RU2374472C1 - Method and device to start gas turbine plant - Google Patents
Method and device to start gas turbine plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374472C1 RU2374472C1 RU2008108083/06A RU2008108083A RU2374472C1 RU 2374472 C1 RU2374472 C1 RU 2374472C1 RU 2008108083/06 A RU2008108083/06 A RU 2008108083/06A RU 2008108083 A RU2008108083 A RU 2008108083A RU 2374472 C1 RU2374472 C1 RU 2374472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- starting
- turbine
- combustion chamber
- compressor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для пуска газотурбинных агрегатов методом наддува сжатым газом (бесстартерным) и может использоваться, например, в качестве средства пуска ГТУ как долговременного резервного источника питания, способного быстро и в течение необходимого времени обеспечить независимое питание системам аварийной эксплуатации объектов (больниц, АЭС) и устройств (двигателей, приборов).The invention is intended for start-up of gas turbine units by the method of pressurized gas pressurization (non-starter) and can be used, for example, as a means of starting a gas turbine as a long-term backup power source, capable of quickly and within the necessary time providing independent power to emergency operation systems of facilities (hospitals, nuclear power plants) and devices (engines, appliances).
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известно применение дизель-генераторов в качестве источников резервного энергоснабжения, в т.ч. и с использованием воздушного запуска. В силу большей надежности пуска и лучших экономических характеристик предлагаемое решение обладает существенными преимуществами перед применяемыми на сегодня в качестве резервных дизельными электростанциям, а также используемыми для их пуска системами.It is known from the prior art that diesel generators are used as backup power sources, including and using air launch. Due to the greater reliability of start-up and better economic characteristics, the proposed solution has significant advantages over those currently used as backup diesel power plants, as well as the systems used to start them.
Из уровня техники известен СПОСОБ РАСХОЛАЖИВАНИЯ И ВЫВОДА ИЗ РАБОТЫ ЭНЕРГОБЛОКА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ ИЛИ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДРУГОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПРИ ПОЛНОМ ОБЕСТОЧИВАНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [1]. Изобретение предусматривает ускоренный останов турбогенератора при полном обесточивании благодаря использованию остаточных тепловыделений реактора и аккумулированной тепловой энергии для генерирования водяного пара и срабатывания его в специально предназначенной для этого дополнительной паротурбинной установке. Дополнительная паротурбинная установка, получая пар из главного паропровода, обеспечивает подачу требуемого расхода питательной воды в паропроизводящую установку энергоблока через штатные регуляторы расхода масла на подшипники штатного турбогенератора. Одновременно ротор штатного турбогенератора ускоренно останавливается электродинамическим способом с помощью системы электродинамического торможения (генеральный режим на выбеге). При этом электрическая энергия от генератора отводится на балластное нагрузочное устройство с активным сопротивлением. Питание обмотки возбуждения штатного генератора на выбеге, а также системы управления, контроля и регистрации информации, производится от генератора постоянного тока, находящегося на одном валу с турбиной паротурбинной установки. При полном обесточивании энергоблока имеется возможность снять пик остановочных тепловыделений, произвести частичное расхолаживание и останов турбогенератора за время функционирования устройства на тепловом выбеге энергоблока, увеличить эксплуатационную надежность и безопасность энергоблока. Появляется достаточное время для поиска отказа и восстановления штатного электроснабжения энергоблока.BACKGROUND OF THE INVENTION A METHOD FOR COOLING AND WITHDRAWAL FROM A POWER UNIT OF A NUCLEAR POWER PLANT OR NUCLEAR POWER INSTALLATION OF ANOTHER PURPOSE WITH A FULL DISCHARGE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. The invention provides for an accelerated shutdown of the turbogenerator with full blackout due to the use of residual heat from the reactor and the accumulated thermal energy to generate water vapor and trigger it in a specially designed additional steam turbine unit. An additional steam turbine installation, receiving steam from the main steam pipeline, provides the supply of the required feed water flow rate to the steam generating unit of the power unit through standard oil flow controllers to the bearings of a standard turbogenerator. At the same time, the rotor of a standard turbogenerator is accelerated to an electrodynamic stop using an electrodynamic braking system (general coasting mode). In this case, electric energy from the generator is diverted to a ballast load device with active resistance. The excitation winding of a standard coastal generator, as well as a control, monitoring and recording system, is supplied from a DC generator located on the same shaft as the turbine of a steam turbine installation. When the power unit is completely de-energized, it is possible to remove the peak of stopping heat generation, partially cool down and stop the turbogenerator during the device’s operation on the thermal run-down of the power unit, and increase the operational reliability and safety of the power unit. There is enough time to find a failure and restore regular power supply to the power unit.
