тlimit. Горячий повторный пуск может начаться в момент времени t3, прежде чем ротор достигнет полной остановки после проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом. Контроллер может автоматически управлять генератором крутящего момента так, чтобы линейно изменять значения крутящего момента для нормальной работы после заранее заданного интервала времени t3-t2, или оператор может выдать команду нормальной работы после получения индикации, что результат проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом положительный.

[0042] В конце проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом прикладываемый к ротору крутящий момент может уменьшаться с заранее заданной скоростью. На фиг.6В крутящий момент между t2 (концом проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом) и t3 (началом линейного увеличения прикладываемого крутящего момента до нормального рабочего значения) показан нулевым, но специалисту обычной квалификации будет понятно, что нулевое значение не является ограничением, и малое ненулевое значение или линейное уменьшение крутящего момента может происходить между моментами времени t2 и t3.

[0043] Повторный пуск турбомашины для нормальной работы после положительного результата проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом до остановки ротора имеет преимущество предотвращения блокирования ротора между проверкой и повторным пуском.

[0044] Крутящий момент, прикладываемый во время горячего повторного пуска (линия 385 после t3 на фиг.6В), возрастает с существенно более высокой скоростью, чем во время проверки (линия 375), до значений крутящего момента, существенно больших чем тlimit. Скорость вращения ротора во время горячего повторного пуска (линия 390 на фиг.6В) возрастает существенно быстрее до существенно более высоких значений скорости вращения, чем во время проверки.

[0045] Пускатели 180 и 280 (то есть, генератор крутящего момента), осуществляющие способ, подобный способу, показанному на фиг.5, могут содержать систему гидравлического пускателя, систему пускателя с детандером (со сжатым газом или воздухом) или электрическую систему пускателя.

[0046] Система 400 гидравлического пускателя согласно примеру осуществления показана на фиг.7. Величина крутящего момента, создаваемого системой 400 гидравлического пускателя, зависит от давления масла в маслопроводе 405. Контроллер 410 сконфигурирован для приема информации о скорости вращения ротора (vrotor) и давлении масла в маслопроводе 405.

[0047] В маслопроводе 405, между линией 407 подачи масла и линией 409 возврата масла, расположен гидравлический насос 420, приводимый в действие электродвигателем 430. Объем и давление масла, которое накачивает гидравлический насос 420, зависят от состояния привода 440 хода поршня насоса и фиксированного потока в зоне открытого демпфирующего клапана 450 (то есть, увеличение потока от гидравлического насоса 420 заставляет увеличиваться давление в трубопроводе). Контроллер 410 сконфигурирован для управления приводом 440 хода поршня насоса и открытым демпфирующим клапаном 450 так, чтобы автоматически выполнять проверку на низких оборотах с низким крутящим моментом.

[0048] Ниже по потоку от гидравлического насоса 420 в отводящем трубопроводе 423 к маслосливу 425 демпфирующий клапан 450 может открываться, когда система 400 гидравлического пускателя останавливается. Датчик 460 давления измеряет давление масла на входе гидравлического пускателя 470, который может быть соединен с муфтой 480. Муфта 480 может соответствовать муфте 170 или 270 на фиг.2 и 3, соответственно. Масло, покидающее гидравлический пускатель 470, подается по трубопроводу в линию 409 возврата масла.

[0049] На фиг.8 показана блок-схема способа 500 автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом с использованием системы гидравлического пускателя (например, системы 400 гидравлического пускателя фиг.7). Способ 500 может быть реализован аппаратными средствами, программными средствами или их комбинацией.

[0050] На шаге S510 оценивается, необходима ли проверка вращения (то есть, выполнение проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом). Например, выполнение проверки необходимо, когда предполагается горячий повторный пуск. Оператор может также выдавать команду на выполнение проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом перед нормальным циклом пуска, например, вскоре после монтажа турбомашины. Если проверку не считают необходимой (ветвь "НЕТ" на шаге S510), то на шаге S520 может быть запущена нормальная последовательность ввода в действие.

