Управление газовыми турбинами | CCC Global

Обычная функция контроллера управления подачей топлива в газовую турбину — регулирование расхода топлива по мере необходимости для поддержания требуемой частоты вращения турбины независимо от изменений в нагрузке или качестве топлива. В некоторых приложениях заданное значение требуемой частоты вращения поддерживается  постоянным, но чаще оно варьируется путем каскадного управления. Функция (регулятор) управления газовой турбиной ССС легко интегрируется с функциями (регуляторами) по контролю производительности и антипомпажной защиты, обеспечивая комплексное управление и защиту оборудования. После этого контроль над заданной величиной функции (регулятора) по регулированию подачи топлива переходит к функции (регулятору) по управлению производительностью.

Защита

Контроллер для газовой турбины CCC имеет несколько функций для обеспечения безопасной работы оборудования. Контроллер также имеет ряд ограничений для защиты от повреждений и снижения затрат на техническое обслуживание. Ниже представлены общие функции управления и защиты:

• Регулирование подачи топлива для контроля частоты вращения выбранного вала или выходной мощности, одновременно защищая от экстремальных значений частоты вращения, температуры и давления
• Противоразгонная защита силовой турбины и турбины газогенератора с использованием комбинации динамических характеристик разомкнутого и замкнутого контуров (для роторов высокого и низкого давления, если это предусмотрено)
• Защита от перегрева и ограничение давления
• Защита от погасания факела  и подачи избыточного количества топлива в камеру сгорания, включая запланированные предельные ускорения и замедления
• Антипомпажная защита для осевого компрессора газогенератора (турбины высокого давления)
• Стратегия Fallback, которая обеспечивает непрерывную работу или аварийную остановку турбины при сбое входных сигналов
• Отслеживание параметров системы регулирования. Если какой-либо из параметров системы регулирования слишком сильно отклоняется от заданного значения, то сработает сигнал тревоги или произойдет аварийное отключение
• Функция снижения уставки предотвращает превышение заданной скорости и позволяет снизить тепловые нагрузки на двигатель

Улучшенное управление

• Повышение эффективности регулирования подачи топлива в газовой турбине позволяет достичь более широкого рабочего диапазона. Безопасная работа двигателя ближе к предельным технологическим ограничениям также позволяет увеличить его мощность. Контроллер управления подачей топлива CCC позволяет оптимизировать управление при помощи следующих функций:
•   Полностью автоматизированные последовательности для запуска, остановки, загрузки и работы на холостом ходу при отсутствии нагрузки турбины
•   Двухтопливная функция делит общую потребность в топливе между клапанами газообразного и жидкого топлива
•   Компенсация плотности топлива адаптирует выходные сигналы топливодозирующего клапана к изменениям в плотности топлива
•   Функция компенсации топливодозирующих клапанов адаптирует выходные сигналы для нелинейных регулирующих клапанов 
   

Как работает клапан управления турбиной

Как работает клапан управления турбиной?

Основные детали турбокомпрессора известны каждому автолюбителю. Но многие водители не придают должного значения клапану управления турбиной. Хотя от того, как работает клапан турбины, зависит состояние всего турбокомпрессора и жизнедеятельность двигателя.

Зачем нужен клапан управления турбиной?

Отработанные газы, попадая на крыльчатку, разгоняют турбину, в итоге возникает давление во впускном коллекторе.

Рассмотрим, как это работает:

Сильнее нажимаем на педаль газа —> быстрее раскручивается ДВС —> больше оборотов двигателя —> выше объем и скорость выхлопных газов —> больше газов попадает в турбину —> давление становится выше.

Повышается давление в турбине —> сильнее раскручивается мотор —> появляется больше отработанных газов —> возникает избыточное давление, которое мотор не способен выдержать.

Чтобы избежать дорогостоящих поломок двигателя и самого турбокомпрессора, придуман клапан управления турбиной.

Виды клапанов

Перепускной клапан контролирует поток выхлопных газов – стравливает их избыток до входа или через саму турбину, снижая тем самым давление. За что его и окрестили клапан сброса давления турбины.

Некоторые автомобили оснащены внешним перепускным клапаном. Байпасные клапаны ставят на мощные авто – от 400 лошадиных сил. Для установки такого клапана нужно изменить часть коллектора или поставить перекрестную трубу.

На большинстве турбированных авто стоят внутренние клапаны. Заслонка такого клапана приоткрывает поступление отработанных газов, когда давление достигнуто. И наоборот, закрывается для набора.