Данное решение предполагает использование в качестве временного источника резервного (аварийного) питания дополнительной паровой турбины, получающей пар от того же источника, что и основная турбина генератора АЭС, и использующей эту энергию для остановки, расхолаживания и временного энергоснабжения станции. Очевидно, что данное решение является только временным и не может служить средством долгосрочного энергоснабжения АЭС в случае аварийного обесточивания энергоблока. Заявляемое устройство, напротив, предполагает способ ускоренного запуска турбогенератора, который в случае использования в качестве резервного источника питания способен быстро и в течение необходимого времени обеспечить независимое питание системам аварийной эксплуатации АЭС.This solution involves the use of an additional steam turbine as a temporary source of backup (emergency) power, receiving steam from the same source as the main turbine of the nuclear power plant generator, and using this energy to stop, dampen and temporarily power the station. Obviously, this solution is only temporary and cannot serve as a means of long-term power supply of nuclear power plants in case of emergency blackout of the power unit. The inventive device, on the contrary, involves a method of accelerating the start of a turbogenerator, which, if used as a backup power source, is able to quickly and within the necessary time provide independent power to emergency operation systems of nuclear power plants.
Из уровня техники известно решение [2]. От заявленного устройства данное решение отличается тем, что для ускорения пуска турбогенератора на старте генераторная часть установки работает в режиме электромотора и тем самым раскручивает турбину, что достигается наличием специальной системы управления, обеспечивающей инверторный режим работы генератора (в режиме «мотора»). После достижения необходимых режимов производится зажигание и запуск турбины, а генераторная часть отключается от инвертора и начинает работать в штатном режиме как генератор электроэнергии с приводом от турбины. В заявленном устройстве источником ускоренного пуска является сжатый воздух, он же служит для целей охлаждения турбины до выхода ее на штатный режим.The prior art solution is known [2]. This solution differs from the claimed device in that in order to accelerate the start of the turbogenerator at the start, the generator part of the installation operates in the electric motor mode and thereby spins the turbine, which is achieved by the presence of a special control system providing inverter operation of the generator (in the “motor” mode). After reaching the required modes, the turbine is ignited and launched, and the generator part is disconnected from the inverter and starts to work as a generator of electric power driven by a turbine in normal mode. In the claimed device, the source of accelerated start-up is compressed air, it also serves to cool the turbine until it reaches its normal mode.
Из уровня техники известно решение [3]. От заявленного устройства данное решение отличается тем, что для ускорения пуска турбогенератора на старте генераторная часть установки работает в режиме электромотора и тем самым раскручивает турбину, что достигается наличием специальной системы управления, обеспечивающей инверторный режим работы генератора (в режиме «мотора»). После достижения необходимых режимов производится зажигание и запуск турбины, а генераторная часть отключается от инвертора и начинает работать в штатном режиме как генератор электроэнергии с приводом от турбины. Для раскручивания генератора в режиме работы «мотор» используется предварительно запасенная электрическая энергия, которая расходуется на момент пуска, а затем возобновляется в режиме нормальной эксплуатации. В заявленном устройстве источником ускоренного пуска является сжатый воздух, он же может служить для целей охлаждения турбины до выхода ее на штатный режим и для образования топливной смеси на период розжига, разгона, прогрева и принятия нагрузки турбоагрегата.The prior art solution is known [3]. This solution differs from the claimed device in that in order to accelerate the start of the turbogenerator at the start, the generator part of the installation operates in the electric motor mode and thereby spins the turbine, which is achieved by the presence of a special control system providing inverter operation of the generator (in the “motor” mode). After reaching the required modes, the turbine is ignited and launched, and the generator part is disconnected from the inverter and starts to work as a generator of electric power driven by a turbine in normal mode. To untwist the generator in the “motor” operating mode, previously stored electrical energy is used, which is consumed at the time of start-up, and then resumes in normal operation. In the claimed device, the source of the accelerated start-up is compressed air, it can also serve for the purpose of cooling the turbine until it enters normal operation and for the formation of the fuel mixture during the ignition, acceleration, warm-up and load acceptance of the turbine unit.
Из уровня техники известны решения [4, 5]. Их отличием от заявленного устройства является целеназначение по достижению технического результата, который в решениях [4, 5] значится как метод надежного пуска турбогенератора. Заявленное устройство отличается отданных решений тем, что целью является ускорение пуска турбогенераторной установки (ТГУ), для чего используется внешний источник энергии в виде запаса сжатого газа. На начальном этапе сжатый газ выполняет роль средства раскручивания турбины, одновременно этот же газ (в зависимости от вида применяемого газа) обеспечивает возгорание топлива в камере сгорания, и он же, на ранних этапах пуска, служит цели охлаждения турбины. При этом для предотвращения потерь энергии пускового сжатого газа на этапе запуска сжатый газ подается одновременно в камеру сгорания и в воздухозаборник, при этом на основном входе воздухозаборника устанавливается обратный клапан, предотвращающий истечение подаваемого пускового газа наружу. Обратный клапан открывается по команде системы управления после того как турбина выходит на расчетный режим. Количество подаваемого топлива на этапе пуска определяется, исходя из требований максимально быстрого запуска и принятия нагрузки ТГУ, при условии обеспечения ненарушения теплового режима.The prior art solutions are known [4, 5]. Their difference from the claimed device is the purpose for achieving a technical result, which in solutions [4, 5] is listed as a method of reliable start-up of a turbogenerator. The claimed device is distinguished by its solutions in that the goal is to accelerate the launch of the turbogenerator unit (TSU), which uses an external energy source in the form of a reserve of compressed gas. At the initial stage, compressed gas acts as a means of spinning the turbine, while the same gas (depending on the type of gas used) provides ignition of the fuel in the combustion chamber, and it, in the early stages of start-up, serves the purpose of cooling the turbine. In order to prevent energy losses of the starting compressed gas at the start-up stage, the compressed gas is simultaneously supplied to the combustion chamber and to the air intake, while a check valve is installed at the main inlet of the air intake to prevent the outgoing start gas from flowing out. The non-return valve opens upon command of the control system after the turbine enters the design mode. The amount of fuel supplied at the start-up phase is determined on the basis of the requirements for the fastest start-up and acceptance of the TSU load, provided that the thermal regime is maintained.
Наиболее близким аналогом является источник [6, 8], где описаны способы пуска газотурбинного агрегата с использованием сжатого воздуха (наддувом). Как следует из указанной литературы, общеизвестный пуск наддувом осуществляется путем подачи сжатого воздуха либо непосредственно в воздухозаборник турбоагрегата, либо непосредственно на ротор турбомотора. В первом случае (при подаче в воздухозаборник) раскручивание ротора происходит с большими потерями энергии воздуха в силу низкого кпд компрессорной части турбоагрегата на малых скоростях, что не позволяет использовать его для запуска турбин большой мощности либо для обеспечения высокой скорости запуска. Во втором случае (при подаче непосредственно на ротор турбомотора) энергия сжатого газа используется неэффективно в силу неизбежного истечения подаваемого воздуха через компрессор и воздухозаборник наружу, что противодействует раскручиванию ротора турбомотора, снижает кпд и не позволяет обеспечить скоростной запуск. Общим с прототипом является использование наддува для запуска турбоагарегата и факт подачи пускового газа (сжатого воздуха) непосредственно на ротор турбомотора (либо в камеру сгорания, либо тангенциальным способом непосредственно на лопатки ротора).The closest analogue is the source [6, 8], which describes how to start a gas turbine unit using compressed air (pressurization). As follows from the literature, the well-known supercharged start-up is carried out by supplying compressed air either directly to the air intake of the turbine unit, or directly to the rotor of the turbo engine. In the first case (when supplied to the air intake), the rotor spins up with large losses of air energy due to the low efficiency of the compressor part of the turbine unit at low speeds, which does not allow it to be used to start high-power turbines or to ensure a high starting speed. In the second case (when applying directly to the rotor of the turbomotor), the energy of the compressed gas is used inefficiently due to the inevitable outflow of the supplied air through the compressor and the air intake to the outside, which counteracts the spinning of the rotor of the turbomotor, reduces the efficiency and does not allow for fast start-up. In common with the prototype is the use of boost to start the turbine unit and the fact that the starting gas (compressed air) is supplied directly to the rotor of the turbo engine (either into the combustion chamber, or tangentially directly to the rotor blades).