[0051] Если проверку считают необходимой (ветвь "ДА" на шаге S510), на шаге S530, то включается двигатель насоса (например, 430 на фиг.7), открывается демпфирующий клапан (например, 450 на фиг.7), и после заранее заданной задержки DLY1 повышается давление масла (которое измеряется, например, датчиком 460 на фиг.7) с помощью линейного увеличения хода поршня насоса приводом (например, приводом 440 на фиг.7) до первого значения хода SASP1 со скоростью повышения хода SART1. Например, заранее заданная задержка DLY1 может составлять 17 с, первое значение хода SASP1 может составлять 15%, а скорость увеличения хода SART1 может составлять 0,625%/с. Эти и другие величины, относящиеся к ходу, представляют проценты от максимального значения хода. Специалистам в данной области техники очевидно, что эти и другие значения, приведенные при описании блок-схемы на фиг.8, зависят от особенностей компонентов системы гидравлического пускателя и не предназначены для ограничения объема применения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом в гидравлическом пускателе.

[0052] На шаге 8540 выполняется оценка, была ли скорость вращения ротора АС (например, измеренная датчиком, расположенным около ротора) больше, чем ее заранее заданное значение ACSP в течение заранее заданного времени DLY2. Например, заранее заданное значение скорости вращения ACSP может составлять 120 оборотов в минуту и DLY2 может быть 10 с. Результат проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом является положительным, когда скорость вращения ротора больше чем ACSP в течение DLY2.

[0053] Если результат оценки на шаге S540 является положительным (то есть, ветвь "ДА" на шаге S540), то результат проверки положительный. Тогда на шаге S550 давление уменьшают путем линейного уменьшения хода поршня приводом до SASP2 со скоростью SART2, и после задержки DLY4 демпфирующий клапан закрывают. Например, SASP2 может составлять 0% и SART2 может быть 15%/с, а DLY4 может составлять 1 с. На шаге S560, который следует за S550, система пускателя сигнализирует, что результат проверки положительный, и за этим может следовать горячий повторный пуск на шаге S570.

[0054] Если результат оценки на шаге S540 является отрицательным (то есть, ветвь "НЕТ' на шаге S540), то на шаге S580 выполняется оценка, было ли давление масла (например, измеряемое датчиком 460 на фиг.7) больше, чем опорное значение давления PTSP1 в течение периода времени DLY3. Например, PTSP1 может составлять 90 манометрических бар (соответствующих 91,013 бар абсолютного давления) и DLY3 может быть равен 10 с. Давление масла, превышающее опорное значение давление PTSP1 в течение периода времени DLY3, указывает, что крутящий момент, прикладываемый посредством обгонной муфты (например, 480 на фиг.7), достиг предельного значения.

[0055] Если результат оценки на шаге S580 является положительным (то есть, ветвь "ДА" на шаге S580), то результат проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом отрицательный. Тогда на шаге S590 ход поршня посредством привода линейно уменьшают до SASP2 со скоростью SART2, заставляя давление уменьшиться, и после задержки DLY5 двигатель насоса выключают (off). Например, DLY5 может составлять 15 с. На шаге S600, который следует за S590, система пускателя указывает, что результат проверки отрицательный.

[0056] Если результат оценки на шаге S580 является отрицательным (то есть, ветвь "НЕТ" на S580), то на шаге S610 давление масла сравнивается с заранее заданным значением давления PTSP2. Например, PTSP2 может составлять 10 манометрических бар (соответствующих 11,013 бар абсолютного давления). Если давление масла больше, чем PTSP2 (то есть, ветвь "ДА" на шаге S610), то на шаге S620 скорость линейного увеличения хода поршня приводом устанавливается на SART3. Если давление масла не больше, чем PTSP2 (то есть, ветвь "НЕТ" на шаге S610), то на шаге S630 скорость линейного увеличения хода поршня приводом устанавливается на SART4. Таким образом, скорость линейного увеличения хода поршня приводом определяется давлением масла. Когда давление масла ниже PTSP2, скорость равна SART4, в ином случае скорость равна SART3, чтобы избежать резких изменений давления масла. Например, SART3 может быть 0,0625%, а SART4 может быть 0,625%.

[0057] На шаге S640, который следует за шагом S620 или S630, соблюдается задержка DLY6, чтобы позволить давлению масла стабилизироваться, и затем давление увеличивают путем линейного увеличения уставки привода хода поршня с шагом величиной SASP3. Например, SASP3 может быть 1,25% и DLY6 может быть 5 с.