Зачем нужна регулировка?

В некоторых случаях необходима регулировка клапана. Внешне это проявляется так:

 

• рычаг не движется свободно при отсоединении от тяги;
• при нагреве рычаг работает рывками;
• слышно дребезжание турбины;
• ощутимо снижение наддува.

Как настроить клапан турбины?

Настроить внутренний клапан своими руками можно, но на свой страх и риск.

Затягивание или расслабление конца активатора помогает контролировать уровень открытия/закрытия заслонки. Затянутым концом можно сделать тягу короче, а расслабленным – длиннее.

Чем короче тяга, тем выше давление нужно активатору, чтобы приоткрыть заслонку. Это вызывает быстрое раскручивание турбины. –Обратные процессы происходят при удлинении тяги.

Внешний клапан требует настройки, если давление слабое или, наоборот, слишком сильное. Для регулировки может потребоваться замена пружины.

После любых работ с перепускным клапаном необходима регулировка турбонаддува!

Где можно отремонтировать турбину?

Компания турбомаг выполняет любой ремонт, настройку и диагностику турбин в Украине. В распоряжение мастерской имеется современное ЧПУ оборудование, балансировочный стенд, разборочный стенд, новые токарные и слесарные станки повышенной точности.

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Системы управления ветряными турбинами | Wind Research

Усовершенствованные средства управления ветровой турбиной могут снизить нагрузку на компоненты ветряной турбины, в то же время захват большего количества энергии ветра и преобразование ее в электричество.

NREL исследует новые методологии управления как для наземных, так и для морских ветряных турбин.

Средства управления наземными ветряными турбинами

В Национальном центре ветровых технологий исследователи разрабатывают, внедряют и тестируют передовые средства управления ветряными турбинами для максимального извлечения энергии и снижения структурной динамики нагрузки. Эти схемы управления основаны на линейных моделях турбины, которые моделируются с помощью специализированного программного обеспечения для моделирования. Результирующие расширенные алгоритмы управления полевые испытания на передовых исследовательских турбинах NWTC Controls (CART). Исследователи также изучают шаг лопастей и крутящий момент генератора и используют передовые датчики. для оптимизации захвата энергии и снижения нагрузки на ветряные турбины.

Контролирует передовые исследовательские турбины (CART)

Среди своих передовых исследовательских турбин Национальный центр ветровых технологий (NWTC) имеет две 600-киловаттные ТЕЛЕЖКИ, которые испытать новые схемы управления и оборудование для снижения нагрузок на компоненты ветроустановки. ТЕЛЕЖКИ оснащены системами обнаружения света и определения дальности, чтобы обеспечить некоторое «упреждение». способность турбин, позволяющая им приспосабливаться к меняющимся условиям ветра, используя упреждающее управление. См. информационный бюллетень NREL Innovation Impact о прямом контроле, а также информационный бюллетень NREL Science and Technology Highlight и информационный бюллетень NWTC.

Симулятор приложений для ветряных электростанций

Кроме того, симулятор NREL для приложений ветряных электростанций (SOWFA) использует вычислительные гидродинамики, чтобы позволить пользователям исследовать производительность ветряной электростанции под полный спектр атмосферных условий и типов местности. Инструмент позволяет исследователям и проектировщики ветряных электростанций для изучения и сведения к минимуму воздействия следов турбины. на общую производительность станции, либо путем разумного размещения ветряных турбин, либо слегка повернув некоторые турбины против ветра, чтобы перенаправить их следы. СОУФА имеет продемонстрировал, что следы ветряных турбин могут снизить производство энергии ниже по течению. ветряные турбины, влияющие на общую производительность ветровой электростанции. Исследования показывают что за счет координации управления турбиной для сведения к минимуму эффектов спутного следа общая мощность ветра производительность завода может быть увеличена на 4-5%.

Прочитайте информационный бюллетень SOWFA.
Скачать SOWFA.

Средства управления морскими ветряными турбинами

Исследователи из NWTC используют передовые методы управления для разработки инновационных средств управления для морских плавучих ветряных турбин, чтобы максимизировать производство энергии, уменьшить структурные нагрузки, ограничить движение платформы и повысить надежность. В проекте со Statoil, NREL использовала свое программное обеспечение SOWFA для моделирования эффекта турбулентности, создаваемой следом.

