Способ предотвращения отклонения параметров в газовых турбинах и устройство для его осуществления (варианты)

 

Изобретения предназначены для регулирования расхода топлива в камеру сгорания турбины газогенератора при резких изменениях нагрузки или во время помпажного цикла технологического турбокомпрессора. Противопомпажное регулирование начинается по появлению аналоговых входных сигналов, поступающих от различных приборов, подключенных к системе, в которую включен технологический турбокомпрессор. Система регулирования топлива включает в себя входные сигналы, поступающие от приводной газовой турбины. Эти сигналы воздействуют на систему регулирования топлива, которая подает сигнал на исполнительный механизм топливного клапана, управляющий клапаном, дозирующий расход топлива в камеру сгорания. Кроме данной последовательности регулирующих воздействий обеспечивается также необходимая скорость изменения расхода топлива. Темп увеличения расхода топлива устанавливается в соответствии с реализуемыми функциями системы управления расходом топлива. Тем не менее, из-за процессов, происходящих в целом при сбросе и восстановлении нагрузки, а также вследствие срывного характера помпажного процесса темп изменений расхода топлива достигает чрезвычайно высоких значений. Быстрое увеличение расхода топлива в камеру сгорания может привести к резкому росту температуры, что может вызвать повышение температуры в деталях газовой турбины. Поэтому в систему, где достигнуто усовершенствование способа регулирования скорости увеличения расхода топлива, вводится дополнительная функция. В соответствии с этой новой функцией регулятор получает сигнал, выявляющий помпаж или сброс нагрузки. Далее сигнал передается на исполнительный механизм топливного клапана, регулирующего подачу топлива в камеру сгорания турбины, тем самым ограничивая мощность силовой турбины и предотвращая заброс частоты вращения этой турбины. Затем темп изменения положения топливного клапана ограничивается на заданный период времени. Сразу после окончания стадии восстановления скорость изменения положения топливного клапана постепенно возвращается к заданному значению. Такие способы и устройства позволяют повысить надежность управления газовой турбиной во время резких существенных изменений нагрузки для предотвращения отклонений температуры и частоты вращения в турбомашинном агрегате. 8 с. и 65 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение в целом относится к способам и устройствам для защиты турбомашинных агрегатов, включающих газотурбинные установки (газовые турбины) и приводимые ими машины, например турбокомпрессоры, от опасных забросов температуры продуктов сгорания и частоты вращения путем выявления как помпажа, так и резких сбросов нагрузки и ограничения скорости изменения выходного сигнала системы управления топливом.

Помпаж турбокомпрессора представляет собой внезапное существенное изменение нагрузки компрессора. По меньшей мере один воздушный компрессор входит в состав всех обычных газотурбинных двигателей, а воздух, сжатый этим компрессором, используется в камере сгорания в качестве окислителя. При этом через турбину газогенератора проходит чрезмерное количество воздуха и продуктов сгорания, где их энергия передается турбинным лопаткам, выдавая мощность на валу турбины.

Как известно, в начальной и восстановительной стадии помпажа турбокомпрессоров их нагрузка очень быстро меняется, вызывая повышение вибрации, осевого усилия, температуры и частоты вращения.

Резкое увеличение этих параметров выше допустимых пределов может стать причиной обширных повреждений всего за несколько секунд.

Такие же опасные по величине забросы параметров могут быть следствием внезапных значительных сбросов нагрузки, сопровождающихся ее последующим восстановлением. Быстрые изменения направления расхода при помпаже вызывают резкие изменения нагрузки. В свою очередь, скорость изменения расхода топлива в камеру сгорания турбины газогенератора (турбины, приводящей воздушный компрессор газотурбинной установки) может быть весьма велика.

Пытаясь скомпенсировать повышение частоты вращения силовой турбины на начальном этапе помпажа, система регулирования начинает закрывать топливный клапан. Напротив, на восстановительном этапе помпажа при падении частоты вращения быстрое увеличение расхода топлива в камере сгорания может привести к опасным забросам температуры, вызывающим высокие температуры в деталях газовой турбины.

Фактически системы регулирования всех газовых турбин, используемые в настоящее время, имеют определенную степень защиты от забросов скорости вращения и температуры на входе в турбину. При использовании сложных форм регулирования этих параметров эти системы имеют элементарную защиту по замкнутому контуру регулирования по скорости и температуре. Механические системы защиты от превышения скорости вращения также широко известны (шпилька или болт, которые срезаются при превышении турбиной предельной скорости вращения).

В патенте США N 4594852, кл. F 02 С 9/28, 17.06.86 г., описаны способ предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, и устройство для его осуществления. В этом документе рассматривается схема регулирования двигателя самолета для поддержания заданной высоты этого самолета над поверхностью земли, при этом в качестве переменных в системе регулирования используют величины текущей высоты самолета и числа Маха. В этом способе для уменьшения отклонений скорости вращения используют верхний и нижний пределы скорости изменения расхода топлива для предотвращения соответственно погасания факела в камере сгорания и высоких температур на выходе из камеры сгорания. При этом между указанными пределами устанавливают промежуточную вычисляемую величину, зависящую от нагрузки на валу турбины. Предотвращение отклонений температуры на входе в газовую турбину выполняют обычным способом, а именно путем вычисления максимальной скорости вращения как функции температуры на входе в турбину и поддержания текущей скорости вращения ниже этой максимальной скорости или близкой к ней и путем использования первой производной расхода топлива по времени (или первой производной положения открытия топливного клапана по времени) и изменения управления этим клапаном с предотвращением его чрезмерного открытия.

В патенте США N 5142860, кл.F 02 C 9/28, 01.09.92г., описаны способ предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит нагрузку и нагрузка внезапно изменяется, и устройство для его осуществления. Этот способ включает определение предельной температуры на входе в газовую турбину как функции давления и температуры на входе в турбину. Функция ограничения текущей температуры основана на регулировании по замкнутому контуру с использованием разницы между текущей температурой и предельной. Текущий расход топлива вычисляют путем определения теоретической величины отношения расхода топлива и давления в камере сгорания. Это отношение определяют как функцию скорректированной скорости вращения. Также введена оптимизационная функция для оптимизации границы между рабочей температурой турбины и предельной путем изменения теоретической величины указанного отношения.