[0058] Затем на шаге S650 выполняется оценка, находится ли позиция привода хода поршня на уставке. Если привод хода поршня находится на уставке (то есть, ветвь "ДА" на шаге S650), то привод хода поршня поддерживается в текущем положении на шаге S660 и затем шаг S540 выполняется снова.

[0059] Если положение привода хода поршня все еще ниже, чем уставка (то есть, ветвь "НЕТ' на S650), то давление масла сравнивают с PTSP1 на шаге S670. Если сравнение показывает, что давление масла больше, чем PTSP1 (то есть, ветвь "ДА" на шаге S670), то выполняется шаг S660. Если сравнение показывает, что давление масла не больше, чем PTSP1 (то есть, ветвь "НЕТ' на шаге S670), привод хода поршня линейно смещают вверх к уставке на шаге S680, и шаг S650 выполняется снова.

[0060] На фиг.9 показана альтернативная форма осуществления системы гидравлического пускателя 490, содержащая контроллер 410, который имеет дополнительное средство для управления давлением масла посредством гидравлического дроссельного клапана 495, расположенного в трубопроводе в направлении к сливу масла. Объем масла, которое накачивает гидравлический насос 420, зависит от состояния привода 440 хода поршня насоса и давления при переменном сечении потока дроссельного клапана 495 (то есть, установка постоянного потока от гидравлического насоса 420 и уменьшение сечения потока клапана 495 заставляют повышаться давление масла).

[0061] Согласно другой форме осуществления, автоматическая проверка на низких оборотах с низким крутящим моментом может выполняться также с использованием пускового устройства 700 с детандером, как показано на фиг.10. В пусковом устройстве 700 с детандером клапан 710 регулирования давления, датчик 720 давления и пускатель 730 с детандером размещается на трубопроводе 732 между линией 735 подачи сжатого газа и линией 737 вывода. Пускатель 730 с детандером передает крутящий момент на муфту 740 (которая может соответствовать обгонной муфте 180 и 280). Величина крутящего момента определяется потоком и/или давлением сжатого воздуха, достигающим пускателя 730 с детандером. Контроллер 750 сконфигурирован для приема информации о скорости вращения ротора (vrotor) и давлении сжатого воздуха, достигающего пускателя 730 с детандером, от датчика 720 давления. Контроллер 750 сконфигурирован также для управления нагнетательным клапаном 710, чтобы выполнять проверку на низких оборотах с низким крутящим моментом (например, 300 на фиг.5).

[0062] Согласно другой форме осуществления, автоматическая проверка на низких оборотах с низким крутящим моментом может выполняться с использованием электрического пускового устройства, как показано на фиг.11. В электрическом пусковом устройстве 800 контроллер 840, который принимает информацию о скорости вращения ротора (vrotor), может управлять электропитанием 810, которое снабжает энергией электрический пускатель 820. Электрический пускатель 820 генерирует крутящий момент, подаваемый на ротор через муфту 830 (которая может соответствовать муфте 180 или 280 на фиг.2 и 3, соответственно), чтобы выполнять проверку на низких оборотах с низким крутящим моментом (например, 300 на фиг.5).

[0063] На фиг.12 показана блок-схема способа 900 автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом согласно еще одному примеру осуществления. Способ 900 включает автоматическое приложение к ротору крутящего момента, который постепенно возрастает до своего заранее заданного значения на шаге S910. Далее способ включает контроль скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает, на шаге S920. Затем на шаге S930 способ 900 включает выдачу индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или вывод индикации того, что ротор блокирован, если скорость вращения ротора остается нулевой и прикладываемый крутящий момент достигает своего заранее заданного значения.

[0064] Преимуществом некоторых форм осуществления изобретения является сокращение времени, необходимого для определения, свободно ли вращается ротор турбомашины. Выполнение автоматической проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом снижает риск повреждения, связанный с попыткой горячего повторного пуска, в то время как ротор блокирован.

