用于操作燃气涡轮装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于操作燃气涡轮装置的方法，其中燃气涡轮装置在电方面连接在电网系统上，并且包括分离的压缩机和涡轮轴，以单独地作为单元操作这两个构件。第一单元包括至少一个涡轮(T)和至少一个发电机(G)，并且第二单元包括至少一个压缩机(C)和至少一个电动机(M)。各种开关(S1,S2,S3)沿着电力线(100,400,600)进行定位，并且在电方面连接在变频器(FC)和/或电网系统上，其中在压缩机(C)下游操作的压缩空气管道(700)包括活瓣(Fl)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于操作燃气涡轮装置，以达到灵活且优化的快速起动和电网适应性的方法。本专利技术还涉及一种燃气涡轮装置，其包括分离的压缩机和涡轮轴，以便单独地操作这两个构件。根据权利要求1的序言，本专利技术涉及一种用于操作燃气涡轮装置的方法，其中燃气涡轮装置在电方面(actively)连接在电网系统上，并且包括分离的压缩机和涡轮轴，以便单独地作为单元操作这两个构件。
技术介绍
EP924410B1涉及一种用于操作燃气涡轮发电机组(GT)的方法，来自燃气涡轮发电机组(GT)的排气的潜热能通过引导它们穿过热交换器而加以利用，热交换器操作地连接在热空气涡轮发电机组(LT)上。与热空气涡轮发电机组(LT)相关联的压缩机通过焦点式注水或连续注水而进行等温操作，并且在膨胀已经发生之后，注入的水通过冷凝在分离器中进行收集。因而提供了回路，在这种回路中避免了组件的适配，以取得最大效率。在这方面，多个较小的燃气涡轮，甚至不同类型的燃气涡轮可与大型热空气涡轮(LT)协作。多个小型高速热空气涡轮(LT)还可分配给大功率的燃气涡轮。它们的超同步旋转速度可通过例如转换器(变频器)而得以稳定。变频器是一种电子装置或机电装置，其将一种频率的交流电流(AC)转换成另一频率的交流电流。该装置还可改变电压，但如果那样做的话，这附随其主要目的。除了明显的转换应用之外，从一个分布标准至另一变频器的大容量功率还用于控制交流电动机的速度和扭矩。DE102008062588B4涉及一种用于使电功率网络的网络频率稳定的方法。该网络包括至少一个双轴燃气涡轮，其包括功率涡轮和气体发生器，其中功率涡轮通过轴以扭矩传递的方式连接在第一发电机上。另外，提供了一种用于实现该方法的组件。功率涡轮的第一轴和第一发电机与电力网永久同步地旋转，并且第一发电机作为电动机驱动旋转，且气体发生器的第二轴在点火速度下永久旋转，其中气体发生器按功率需求进行点火，并且功率涡轮通过气体发生器产生的热气来驱动，使得第一发电机产生功率。
技术实现思路
本专利技术以提出一种用于操作燃气涡轮装置(GT)的方法为目的，其中压缩机和涡轮轴是分离的，以便单独地操作这两个构件，其具有以下特征：因此，基本思想在于：提供涡轮/发电机单元与压缩机/电动机单元的分离。涡轮/发电机单元始终连接在电网系统上，除了加速模式和关闭模式之外。压缩机/电动机单元通过变频器FC进行驱动，变频器FC具有可变的速度，以满足空气质量流要求。因而，第一单元包括至少一个涡轮(T)和至少一个发电机(G)，并且第二单元包括至少一个压缩机(C)和至少一个电动机(M)，其中至少一个单元的至少一个操作模式直接或间接地与变频器(FC)和/或与电网系统保持操作通信。相反的，现存的GT发动机需要太长的起动和有限的电网适应性。具体地说，GT的特征在于以下操作模式：静止：涡轮/发电机单元由转子盘车驱动；压缩机/电动机单元由转子盘车驱动；开关S1,S2,S3(见图1)是断开的。准备起动模式：涡轮/发电机单元通过变频器运转至速度n1，闭合开关S2；而开关S1和S3是断开的。阻碍空气质量流的活瓣是打开的，以便引入细微的空气质量流。速度n1经过选择，以使涡轮/发电机轴旋转，使得涡轮在1000 rpm的区域中通过叶片的换气而被加热。起动和点火模式：涡轮/发电机单元运转至标称速度(电网频率)，并且开关S1闭合，即，发电机作为电动机工作。活瓣是打开的，并且开关S2被断开。压缩机/电动机单元通过闭合开关S3被变频器(FC)驱动至速度n2，其中速度n2是燃气涡轮装置GT的燃烧器的点火速度。因而，燃烧器被点火。加载：所需成分的燃料流和空气质量流通过控制器CR逐渐地增加：通过燃料控制阀CV引导燃料流。通过变频器FC和电动机M引导压缩机C的空气质量流。活瓣被打开。发电机G首先消耗来自电网系统的电能，并通过增加燃烧器的热功率，电负荷消耗将得以减少，并且发电机将起动，以便将能量输出给电网系统，即，发电机始终连接在电网系统上，使得不需要同步。关闭：燃烧器的热功率被减少，直至熄火。控制阀CV被关闭。开关S1被断开，涡轮轴减速，并且在静止时起动转子盘车。开关S3被断开，压缩机轴快速减速，并且在静止时起动转子盘车。活瓣被关闭，以保持涡轮温暖。关闭活瓣的时间点应避免压缩机喘振。在保持准备起动模式的情况下，开关S2被闭合，并且保持速度n1。GT跳闸：燃料流通过燃料控制阀CV和速闭阀(未显示)的即时关闭而被停止。同时，开关S3被断开，压缩机轴快速减速。一旦发电机消耗能量，开关S1就被断开，并且涡轮轴减速。活瓣被关闭，以保持涡轮温暖；活瓣关闭的时间点应避免压缩机喘振。S2被闭合，并且保持速度n1，从而保持涡轮在准备起动模式。因此，同现有技术状态相比，本专利技术的相关优势如下：- 没有可变入口导向叶片(VIGV)，没有放散阀(BOV)，压缩机被驱动，以避免不依赖电网频率的浪涌；- 快速起动，如果GT与HRSG结合时，则没有HRSG(余热蒸汽发生器)净化；- 在结合HRSG的条件下，通过离合器可连接缓慢起动的蒸汽涡轮；- 通过叶片换气使发电机驱动的涡轮预热；- 压缩机/电动机单元的最大快速起动(低惯性)；- 没有同步和空转操作；- 在电网频率下降的情况下不会关闭GT；- 没有任何限制的频率控制始终是可能的，因为压缩机由变频器来驱动。当改装现有设备时获得特别的优势，因而使得快速响应变化的市场成为可能。对于与蒸汽发电站(不可见)相关联的涡轮T和发电机G可提供本专利技术的进一步演进优势，蒸汽发电站具有中央控制系统，其控制燃气涡轮和蒸汽发电站，并且当对蒸汽发电站存在超过特定限额的功率需求时，该控制系统促使气体发生器的启动。这种演进是特别有利的，因为例如，在蒸汽发电站中可能节省或替换传统昂贵的预备供给机构。附图说明在下文中将出于举例说明的目的利用一个特定的典型实施例并参照附图更详细地描述本专利技术。对于本领域中的技术人员，这些声明将导致额外可能的途径来实施本专利技术，其可能不同于特定的典型实施例。图中：图1显示了了一种燃气涡轮发动机的装置，其中该装置包括分离的压缩机和涡轮轴，以便单独地操作这两个构件；图2显示了涉及准备起动模式的操作方法；图3显示了涉及起动并点火模式的操作方法；图4显示了涉及加载模式的操作方法；图5显示了在热负荷和需求/输出发电机功率之间的关系曲线图；图6显示了涉及关闭模式的操作方法。标号列表：T涡轮；C压缩机；G发电机；M电动机；FC变频器；CV燃料控制阀；CR控制器；S1开关，第一开关；S2开关，第二开关；S3开关，第三开关；F1阻塞空气质量流的活瓣；100电力线；110电力线(通向发电机)；120电力线(来自发电机)；200T/G轴；300C/M轴；400电力线；410电力线(通向电动机)；500电力线；510电力线(从FC至电网系统)；600电力线；610电力线(从FC至G)；700管道空气质量流，压缩空气；800燃烧器；900燃料分布系统；910燃料流。具体实施方式图1显示了一种燃气涡轮装置，其基本包括分离的涡轮T/发电机G单元与压缩机C/电动机M单元。涡轮/发电机单元T/G通过电力线100始终连接在电网系统上，除了加速和关闭模式之外(也参见图6)。涡轮/发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作燃气涡轮装置的方法，其中所述燃气涡轮装置在电方面连接在电网系统上，并包括分离的压缩机和涡轮轴，以便单独地作为单元操作这两个构件，其中第一单元包括至少一个涡轮(T)和至少一个发电机(G)，并且第二单元包括至少一个压缩机(C)和至少一个电动机(M)，其中各种开关(S1,S2,S3)沿着电力线(100,400,600)进行定位，并且在电方面连接在变频器(FC)和/或电网系统上，其中所述压缩空气管道(700)包括在所述压缩机(C)下游操作的活瓣(Fl)。

【技术特征摘要】
2015.02.24 EP 15156245.11. 一种用于操作燃气涡轮装置的方法，其中所述燃气涡轮装置在电方面连接在电网系统上，并包括分离的压缩机和涡轮轴，以便单独地作为单元操作这两个构件，其中第一单元包括至少一个涡轮(T)和至少一个发电机(G)，并且第二单元包括至少一个压缩机(C)和至少一个电动机(M)，其中各种开关(S1,S2,S3)沿着电力线(100,400,600)进行定位，并且在电方面连接在变频器(FC)和/或电网系统上，其中所述压缩空气管道(700)包括在所述压缩机(C)下游操作的活瓣(Fl)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一开关(S1)沿着第一电力线(100)进行设置，所述第一电力线(100)在所述发电机(G)和所述电网系统之间操作或反之，第二开关(S2)沿着第二电力线(600)进行设置，所述第二电力线(600)在所述电力线(100)和所述变频器(FC)之间操作或反之，第三开关(S3)沿着第三电力线(400)进行设置，所述第三电力线(400)在所述电动机(M)和所述变频器(FC)之间操作或反之，其中第四电力线(500)在所述变频器(FC)和所述电网系统之间操作或反之。3. 根据权利要求1,2中的一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮装置(GT)的操作涉及以下模式的顺序过程或可变组合中的至少一个：- 静止模式；- 准备起动模式；- 起动并点火模式；- 加载模式；- 关闭模式；- GT跳闸模式。4. 根据权利要求1至3中的一项或多项权利要求所述的方法，其特征在于，所述静止模式包括由转子盘车驱动的涡轮/发电机单元(T/G)，以及由转子盘车驱动的压缩机/电动机单元(C/M)，其中所述开关(S1,S2,S3)经过调整以便断开，其中用于将空气质量流(700)从所述压缩机(C)引入燃烧器(800)的活瓣(FL)被关闭。5. 根据权利要求1至3中的一项或多项权利要求所述的方法，其特征在于，所述准备起动模式包括由转子盘车驱动的涡轮/发电机单元(T/G)，以及由转子盘车驱动的压缩机/电动机单元(C/M)，其中所述涡轮/发电机单元(T/G)通过从所述电网系统至所述变频器(FC)的电力线(510)而运转至速度(n1)，并使沿着电力线(610)设置的所述第二开关(S2)闭合，而所述第一开关(S1)和所述第三开关(S3)仍保持断开，其中用于将空气质量流(700)从所述压缩机(C)引导至燃烧器(800)的活瓣(FL)是打开的，以便引入细微的空气质量流，其中速度(n1)经过选择，以使所述涡轮/发电机轴(200)旋转，使得在1000 rpm的区域中通过叶片换气加热所述涡轮(T)。6. 根据权利要求1至3中的一项或多项权利要求所述的方法，其特征在于，所述起动并点火模式包括由转子盘车驱动的涡轮/发电机单元(T/G)，以及由转子盘车驱动的压缩机/电动机单元(C/M)，其中涡轮/发电机单元(T/G)运转至与电网频率相对应的标称速度，其中沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：H恩格斯塞，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH