RU2432563C2

RU2432563C2 - Control method of gas-turbine unit technical condition

Info

Publication number: RU2432563C2
Application number: RU2009107966/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Дудкин (RU); Юрий Петрович Дудкин; Виктор Александрович Гладких (RU); Виктор Александрович Гладких; Геннадий Викторович Фомин (RU); Геннадий Викторович Фомин
Original assignee: Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2011-10-27
Also published as: RU2009107966A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention can be used in electronic systems (ACS) of automatic control of gas-turbine units (GTU) of gas-compressor plant (GCP) and gas turbine electric power stations (GTEPS). Additionally during the process of GTU start there measured is a frequency of GTU starter output shaft rotation and it is compared to pre-set value defined for each type of starter by calculation-experimental method. If measured frequency is higher than pre-set value, oil pressure in oil supply line to starter is measured and compared to pre-set value defined for each type of starter by calculation-experimental method. If oil pressure is lower than pre-set value, the signal "Stop of starting by low pressure oil at starter input" is formed and GTU emergency stop is performed.

EFFECT: increase of GTU technical condition control quality and improvement of GTU, GCP and GTEPS operating reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления газотурбинными установками (ГТУ) газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС).The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in electronic systems (ACS) for automatic control of gas turbine units (GTU) of gas pumping units (GPU) and gas turbine power plants (GTES).

Известен способ контроля ГТУ с гидромеханической САУ, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М.: «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что в процессе запуска двигателя бортмеханик по показаниям прибора в кабине вертолета контролирует значение температуры газов за турбиной и, если температура становится выше заданного предела, выключает двигатель.A known method of monitoring gas turbines with hydromechanical self-propelled guns, I. Keba. “Helicopter GTE flight operation”, M .: “Transport”, 1976, which consists in the fact that, during the engine start-up, the flight mechanic, according to the instrument in the helicopter cabin, controls the gas temperature behind the turbine and, if the temperature rises above a predetermined limit, it turns off engine.

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 контроля технического состояния ГТУ, реализованный в гидромеханической САУ с электронным ограничителем температуры газов за турбиной. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М.: «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что на запуске ГТУ измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, прекращают запуск и выключают двигатель.Closest to this invention in technical essence is a method for monitoring the technical condition of gas turbines, implemented in hydromechanical self-propelled guns with an electronic gas temperature limiter behind the turbine. Keba I.V. “Flight operation of helicopter gas turbine engines”, M .: “Transport”, 1976, which consists in the fact that at the start of a gas turbine the temperature of the gases behind the turbine is measured, its value is compared with the maximum permissible value if the measured gas temperature exceeds the limit value by a predetermined value stop starting and turn off the engine.

Недостатком известного способа является то, что контроль не охватывает значительную часть подсистем, обеспечивающих успешный запуск двигателя. Например, не контролируется состояние стартера. В эксплуатации зафиксированы случаи, когда из-за разрушения подшипников стартера происходило повреждение турбины стартера и повреждение муфты стартер-двигатель. Таким образом, отсутствие контроля снижает надежность работы двигателя.The disadvantage of this method is that the control does not cover a significant part of the subsystems that ensure the successful start of the engine. For example, the status of the starter is not monitored. In operation, there were cases when, due to the destruction of the starter bearings, damage to the starter turbine and damage to the starter-motor coupling occurred. Thus, the lack of control reduces the reliability of the engine.

Целью изобретения является повышение качества оценки технического состояния ГТУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ, ГПА и ГТЭС.The aim of the invention is to improve the quality of the assessment of the technical condition of gas turbines and, as a result, increase the reliability of gas turbines, gas turbines and gas turbines.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля технического состояния ГТУ, заключающемся в том, что на запуске ГТУ измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, прекращают запуск и выключают двигатель, дополнительно в процессе запуска ГТУ измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем, если измеренная частота выше наперед заданного значения, измеряют давление масла в магистрали подвода масла к стартеру и сравнивают его с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем, если давление масла ниже наперед заданного значения, формируют сигнал «Прекращение запуска по предельно низкому давлению масла на входе в стартер» и выполняют аварийный останов ГТУ.This goal is achieved by the fact that in the method of monitoring the technical condition of the gas turbine, which consists in the fact that at the start of the gas turbine they measure the temperature of the gases behind the turbine, compare its value with the maximum permissible value, if the measured gas temperature exceeds the limit value by a predetermined value, stop starting and turn off the engine, in addition, during the start-up of the gas turbine, the rotational speed of the output shaft of the gas turbine starter is measured and compared with a predetermined value determined for each type of starter by way of analysis, if the measured frequency is higher than the predetermined value, the oil pressure in the oil supply line to the starter is measured and compared with the predetermined value determined for each type of starter by calculation and experimental methods, if the oil pressure is lower than the predetermined value, the signal “Stop start at extremely low oil pressure at the inlet to the starter ”and perform emergency shutdown of the gas turbine.

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 исполнительных механизмов (ИМ), дозатор 4, клапан 5 останова (КО), концевой выключатель 6 (KB), причем дозатор 4 и KB 6 подключены к БД 1, а КО 5 - к блоку 3, блок 7 исполнительных клапанов (БИК), подключенный к БД 1 и блоку 3, пульт 8 оператора (ПУ) и блок 9 управления стартером, подключенные к БУД 2.The device contains a series-connected sensor unit 1 (DB), an electronic control unit 2 GTU (ECU), block 3 actuators (MI), dispenser 4, stop valve 5 (KO), limit switch 6 (KB), and dispenser 4 and KB 6 are connected to DB 1, and KO 5 to block 3, block 7 of executive valves (BIC) connected to DB 1 and block 3, operator panel 8 (PU) and starter control block 9, connected to ECU 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Оператор, управляющий ГТУ, с помощью ПУ 8 задает режим работы ГТУ: запуск.The operator controlling the gas turbine, using the control unit 8, sets the operation mode of the gas turbine: start-up.

Команда оператора от ПУ 4 по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet) передается в БУД 2. БУД 2 в соответствии с полученной от ПУ 8 командой по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Шевяков А.А. Силовые установки ракетных двигателей и энергетических установок. Системы управления энергетических установок. М.: Машиностроение, 1985 г.) формирует управляющее воздействие на блок 3 ИМ, который через дозатор 4 осуществляет управление расходом топлива в КС ГТУ через БИК 7 - положением механизации ГТУ и через блок 9 - стартером, обеспечивая выполнение циклограммы запуска ГТУ. Информация о параметрах ГТУ, частоте вращения стартера, положении дозатора 4, механизации компрессора (через БИК 7) и состоянии КО 5 (через KB 6) формируется в БД 1.The operator’s command from the control unit 4 via a digital communication channel (for example, RS 485 or Ethernet) is transmitted to the control unit 2. The control unit 2 in accordance with the command received from the control unit 8 according to the signals of sensors from the database 1 according to known dependencies (see, for example, Shevyakov A .A. Power plants for rocket engines and power plants. Power plant control systems. M .: Mashinostroenie, 1985) generates a control action on the IM unit 3, which through the dispenser 4 controls the fuel consumption in the compressor station of the gas turbine through BIK 7 - the position of mechanization GTU and through block 9 - with arteritis, ensuring that the start sequence diagram GTP. Information about the parameters of the gas turbine, the starter speed, the position of the dispenser 4, the mechanization of the compressor (through BIC 7) and the state of the CO 5 (through KB 6) is formed in DB 1.

Информация о параметрах ГТУ и стартера, получаемая БУД 2 из БД 1, по цифровому каналу связи передается в ПУ 8.Information about the parameters of the gas turbine and the starter, received by the ECU 2 from the OBD 1, is transmitted through the digital communication channel to the control unit 8.

ПУ 8 представляет собой ПЭВМ в промышленном исполнении, на жесткий магнитный диск (НЖМД) которой записано специальное программное обеспечение (СПО) (на фигуре не показаны).PU 8 is a PC in industrial design, on the hard magnetic disk (HDD) which recorded special software (SPO) (not shown in the figure).

Контроль технического состояния ГТУ осуществляется в ПУ 8 следующим образом.Monitoring the technical condition of gas turbines is carried out in control room 8 as follows.

После подачи оператором команды на запуск ГТУ с помощью БД 1 измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем (для воздушного стартера ВС-12 двигателя Д049, входящего в состав ГТУ ГТЭС-2,5 производства ОАО «Сатурн-Газовые турбины», г.Рыбинск, это значение составляет 1500 об/мин).After the operator submits a command to start a gas turbine with the help of DB 1, the rotational speed of the output shaft of the gas turbine starter is measured and compared with a predetermined value determined for each type of starter by calculation and experimental means (for the air starter VS-12 of the D049 engine, which is part of the gas turbine gas turbine -2.5 production of OJSC Saturn Gas Turbines, Rybinsk, this value is 1500 rpm).

Если измеренная частота выше наперед заданного значения, с помощью БД 1 измеряют давление масла в магистрали подвода масла к стартеру и сравнивают его с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем. Для двигателя Д049, упомянутого выше, это - 2 кгс/см².If the measured frequency is higher than the predetermined value, using DB 1, the oil pressure in the oil supply line to the starter is measured and compared with the predetermined value determined for each type of starter by calculation and experimental means. For the D049 engine mentioned above, this is 2 kgf / cm ² .

Если давление масла ниже наперед заданного значения, в ПУ 8 формируют сигнал «Прекращение запуска по предельно низкому давлению масла на входе в стартер». По этому сигналу БУД 2 выдает команды в блок 9 на выключение стартера и в блок 3 на выполнение аварийного останова ГТУ.If the oil pressure is lower than the predetermined value, in the control unit 8 they generate a signal “Stopping the start by the extremely low oil pressure at the inlet to the starter”. By this signal, the ECU 2 issues commands to block 9 to turn off the starter and to block 3 to perform emergency shutdown of the gas turbine.

Т.о. обеспечивается повышение качества контроля технического состояния ГТУ за счет введения контроля давления масла в магистрали подвода масла к стартеру и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ, ГПА и ГТЭС.T.O. the quality of monitoring the technical condition of gas turbines is improved by introducing oil pressure control in the oil supply line to the starter and, as a result, improving the reliability of gas turbines, gas turbines and gas turbines.

Claims

A method of monitoring the technical condition of a gas turbine, which consists in the fact that at the start of a gas turbine they measure the temperature of the gases behind the turbine, compare its value with the maximum permissible value, if the measured gas temperature exceeds the limit value by a predetermined value, stop starting and turn off the engine, characterized in that in the process of starting a gas turbine, the rotational speed of the output shaft of the gas turbine starter is measured and compared with a predetermined value determined for each type of starter by calculation and experimental means, e If the measured frequency is higher than the predetermined value, the oil pressure in the oil supply line to the starter is measured and compared with the predetermined value determined for each type of starter by calculation and experimental method, if the oil pressure is lower than the predetermined value, the signal “Stopping at the maximum low oil pressure at the inlet to the starter ”and perform emergency shutdown of the gas turbine.