В патенте США N 4545198, кл. F 02 C 9/28, 08.10.85 г., описан способ предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменный расход топлива с нормальной скоростью изменения, и устройство для его осуществления. Этот способ относится к газотурбинному двигателю, включающему газотурбинный газогенератор, состоящий из газовой турбины и компрессора, и силовую турбину, приводимую этим газогенератором. Для оптимизации работы газовой турбины газогенератора используют расход топлива и расход продуктов сгорания между турбиной газогенератора и силовой турбиной. Наряду с указанной оптимизацией также имеется стратегия регулирования при помпаже воздушного компрессора газогенератора. В результате помпажа этого компрессора уменьшается скорость вращения газогенератора, и при этом обычной реакцией регулятора скорости газогенератора является увеличение расхода топлива в камеру сгорания. Это действие еще более ухудшает нестабильную в данный момент работу компрессора. Для возврата скорости вращения газогенератора к нормальной величине при защите компрессора от помпажа необходима точная дозировка топлива.

Известные в настоящее время способы управления топливом не могут предотвратить подобных отклонений параметров, и, насколько нам известно, в настоящий момент не существует основы для их усовершенствования. Из вышесказанного следует необходимость в легко осуществимом и точном способе предотвращения опасных забросов параметров газовых турбин, приводящих турбокомпрессоры.

Способ преодоления вышеупомянутых недостатков должен предусматривать быстрое уменьшение открытия топливного клапана при возникновении помпажа или при резком сбросе нагрузки, выявленном системой регулирования, а затем ограничения скорости, с которой допускается перемещение топливного клапана на всем этапе восстановления нагрузки или на его части.

Затем после восстановления нагрузки должно быть обеспечено постепенное возвращение на уровень скорости управления, допустимый при нормальном режиме работы.

Главной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованных способов управления газовой турбиной во время резких существенных изменений нагрузки для предотвращения отклонений температуры и частоты вращения в турбомашинном агрегате, способных повредить оборудование и травмировать обслуживающий персонал, на основе управления расходом топлива в камеру сгорания турбины газогенератора (турбины, приводящей воздушный компрессор газотурбиной установки), а также создание устройств для осуществления этих способов.

Решение поставленной задачи обеспечено путем создания способа предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, при котором принимают упреждающий сигнал о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и уменьшают расход топлива в газовую турбину по этому сигналу.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате при внезапном резком уменьшении нагрузки на валу турбины благодаря оповещению о внезапном сбросе нагрузки с приемом упреждающего сигнала и поэтапному уменьшению расхода топлива в камеру сгорания по этому сигналу в виде генерирования сигнала регулирования по разомкнутому контуру.

Расход топлива могут уменьшать на заранее заданную величину, которую могут изменять во время работы, а также до заранее заданного уровня, который могут изменять во время работы. При этом уменьшенный расход топлива могут вычислять на основе нагрузки на валу силовой турбины или исходя из предотвращения погасания факела.

Упреждающий сигнал может содержать сигналы о полном или частичном сбросе нагрузки, при этом дополнительно могут формировать сигнал выявления сброса нагрузки после приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки и управляющий сигнал на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления сброса нагрузки и изменять расход топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием способа предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит нагрузку и нагрузка внезапно увеличивается, при котором принимают упреждающий сигнал о внезапном увеличении нагрузки и уменьшают скорость, с которой изменяется расход топлива, до максимально допустимой величины.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений температуры в турбомашинном агрегате при внезапном резком увеличении нагрузки на валу турбины благодаря оповещению о внезапном увеличении нагрузки с приемом упреждающего сигнала и регулированию расхода топлива по разомкнутому контуру путем уменьшения скорости, с которой изменяется расход топлива, до максимально допустимой величины.

Скорость ограничения расхода топлива могут задавать заранее, причем заранее заданную скорость могут изменять во время работы.

Дополнительно могут формировать сигнал выявления увеличения нагрузки после приема сигнала о внезапном увеличении нагрузки и управляющий сигнал по сигналу увеличения нагрузки на установление максимально допустимой скорости изменения расхода топлива и изменять расход топлива по управляющему сигналу.

При этом переменный расход топлива может иметь нормальную скорость изменения, уменьшение скорости изменения расхода топлива могут выполнять путем уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины, а скорость, с которой может изменяться расход топлива, могут возвращать к нормальной скорости изменения.

Возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива могут выполнять спустя заданный период времени или в виде функции времени. При этом скорость изменения расхода топлива могут возвращать к нормальной величине по экспоненциальному закону или по линейному закону.

Уменьшение скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины могут выполнять путем установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива, при этом дополнительно могут формировать сигнал выявления увеличения нагрузки после приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и изменять расход топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием устройства для предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, включающем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, которое содержит средства приема упреждающего сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и средства уменьшения расхода топлива в газовую турбину по этому сигналу.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате при внезапном резком уменьшении нагрузки на валу турбины благодаря наличию средств приема упреждающего сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и средств уменьшения расхода топлива по этому сигналу путем поэтапного уменьшения расхода топлива в камеру сгорания в виде генерирования сигнала регулирования по разомкнутому контуру.

Указанные уменьшающие средства могут включать средства уменьшения расхода топлива на заранее заданную величину, средства изменения указанной заранее заданной величины во время работы, средства уменьшения расхода топлива до заранее заданного уровня, средства изменения заранее заданного уровня расхода топлива во время работы, вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива на основе нагрузки на валу силовой турбины и вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива исходя из предотвращения погасания факела.

Средства приема упреждающего сигнала могут содержать средства приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки, а устройство может дополнительно содержать средства формирования сигнала выявления сброса нагрузки после приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки, средства формирования управляющего сигнала на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления сброса нагрузки и средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием устройства для предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит нагрузку и нагрузка внезапно увеличивается, которое содержит средства приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений температуры в турбомашинном агрегате при внезапном резком увеличении нагрузки на валу турбины благодаря наличию средств приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и средств уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины для регулировании расхода топлива по разомкнутому контуру.

Указанные уменьшающие средства могут включать средства предварительного задания скорости, с которой может изменяться расход топлива, а также средства изменения заранее заданной скорости во время работы.

Устройство может дополнительно содержать средства формирования сигнала выявления увеличения нагрузки после приема сигнала о внезапном увеличении нагрузки, средства формирования управляющего сигнала по сигналу увеличения нагрузки для установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива и средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

Переменный расход топлива может иметь нормальную скорость изменения, а устройство может дополнительно содержать средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива.

Указанные возвращающие средства могут включать средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива спустя заданный период времени, средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива в виде функции времени, средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по экспоненциальному закону и средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по линейному закону.

Средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины могут включать средства установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива, а устройство может дополнительно содержать средства формирования сигнала выявления увеличения нагрузки после приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием способа предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива с нормальной скоростью изменения, при котором выявляют помпаж в технологическом турбокомпрессоре и уменьшают расход топлива в газовую турбину.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений скорости вращения газовой турбины при помпаже технологического турбокомпрессора, приводимого этой турбиной, благодаря выявлению помпажа в технологическом турбокомпрессоре и уменьшению расхода топлива в газовую турбину. Предлагаемый способ относится к системе регулирования турбомашинного агрегата при условии, когда в помпаж входит технологический турбокомпрессор, приводимый газовой турбиной. При помпаже из-за снижения нагрузки на валу увеличивается скорость вращения газовой турбины. После выявления помпажа для предотвращения отклонений частоты вращения в газовой турбине уменьшают расход топлива в камеру сгорания. При этом, поскольку в настоящем изобретении силовая турбина приводит технологический турбокомпрессор, помпаж последнего непосредственно не воздействует на скорость газогенератора, а повышается скорость силовой турбины.

Расход топлива могут уменьшать на заранее заданную величину, которую могут изменять во время работы, а также до заранее заданного уровня, который могут изменять во время работы. При этом уменьшенный расход топлива могут вычислять на основе нагрузки на валу силовой турбины или исходя из предотвращения погасания факела.

Выявление помпажа в технологическом турбокомпрессоре может происходить после приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, при этом дополнительно могут формировать сигнал выявления помпажа и управляющий сигнал на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления помпажа и изменять расход топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием способа предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит этот турбокомпрессор и турбокомпрессор попадает в помпаж, при котором выявляют помпаж в технологическом турбокомпрессоре, устанавливают расход топлива на предпомпажный уровень и уменьшают скорость, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений температуры в газовой турбине при помпаже технологического турбокомпрессора, приводимого этой турбиной, благодаря выявлению помпажа в технологическом турбокомпрессоре, установлению расхода топлива на предпомпажный уровень и уменьшению скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины для регулирования расхода топлива по разомкнутому контуру.

Ограниченную скорость, с которой может изменяться расход топлива, могут задавать заранее, при этом заранее заданную скорость могут изменять во время работы.

Помпаж в технологическом турбокомпрессоре могут выявлять после приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, при этом дополнительно могут формировать сигнал выявления помпажа и управляющий сигнал на установление расхода топлива на предпомпажный уровень по сигналу выявления помпажа и изменять расход топлива по управляющему сигналу.

Скорость изменения расхода топлива могут возвращать к нормальной скорости, при этом возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива могут выполнять спустя заданный период времени или после выявления выхода компрессора из помпажа.

Возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива могут производить в виде функции времени.

Скорость изменения расхода топлива могут возвращать к нормальной величине по экспоненциальному закону или по линейному закону.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием устройства для предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, включающем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива с нормальной скоростью изменения, которое содержит средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре и средства уменьшения расхода топлива в газовую турбину.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений скорости вращения газовой турбины при помпаже технологического турбокомпрессора, приводимого этой турбиной, благодаря наличию средств выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре и средств уменьшения расхода топлива в газовую турбину. Предлагаемое устройство относится к системе регулирования турбомашинного агрегата при условии, когда в помпаж входит технологический турбокомпрессор, приводимый газовой турбиной. При помпаже из-за снижения нагрузки на валу увеличивается скорость вращения газовой турбины. После выявления помпажа средствами выявления помпажа средствами уменьшения расхода топлива уменьшают расход топлива в камеру сгорания для предотвращения отклонений частоты вращения в газовой турбине. При этом, поскольку в настоящем изобретении силовая турбина приводит технологический турбокомпрессор, помпаж последнего непосредственно не воздействует на скорость газогенератора, а повышается скорость силовой турбины.

Уменьшающие средства могут включать средства уменьшения расхода топлива на заранее заданную величину, средства изменения заранее заданной величины во время работы, средства уменьшения расхода топлива до заранее заданного уровня, средства изменения заранее заданного уровня расхода топлива во время работы, вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива на основе нагрузки на валу силовой турбины, а также вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива исходя из предотвращения погасания факела.

Средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре могут содержать средства приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, а устройство дополнительно может содержать средства формирования сигнала выявления помпажа, средства формирования управляющего сигнала на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления помпажа и средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием устройства для предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит этот турбокомпрессор и турбокомпрессор попадает в помпаж, которое содержит средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре, средства установления расхода топлива на предпомпажный уровень и средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

Преимущество настоящего изобретения заключается в предотвращении отклонений температуры в газовой турбине при помпаже технологического турбокомпрессора, приводимого этой турбиной, благодаря наличию средств выявления помпажа, средств установления расхода топлива на предпомпажный уровень и средств уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины для регулирования по разомкнутому контуру.

Уменьшающие средства могут включать средства предварительного задания скорости, с которой может изменяться расход топлива, а также средства изменения заранее заданной скорости во время работы.

Средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре могут содержать средства приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, а устройство дополнительно может содержать средства формирования сигнала выявления помпажа, средства формирования управляющего сигнала на установление расхода топлива на предпомпажный уровень по сигналу выявления помпажа и средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

Устройство дополнительно может содержать средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива, которые могут включать средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива спустя заранее заданный период времени, средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива после выявления выхода компрессора из помпажа, средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива в виде функции времени, средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по экспоненциальному закону, а также средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по линейному закону.

В настоящее время управление топливом при помпаже начинается по поступлению на аналоговые входы сигналов, исходящих от различных устройств, подключенных к системе, на которую работает технологический турбокомпрессор, охваченный линией рециркуляции, на которой имеется антипомпажный клапан, и связанный с системой через обратный клапан на выходе.

Система управления топливом включает в себя входы, на которые приходят сигналы от газотурбинного привода. Эти сигналы далее действуют на систему управления топливом, которая передает их на сервомотор топливного клапана, управляющего клапаном, предназначенным для дозирования расхода топлива в камеру сгорания.

Это изобретение содержит аналогичную последовательность воздействий в цепи управления, однако его принципиальное преимущество перед существующими способами управления включает в себя задание скорости изменения суммарного расхода топлива.

В настоящее время при протекании помпажа через свои начальный и восстановительные этапы система управления топливом будет начинать закрывать топливный клапан, когда силовая турбина разгружается и ее частота вращения повышается.

На восстановительной стадии турбокомпрессор нагружается и частота вращения снижается.

Система управления топливом будет компенсировать снижение частоты вращения открытием топливного клапана.

Величина скорости нарастания расхода топлива определяется общими свойствами системы управления, не зависящими от характера протекания процесса изменения нагрузки.

Однако при этом из-за срывной природы помпажа скорость изменения расхода топлива будет весьма высокой.

Резкое увеличение расхода топлива в камеру сгорания может привести к опасным забросам температуры, приводящим к высоким температурам в деталях газовой турбины.

С добавлением новой функции в работу системы управления топливом достигается улучшенное управление скоростью увеличения расхода топлива.

Эта новая функция состоит в том, что системой принимается сигнал, выявляющий помпаж, либо значительное изменение нагрузки.

Далее этот сигнал передается на сервомотор топливного клапана, управляющего расходом топлива в камеру сгорания и, таким образом, мощностью силовой турбины, благодаря чему предотвращается недопустимое увеличение частоты вращения. После этого скорость увеличения расхода топлива ограничивается на определенный период времени. Как только восстановительная стадия заканчивается, допустимая скорость изменения положения топливного клапана возвращается к обычному значению, которое используется при отсутствии помпажа или резкого изменения нагрузки.

Настоящее изобретение может обеспечить значительный экономический эффект, так как представляет собой способ управления, обеспечивающий уменьшение нарушений технологического процесса и повреждений турбины (как турбины газогенератора, так и силовой турбины).

Дополнительный эффект, выходящий за рамки прямых результатов использования предложенного способа, состоит в повышении надежности и эффективности эксплуатации турбин и турбокомпрессоров, увеличении интервалов между плановыми ревизиями и тем самым увеличении ежегодных денежных сбережений.

Преимущества и экономический эффект от этого улучшенного способа управления пригодны для одно-, двух- и трехвальных турбин.

Фиг.1 изображает схему, представляющую турбомашинный агрегат, включающий газовую турбину и технологический турбокомпрессор, охваченный линией рециркуляции, на которой имеется антипомпажный клапан, и связанный через обратный клапан на выходе с системой, в которой протекает технологический процесс, систему противопомпажного регулирования и систему регулирования главного параметра технологического процесса.

Фиг. 2 изображает влияние помпажа на мощность турбокомпрессора во времени.

Фиг. 3 изображает влияние помпажа на частоту вращения вала силовой турбины во времени.

Фиг.4 изображает влияние помпажа на положение топливного клапана во времени.

Фиг. 5 изображает ограничение на скорость изменения задания положения топливного клапана во времени, как следствие помпажа.

Фиг. 6 изображает структурную схему изобретения, как системы пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования, включающей опережающее воздействие (воздействие по возмущению).

Фиг. 7a, 7b и 7c изображают варианты выполнения функционального блока выявления изменения нагрузки.

Фиг.8a и 8b изображают варианты выполнения восстановительного блока.

Фиг.9a и 9b изображают варианты выполнения функционального генератора.

Фиг. 10a, 10b, 10c и 10d изображают варианты выполнения блока задания сигнала на уменьшение расхода топлива.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения Чтобы защитить газовую турбину от повреждающих забросов температуры и частоты вращения во время помпажных циклов технологического турбокомпрессора, расход топлива в камеру сгорания должен просто и точно управляться. Управление по настоящему изобретению облегчает решение проблемы предотвращения забросов параметров сначала путем ускорения закрытия топливного клапана на заранее заданную величину при разомкнутом контуре регулирования, а затем путем ограничения скорости, с которой выходному сигналу системы управления топливом позволяется перемещать топливный клапан на стадии восстановления нагрузки. Эту скорость позднее постепенно возвращают на уровень, допустимый в обычных условиях.

На фиг.1 показан турбомашинный агрегат, включающий газовую турбину, технологический турбокомпрессор, охваченный линией рециркуляции, на которой имеется антипомпажный клапан, и связанный через обратный клапан с системой, в которой протекает технологический процесс, систему управления топливом, антипомпажную систему и систему регулирования главного параметра технологического процесса.

Выявление как помпажа, так и сбросов нагрузки и управление при этих условиях осуществляется комбинацией действий по разомкнутому и замкнутому контурам.

Эти воздействия являются функциями входных сигналов по параметрам технологического процесса от чувствительных элементов, подключенных к системе, на которую работает технологический компрессор. Эти и другие сигналы кроме того взаимодействуют с системой управления топливом. Эта система передает любой сигнал на сервомотор топливного клапана, управляющий этим клапаном. Основная опасность помпажных циклов состоит в механических повреждениях, однако помпаж представляет собой также проблему управления для газовой турбины. Эти проблемы возникают потому, что мощность, потребляемая технологическим турбокомпрессором, резко падает при возникновении помпажа.

Когда в турбокомпрессоре восстанавливается положительный поток, его мощность быстро возрастает до значения, обычно превосходящего предпомпажное (предполагается, что антипомпажная система регулирования функционирует нормально; при помпаже открывается антипомпажный клапан и закрывается обратный клапан на выходе компрессора).

На фиг. 2 показано изменение мощности при помпаже турбокомпрессора. Имеется несколько параметров, связанных с газовой турбиной, которые не должны превосходить определенных пределов. Двумя параметрами, имеющими значение для этого изобретения, являются частота вращения вала, приводящего нагрузку (в данном случае, технологический турбокомпрессор), и температура продуктов сгорания, в частности их температура на выходе из турбины.

При обычном ПИД (Пропорционально-Интегрально-Дифференциальном) регулировании во время помпажа технологического турбокомпрессора управляющее действие контура управления топливом является слишком медленным, чтобы избежать заброса частоты вращения вала.

В то же время управляющее воздействие может быть слишком резким при попытке избежать быстрого снижения частоты вращения вала на восстановительной стадии помпажа, что приводит к высоким температурам в турбине.

Когда при возникновении помпажа падает мощность, потребляемая турбокомпрессором, частота вращения возрастает, как показано на фиг.3, демонстрирующем сравнение между обычным ПИД-регулированием (прерывистая линия) и улучшенным управлением, предлагаемым по настоящему изобретению.

Уравнение, из которого определяется изменение частоты вращения, имеет вид: где I суммарный момент инерции всех вращающихся вместе с валом деталей, N - частота вращения вала, t - время, P_T - мощность турбины, приводящей вал, а P_L - мощность, потребляемая нагрузкой на валу, включая технологический турбокомпрессор.

Поскольку P_L падает при возникновении помпажа, то единственный путь предотвращения повышения скорости N, состоит в уменьшении P_T, чтобы сохранить правую часть уравнения близкой к нулю. Обычное ПИД-регулирование, применяемое для управления топливом, слишком медленно, чтобы быть эффективным при этом. Проблему перерегулирования по частоте вращения, для решения которой ПИД-регулирование является слишком медлинным, может быть решена с помощью опережающего воздействия по возмущению. По сигналам измерительных устройств, подключенных к технологическому турбокомпрессору, помпаж может быть выявлен. Сигнал, соответствующий возникновению помпажа, поступает в регулятор топлива. При этом уменьшается выходной сигнал регулятора топлива (соответствующий расходу топлива) с целью уменьшения мощности, передаваемой на технологический турбокомпрессор.

Это уменьшает или полностью снимает заброс частоты вращения (перерегулирования по частоте вращения). Когда технологический турбокомпрессор переходит из стадии резкого снижения нагрузки при помпаже в восстановительную стадию, мощность, которую он потребляет, быстро возрастает (см. фиг.2).

Частота вращения (N) начнет падать в соответствии с приведенным выше уравнением, как показано на фиг.3. При этом регулятор топлива будет стремится увеличивать расход топлива, чтобы скомпенсировать снижение частоты вращения. Проблема, которая может быть этим вызвана, состоит в обогащении топливо-воздушной смеси и, таким образом, в повышении температуры продуктов сгорания.

Изменение положения топливного клапана во времени показано на фиг.4, которая также позволяет сравнивать переходные процессы при обычном ПИД-регулировании (прерывистая линия) и при улучшенном управлении по настоящему изобретению.

Единственный путь, чтобы избежать превышение температурных ограничений, заданных для газовой турбины, состоит в ограничении скорости, с которой топливный клапан может быть открыт.

Качество регулирования частоты вращения в данном случае приносится в жерству, чтобы защитить газовую турбину от повреждений, подтверждающих вред от высоких температур. В точке, в которой турбокомпрессор переходит при помпаже в стадию восстановления, величина расхода топлива слишком низка в соответствии с предшествующей низкой мощностью. Из-за медленного открытия топливного клапана происходит медленное восстановление частоты вращения, хотя часть своего перемещения на стадии восстановления этот клапан может проходить достаточно быстро.

На стадии восстановления задание по положению клапана должно возвращаться к значению, близкому к тому, которое оно имело перед возникновением помпажа. В момент, когда процесс возвращения заканчивается, скорость, с которой допускается изменение задания по положению, ограничена.

Однако ограничение скорости не может сохраняться постоянно, так как это может привести к неудовлетворительному регулированию частоты вращения. Поэтому ограничение на скорость, с которой допускается изменение задания по положению клапана, постепенно снимается.

Снятие ограничения начинается, как только скорость уменьшается, и его выполняют с помощью возрастающей во времени функции (между низким и нормальными значениями), которая немедленно начинает возвращать скорость к заданному значению. Ограничение скорости изменения задания по положению топливного клапана по времени представлено на фиг. 5.

На фиг. 6 изображена структурная схема (блок-схема) изобретения как системы ПИД-регулирования с опережающим воздействием по возмущению, в которой функциональный блок 10 выявления изменения нагрузки включает в работу блок 11 включения/выключения, как только изменение нагрузки выявлено. Один вариант блока 10, показанный на фиг.7a, выполнен в виде блока выявления сброса нагрузки, включающего антипомпажный регулятор, одной из функций которого является выявление помпажа компрессора, что широко известно в уровне техники. В другом варианте выполнения, показанном на фиг.7b, блок 10 вырабатывает сигнал при внезапном уменьшении нагрузки, приводимой турбиной. В еще одном варианте выполнения, показанном на фиг.7c, блок 10 вырабатывает сигнал при внезапном увеличении нагрузки, приводимой турбиной.

Выходной сигнал D₀ блока 11 (величина которого равна единице, когда блок 11 включен, и нулю, когда блок 11 выключен) действует как разрешающий сигнал на вход блока 12 умножения, включает в работу блок 13 отсчета времени (таймер) и, кроме того, воздействует на логический вход блока 14 селектирования. Старые и новые значения сигнала D₀ хранят в блоке 100 памяти. В дальнейшем сигнал D₀ синхронизирует работу упомянутых выше блоков в течение времени между началом процесса быстрого разгружения, в частности, газовой турбины и восстановлением ее мощности после разгружения.

Разницу ΔD₀ между новым значением (D₀ⁿ) сигнала D₀ и его старым значением (D₀^n-1) вычисляют в блоке 105 суммирования. Блок 120 использует эначение ΔD₀ для вычисления величины, которая равна единице в течение первого цикла после выявления изменения нагрузки и нулю при всех других условиях. Результирующую величину из блока 105 используют в блоке 130 умножения, в котором эту величину умножают на заранее заданную переменную величину ΔX_FF уменьшения расхода топлива (подаваемую из блока 140). Непосредственно после выявления изменения нагрузки антипомпажным регулятором 10 величина на выходе из блока 130 равна заранее заданной переменной величине ΔX_FF уменьшения расхода топлива. Во всех других случаях этот результат равен нулю.

Восстановительный блок 160 различными способами использует величину D₀ для определения уровня восстановления нагрузки турбины.

В одном варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.8a, блок 160 содержит таймер 13 и функциональный преобразователь (функциональный генератор) 16, которые совместно вырабатывают изменяющийся во времени сигнал. Возможные варианты выполнения функционального генератора показаны на фиг.9a, где представлена экспоненциальная функция изменения по времени, и на фиг.9b, где представлена линейная функция изменения по времени, начинающаяся с единицы. Во втором варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.8b, блок 160 выполняет функцию антипомпажного регулятора, который выявляет, когда компрессор работает нормально и находится на безопасном расстоянии от помпажа. Умножение сигнала блока 160 на заранее заданный переменный сигнал 15, пропорциональный отклонению ΔX_th,s помпажного сигнала (S) от его порогового значения (threshold), дает на выходе блока 12 умножения сигнал, период времени действия которого соответствует периоду времени, в течение которого действует сигнал D₀. Сигнал D₀ синхронизирует включение и отключение указанных выше блоков между началом быстрого разгружения и концом стадии восстановления. В сущности, таймер 13, генератор 16 и блок 12, представленный на фиг.8a, обеспечивают выполнение заданной программы, по которой за период работы этой программы уровень сигнала 15 (например, по экспоненциальному или линейному закону) повышается до уровня сигнала 18 ΔX_th,n, соответствующего наибольшей допустимой в нормальных условиях скорости изменения положения топливного клапана, причем восстановительный сигнал от антипомпажного регулятора (фиг.8b) используют для плавной или резкой остановки ограничения при управлении топливом.

Сигнал 15 определяет заранее выбранную переменную скорость изменения задания по положению топливного клапана, как только системой управления газовой турбины выявляется резкое изменение нагрузки. Это резкое изменение нагрузки может быть следствием помпажа технологического турбокомпрессора или сброса нагрузки другого происхождения.

Сигнал 18 ограничения скорости изменения задания по положению топливного клапана в нормальных условиях определяет более быстрое изменение задания по положению топливного клапана, когда газовая турбина плавно выходит из восстановительной стадии после резкого разгружения или длительное время работает при почти постоянной нагрузке. Сигнал 15 используется в качестве входного сигнала блока 14 селектирования (вход 1) и блока 17 сравнения (блок 17 принимает два входных сигнала, а его дискретный выход переключается по условию: сигнал со входа от блока 12 умножения больше или равен сигналу 18 с другого входа).

Сигнал от блока 12 умножения в блоке 17 также сравнивают с сигналом 18. Пока сигнал от блока 12 меньше сигнала 18, сигнал на выходе блока 17 равен нулю. В противоположном случае единичный выходной сигнал блока 17 снимает выходной сигнал с блока 11 и отключает таймер 13 (фиг.8a).

Блок 14 сравнивает сигналы, принимаемые на входы 1 и 2, то есть также сравнивает выходной сигнал блока 12 с сигналом 18. При наличии логического сигнала D₀ блок 14 формирует свой выходной сигнал 19 (ΔX_th) путем селектирования входных сигналов с входов 1 и 2; при отсутствии логического сигнала D₀ на выход блока 14 проходит входной сигнал со входа 2 (сигнал 18).

Таким образом, пока действует сигнал D₀, блок 14 пропускает скорость изменения задания по положению топливного клапана, определяемую нарастающим сигналом блока 12 умножения. По истечении времени, достаточного для восстановления мощности газовой турбины после ее сброса, сигнал D₀ снимают. Непосредственно перед снятием сигнала D₀ сигнал, формируемый блоками 12, 15 и 160, равен сигналу 18. Как только сигнал 15 достигает значения сигнала 18, сигнал Do снимают, что предотвращает рост значения сигнала, сформированного блоками 12, 15 и 160, выше значения сигнала 18.

При отсутстви сигнала D₀ или после его снятия блок 14 постоянно пропускает значение сигнала 18 как наибольшей скорости изменения задания по положению топливного клапана.

Следует принять во внимание, что сигналы 15 и 18 можно непрерывно изменять в диапазоне режимов работы газовой турбины или вычислять как функцию нагрузки на валу газовой турбины или условия предотвращения погасания факела. Поэтому переменная скорость изменения задания по положению топливного клапана от блока 14 является сигналом 19 (ΔX_th), который поступает на вход блока 21 селектирования.

На фиг. 6 также показано взаимодействие сигнала 19, формируемого в соответствии с настоящем изобретением, с сигналом 20 (ΔX_f) на увеличение расхода топлива. Этот сигнал, который формируют в блоке 20 управления топливом, представляет собой команду на изменение расхода топлива, подаваемую на топливный клапан, как результат: (а) заранее определенного или вычисленного уменьшения расхода топлива в газовую турбину, соответствующего программе ее быстрого разгружения, (b) управления по замкнутому контуру ПИД-алгоритма регулирования частоты вращения по выходному сигналу регулятора главного параметра технологического процесса в системе, в которую включен технологический турбокомпрессор, (с) воздействия различных контуров ограничения параметров, таких как входная или выходная температура продуктов сгорания в газовой турбине, давления воздуха за воздушным компрессором (перед газовой турбиной), допустимое изменение расхода топлива при нагружении (по помпажу воздушного компрессора) и разгружения (по погасанию факела), частота вращения турбины высокого или низкого давления.

Взаимодействие этих двух сигналов происходит в блоке 21 селектирования, который выбирает либо наибольшую величину, либо наименьшую между ΔX_f и ΔX_th в зависимости от знака изменения команды на задание расхода топлива: наименьшую при ΔX_f > 0 и наибольшую при ΔX_f < 0.

Блок 21 служит для ограничения скорости изменения задания по положению топливного клапана. Если при увеличении расхода топлива величина ΔX_f скорости изменения задания по расходу топлива превосходит величину ΔX_th скорости изменения задания по положению топливного клапана, и эта величина ΔX_f сигнала от системы управления топлива соответствует потребности в увеличении мощности, то блок 21 будет ограничивать величину ΔX_f до более низкой величины ΔX_th. Это воздействие ограничивает величину ΔX_f до допустимого значения скорости изменения задания по положению топливного клапана путем использования селектирования по минимуму. С другой стороны, если сигнал ΔX_f от системы управления топлива соответствует потребности в увеличении мощности газовой турбины, а при увеличении расхода топлива величина ΔX_f меньше величины ΔX_th, то путем использования селектирования по минимуму блок 21 селектирования будет пропускать сигнал ΔX_f на изменение задания по положению топливного клапана.

Аналогично селектирование по максимуму между сигналами ΔX_f и ΔX_th используется блоком 21 селектирования, если сигнал ΔX_f от системы управления топливом соответствует потребности в уменьшении мощности. Далее, функциональный преобразователь 22 преобразует выходной сигнал блока 21 и благодаря этому обеспечивает линейную зависимость между положением топливного клапана и расходом топлива.

На фиг.10a-10d представлены четыре варианта выполнения блока 140, который задает переменный сигнал на уменьшение расхода топлива (фиг.6).

На фиг.10a показан блок 140, для работы которого абсолютную величину расхода топлива задают заранее (даже если ее изменяют во время работы). В этом случае величину ΔX_FF уменьшения расхода топлива вычисляют путем вычитания текущей величины X_FF расхода топлива из заранее заданной переменной необходимой величины X_XX,D.

На фиг. 10b показано использование мощности P_L на валу турбины в функции расчета величины ΔX_FF переменного сигнала уменьшения расхода топлива.

На фиг. 10c показано использование минимального расхода топлива, необходимого для поддержания факела в камере сгорания газовой турбины. В этом случае величину ΔX_FF вычисляют путем вычитания текущей величины X_FF расхода топлива из минимально необходимой величины X_FF,min.

На фиг. 10d показан еще один вариант выполнения блока 140. В этом варианте предшествующие величины X_FF расхода топлива в последовательном порядке хранят в блоке 200 памяти. Благодаря этому блок 210 селектирования определяет величину X_FF,PS расхода топлива, которая была незадолго до начала помпажа. Текущую величину X_FF расхода топлива вычитают из X_FF,PS для вычисления величины X_FF уменьшения расхода топлива.

Очевидно, что легко осуществимы многие модификации и варианты настоящего изобретения. Поэтому следует учитывать, что в пределах приложенной формулы изобретения это изобретение может быть реализовано иначе, чем оно, в частности, описано выше.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, отличающийся тем, что (а) принимают упреждающий сигнал о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и (b) уменьшают расход топлива в газовую турбину по этому сигналу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход топлива уменьшают на заранее заданную величину.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанную заранее заданную величину изменяют во время работы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход топлива уменьшают до заранее заданного уровня.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что заранее заданный уровень расхода топлива могут изменять во время работы.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что уменьшенный расход топлива вычисляют на основе нагрузки на валу силовой турбины.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что уменьшенный расход топлива вычисляют, исходя из предотвращения погасания факела.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что упреждающий сигнал содержит сигналы о полном или частичном сбросе нагрузки, при этом дополнительно: (а) формируют сигнал выявления сброса нагрузки после приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки, (b) формируют управляющий сигнал на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления сброса нагрузки и (с) изменяют расход топлива по управляющему сигналу.

9. Способ предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит нагрузку и нагрузка внезапно увеличивается, отличающийся тем, что: (а) принимают упреждающий сигнал о внезапном увеличении нагрузки (b) уменьшают скорость, с которой изменяется расход топлива, до максимально допустимой величины.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что скорость ограничения расхода топлива задают заранее.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что заранее заданную скорость могут изменять во время работы.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно: (а) формируют сигнал выявления увеличения нагрузки после приема сигнала о внезапном увеличении нагрузки; (b) формируют управляющий сигнал по сигналу увеличения нагрузки на установление максимально допустимой скорости изменения расхода топлива и (c) изменяют расход топлива по управляющему сигналу.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что переменный расход топлива имеет нормальную скорость изменения, уменьшение скорости изменения расхода топлива выполняют путем уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины, при этом скорость, с которой может изменяться расход топлива, возвращают к нормальной скорости изменения.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива выполняют спустя заданный период времени.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива производят в виде функции времени.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной величине по экспоненциальному закону.

17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной величине по линейному закону.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что уменьшение скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины выполняют путем установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива, при этом дополнительно: (а) формируют сигнал выявления увеличения нагрузки после приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и (b) изменяют расход топлива по управляющему сигналу.

19. Устройство для предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, включающем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, отличающееся тем, что оно содержит: (а) средства приема упреждающего сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и (b) средства уменьшения расхода топлива в газовую турбину по этому сигналу.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства уменьшения расхода топлива на заранее заданную величину.

21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения указанной заранее заданной величины во время работы.

22. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства уменьшения расхода топлива до заранее заданного уровня.

23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения заранее заданного уровня расхода топлива во время работы.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива на основе нагрузки на валу силовой турбины.

25. Устройство по п.22, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива, исходя из предотвращения погасания факела.

26. Устройство по п.19, отличающееся тем, что средства приема упреждающего сигнала содержат средства приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки, а устройство дополнительно содержит: (а) средства формирования сигнала выявления сброса нагрузки после приема сигналов о полном или частичном сбросе нагрузки, (b) средства формирования управляющего сигнала на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления сброса нагрузки и (с) средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

27. Устройство для предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит нагрузку и нагрузка внезапно увеличивается, отличающееся тем, что оно содержит: (а) средства приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и (b) средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства предварительного задания скорости, с которой может изменяться расход топлива.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения заранее заданной скорости во время работы.

30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит: (а) средства формирования сигнала выявления увеличения нагрузки после приема сигнала о внезапном увеличении нагрузки, (b) средства формирования управляющего сигнала по сигналу увеличения нагрузки для установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива и (с) средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

31. Устройство по п.27, отличающееся тем, что переменный расход топлива имеет нормальную скорость изменения, а устройство дополнительно содержит средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива.

32. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива спустя заданный период времени.

33. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива в виде функции времени.

34. Устройство по п. 33, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по экспоненциальному закону.

35. Устройство по п. 33, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по линейному закону.

36. Устройство по п.31, отличающееся тем, что средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины включают средства установления максимально допустимой скорости изменения расхода топлива, а устройство дополнительно содержит: (a) средства формирования сигнала выявления увеличения нагрузки после приема упреждающего сигнала о внезапном увеличении нагрузки и (b) средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

37. Способ предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива с нормальной скоростью изменения, отличающийся тем, что: (а) выявляют помпаж в технологическом турбокомпрессоре и (b) уменьшают расход топлива в газовую турбину.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что расход топлива уменьшают на заранее заданную величину.

39. Способ по п.38, отличающийся тем, что указанную заданную величину изменяют во время работы.

40. Способ по п.37, отличающийся тем, что расход топлива уменьшают до заранее заданного уровня.

41. Способ по п.40, отличающийся тем, что заранее заданный уровень расхода топлива могут изменять во время работы.

42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что уменьшенный расход топлива вычисляют на основе нагрузки на валу силовой турбины.

43. Способ по п. 40, отличающийся тем, что уменьшенный расход топлива вычисляют, исходя из предотвращения погасания факела.

44. Способ по п.37, отличающийся тем, что выявление помпажа в технологическом турбокомпрессоре происходит после приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, при этом дополнительно: (а) формируют сигнал выявления помпажа, (b) формируют управляющий сигнал на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления помпажа и (с) изменяют расход топлива по управляющему сигналу.

45. Способ предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит этот турбокомпрессор и турбокомпрессор попадает в помпаж, отличающийся тем, что: (а) выявляют помпаж в технологическом турбокомпрессоре, (b) устанавливают расход топлива на предпомпажный уровень и (с) уменьшают скорость, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

46. Способ по п.45, отличающийся тем, что ограниченную скорость, с которой может изменяться расход топлива, задают заранее.

47. Способ по п.46, отличающийся тем, что заранее заданную скорость могут изменять во время работы.

48. Способ по п.45, отличающийся тем, что помпаж в технологическом турбокомпрессоре выявляют после приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, при этом дополнительно: (а) формируют сигнал выявления помпажа, (b) формируют управляющий сигнал на установление расхода топлива на предпомпажный уровень по сигналу выявления помпажа и (с) изменяют расход топлива по управляющему сигналу.

49. Способ по п. 45, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной скорости.

50. Способ по п.49, отличающийся тем, что возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива выполняют, спустя заданный период времени.

51. Способ по п.49, отличающийся тем, что возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива выполняют после выявления выхода компрессора из помпажа.

52. Способ по п.49, отличающийся тем, что возврат к нормальной скорости изменения расхода топлива производят в виде функции времени.

53. Способ по п. 52, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной величине по экспоненциальному закону.

54. Способ по п. 52, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной величине по линейному закону.

55. Способ по п. 48, отличающийся тем, что скорость изменения расхода топлива возвращают к нормальной скорости.

56. Устройство для предотвращения отклонений частоты вращения в турбомашинном агрегате, включающем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива с нормальной скоростью изменения, отличающееся тем, что оно содержит: (а) средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре и (b) средства уменьшения расхода топлива в газовую турбину.

57. Устройство по п.56, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства уменьшения расхода топлива на заранее заданную величину.

58. Устройство по п. 57, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения заранее заданной величины во время работы.

59. Устройство по п. 56, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства уменьшения расхода топлива до заранее заданного уровня.

60. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения заранее заданного уровня расхода топлива во время работы.

61. Устройство по п.60, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива на основе нагрузки на валу силовой турбины.

62. Устройство по п.59, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают вычисляющие средства для уменьшения расхода топлива, исходя из предотвращения погасания факела.

63. Устройство по п.56, отличающееся тем, что средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре содержат средства приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, а устройство дополнительно содержит: (а) средства формирования сигнала выявления помпажа, (b) средства формирования управляющего сигнала на уменьшение расхода топлива по сигналу выявления помпажа и (с) средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

64. Устройство для предотвращения отклонений температуры в турбомашинном агрегате, содержащем газовую турбину и технологический турбокомпрессор и имеющем переменный расход топлива, когда газовая турбина приводит этот турбокомпрессор и турбокомпрессор попадает в помпаж, отличающееся тем, что оно содержит: (а) средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре, (b) средства установления расхода топлива на предпомпажный уровень и (с) средства уменьшения скорости, с которой может изменяться расход топлива, до максимально допустимой величины.

65. Устройство по п.64, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства предварительного задания скорости, с которой может изменяться расход топлива.

66. Устройство по п.65, отличающееся тем, что указанные уменьшающие средства включают средства изменения заранее заданной скорости во время работы.

67. Устройство по п.64, отличающееся тем, что средства выявления помпажа в технологическом турбокомпрессоре содержат средства приема от системы, на которую работает компрессор, сигналов о помпаже, а устройство дополнительно содержит: (а) средства формирования сигнала выявления помпажа, (b) средства формирования управляющего сигнала на установление расхода топлива на предпомпажный уровень по сигналу выявления помпажа и (с) средства изменения расхода топлива по управляющему сигналу.

68. Устройство по п.64, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива.

69. Устройство по п. 68, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива, спустя заранее заданный период времени.

70. Устройство по п. 68, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива после выявления выхода компрессора из помпажа.

71. Устройство по п. 68, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива в виде функции времени.

72. Устройство по п. 71, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по экспоненциальному закону.

73. Устройство по п. 71, отличающееся тем, что указанные возвращающие средства включают средства возврата к нормальной скорости изменения расхода топлива по линейному закону.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11