RU2425997C1

RU2425997C1 - Method of control over gas turbine electric power station

Info

Publication number: RU2425997C1
Application number: RU2009149595/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Бурдин (RU); Валерий Владимирович Бурдин; Виктор Александрович Гладких (RU); Виктор Александрович Гладких; Роальд Симонович Динабург (RU); Роальд Симонович Динабург
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис"
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-08-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed invention may be used in electronic ACS of gas turbine units to drive electric generators of gas turbine electric power stations. Additionally, on connecting said electric power station to unlimited power circuit, circuit frequency departure from 50 Hz is added to setting of gas turbine unit frequency controller multiplied by coefficient calculated as relation of rated electric generator frequency (50 Hz) to gas turbine unit rated frequency at aforesaid frequency.

EFFECT: higher efficiency of electric power station thanks to higher quality of ACS operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинных установок (ГТУ), используемых для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in electronic automatic control systems (ACS) of gas turbine units (GTU) used to drive electric generators (EG) of gas turbine power plants (GTES).

Известен способ ручного управления ГТЭС, Константинов В.Н. Системы судовых электроэнергетических систем. - Л.: Судостроение, 1972 г.A known method of manual control of GTES, Konstantinov V.N. Systems of ship electric power systems. - L .: Shipbuilding, 1972

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТЭС при параллельной работе с сетью неограниченной мощности путем измерения частоты сети неограниченной мощности и активной мощности ЭГ, сравнения фактической активной мощности ЭГ с заданной и изменения уставки регулятора частоты вращения ГТУ в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями активной мощности, Техническое задание «Система автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики (САУ ГТУ) газотурбинной установки ГТУ-6/8РМ» 8Т1.000.014 ТЗ., ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, 2001 г., с.61-67.Closest to this invention by technical essence is a method of controlling a gas turbine power plant while operating with an unlimited power network by measuring the frequency of a network of unlimited power and active power of the EG, comparing the actual active power of the EG with the given and changing the setpoint of the speed controller of the gas turbine depending on the mismatch between the given and measured values of active power, the statement of work "System of automatic control, regulation, protection, control and diagnostics (self-propelled guns GT ) GTU-6 / 8RM "8T1.000.014 TK., JSC" NPO "Saturn", Rybinsk, 2001, s.61-67.

Недостаток известного способа управления ГТЭС является зависимость точности поддержания заданной мощности от точности синхронизации и изменения частоты сети, связанной с принципиально необходимым статизмом регуляторов частоты вращения ГТУ, через которые выполняется регулирование активной мощности.A disadvantage of the known method of controlling a gas turbine power plant is the dependence of the accuracy of maintaining a given power on the accuracy of synchronization and changes in the network frequency associated with the fundamentally necessary statism of gas turbine speed controllers through which active power is controlled.

Это снижает надежность работы ГТЭС при параллельной работе с внешней энергосистемой неограниченной мощности.This reduces the reliability of the GTES during parallel operation with an external power system of unlimited power.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТЭС за счет повышения качества управления ГТУ при подключении ГТЭС к внешней энергосистеме неограниченной мощности.The aim of the invention is to increase the reliability of gas turbine power plants by improving the quality of control of gas turbines when connecting gas turbines to an external power system of unlimited power.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТЭС при параллельной работе с сетью неограниченной мощности путем измерения частоты сети неограниченной мощности и активной мощности ЭГ, сравнения фактической активной мощности ЭГ с заданной и изменения уставки регулятора частоты вращения ГТУ в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями активной мощности, дополнительно при включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности к уставке регулятора частоты вращения ГТУ прибавляется отклонение частоты сети от 50 Гц, умноженное на коэффициент, вычисляемый как отношение номинальной частоты ЭГ (50 Гц) к номинальной частоте вращения ГТУ при частоте ЭГ 50 Гц.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling a gas turbine power plant while operating with a network of unlimited power by measuring the frequency of a network of unlimited power and active power of the EG, comparing the actual active power of the EG with the given and changing the setpoint of the speed controller of the gas turbine depending on the mismatch between the set and the measured values of active power, in addition, when a gas turbine power plant is connected to an unlimited power network, the frequency deviation and 50 Hz, multiplied by the factor calculated as the ratio of the nominal frequency EG (50 Hz) to the rated gas turbine speed at a frequency of 50 Hz the EEG.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The drawing shows a diagram of a device that implements the inventive method.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный блок 2 управления ГТУ (БУД), блок 3 управления дозатором (БУШДГ), дозатор 4, причем дозатор 4 подключен к БД 1, пульт 5 оператора (ПУ), подключенный к БУД 2.The device contains a series-connected sensor unit 1 (DB), an electronic control unit 2 of the gas turbine control unit (ECU), a dispenser control unit 3 (BUSHDG), a dispenser 4, and the dispenser 4 is connected to the OBD 1, the operator console 5 (PU) connected to the ECU 2 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Оператор, управляющий ГТУ, с помощью ПУ 5 задает режим работы ГТУ: запуск, номинал, максимальный и т.д.The operator controlling the gas turbine, using the control unit 5, sets the operation mode of the gas turbine: start, nominal, maximum, etc.

Команда оператора от ПУ 5 по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet) передается в БУД 2.The operator's command from the PU 5 via a digital communication channel (for example, RS 485 or Ethernet) is transmitted to the ECU 2.

БУД 2 представляет собой специализированную ПЭВМ с устройствами ввода/вывода и вычислителем, в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) которого записано специальное программное обеспечение (СПО), реализующее алгоритмы управления ГТУ.The ECU 2 is a specialized PC with input / output devices and a computer, in the read-only memory (ROM) of which special software (SPO) is written that implements GTU control algorithms.

Практически на всех рабочих режимах работы ГТУ в БУД 2 работает регулятор частоты п вращения ГТУ (контур управления п). С помощью БД 1 измеряют частоту вращения ГТУ, сравнивают заданное и измеренное значения частоты вращения ГТУ, в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения ГТУ формируют потребный расход топлива в КС по расходной характеристике дозатора 4, которая записывается в энергонезависимую память вычислителя БУД 2 в процессе приемосдаточных испытаний ГТУ, формируют заданное положение дозатора 4, сравнивают его с измеренным в БД 1 положением дозатора, по величине рассогласования формируют управляющее воздействие и выдают его в БУШДГ 3. БУШДГ 3 является по своей сути электромеханическим преобразователем, выполненным, например, в виде шагового двигателя. В зависимости от величины управляющего воздействия, полученного от БУД 2, БУШДГ 3 изменяет положение дозатора 4, а соответственно и расход топлива в КС ГТУ.In almost all operating modes of GTU operation in the ECU 2, the regulator of the speed and rotation of the gas turbine operates (control loop p). Using DB 1, the gas turbine engine speed is measured, the set and measured values of the gas turbine engine speed are compared, depending on the mismatch between the set and measured values of the gas turbine engine speed, the required fuel consumption in the compressor station is determined by the metering characteristic of dispenser 4, which is recorded in the non-volatile memory of the BUD 2 calculator in the process of acceptance tests of gas turbines, form the set position of the dispenser 4, compare it with the position of the dispenser measured in the DB 1, and form the control action and issue it in BUSHDG 3. BUSHDG 3 is essentially an electromechanical converter made, for example, in the form of a stepper motor. Depending on the magnitude of the control action received from the ECU 2, the BUSHDG 3 changes the position of the dispenser 4, and accordingly the fuel consumption in the compressor station of the gas turbine.

При поступлении из ГТУ 5 команды оператора «Включение в сеть неограниченной мощности» в БУД 2 измеряют с помощью БД 1 частоту сети неограниченной мощности и активную мощность ЭГ, сравнивают фактическую активную мощность ЭГ с заданной с ПУ 5 (или от АСУ ТП, на чертеже не показана), изменяют уставку регулятора частоты вращения ГТУ в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями активной мощности.Upon receipt from GTU 5, the operator’s command “Connecting to the network of unlimited power” to the ECU 2 measures the frequency of the network of unlimited power and the active power of the EG using DB 1, compares the actual active power of the EG with the power set from the control unit 5 (or from the automatic control system, not shown shown), change the setting of the speed controller of the gas turbine depending on the mismatch between the set and measured values of the active power.

Дополнительно при включении ГТЭС в сеть неограниченной мощности в БУД 2 к уставке регулятора частоты вращения ГТУ прибавляют отклонение измеренной с помощью БД 1 частоты сети от 50 Гц, умноженное на коэффициент, вычисляемый как отношение номинальной частоты ЭГ (50 Гц) к номинальной частоте вращения ГТУ при частоте ЭГ 50 Гц.In addition, when a gas turbine power plant is connected to an unlimited power network in the ECU 2, the deviation of the network frequency measured with DB 1 from 50 Hz, multiplied by a coefficient calculated as the ratio of the nominal EG frequency (50 Hz) to the nominal gas turbine speed at EG frequency 50 Hz.

Так, например, для ГТА6/8РМ производства ОАО «Сатурн - ГТ», г.Рыбинск, в состав которого входит ГТУ на базе двигателя Д-30 (с силовой турбиной), этот коэффициент составляет 0,016666. Для ГТЭС-2,5 того же производства с ГТУ на базе двигателя Д049 (одновальный ГТУ) этот коэффициент составляет 0,0035714.So, for example, for the GTA6 / 8RM manufactured by OJSC Saturn-GT, Rybinsk, which includes a gas turbine engine based on the D-30 engine (with a power turbine), this coefficient is 0.016666. For GTES-2.5 of the same production with gas turbines based on the D049 engine (single-shaft gas turbines), this coefficient is 0.0035714.

Таким образом, за счет повышения качества управления ГТУ при включении ГТЭС в энергосистему неограниченной мощности, а именно учета фактической частоты сети обеспечивается повышение надежности работы ГТУ и ГТЭС в целом.Thus, by improving the quality of control of gas turbines when a gas turbine power station is included in an unlimited power system, namely, taking into account the actual frequency of the network, the reliability of gas turbines and gas turbines as a whole is improved.

Claims

A method for controlling a gas turbine power plant (GTES) when operating in parallel with an unlimited power network by measuring the frequency of an unlimited power network and the active power of an electric generator (EG), comparing the actual active power of an EG with a given one and changing the setpoint of the speed controller of a gas turbine electric generator (GTU) drive depending on discrepancies between the set and measured values of active power, characterized in that, in addition, when the gas turbine power station is included in the network of unlimited power, the setpoint of the gas turbine speed regulator is added to the deviation of the mains frequency from 50 Hz, multiplied by a coefficient calculated as the ratio of the nominal EG frequency (50 Hz) to the nominal speed of the gas turbine at an EG frequency of 50 Hz.