на усталостную нагрузку швартовных тросов морских турбин. Исследователи NREL также обнаружил увеличение общей выработки электроэнергии на 2,4% за счет использования оптимально фиксированного рыскания. углы для массива морских ветряных турбин.

Турбина | Определение, типы и факты

ветряные турбины

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Жан-Виктор Понселе

Похожие темы:

газотурбинный двигатель ветряная мельница мощность удельная скорость импульсная турбина турбина с реверсивным насосом

Просмотреть весь связанный контент →

Последние новости

1 июня 2023 г., 9:36 по восточному времени (AP)

Всплески возобновляемой энергии, вызванные солнечным бумом и высокими ценами на топливо, говорится в отчете

В этом году в мире появится рекордное количество возобновляемых источников электроэнергии поскольку правительства и потребители стремятся компенсировать высокие цены на энергию и воспользоваться бумом солнечной энергетики

18 мая 2023 г. , 14:28 по восточноевропейскому времени (AP)

США дают зеленый свет основной линии электропередачи для возобновляемых источников энергии в западных штатах

Правительство США одобрило предложенную многомиллиардную линию электропередачи, по которой ветровая электроэнергия будет передаваться из сельской местности Нью-Мексико в крупные города на Западе.0003

турбина , любое из различных устройств, преобразующих энергию потока жидкости в механическую энергию. Преобразование обычно осуществляется путем пропускания жидкости через систему стационарных каналов или лопастей, которые чередуются с каналами, состоящими из реберных лопастей, прикрепленных к ротору. Организовав поток таким образом, что тангенциальная сила или крутящий момент воздействует на лопасти ротора, ротор вращается и совершается работа.

Турбины можно разделить на четыре основных типа в зависимости от используемых жидкостей: вода, пар, газ и ветер. Хотя одни и те же принципы применимы ко всем турбинам, их конкретные конструкции достаточно различаются, чтобы заслуживать отдельного описания.

Водяная турбина использует потенциальную энергию, возникающую из-за разницы высот между водохранилищем выше по течению и уровнем воды на выходе из турбины (отводящий канал), для преобразования этого так называемого напора в работу. Водяные турбины являются современными преемниками простых водяных колес, которым около 2000 лет. Сегодня гидротурбины в основном используются для производства электроэнергии.

Однако наибольшее количество электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами, соединенными с электрическими генераторами. Турбины приводятся в движение паром, вырабатываемым либо в генераторе, работающем на ископаемом топливе, либо в атомном генераторе. Энергию, которую можно извлечь из пара, удобно выражать через изменение энтальпии на турбине. Энтальпия отражает как тепловую, так и механическую формы энергии в процессе течения и определяется как сумма внутренней тепловой энергии и произведения давления на объем. Доступное изменение энтальпии через паровую турбину увеличивается с температурой и давлением парогенератора и с пониженным давлением на выходе из турбины.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

Для газовых турбин энергия, извлекаемая из жидкости, также может быть выражена через изменение энтальпии, которое для газа почти пропорционально перепаду температуры на турбине. В газовых турбинах рабочим телом является воздух, смешанный с газообразными продуктами сгорания. Большинство газотурбинных двигателей включают как минимум компрессор, камеру сгорания и турбину. Обычно они монтируются как единое целое и работают как полный первичный двигатель в так называемом открытом цикле, когда воздух всасывается из атмосферы, а продукты сгорания, наконец, снова выбрасываются в атмосферу. Поскольку успешная работа зависит от интеграции всех компонентов, важно рассматривать все устройство, которое на самом деле является двигателем внутреннего сгорания, а не только турбину. По этой причине газовые турбины рассматриваются в статье как двигатели внутреннего сгорания.

Энергия ветра может извлекаться с помощью ветряной турбины для производства электроэнергии или для откачивания воды из колодцев. Ветряные турбины являются преемниками ветряных мельниц, которые были важными источниками энергии с позднего средневековья до 19 века.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подпишитесь сейчас

Fred Landis

Водяные турбины обычно делятся на две категории: (1) импульсные турбины, используемые для высокого напора воды и низкого расхода, и (2) реактивные турбины, обычно используемые для напора ниже 450 метров и умеренного расхода. или высокие скорости потока. Эти два класса включают в себя основные широко используемые типы, а именно импульсную турбину Пелтона и реактивные турбины типа Фрэнсиса, пропеллерные, Каплана и Дериаза. Турбины могут быть расположены как с горизонтальным, так и, чаще, с вертикальным валом. Для каждого типа возможны широкие конструктивные изменения для соответствия конкретным местным гидравлическим условиям. Сегодня большинство гидравлических турбин используются для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях.

