Электроэнергетическая установка

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСРЕСПУБЛИК 78325, (19 К 23/1 5)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.А,Кохан (56) Патент ЕП кл. Р 01 К 23/ 44Бем3109 Бюл. и А. ВРО .О, о л 198 ТАНОВКАгетика,х, соом. Сущргвтиотур- турбос полым иловую тилиэд-лы, 3 ил ающий ераторостоянГПТУ, описанная в 49. ГПТУ содержит бщим валом с ЭГ,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УС (57) Использование; теплоэнер в гаэопаротурбинных установка держащих газотурбинный двигат биротативным электрогенератор ность изобретения: электроэне ческая установка содержит гаэ бинный двигатель, содержащий компрессор высокого давления валом, а также компрессор и с турбину и снабженный котлом-у тором, электрогенератор, вклю Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям газопаротурбинных установок(СТ) ГТД, ГПТУ имеет недостаточнуюэкономичность и качество вырабатываемого тока.Известна такжеавт. сеид, Н 11426ГТД соединенный о центральный и наружный роторы, соединенные коаксиальными валами с компрессором и с силовой турбиной, Кроме того, установка включает две параллельно подклюценные к котлу-утилиэатору паровые турбины, сообщающиесяна выходе с конденсатором и снабженные управляемыми запорными клапанами,На расчетных режимах пар от котлаутилизатора подают в турбину высокого давления, от которой затем паротводят на турбину низкого давления.При резком увеличении мощности генератора отключают турбину высокогодавления и подают пар на турбинунизкого давления, Силовую турбинукомпрессор в зависимости от нагрузвращают с переменной частотой, 2 з,п,К У и утилизационныи турбоген (УТГ). ГТД с ЭГ вращается с и ной частотой. Установка имеет сложную конструкцию и недостаточную надежность.Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип изобретения, является ГПТУ, описанная в эа явке ЕПВ й 0083109. Установка включает ЭГ, ГТД и утилизационный контур с паровой турбиной причем ГТД состои из компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, на выходе которой размещен К-У, подключенный по пару к утилизационному контуру, а ЭГ присое динен к ГТД и паровой турбине посред1778325 которые соединены соответственно сКрКД 7 (ротором 14) и с ротором 12валами 30 и 31. Валы 9 и 10 роторов14 и 12 снабжены датчиками частотывращения 32 и 33, связанными с блоком 34 регулированил частоты ЭГ, который (34) также связан с клапанами22 и 23, В конструкции ГПТУ можетбыть использован ГТД с двумя турбокомпрессорами ТКВД 2 и ТКНД 35,включающий закрепленные на общем ва"лу 9 турбину 36 и КрИД 7. Утилизационная паровал турбина установки может быть вьполнена в виде предвключенной турбины высокого давления (ТВД) 37 и основной турбины низкого давления (ТНД) 38, которые сообщены между собой последовательно паропроводами 39 включающими эапорный клапан 40. Для охлаждения отключенной вращающейся ТВД 37 последняя снабжена трубопроводом продувания 41 с клапаном 42.ГПТУ работает следующим образом. При запуске ГТД 1 первоначально раскруцивают Т 1(ВД 2 электростартером(: " (на чертеке не показан), затем йодают и воспламеняют топливо в КС 3 и выводят Т 1(1 Д на устойчивый режимработы. Запуск ГТД может быть также осуществлен путем раскрутки КрНД совзапуска ТКВД подают газы на свободную силовую турбину 8, раскручивают ее совместно с наружным ротором 12 и эа счет электромагнитного сцепления после подачи тона на обмотку возбуж" ротор 14 совместно с (рКД 7. При этом К-У 24 отключен, клапаны 22 и 23 закрыты и УПТ 18 и 19 неподвижны (разобщительные муФты на валах 30 и 31 не показаны). После ввода в действие 1(-У 24, УПТ 18,19 и вращения роторов на режиме минимальных оборотов принимают нагрузку от электросети 17 на ЭГ 11. При резком увеличении нагрузки ЭГ на роторах 12 и 14 возникают дополнительные крутящие моменты взаимно противоположного направления и стремящиеся снизить ца" стоту вырабатываемого тока, а именно на роторе 12 возникает дополнительный тормозящий момент и на роторе- раскручивающий момент. До момента увелицения подачи топлива в КСЗ закрывают и открывают клапаны 22 и 23, тем самым снижая мощность РПТ 18 ством своего ротора. Такая установкаимеет недостаточную надежность напереходных режимах,Цель изобретения - повышение на 5дежности установки на переходных режимах работы.Предложенная конструкция имеетследующие существенные отличительныепризнаки, 10ГТД снабжен свободной силовойтурбиной (СТ), расположенной по ходугазов между турбиной и К-УЭГ выполнен бироторным, роторыкоторого выполнены в виде двух соосно расположенных полого с двумя выхо"дами и сплошного валов, который размещен в первом с возможностью самостолтельного вращения.Бироторный ЭГ (БЭГ) полым валом содной и второй сторон подключен к СТ. ГТД и к паровой турбине, а сплошнымвалом подклюцен к компрессору.