Устройство контроля и управления электромеханическими и электротехническими системами газотурбинной установки для производства азотной кислоты
DEVICE FOR MONITORING AND CONTROLLING ELECTROMECHANICAL AND ELECTRICAL ENGINEERING SYSTEMS OF GAS TURBINE PLANT FOR PRODUCTION OF NITRIC ACID

Техническое решение относится к электротехнике, а именно к системам рекуперации, контролю и управления качеством электроэнергии, а так же электрической автоматизации установок на промышленных предприятиях.
В качестве аналога было взято техническое решение «Brayton Cycle Yndustrial Cycle Air Compression» (Патент США №5586429 от 24.12.1996 г.), содержащее газотурбинную установку с воздушным компрессором, камеру сгорания, турбину с электрогенератором, теплообменник с нагреваемым и нагревающим контурами, источник топлива с вентилем.
Недостатком аналога является недостаточно высокая эффективность и узкий диапазон потребительских свойств газотурбинной установки, а так же отсутствует система управления электрической энергии и контроля и управления качеством электрической энергии.
8
В качестве прототипа выбрано техническое решение «Газотурбинная установка» (Патент РФ №2520214 С1 МПК F02C 6/00 (2006/01), 2006 г.), содержащая внешнюю электрическую сеть, газотурбинную установку, включающего воздушный компрессор, газовую турбину и электрогенератор, установленные на одном валу, теплообменник с нагревающим и нагреваемым контурам, камеру сгорания, источник топлива и трубопроводные вентили. Дополнительно установка содержит установленные на отдельном валу воздушную турбину и потребитель мощности, второй теплообменник с нагревающим и нагреваемым контурами, потребитель горячего воздуха и потребитель продуктов сгорания.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности одновременного использования в качестве потребителя мощности как воздушного компрессора, так и электрогенератора, что позволяло бы увеличить коэффициент полезного действия газотурбинной установки за счет отбора излишней мощности. Так же отсутствует система управления электрической энергии и контроля и управления качеством электрической энергии.
Задачей технического решения является повышение контроля качества и эффективности управления электрической энергии.
Поставленная задача решается благодаря тому, что электромеханическая и электротехническая система газотурбинной установки для производства азотной кислоты содержит внешнюю электрическую сеть, воздушный компрессор, газовую турбину и электрогенератор, установленные на одном валу, при этом электрогенератор выполнен в виде реактивно-вентильного электродвигателя, дополнительно введено устройство дозирования электрической энергии, устройство управления качеством электрической энергии, универсальный источник-накопитель электрической энергии, вентилятор обдува газотурбинной установки, система смазки газотурбинной установки. Входы устройства дозирования электрической энергии соединены с выходом внешней электрической сети, универсальным источником-накопителем электрической энергии, устройством управления качеством электрической энергии и реактивно-вентильным электродвигателем, а выходы связаны с входом универсального источника-накопителя электрической энергии, устройством управления качества электрической энергии, реактивно-вентильным электродвигателем, вентилятором обдува газотурбинной установки и системой смазки газотурбинной установки, а выходы вентилятора обдува газотурбинной установки и системы смазки газотурбинной установки связаны с входом газотурбинной установки. Причем реактивно-вентильный электродвигатель выходом соединен с входом газотурбинной установки, а выходы газотурбинной установки связаны с входом реактивно-вентильного электродвигателя и соединены с входом компрессора.
На фиг. изображена схема устройства контроля и управления электромеханическими и электротехническими системами газотурбинной установки для производства азотной кислоты.
Устройство контроля и управления электромеханическими и электротехническими системами газотурбинной установки для производства азотной кислоты содержит внешнюю электрическую сеть 1 и универсальный источник-накопитель электрической энергии 2, выход которых связаны с входом устройства дозирования электрической энергией 3, первый выход которого связан с универсальным источником-накопителем электрической энергии 2, второй выход с устройством управления качеством электрической энергии 4, третий выход с реактивно-вентильным электродвигателем 5 в режиме «Стартер», четвертый выход с вентилятором обдува газотурбинной установки 7, пятый выход с системой смазки газотурбинной установки 8, выход устройства управления качеством электрической энергии 4 связан с входом устройства дозирования электрической энергии 3, первый выход реактивно-вентильного электродвигателя 5 в режиме «Генератор» связан с устройством дозирования электрической энергии 3, второй выход реактивно-вентильного электродвигателя 5 в режиме «Статор» связан с входом газотурбинной установки 6, первый выход газотурбинной установки связан с входом реактивно-вентильного электродвигателя 5 в режиме «Генератор», второй выход газотурбинной установки связан с входом компрессора 9, выход вентилятора обдува газотурбинной установки 7 связан с входом газотурбинной установки 6, выход системы смазки газотурбинной установки 8 связан с входом газотурбинной установки 6.
Устройство контроля и управления электромеханическими и электротехническими системами газотурбинной установки для производства азотной кислоты работает следующим образом с внешней электрической сети 1 подают напряжение на устройство дозирования электрической энергии 3 и при помощи устройства управления качеством электрической энергии 4 подтверждается возможность пуска газотурбинной установки 6, после подают напряжение на реактивно-вентильный электродвигатель 5, который включается в режиме «Стартер», а также на вентилятор обдува газотурбинной установки 7 и в систему смазки газотурбинной установки 8. Происходит пуск газотурбинной установки 6, компрессора 9 и вспомогательного оборудования вентилятора обдува газотурбинной установки 7, системы смазки газотурбинной установки 8. Затем газотурбинная установка 6 выходит в номинальный режим работы и реактивно-вентильный электродвигатель 5 переходит в режим «Генератор». В режиме «Генератор» реактивно-вентильный электродвигатель 5 начинает подавать напряжение на устройство дозирования электрической энергии 3, которое в свою очередь посылает параметры электрической сети, выдаваемые с реактивно-вентильного электродвигателя 5 в устройство управления качеством электрической энергии 4, при получении положительных параметров в устройство дозирования электрической энергии 3 подают сигнал на питание вспомогательного оборудования от реактивно-вентильного электродвигателя в режиме «Генератор»: вентилятора обдува газотурбинной установки 7, системы смазки газотурбинной установки 8 и на зарядку универсального источника-накопителя электрической энергии 2. В этом момент комплекс электромеханической и электротехнической системы газотурбинной установки для производства азотной кислоты входит в автономный режим, в противном случае выдает сигнализацию о неисправности автономного режима и питание осуществляют от внешней электрической сети 1 и требуют устранения неполадок, при этом режим является рабочим.
Предлагаемое техническое решение повышения контроля качества и эффективности управления электрической энергии в электромеханических и электротехнических системах газотурбинной установки для производства азотной кислоты позволяет эффективное использование, распределение и снижение потребления электрической энергии из внешней сети электроснабжения, тем самым делая установку более энергоэффективной. Контроль качества автоматического режима над эффективным использованием и распределением электроэнергии обеспечивает необходимую функциональность установки. Кроме этого, данное техническое решение обеспечивает высокий уровень надежности электроснабжения взрывоопасного объекта.