Устройство для пуска газовой турбины

Описано устройство для пуска газовой турбины при помощи высокооборотного асинхронного электродвигателя, снабженного преобразователем частоты с соответствующей программой, устройством управления с соответствующей программой, устройством для синхронизации оборотов пускового двигателя и пускового вала газовой турбины и сцеплением.

Область техники

Полезная модель относится к устройству для пуска газовой турбины при помощи пускового двигателя.

Уровень техники

До настоящего времени для пуска компрессорного ротора газовой турбины использовалась расширительная турбина, которая для своего привода использовала энергию давления в результате сжатия природного газа, который после расширения в этой турбине выдувался в атмосферу. Этот способ пуска невыгоден с экономической точки зрения, так как в ходе запуска используется только энергия давления природного газа, а содержащаяся в нем химическая энергия без использования выбрасывается в атмосферу. Этот способ пуска невыгоден и с экологической точки зрения, так как выпускаемый в атмосферу природный газ повышает уровень шума возле компрессорной станции, негативно влияет на окружающую среду и выделяет углеводород, который вызывает ликвидацию слоя озона и способствует парниковому эффекту. Не последнюю роль играет и то, что этот способ пуска усложняет и работу на компрессорной станции, т.к. во время пуска на компрессорной станции объявляется так называемая акция «газ», которая означает остановку движения транспортных средств на время пуска, т.е. приблизительно на 20 минут, из-за опасности создания взрывоопасной концентрации природного газа в атмосфере.

Известно также пусковое устройство с асинхронным двигателем, в котором для изменения оборотов между асинхронным двигателем и ротором первоначальной расширительной турбины используется гидростатическая передача. Эта система пуска очень требовательна к чистоте трубопровода, в котором перемещается масло под давлением от насоса гидрогенератора к гидродвигателю, работа ведется с гидравлическим маслом под высоким давлением и соответствующим риском негерметичности. Система, которая позволяет производить пуск двух или трех турбин от одного источника масла под давлением, которым, например, является асинхронный электродвигатель с насосом гидрогенератора, является довольно сложной.

Сущность полезной модели

Указанные недостатки состояния техники в значительной степени устраняет устройство для пуска газовой турбины при помощи пускового двигателя, суть которого состоит в том, что в качестве пускового двигателя используется высокооборотный асинхронный электродвигатель, снабженный преобразователем частоты с соответствующей программой, устройством управления с соответствующей программой и устройством для синхронизации оборотов пускового двигателя и пускового вала газовой турбины, при этом пусковой двигатель оснащен сцеплением.

Устройство в соответствии с данным техническим решением позволяет безопасно произвести пуск газовых турбин. Для правильного функционирования полезно, чтобы устройство было оснащено датчиком оборотов, который позволяет запрограммировать преобразователь частоты таким образом, чтобы в ходе остановки при пуске и новом пуске при вращающемся роторе, частотный преобразователь синхронизировал свою частоту с моментальными оборотами ротора асинхронного электродвигателя, а только после этого его включал.

Стойка, закрепленная на стальном основании с масляной емкостью, частотно настроена таким образом, чтобы ее собственная частота после размещения асинхронного электродвигателя на верхней поверхности стойки, отличалась от частоты рабочих оборотов асинхронного электродвигателя и собственно агрегата.

Одна часть сцепления соединена с валом пускового двигателя, а вторая часть соединена с пусковым валом, причем сцепление имеет радиальный и аксиальный зазор. Это означает, что сцепление между пусковым двигателем и пусковым валом таково, что позволяет производить взаимное движение обеих вращающихся частей в аксиальном и радиальном направлении, и одновременно снижает передачу вибраций с одного на другое.

Краткое описание чертежей

Полезная модель будет подробнее описана при помощи чертежей, где на Фиг.1 показано пусковое устройство, на Фиг.2 - механическая часть пускового устройства, а на Фиг.3 - блочное изображение электрической части пускового устройства.