Установка снабжена второй дополни"тельной паровой турбиной, соединенной с валом компрессора двигателя,причем обе турбины снабжены на входезапорно-регулирующими клапанами,Сущность изобретения поясняетслчертежом, где представлено: на Фиг.1- З 0общее устройство ГПТУ; на фиг. 2 общая схема ГПТУ с трехвальным ГТД 1на фиг, 3 - общая схема ГПТУ с двумя местно с ротором 14 ЭГ УПТ 18. Послепоследовательно подключенными паровыми турбинами.35ГПТУ содержит ГТД 1, включающийтурбокомпрессор высокого давления(ТКВД) 2 с камерой сгоранил (КС) 3и установленными на общем полом валу дения 13 раскруцивают центральный4 компрессором (КрВД) 5 и турбиной(ТВД) 6, а также Кр низкого давления(КрНД) 7 и свободную силовую турбину8 с валами 9 и 10, БЗГ 11, включающий наружный ротор 12 с обмоткой возбуждения 13 и центральный ротор 14с силовой трехфазной обмоткой 15,подключенной церез контактное скользящее устройство 16 к электросети17, и утилизационные паровые турбины (УТП) 18 и 19, подклюценные черезпаропроводы 20 и 21 с .клапанами 22и 23 к расположенному в газовыхлопеГТД котлу-утилизатору (К-У) 24, снабженному топливной Форсункой 25 ипредохранительным .клапаном 26. (лапан26 сообщен через паропровод 27 и Бдроссельно"увлажнительное устройство5 , 17783 .до "О" и увеличивая мощность УПТ 19 до максимального значения. Возникающее при этом в К-У 24 избыточное количество пара стравливают через предохранительный клапан 26 и ДУУ 28 в конденсатор 29. За счет этого на валу 9 возникает тормозящий момент от ТКНД 7, а на валу 31 - дополнительный крутящий момент от увеличения мощности турбины 19. В результате происходит одновременное снижение оборотов роторов 12 и 14 при сохранении разности их оборотов. Затем увеличивают подачу топлива в КС 3 и мощность турбины 8, а также открывают клапан 22 В итоге увеличивают одновременно обороты роторов 12 и 14 и приводят агрегат в исходное устойчивое состояние. При необходимости в К-У 24 может 20 быть включена Форсунка 25 для дополнительного сжигания топлива и увеличения мощности паровых турбин. Аналогичным образом работает агрегат с ГТД, общая схема которого представ лена на фиг. 2.При использовании в агрегате двух последовательно включенных паровых турбин 37 и 38 при закрытых клапанах 23, 42 отработавший в турбине 37 пар 30 поступает на сход турбины 38 через клапан 40. На переходных режимах закрывают клапана 22, 40 и открывают клапан 42, В результате весь пар от К"У 24 поступает на вход турбины 38, а вращающаяся вхолостую турбина 37 охлаждается системой продувания 41.Преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в слеФдующем, 40Если в прототипе все газовые и паровые турбины совместно с ротором ЭГ вращаются с постоянной частотой, то в предложенном техническом реше" нии все турбины и роторы ЭГ вращаются с переменной частотой при постоянной частоте вырабатываемого :.тока.Если в изобретении на переходных режимах при резком увеличении мощности ЭГ возможно компенсировать последнюю путем перераспределения мощности между газовыми и паровыми турбинами, а также путем изменения частоты вращения. компрессоров, то в прототиве Эта возможность исключается. 25 6Если в прототипе при высокой и низкой частоте вращения турбин и ротора ЭГ требуется наличие редуктора, то в изобретении нет необходимости использования редуктора при частоте вращения турбин более 3000 об/мин.Все .это повышает экономичность и надежность устанозки. Формула изобре те ния 1. Электроэнергетическая уста новка, включающая электро генератор, газотурбинный двигатель и утилизационный контур с паровой турбинф, при этом газотурбинный двигатель состоит из компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, на выходе которой размещен котел"утилизатор, подключенный по пару к утилизационному контуру, а электрогенератор подсоединен к газотурбинному двигателю и паровой турбине посредством своего ротора, о т л и ч а ю щ а в с я тем, что, с целью повышения надежности на переходных режимах работы, она снабжена доголнительно свободной силовой турбиной, размещенной по ходу газа между газовой турбиной и котлом-утилизатором, а электрогенератор выполнен биротативным, роторы которого выполнены в виде двух соосно расположенных полого с двумя выходами и сплошного валов, при этом последний размещен в первом с возможностью самостоятельного вращения, причем полый вал подключен одним своим выходом к дополнительной свободной силовой турбине и другим выходом к паровой турбине, а сплошной вал - к компрессору.2. Установка по и, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительной паровой турбиной, размещенной в утилизационном контуре и соединенной с валом компрессора газотурбинного двигателя, при этом основная и дополнительная паровые турбины выполнены с запорно-регулируоцими клапанами на входе пара.3, Установка по и. 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что выход дополнительной паровой турбины через запор- но-регулирукщий клапан подключен к входу основной паровой турбины.1778325 5 4 б 36 9 3 10 12 .4 П 31 ЗО 7 9 Составитель Ю. РадинТехред И.Иоргентал Коррект Юско акта оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул, Гагарина,1 Заказ 4172 Тираж НИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГЕНТ СССРРаушская наб., д. 4/5