[0065] Раскрытые примеры осуществления предлагают системы, устройства и способы для автоматического выполнения проверки на низких оборотах с низким крутящим моментом для определения, свободно ли вращается ротор турбомашины. Очевидно, что данное описание не предназначено для ограничения форм осуществления изобретения. Примеры осуществления предназначены для охвата вариантов, модификаций и эквивалентов, входящих в сущность и объем изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, в подробном описании примеров осуществления описаны многочисленные конкретные детали для обеспечения всестороннего понимания заявленного изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что различные формы осуществления изобретения могут использоваться на практике без таких конкретных деталей.

[0066] Хотя признаки и элементы представленных примеров осуществления описаны в формах осуществления изобретения в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может использоваться отдельно, без других признаков и элементов форм осуществления, или в различных комбинациях с другими раскрытых здесь признаками и элементами или без них.

[0067] Данное описание использует примеры объектов изобретения, раскрытые для того, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники применить его на практике, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнения любых включенных способов. Патентуемый объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут предложить специалисты. Такие другие примеры также находятся в пределах объема формулы изобретения.

1. Турбомашина, содержащая:
ротор и
пусковое устройство, которое сконфигурировано для соединения с ротором и содержит
генератор крутящего момента, сконфигурированный для создания крутящего момента, передаваемого на ротор; и
контроллер, подключенный к генератору крутящего момента и сконфигурированный для (i) автоматического управления генератором крутящего момента так, чтобы он создавал постепенно возрастающий крутящий момент, (ii) контроля скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает, и (iii) выдачи индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачи индикации того, что ротор блокирован, если скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения крутящего момента.

2. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что пусковое устройство сконфигурировано для повторного пуска турбомашины после выдачи индикации того, что ротор вращается свободно.

3. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что контроллер сконфигурирован для управления генератором крутящего момента так, чтобы продолжать прикладывать крутящий момент в течение заранее заданного времени, в то время как скорость вращения ротора является положительной, перед выдачей индикации того, что ротор вращается свободно.

4. Турбомашина по п.1, дополнительно содержащая:
узел передачи вращения, установленный между генератором крутящего момента и ротором и сконфигурированный для передачи крутящего момента от генератора крутящего момента на ротор.

5. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что пусковое устройство является гидравлическим устройством.

6. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что генератор крутящего момента является детандером.

7. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что пусковое устройство является электрическим устройством.

8. Пусковое устройство, сконфигурированное для пуска турбомашины и содержащее:
генератор крутящего момента, сконфигурированный для создания крутящего момента, передаваемого на ротор турбомашины, и
контроллер, подключенный к генератору крутящего момента и сконфигурированный для (i) управления генератором крутящего момента так, чтобы он создавал постепенно возрастающий крутящий момент, (ii) контроля скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает; и (iii) выдачи индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачи индикации того, что ротор блокирован, когда скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения крутящего момента.

9. Способ выполнения проверки с низким крутящим моментом для определения, свободно ли вращается ротор в турбомашине, при этом способ включает:
автоматическое приложение постепенно возрастающего крутящего момента к ротору;
контролирование скорости вращения ротора, в то время как крутящий момент постепенно возрастает; и
выдачу индикации того, что ротор свободно вращается, после того как скорость вращения ротора становится положительной, или выдачу индикации того, что ротор блокирован, если скорость вращения ротора остается нулевой, а крутящий момент достиг заранее заданного значения крутящего момента.

10. Способ по п.9, дополнительно включающий:
начало нормальной работы/горячий повторный пуск турбомашины после выдачи индикации того, что ротор свободно вращается, при этом начало нормальной работы/горячий повторный пуск происходит прежде, чем скорость вращения ротора становится нулевой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу электростанции (1) комбинированного цикла. Электростанция (1) комбинированного цикла содержит газовую турбину (2) с компрессором (3), паровую турбину (12) и систему (10) генерации энергии пара.

Способ зажигания газотурбинного двигателя (11) посредством использования свечи (1) зажигания, содержащей первый электрод, второй электрод и полупроводниковый элемент между первым электродом и вторым электродом.

Способ запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном включает запуск газотурбинного двигателя путем подачи сжатого пускового воздуха со стороны двойного воздухозаборника в компрессор.