Пример осуществления полезной модели

Механическая часть пускового устройства, согласно Фиг.1, состоит из стойки , которая закреплена на стальном основании с масляной емкостью (Фиг.2) газовой турбины , на которой уложен пусковой двигатель , которым является, например, высокооборотный асинхронный электродвигатель. Опора пускового двигателя , закреплена на плите , под которую подложены амортизирующие вкладыши Пусковой двигатель соединен с пусковым валом при помощи сцепления . Пусковой вал размещен в подшипниковой стойке с радиально-упорным подшипником . Устройство оснащено датчиком оборотов, например, бесконтактным датчиком, размещенным на пусковом двигателе .

Пусковой двигатель оснащен сцеплением . Одна часть сцепления связана с валом пускового двигателя , а вторая часть сцепления соединена с пусковым валом , причем сцепление имеет радиальный и аксиальный зазор. Иначе говоря, речь идет о сцеплении такого типа, которое позволяет производить необходимое движение вала пускового двигателя и пускового вала в аксиальном и радиальном направлении, и одновременно снижает передачу вибрации с одной части на другую.

Электрическая часть устройства (Фиг.3) состоит из блока управления и силовых цепей с преобразователем частоты . Блок управления обрабатывает, согласно программе , внешние сигналы с системы управления высшего уровня . оснащенной соответствующей программой, и управляет преобразователем частоты , который имеет собственное программное обеспечение . Частота собственных колебаний стойки отличается от частотного диапазона рабочих оборотов пускового двигателя и газовой турбины .

Синхронизация обеспечивается при помощи синхронизационного устройства , на основе оборотов пускового двигателя, которые регистрируются датчиком оборотов. Пусковой двигатель дополнен преобразователем частоты с соответствующим программным обеспечением , блоком управления с соответствующей программой и синхронизационным устройством для синхронизации оборотов пускового двигателя и вала газовой турбины .

Функционирование пускового устройства, в соответствии с техническим решением, таково, что после сигнала на пуск пускового устройства, который выдается с системы управления высшего уровня, пусковой двигатель присоединяется к выходу

частотного преобразователя . После оценки подготовленности газовой турбины к пуску, блок управления выдает команду на синхронизацию преобразователя частоты с оборотами пускового двигателя , которые регистрируются датчиком . После синхронизации выдается команда на пуск собственно преобразователя частоты . Это означает, что частотный преобразователь запрограммирован таким образом, чтобы во время включения, когда ротор пускового двигателя не находится в состоянии покоя, произошла, на основании сигнала с датчика оборотов, сначала синхронизация частоты преобразователя частоты с оборотами пускового двигателя , а только после этого включение пускового двигателя .

Этот способ управления с синхронизацией позволяет производить циклическое повторение операций в случае незапуска газовой турбины . После пуска преобразователя частоты начнет вращаться ротор газовой турбины , согласно алгоритму, запрограммированному в системе управления высшего уровня . После зажигания, первого и второго прогревания произойдет при определенных оборотах газовой турбины разгрузка преобразователя частоты , а таким образом и его выключение. Выключение частотного преобразователя произойдет, разумеется, и после включения устройства безопасности или после вмешательства обслуживающего агрегат персонала.

Устройство, в соответствии с настоящим техническим решением, пригодно, прежде всего, для газовых турбин мощностью до 10 Н, а также для других турбин.

1. Устройство для пуска газовых турбин при помощи пускового двигателя, отличающееся тем, что пусковым двигателем (3) является высокооборотный асинхронный электродвигатель (3), который оснащен преобразователем частоты (15) с соответствующим программным обеспечением (12), блоком управления (16) с соответствующей программой (13) и устройством (14) для синхронизации оборотов пускового двигателя (3) и пускового вала (5) газовой турбины (11), при этом пусковой двигатель (3) оснащен сцеплением (6).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено датчиком (9) оборотов, связанным с синхронизационным устройством (14).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между опорами пускового двигателя (3) и стойкой (1) устройства установлен амортизирующий вкладыш (4).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что частота собственных колебаний стойки (1) отличается от диапазона частот рабочих оборотов пускового двигателя (3) и газовой турбины (11).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одна часть сцепления (6) связана с валом пускового двигателя (3), а вторая часть сцепления (6) связана с пусковым валом (5), при этом сцепление (6) имеет радиальный и аксиальный зазор.