Импульсные турбины

В импульсных турбинах потенциальная энергия, или напор воды, сначала преобразуется в кинетическую энергию путем выпуска воды через сопло правильной формы. Струя, выбрасываемая в воздух, направляется на изогнутые ковши, закрепленные на периферии рабочего колеса, для извлечения энергии воды и преобразования ее в полезную работу.

Современные импульсные турбины основаны на конструкции, запатентованной в 1889 году американским инженером Лестером Алленом Пелтоном. Свободная струя воды ударяется о лопатки турбины по касательной. Каждый ковш имеет высокий центральный гребень, так что поток разделяется так, что желоб остается с обеих сторон. Колеса пелтона подходят для высокого напора, обычно более 450 метров, при относительно низком расходе воды. Для максимальной эффективности скорость кончика литника должна равняться примерно половине скорости ударной струи. КПД (работа, производимая турбиной, деленная на кинетическую энергию свободной струи) может превышать 91 процент при работе с 60–80 процентами полной нагрузки.

Мощность данного колеса можно увеличить, используя более одного жиклера. Двухструйные устройства являются общими для горизонтальных валов. Иногда на один вал монтируются два отдельных бегунка, приводящих в движение один электрогенератор. Агрегаты с вертикальным валом могут иметь четыре или более отдельных форсунок.

Если электрическая нагрузка на турбину изменяется, ее выходная мощность должна быть быстро отрегулирована в соответствии с потребностями. Это требует изменения расхода воды, чтобы поддерживать постоянную скорость генератора. Скорость потока через каждую форсунку регулируется расположенным в центре копьем или иглой тщательной формы, которая скользит вперед или назад под управлением гидравлического серводвигателя.

Надлежащая конструкция иглы гарантирует, что скорость воды, выходящей из форсунки, остается практически неизменной независимо от отверстия, что обеспечивает почти постоянную эффективность в большей части рабочего диапазона. Нецелесообразно резко уменьшать расход воды, чтобы соответствовать уменьшению нагрузки. Это может привести к разрушительному скачку давления (гидравлическому удару) в подающем трубопроводе или затворе. Таких всплесков можно избежать, добавив временное разливное сопло, которое открывается, когда основное сопло закрывается, или, что чаще, частично вставляя дефлекторную пластину между струей и колесом, отводя и рассеивая часть энергии, пока игла медленно закрывается.

Еще один тип импульсной турбины — турботурбина. Струя падает под косым углом на бегунок с одной стороны и продолжает движение по единственному пути, выходя с другой стороны бегуна. Этот тип турбины использовался в агрегатах среднего размера с умеренно высоким напором.

Реактивные турбины

В реактивной турбине силы, приводящие в движение ротор, достигаются реакцией ускоряющегося потока воды в рабочем колесе при падении давления. Принцип реакции можно наблюдать в ротационном дождевателе для газонов, где выходящая струя вращает ротор в противоположном направлении. Из-за большого разнообразия возможных конструкций рабочих колес реактивные турбины могут использоваться в гораздо большем диапазоне напоров и скоростей потока, чем импульсные турбины. Реакционные турбины обычно имеют спиральный входной корпус с регулирующими заслонками для регулирования расхода воды. На входе часть потенциальной энергии воды может быть преобразована в кинетическую энергию по мере ускорения потока. Энергия воды впоследствии извлекается в роторе.

Как отмечалось выше, широко используются четыре основных типа реактивных турбин: Каплана, Фрэнсиса, Дериаза и пропеллерного типа. В турбинах Каплана с неподвижными лопастями и турбинах Каплана с регулируемыми лопастями (названных в честь австрийского изобретателя Виктора Каплана) через машину проходит осевой поток. Турбины типа Фрэнсиса и Дериаза (в честь американского изобретателя британского происхождения Джеймса Б. Фрэнсиса и швейцарского инженера Пола Дериаза соответственно) используют «смешанный поток», когда вода входит радиально внутрь и выходит в осевом направлении. Рабочие лопатки на турбинах Фрэнсиса и винтовых турбинах состоят из неподвижных лопастей, тогда как в турбинах Каплана и Дериаза лопасти могут вращаться вокруг своей оси, которая находится под прямым углом к ​​главному валу.