Изобретение относится к энергетике. Автоматизированный способ запуска авиационных звездообразных поршневых двигателей, в котором в смесесборник топливо подают из дополнительного топливного резервуара, в процессе подачи топлива его переводят в туманообразное состояние, в сформированном туманообразном состоянии смешивают с воздухом, образованную топливовоздушную смесь в такте всасывания подают в цилиндры с одновременной прокруткой коленчатого вала двигателя сжатым до 45-50 атм воздухом, поданным в цилиндры камеры сгорания в такте расширения 2-3° после верхней мертвой точки.

Изобретение относится к авиационному двигателю, включающему в себя топливно-насосное устройство. Топливно-насосное устройство содержит топливный насос (26) высокого давления, имеющий вход, соединенный с топливной трубой (28) низкого давления, и выход, соединенный с основным контуром подачи топлива высокого давления.

Система зажигания содержит свечу полупроводникового типа в оболочке, трубку, жестко соединенную с камерой сгорания газотурбинного двигателя, подвижную втулку и средства направления воздуха для охлаждения полупроводника свечи.

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска водородной паротурбинной энергоустановки основан на продувке полостей и магистралей нейтральным газом, поэтапной подаче компонентов топлива и воды в энергоустановку, согласно первому варианту изобретения запуск осуществляют при сниженном расходе компонентов топлива, не более 80% от номинального, в процессе запуска регулируют расход пара через турбину, изменяя мощность на выходном валу, а при выходе на номинальный режим подают дополнительные компоненты топлива и воды.

Изобретение относится к технике розжига топливовоздушной смеси в камерах сгорания авиационных газотурбинных двигателей и может быть использовано для запуска авиационных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способу запуска газовой турбины. .

Изобретение относится к проточным устройствам для импульсного зажигания высокоскоростных потоков гомогенных и гетерогенных горючих смесей в различных энергетических установках, прежде всего в импульсно-детонационных технологических устройствах и в импульсно-детонационных двигателях летательных аппаратов.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к способу регулирования газоснабжения в энергетической газотурбинной установке (ГТУ), и может найти применение в энергетических газотурбинных установках. Раскручивают ротор газогенератора газотурбинного двигателя (ГТД) для подачи воздуха в камеру сгорания. После достижения ротором ГТД пусковых оборотов открывают задвижку топливного газа на ГТУ и подают топливный газ в дожимной газовый компрессор. В дожимном газовом компрессоре открывают регулируемый направляющий аппарат для обеспечения превышения давления топливного газа на входе в камеру сгорания над давлением воздуха в камере сгорания и подают топливный газ в пассивное сопло эжектора-смесителя, из которого топливный газ подают для горения в камеру сгорания. Газ выхлопа ГТД по пневмопроводу подают в паровой котел-утилизатор, в котором после подачи воды генерируется пар. Открывают отсечной паровой клапан для подачи пара в паровую турбину, снабженную регулируемым сопловым аппаратом, для раскручивания ротора паровой турбины и соединенного с ней ротора дожимного газового компрессора, при этом из паровой турбины пар подают в проточную часть ГТД в виде рабочего тела турбины или хладагента системы охлаждения ГТД. При работе дожимного газового компрессора и на высоких режимах ГТД с помощью регулируемой иглы-дозатора подают пар из паровой турбины в эжектор-смеситель, в котором после прохождения активного сопла пар смешивают с топливным газом, поданным в пассивное сопло, и через пневматический выход эжектора-смесителя в виде равномерной парогазовой смеси подают в зону горения камеры сгорания. Обеспечивается уменьшение концентрации оксидов азота в продуктах сгорания, увеличение мощности энергетической газотурбинной установки, повышение ее надежности, экономичность и безопасность. 3 ил.

Способ зажигания для камеры сгорания газотурбинного двигателя, питаемой топливом через форсунки и имеющей свечу зажигания, содержит первоначальную фазу, во время которой в камеру впрыскивают топливо с постоянным расходом одновременно с активизацией свечи зажигания, и, - при отсутствии воспламенения в камере в конце первоначальной фазы, - вторую фазу. Во время второй фазы резко увеличивают расход впрыскиваемого топлива на 20-30%. За второй фазой следует фаза постепенного увеличения расхода топлива, которая является менее интенсивной и менее быстрой, чем вторая фаза. Изобретение направлено на повышение надежности воспламенения в камере сгорания. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх