Способ управления первичным двигателем электрического генератора переменного тока

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРВИЧНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА путем предварительного определения оптимальной по экономичности зависимости мехсду мощностью и режимным параметром двигателя и поддержания в процессе эксплуатации значений режимного параметра в соответствии с этой зависимостью изменением расхода энергоносителя при изменении мощности с измерением частоты вращения роторов двигателя и генератора и стабилизацией частоты вырабатываемого тока, отличающийся тем, что, с целью повьпиения экономичности, в качестве режимного параметра выбирают частоту врацения роторов, а частоту вырабатываемого тока стабилизируют вне зависимости от частоты вращения роторов. S (Л 4; 4 tUD СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Об

Р.б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3449398/24-06 (22) 08.06.82 (46) 30.09.83. Бвл. Р 36 (72) Ж.Д. Давидян (71,) Ереванский политехнический институт им. K.éàðêñà (53) 621.165:621.438(088.8) (56) 1. Щегляев А.В. и Смельницкий С.Г. Регулирование. паровых турбин. M.-Л., ГЭИ, 1962, с. 8-9.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 276072, кл. Р 22 В 35/00, 1969. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРВИЧНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА путем предварительного определения оптимальной

„,,Su„„l 044799

3(5П у 01 0 17/20; у 02 С 9/00 по. экономичности зависимости между мощностью и режимным параметром двигателя и поддержания в процессе эксплуатаций значений режимного параметра в соответствии а этой зависимостью изменением расхода энергоносителя при изменении мощности с измерением частоты вращения роторов двигателя и-генератора и стабилизацией частоты вырабатываемого тока, о т л и ч а в m и и с я тем, что, с целью повышения экономичности, в качестве режимного параметра выбирают частоту вращения роторов, а частоту вырабатываемого тока стабилизируют вне зависимости от частоты вращения роторов.

1044799

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при управлении первичными двигателями, сочлененными с электрическими генераторами переменного тока.

Известны способы управления пер- 5 вичным двигателем электрического генератора переменного тока путем поддержания в процессе эксплуатации режимного параметра изменением расхода энергоносителя при изменении мощности с измерением частоты вращения роторов двигателя и генератора и стабилизацией частоты вырабатываемого тока (1 ).

В качестве режимного параметра выбирают частоту вращения роторов, и стабилизацию частоты вырабатываемого тока ведут стабилизацией частоты врацения. Эти способы допускают падение экономичности на частичных нагрузках, где номинальная частота вращения оказывается неоптимальной для двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления первичным двигателем электрического генератора переменного тока путем предварительного определения оптимальной по экономичности зависимости между мощностью и режимным параметром двигателя и поддержания в про- 30 цессе эксплуатации значений режимного параметра в соответствии с этой зависимостью изменением расхода энергоносителя при изменении мощности с измерением частоты вращения 35 роторов двигателя и генератора и стабилизацией частоты вырабатываемого тока. В качестве режимиого параметра выбирают давление пара перед турбиной (2 ).

Недостатком известного способа является пониженная экономичность, так как и здесь стабилизацию частоты вырабатываемого тока ведут стабилизацией частоты вращения, что вызывает падение экономичности на частичных нагрузках.

Цель изобретения — повышение экономичности.

Поставленная цель достигается тем„ что согласно способу управления первичным двигателем электрического генератора переменного тока путем предварительного определения оптимальной по экономичности зависимости между мощностью и режимным парамет55 ром двигателя и поддержания в процессе эксплуатации значений режимного параметра в соответствии с этой зависимостью изменением расхода энергоносителя при изменении мои, 60 ности с измерением частоты вращения роторов двигателя и генератора и стабилизацией частоты вырабатываемого тока в качестве режимного параметра выбирают частотУ вращения 65 роторов, а частоту вырабатываемого тока стабилизируют выше зависимости от частоты вращения роторов.

На фиг. 1 дана зависимость экономичности первичного двигателя турбомашины от режимного параметра, на фиг..2 — схема реализации предлагаемого способа.

Заданная моцность может развиваться двигателем при различных значениях частоты вращения. При этам каждому значению частоты вращения соответствует определенная величина расхода энергоносителя. Эти расходы (при постоянной мощности нагрузки ) изменяются в значительных пределах в зависимости от частоты врацения двигателя, соответственно изменяется величина КПД и себестоимость вырабатываемой электроэнергии. Примером может служить зависимость КПД турбомашины от параметра ц /со, где u — скорость движения. лопатки, т.е. величина, пропорциональная частоте вращения роторов, co — скорость движения потока в каналах лопаток, т.е. величина, пропорциональная расходу пара (газа ) и мощности двигателя.

Режим номинальной нагрузки при номинальной частоте вращения соответствует такай величине отношения

u/c0,ïðè котором КПД максимален.

При уменьшении мощности, но постоянной при этой частоте вращения отношение u/ño увеличивается, КПД турбины уменьшается. Соответственно увеличивается удельный расход энергоносителя топлива

Если при уменьшении мощности нагрузки уменьшать частоту вращения, то отношение u/cо сохраняется таким же, как в номинальном режиме, соответственно КПД сохраняется максимальным. Следовательно, и при нагрузках, отличных от номинальной; удельный расход энергоносителя топлива не увеличивается, т.е. достигается экономия .топлива и снижение себестоимости вырабатываемой электроэнергии.

Количественно каждому значению нагрузки соответствует определенное значение частоты вращения, при которой расход энергоносителя минимален, соответственно максимален

КПД и минимальна себестоимость вырабатываемой электроэнергии. Каждый тип двигателя имеет определенную характеристику (зависимость согласно которой каждому значению мощности соответствует определенная частота вращения, при которой двигатель развивает заданную мощность с максимальным КПД. С учетом этой характеристики для поддержания максимального КПД с уменьшением нагрузки следует уменьшать частоту вращения, 1044799 а с увеличением нагрузки следует увеличивать частоту вращения. Однако частота напряжения вырабатываемого тока должна быть строго стабилизированной н определенных небольших пределах (порядка долей процен- 5 та ). Для выполнения этого требования необходимую частоту электрического напряжения на выходе агрегата обеспечивают посредстном дополнительных стабилизирующих устройств..

Таковыми могут быть статические или.. машинные преобразователи-стабилизаторы частоты, специальные электри- ческие машины, например. управляемые генераторы и другие устройства.

Способ реализуют следующим образом.

Газотурбинный двигатель 1 приводит во вращение синхронный генератор 2, который вырабатывает переменный ток и питает нагрузку через преобразователь-стабилизатор 3 частоты. Подача топлива в двигатель выполняется регулятором топлива, в состав которого входят программный . регулятор 4, датчик 5 нагрузки, датчик 6 частоты и узел. 7 сравнения.

Программный регулятор 4 регулирует количество поданаемого в двигатель топлива в зависимости от мощности нагрузки по заданной программе, т.е.. 30 реализует наперед заданную функциональную связь между мощностью нагрузки агрегата и необходимой частотой вращения, при которой КПД максимален в соответствии с предва 35 рительно найденной оптимальной зависимостью этих параметров. На вход программного регулятора подается сигнал, пропорциональный мощности нагрузки агрегата. Этот сигнал вы- 40 рабатывается датчиком 5 нагрузки,, который подключен к выходу электрического генератора и измеряет вели" чину мощности нагрузки агрегата..

В соответствии с этим сигналом и заложенной программой программный регулятор подает в двигатель опре-. деленное количествб топлива, которое обеспечивает заданную мощность агрегата при определенной частоте вращения в соответствии с уповщну- 50 той оптимальной зависимостью. На выходе программного регулятора выра батывается сигнал, пропорциональный тому значению частоты вращения, при которой КПД максимален и кото- 55 рое должно поддерживаться регулятором согласно заданной программе.

Поддержание частоты вращения двига-. теля на заданном уровне осуществляется с помощью обратной связи в виде дополнительной цепи коррекции частоты вращения. Для этого н регуляторе предусмотрен датчик 6 частоты, который подключен к выходу электрического генератора и измеряет частоту напряжения генератора, т.е. частоту вращения агрегата, и узел 7 сравнения, который сравнивает указанные выходные сигналы задаваемой частоты с выхода программного регулятора и действительной частоты вращения агрегата с выхода датчика частоты. На выходе узла сравнения вырабатывается корректирующий сигнал, (пропорциональный разности задаваемой и действительной частоты вращения) . Этот корректирующий сигнал подается в программный регулятор и корректирует. количество топлива, подаваемого в двигатель, в такой степени, что частота вращения поддерживается на заданном уровне.

Указанная обратная связь обеспечивает необходимые точйость регулирования частоты и качество переходного процесса. Изменение частоты вращения двигателя или регулирование активной мощности агрегата при параллельной работе может выполняться также вручную. изменением уставки, воздействующей непосредственно на измерительный орган программного регулятора (воздействие 8 на фиг. 2).

Программный регулятор может быть ныполнен в виде механических, электромеханических или электронных устройств на известных принципах.

Преобразователь-стабилизатор 3 частоты обеспечивает преобразование и стабилизацию частоты в .необходимых пределах и может быть выполнен в виде одного из упомянутых устройств.

Предлагаемый способ обеспечинает значительное снижение удельного расхода топлива в режимах частичных нагрузок агрегатов. Учитывая, что продолжительность работы агрегатов и объемы производства электроэнергии при частичных нагрузках. велики, использование изобретения дает значительный эффект, несмотря на некоторые дополнительные затраты, связанные с установкой преобразова-, телей частоты. Способ может быть реализован и на существующих агре.— гатах.

1044799

Составитель A. Калашников

Техред И.Метелева; Корректор А Ильин

Редактор Н.Кешеля

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7492/29 Тираж 535 Подписное

° ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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