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение кпд использования сжатого пускового газа для запуска турбоагрегата, как следствие появляется возможность ускорить запуск агрегатов, снизить количество пускового воздуха, возможность применения пуска наддувом для агрегатов большой мощности, меньшее количество систем и оборудования, необходимое для запуска и управления турбоагрегатами. Также в случае использования в качестве пускового газа сжатого воздуха или других газов, способных образовывать с топливом агрегата топливную смесь, появляется возможность осуществить подачу топлива, розжиг, прогрев и принятие нагрузки турбиной за счет подаваемого газа, не дожидаясь, когда вращение ротора турбины обеспечит необходимый поток через воздухозаборник.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of using compressed starting gas for starting a turbine unit, as a result it is possible to accelerate the start of units, reduce the amount of starting air, the possibility of using a supercharged start for high power units, fewer systems and equipment needed to start and control turbine units. Also, in the case of using compressed air or other gases capable of forming a fuel mixture with the unit's fuel as a starting gas, it becomes possible to supply fuel, ignite, heat up and accept the load by the turbine due to the supplied gas, without waiting for the rotation of the turbine rotor to provide the necessary flow through the air intake.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 показана конструктивная схема устройства, реализующего способ, где 1 - турбомотор, 2 - компрессор, 3 - камера сгорания, 4 - обратный клапан, 5 - система подачи пускового сжатого газа в камеру сгорания (вариант- на лопатки ротора турбины), 6 - система подачи сжатого газа в пространство между обратным клапаном и компрессором, 7 - канал подачи воздуха для основного режима работы агрегата (воздухозаборник), 8 - подача сжатого воздуха в камеру сгорания в основном режиме, 9 - подача топлива, 10 - подача на турбомотор агрегата сжатого газа в режиме запуска и продуктов сгорания в основном режиме (самоходность), 11 - подача сжатого пускового газа в камеру сгорания (вариант - на лопатки ротора турбомотора) в период запуска, 12 - подача сжатого газа на период пуска для предотвращения эффекта пневматическокго торможения.Figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the method, where 1 is a turbo engine, 2 is a compressor, 3 is a combustion chamber, 4 is a check valve, 5 is a system for supplying starting compressed gas to the combustion chamber (option is on the blades of the turbine rotor), 6 - system for supplying compressed gas to the space between the non-return valve and the compressor, 7 - air supply channel for the main mode of operation of the unit (air intake), 8 - supply of compressed air to the combustion chamber in the main mode, 9 - fuel supply, 10 - supply to the turbo engine compressed gas unit in start-up mode as well as combustion products in the main mode (self-propelled), 11 - supply of compressed starting gas to the combustion chamber (option - on the blades of the rotor of a turbo engine) during the start-up period, 12 - supply of compressed gas for the start-up period to prevent the effect of pneumatic braking.
На Фиг.2 показан пример конструктивного устройства для пуска турбоагрегата, где 13 - сопловой аппарат, 14 - выхлопной патрубок, 15 - зона подачи пускового газа.Figure 2 shows an example of a structural device for starting a turbine unit, where 13 is a nozzle apparatus, 14 is an exhaust pipe, 15 is a starting gas supply zone.
На Фиг.3 показан алгоритм управление пуском в режиме работы с использованием газов как образующих, так и не образующих с топливом агрегата топливной смеси.Figure 3 shows the start control algorithm in operation using gases that both generate and do not form a fuel mixture unit with fuel.
На Фиг.4 показан алгоритм управление пуском в режиме работы с использованием газов, способных образовывать с топливом агрегата топливную смесь.Figure 4 shows the start control algorithm in operation using gases capable of forming a fuel mixture with the fuel of the unit.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ пуска газотурбинного агрегата характеризуется подачей сжатого газа непосредственно на ротор турбомотора либо в камеру сгорания, либо тангенциальным способом непосредственно на лопатки ротора, отличающийся тем, что (см. Фиг.1 и Фиг.2) на основной канал подачи воздуха (7) в работающий турбоагрегат (воздухозаборник) устанавливают обратный клапан (4), а пусковой газ (11) подают непосредственно в камеру сгорания (3) и/или на лопатки ротора турбомашины, причем на период разгона турбоагрегата газ под давлением подают в зону между обратным клапаном (4) и компрессором (2) турбоагрегата.The claimed technical result is achieved due to the fact that the method of starting a gas turbine unit is characterized by the supply of compressed gas directly to the rotor of the turbo engine or into the combustion chamber, or tangentially directly to the rotor blades, characterized in that (see Figure 1 and Figure 2) the main air supply channel (7) in the working turbine unit (air intake) is equipped with a check valve (4), and the starting gas (11) is supplied directly to the combustion chamber (3) and / or to the blades of the rotor of the turbomachine, and for the period of the tour acceleration under pressure the gas unit is fed into the zone between the check valve (4) and the compressor (2) of the turbine unit.
Подача газа (12) под давлением на период разгона турбоагрегата в зону между обратным клапаном (4) и компрессором (2) турбоагрегата позволяет предотвратить возникновение эффекта пневматического торможения на период разгона турбоагрегата.The gas supply (12) under pressure for the period of acceleration of the turbine unit into the area between the check valve (4) and the compressor (2) of the turbine unit prevents the occurrence of pneumatic braking effect during the period of acceleration of the turbine unit.
Подаваемый пусковой газ может быть использован как компонент топливной смеси для разгона, розжига, прогрева и принятия турбиной нагрузки.The supplied starting gas can be used as a component of the fuel mixture for acceleration, ignition, heating and acceptance of the load by the turbine.
Устройство (см. Фиг.1 и Фиг.2) для пуска газотурбинного агрегата содержит турбомотор (1), компрессор (2), камеру сгорания (3), воздухозаборник (7), систему подачи пускового сжатого газа в камеру сгорания (5). Отличительной особенностью устройства является то, что оно содержит обратный клапан (4), установленный на воздухозаборнике (7) таким образом, что он пропускает воздушный поток по направлению извне внутрь компрессора (турбоагрегата) и не допускает обратного движения, когда пусковой газ подается в камеру сгорания, также устройство содержит систему подачи сжатого газа (6) в пространство между обратным клапаном (4) и компрессором (2).A device (see FIG. 1 and FIG. 2) for starting a gas turbine unit comprises a turbo engine (1), a compressor (2), a combustion chamber (3), an air intake (7), a system for supplying starting compressed gas to the combustion chamber (5). A distinctive feature of the device is that it contains a check valve (4) mounted on the air intake (7) in such a way that it passes air flow from the outside into the compressor (turbine unit) and does not allow reverse movement when the starting gas is supplied to the combustion chamber The device also includes a compressed gas supply system (6) in the space between the check valve (4) and the compressor (2).
Подача газа (12) под давлением на период разгона турбоагрегата в зону между обратным клапаном (4) и компрессором (2) турбоагрегата позволяет предотвратить возникновение эффекта пневматического торможения на период разгона турбоагрегата.The gas supply (12) under pressure for the period of acceleration of the turbine unit into the area between the check valve (4) and the compressor (2) of the turbine unit prevents the occurrence of pneumatic braking effect during the period of acceleration of the turbine unit.
Для контроля напора и уменьшения непроизводительного расхода пускового газа, на выходе из турбины (на пути выходящих газов) устанавливают диффузор (не показан) с управляемым сечением, причем на начальной фазе разгона диффузор максимально закрывают (проходное сечение минимально) для уменьшения расхода воздуха при неподвижном или медленно вращающемся роторе. По мере разгона ротора диффузор открывают, проходное сечение увеличивается, и, соответственно, увеличивается объем пускового газа, проходящего через турбину.To control the pressure and reduce the unproductive start-up gas flow, a diffuser (not shown) with a controlled cross-section is installed at the turbine exit (in the path of the outgoing gases), and at the initial phase of acceleration, the diffuser is closed as much as possible (passage cross-section is minimal) to reduce air flow when stationary or slowly rotating rotor. As the rotor accelerates, the diffuser is opened, the flow area increases, and, accordingly, the volume of starting gas passing through the turbine increases.
Для преодоления сухого трения в момент трогания ротора с места указанное устройство применяют в сочетании со стандартными валопроворотными механизмами, в т.ч. и пневматического действия.To overcome dry friction at the moment of starting the rotor, the specified device is used in combination with standard shaft-turning mechanisms, including and pneumatic action.
Для общего повышения эффективности пуска турбоагрегата возможно применение описываемого устройства в сочетании с известными методами пуска, такими как раскручивание ротора турбины с помощью электромотора или электрогенератора, работающего в моторном режиме.For a general increase in the efficiency of starting up a turbine unit, it is possible to use the described device in combination with known starting methods, such as spinning a turbine rotor using an electric motor or an electric generator operating in a motor mode.
В заявляемом устройстве решается задача разгона ротора газотурбинного агрегата сжатым газом от момента трогания ротора турбомотора (1) до момента выхода турбоагрегата на основной режим работы (самоходность и выдача полезной мощности). В качестве источника сжатого газа могут использоваться баллоны с его предварительным запасом, внешний компрессор или другой турбоагрегат соответствующей мощности. Согласно заявляемому устройству сжатый газ подается (например, с помощью системы (5)) непосредственно в камеру сгорания (3) агрегата (на ротор турбодвигателя) и обеспечивает его раскручивание до необходимых пусковых значений. Для повышения эффективности использования энергии сжатого газа и ускорения разгона ротора турбомотора (1) канал основного подвода воздуха (воздухозаборник) (7) на время разгона перекрывается обратным клапаном (4), что исключает истечение пускового газа через воздухозаборник. Для предотвращения эффекта пневматического торможения в пространстве между обратным клапаном (4) и компрессором (2) на период разгона в это пространство также обеспечивается подача сжатого газа (12), например, байпасированием от системы (5) или через управляемый клапан из независмого от системы (5) источника. Подача пускового газа под давлением одновременно в камеру сгорания (вариант - на лопатки ротора) и в пространство между закрытым обратным клапаном и лопастями компрессора обеспечивает равенство давлений до и после компрессора, благодаря чему не возникает эффект пневматического торможения и энергия пускового газа не тратится на его преодоление.The claimed device solves the problem of accelerating the rotor of a gas turbine unit with compressed gas from the moment the rotor of the turbo motor starts moving (1) until the turbine unit reaches the main mode of operation (self-propelled and the output of useful power). As a source of compressed gas can be used cylinders with its preliminary stock, an external compressor or other turbine unit of the corresponding capacity. According to the claimed device, the compressed gas is supplied (for example, using the system (5)) directly to the combustion chamber (3) of the unit (to the turbo engine rotor) and ensures its unwinding to the required starting values. To increase the efficiency of using the energy of compressed gas and accelerating the acceleration of the rotor of the turbo engine (1), the channel of the main air supply (air intake) (7) is blocked by the check valve (4) for the time of acceleration, which eliminates the outflow of starting gas through the air intake. To prevent the effect of pneumatic braking in the space between the non-return valve (4) and the compressor (2) during the acceleration period, compressed gas (12) is also provided in this space, for example, bypassing from the system (5) or through a controlled valve independent of the system ( 5) source. The supply of starting gas under pressure simultaneously to the combustion chamber (alternatively to the rotor blades) and to the space between the closed non-return valve and compressor blades ensures equal pressures before and after the compressor, so that the effect of pneumatic braking does not occur and the energy of the starting gas is not spent on overcoming it .
Поскольку весь объем сжатого газа, подаваемого для раскручивания ротора турбомотора, проходит через лопатки ротора и выходное сечение, вся энергия сжатого газа расходуется исключительно на создание вращающего момента на лопатках ротора. Таким образом достигается повышение кпд использования сжатого пускового газа для запуска турбоагрегата, и как следствие появляется возможность ускорить запуск турбоагрегатов, снизить количество пускового воздуха, применять пуск наддувом для агрегатов большой мощности, уменьшить количество систем и оборудования, применяемого для запуска и управления турбоагрегатами.Since the entire volume of compressed gas supplied to untwist the rotor of the turbomotor passes through the rotor blades and the output section, all the energy of the compressed gas is spent solely on creating torque on the rotor blades. In this way, an increase in the efficiency of using compressed starting gas to start the turbine unit is achieved, and as a result, it becomes possible to accelerate the launch of turbine units, reduce the amount of starting air, apply supercharged launch for large power units, reduce the number of systems and equipment used to start and control turbine units.
В случае использования в качестве пускового газа сжатого воздуха или других газов, способных образовывать с топливом агрегата топливную смесь, появляется возможность осуществить подачу топлива и розжиг турбины за счет подаваемого газа, не дожидаясь, когда вращение ротора турбины обеспечит необходимый поток через воздухозаборник. Пусковой газ в этом случае может обеспечивать полный (при закрытом обратном клапане) или частичный (при открытом) объем, необходимый для формирования топливной смеси и обеспечения режима горения. При этом обратный клапан, перекрывающий воздухозаборник в режиме запуска, может открываться как принудительно, от сигнала системы управления, так и автоматически, после появления соответствующего разряжения в результате вращения компрессора турбоагрегата. Пуск газотурбинного агрегата осуществляют следующим образом. По сигналу запуска сжатый газ подается в камеру сгорания (3) (вариант - на лопатки ротора турбомотора) и одновременно в пространство между закрытым обратным клапаном (4) и компрессором (2). Энергия сжатого газа обеспечивает раскручивание ротора турбомотора (1) и выход его на режим, допускающий подачу топлива и воспламенение горючей смеси. После воспламенения и получения факела для вращения турбомотора начинают использоваться продукты сгорания, при этом, в зависимости от системы управления, подача пускового газа полностью прекращается либо агрегат продолжает работать, используя пусковой сжатый газ как компонент топливной смеси. При поступлении соответствующих сигналов управления открывается обратный клапан (4); регулируется и прекращается подача пускового газа в пространство между обратным клапаном (4) и компрессором (2); прекращается подача пускового газа в камеру сгорания (11); агрегат выходит на базовый режим работы (самоходность); осуществляется прогрев агрегата и принятие нагрузки.In the case of using compressed air or other gases that can form a fuel mixture with the unit fuel as a starting gas, it becomes possible to supply fuel and ignite the turbine due to the supplied gas, without waiting for the rotation of the turbine rotor to provide the necessary flow through the air intake. In this case, the starting gas can provide the full (with the non-return valve closed) or partial (with the open) volume necessary for the formation of the fuel mixture and for ensuring the combustion mode. In this case, the non-return valve blocking the air intake in the start-up mode can be opened either by force from the control system signal or automatically, after the corresponding vacuum appears as a result of rotation of the compressor of the turbine unit. The start of the gas turbine unit is as follows. At the start signal, compressed gas is supplied to the combustion chamber (3) (option - to the blades of the turbo engine rotor) and simultaneously to the space between the closed non-return valve (4) and the compressor (2). The energy of the compressed gas ensures the spinning of the rotor of the turbomotor (1) and its output to a mode that allows the supply of fuel and ignition of the combustible mixture. After ignition and torch production, the combustion products begin to be used to rotate the turbo engine, and, depending on the control system, the supply of starting gas is completely stopped or the unit continues to work using the starting compressed gas as a component of the fuel mixture. Upon receipt of the appropriate control signals, the check valve (4) opens; the start gas supply to the space between the non-return valve (4) and the compressor (2) is regulated and stops; the starting gas supply to the combustion chamber (11) is stopped; the unit enters the basic mode of operation (self-propelled); the unit is heated and load is taken.
В зависимости от мощности агрегатов, вида и объема используемого пускового газа, типа решаемых задач управление пуском может осуществляться в режиме работы с использованием газов как образующих, так и не образующих с топливом агрегата топливной смеси (см. диаграмму алгоритма на Фиг.3) либо в режиме работы с использованием газов, способных образовывать с топливом агрегата топливную смесь (см. диаграмму алгоритма на Фиг.4).Depending on the power of the units, the type and volume of the starting gas used, the type of tasks to be solved, the start control can be carried out in the operating mode using gases that both form and do not form the fuel mixture aggregate with the fuel (see the algorithm diagram in Figure 3) or operating mode using gases capable of forming a fuel mixture with the fuel of the unit (see the algorithm diagram in Figure 4).
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU 2162621 от 1998.01.19, кл. МПК G21C 15/18, G21D 3/00.1. Patent RU 2162621 from 1998.01.19, cl.
2. Патент ЕР 0901218 от 1999-03-10, кл. МПК Н02Р 9/08; Н02Р 9/04; Н02Р 9/08; Н02Р 9/04.2. Patent EP 0901218 from 1999-03-10, cl. IPC Н02Р 9/08; H2P 9/04; H2P 9/08; Н02Р 9/04.
3. Патент ЕР 0963035 от 1999-12-08, кл. МПК F02C 7/268; Н02Р 9/08; F02C 7/26; Н02Р 9/08.3. Patent EP 0963035 from 1999-12-08, cl. IPC F02C 7/268; H2P 9/08; F02C 7/26; Н02Р 9/08.
4. Патент US 2003056522 от 2003-03-27, кл. МПК F02C 7/26; F02C 3/00.4. Patent US 2003056522 from 2003-03-27, cl. IPC F02C 7/26;
5. Патент WO 03014551 от 2003-02-20, кл. МПК F01D 17/20; F01D 19/00; F02C 7/224; F02C 7/26; F02C 7/268; F01D 17/00; F01D 19/00; F02C 7/22; F02C 7/26.5. Patent WO 03014551 from 2003-02-20, cl. IPC F01D 17/20; F01D 19/00; F02C 7/224; F02C 7/26; F02C 7/268; F01D 17/00; F01D 19/00; F02C 7/22; F02C 7/26.
6. В.И.Дайнеко. «Анализ основных технических характеристик запуска ГТУ наддувом», Общество «Знание», Украина, 1991 г.6. V.I. Daineko. "Analysis of the main technical characteristics of the start-up of a gas turbine with supercharging", Society "Knowledge", Ukraine, 1991
7. Л.М.Воронин. «Особенности проектирования и сооружения АЭС». М.: Атомиздат, 1980.7. L.M. Voronin. "Features of the design and construction of nuclear power plants." M .: Atomizdat, 1980.
8. В.И.Дайнеко. «Совершенствование средств запуска газотурбинных установок - важный фактор повышения их эффективности». Общество «Знание», УССР. 1983.8. V.I. Daineko. "Improving the means of launching gas turbine plants is an important factor in increasing their efficiency." Society "Knowledge", USSR. 1983.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008108083/06A RU2374472C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Method and device to start gas turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008108083/06A RU2374472C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Method and device to start gas turbine plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008108083A RU2008108083A (en) | 2009-09-10 |
| RU2374472C1 true RU2374472C1 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41166046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008108083/06A RU2374472C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Method and device to start gas turbine plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374472C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515690C1 (en) * | 2010-03-17 | 2014-05-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Generator with engine |
| RU2530955C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of coordinate positioning control of gas turbine |
| RU2563072C1 (en) * | 2013-03-06 | 2015-09-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Method for start-up and operation of combined cycle plant |
| RU2602707C2 (en) * | 2011-08-26 | 2016-11-20 | Снекма | Device and method for turbomachine combustion chamber ignition |
-
2008
- 2008-03-04 RU RU2008108083/06A patent/RU2374472C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515690C1 (en) * | 2010-03-17 | 2014-05-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Generator with engine |
| RU2602707C2 (en) * | 2011-08-26 | 2016-11-20 | Снекма | Device and method for turbomachine combustion chamber ignition |
| RU2563072C1 (en) * | 2013-03-06 | 2015-09-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Method for start-up and operation of combined cycle plant |
| US10072532B2 (en) | 2013-03-06 | 2018-09-11 | General Electric Technology Gmbh | Method for starting-up and operating a combined-cycle power plant |
| RU2530955C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of coordinate positioning control of gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008108083A (en) | 2009-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3034162B2 (en) | Power plant and its operation method | |
| US8661780B2 (en) | Gas turbine plant with exhaust gas recirculation and also method for operating such a plant | |
| US3831373A (en) | Pumped air storage peaking power system using a single shaft gas turbine-generator unit | |
| US7621117B2 (en) | Apparatus and method for controlling engine windmilling | |
| US6244034B1 (en) | Compressor bleed pressure storage for controlled fuel nozzle purging of a turbine power generating system | |
| US8959884B2 (en) | Power plant with CO2 capture and compression | |
| RU2562686C2 (en) | Operating method of power plant in standby mode (versions), and power plant | |
| DK2492458T3 (en) | Turbo-Compound System and Method of Use | |
| EP1245805A2 (en) | Supercharged gas turbine | |
| KR101982143B1 (en) | Devices and processes for retrofitting complex cycle power plants | |
| EA001856B1 (en) | Ramjet engine for power generation | |
| NO322002B1 (en) | Method and apparatus for starting emission-free gas turbine power stations | |
| JP2002522698A (en) | Microturbine power generator with variable speed gas compressor | |
| CN102224074A (en) | Powerplant and related control system and method | |
| JP2009185813A (en) | Device and method for starting of power generation plant | |
| RU2374472C1 (en) | Method and device to start gas turbine plant | |
| JP6749772B2 (en) | Power generation system with compressor for generating excess air flow and turbo expander for cooling inlet air | |
| CN100543276C (en) | The method of brake turbine engine rotor and a kind of whirligig that is used to drive the turbogenerator rotor | |
| CN112653189A (en) | Combustion engine black start method based on small combustion engine as black start power supply | |
| RU75222U1 (en) | DEVICE FOR STARTING A GAS-TURBINE UNIT | |
| US6751940B1 (en) | High efficiency gas turbine power generator | |
| RU2199020C2 (en) | Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system | |
| CN209053695U (en) | Gas turbine engine systems | |
| JP2010090817A (en) | Gas turbine and its operating method at partial load | |
| JPH07332109A (en) | Compressed air storage type power generating plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110305 |