GE9FB燃机的启动过程介绍

燃机的启动过程介绍一、变频启动二、燃烧系统一、变频启动1、LCI作用及特点2、LCI的设备介绍3、LCI的工作原理4、LCI的启动过程1、LCI作用及特点（1）概念：在机组的起动过程中，当透平发出的功率小于压气机所需功率这一段时间内，必需由外部动力来拖动机组的转子，在达到自持状态（自持转速2400R/MIN）(此时，由透平发出的功率等于压气机所需的功率)时，再把外部设备脱开。我们把此外部动力设备及其附件系统称为起动系统。（130MW以上的燃气轮机发电机组，则毫无例外的选用静态起动系统，即LCI)（2）作用：发电机和电动机在电磁原理上是相同的，同步发电机完全可以作为同步电动机工作。如果在发电机定子上通上三相交流电，将产生一个旋转磁场。转子励磁后也会建立一个磁场。这两个磁场相互作用产生的力就是同步电动机的转动力矩。如果由工频电源供电，它只能在3000r/min运行，为满足燃机逐渐升速的要求，需通过改变电源的频率使发电机逐渐升速，以达到拖动燃气轮机起动的目的。（3）特点：1）.容量很大；2）.控制复杂，起动过程中有单独拖动，也有与燃气轮机联合拖动；3）.输出不但与LS2100本身的频率、电压有关，还与同步电机的励磁电流有关；4）.输出的对象是同步电动机；5）.SCR等发热原件的冷却方式采用的是水冷，而不是一般变频器的空冷。3、LCI的设备介绍（1）设备组成：在LCI静态起动系统中，其主要部件是静态变频器LS2100，它是专门用来把同步发电机作为电动机运行使机组起动的一种装置。每套LS2100包含的硬件都放在以下三个柜子里：控制柜/泵柜。前面是控制柜，完成控制、通讯、I/O板等功能。后面是泵柜，用来存放液体冷却系统的各种组件，包括主备用冷却泵、冷却介质容器、过滤器和去离子器。功率转换柜。它包括变换器柜和逆变器柜，用来安装晶闸管功率转换电路和门控回路，以及电源的输入和功率的输出。（2）部件作用(1)隔离变压器提供电压和相位合适的三相交流电给LS2100的整流桥，并使之与交流系统母线隔离。变压器有两组三相副绕组，每一组额定电压为2080V（相当于逆变桥额定电压的一半），由三角形连接的变压器次级向一套整流桥供电，另一套通过丫形连接变压器次级供电，这样的配置使一套整流桥的三相交流输出电压相位有30°位移，能使谐波电流降低，其中最明显的是5次、7次谐波的降低。（2）整流桥。整流桥将隔离变次级输出的两组三相电整流成直流电，并通过多脉冲触发SCR模块，使输出的直流电压、电流根据系统要求，从零到额定值发生线性变化。(3)直流电抗器是一个空心电感器，电感的作用是使整流桥出来的脉动直流经过电感存贮和释放后更平稳、稳定。（4）逆变桥。逆变桥主要是对整流桥输出的直流电经进行逆变，形成120°角差的交流电，通过多脉冲触发SCR管的开关，得到三相近似正弦波的电流，用于驱动同步电机。（5）输出切换装置。燃气轮机起动时首先要把发电机转为同步电机使用，起动结束则再转为发电机使用。（6）控制系统。LS2100与外部的通信和控制是通过高速以太网来实现的；对SCR模块的触发是通过内部光纤来实现的，主要是按照规定的程序、要求及实时测量的参数来给SCR（整流和逆变）模块发出合适的触发脉冲。(7)冷却系统。构成静态启动器冷却系统的主要器件都装在泵控制柜内，该控制柜位于控制器柜的背面。冷却系统将发热元件（如SCR和高内阻）中的热量传递至热交换器。冷却液是由电阻率超过1MΩ/cm的去离子水与防冻液组成的，主水回路与每个整流器或逆变模块是通过绝缘引水管连接的，以保证SCR的绝缘。(8)静态起动装置与燃气轮机组的连接方式。每一套静态起动装置可通过输出切换装置和通信控制系统的灵活配置，分时起动多台燃汽轮机发电机组。图3-38所示的是两套静态起动装置（用LCI表示）与两台机组的一种配置图，这样的配置可以用两套静态起动装置的随意一套来起动任何一台燃气轮机发电机组，对于有更多台机组的电厂可以以此类推来进行配置。3、LCI的原理在启动过程中LCI起到一个变频器的作用，变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由4个部分组成：整流器逆变器中间电路电动机控制系统工频交流电源～～～整流电路：是将交流电变换成直流电，为逆变电路提供所需的直流电源。常见的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成，与三相交流电源连接。中间电路：对整流电路的输出进行滤波平滑，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。当变频器是电压型变频器时，中间电路的主元件是大容量的电解电容；当变频器是电流型时，中间电路的主元件是由大容量的电感组成。F级燃气轮机组所用的LCI是电流型变频器。逆变电路：把直流电通过逆变器变成不同频率的交流电。控制系统：主要包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、保持电路、外部接口电路和操作显示电路等，控制系统是变频器的控制中心，当它接收到燃机控制系统以及主电路送来的控制信号后，会发出相应的控制信号去控制主电路，使主电路按设定的要求工作，同时控制电路还会将有关设备和机器状态信号送给显示装置，以显示有关信息，便于用户操作或了解变频器的工作情况。在起动时，LCI的输出连接到发电机定子电枢绕组上，每一瞬间有两相通电，就在定子上产生一个磁场，根据装在转子上的位置信号器触发的信号加在逆变器上，通过改变通入电流的绕组来产生一个每次改变60°的逐步旋转的磁场。这个磁场与已经加了励磁的转子共同作用，就使发电机旋转。逐步增加逆变器输出电流的频率，就使转子的转速逐步增加。工作过程如下：1.在0~t1期间，VS1，VS6导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS1→R1、L1→L2、R2→VS6→Ud-。2.在t1~t2期间，VS1，VS2导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS1→R1、L1→L3、R3→VS2→Ud-。3.在t2~t3期间，VS3，VS2导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS3→R2、L2→L3、R3→VS2→Ud-。4.在t3~t4期间，VS3，VS4导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS3→R2、L2→L1、R1→VS4→Ud-。5.在t4~t5期间，VS5，VS4导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS5→R3、L3→L1、R1→VS4→Ud-。6.在t5~t6期间，VS5，VS6导通，有电流Id流过负载，电流途径是：Ud+→L→VS5→R3、L3→L2、R2→VS6→Ud-。上述6个过程为一个周期内的完整过程，当一个周期结束后，接着进入下一个周期，即重复上述6个过程，直至启动过程结束，逆变器才停止工作。发电机转子初始位置的测量原理:燃机发电机作为同步发电机启动时，转子的初始位置必须在LCI启动前的瞬间测定，以使控制系统确定最先被触发导通的晶闸管，使转子获得最大的电磁启动转矩。不同的厂家，采用不同的原理测量转子初始位置，LCI采用的转子初始位置测量原理也不相同，三菱采用的是转子位置传感器的方法，而其他厂家如ABB大多采用电气测角推算的办法。两种方法介绍如下：1）转子位置传感器，在大轴末端安装一个六齿齿盘，在支架上配置3个位置传感器探头，布置A相位置传感器与定子中心线重合，A，B，C相传感器位置依次差一定角度，供给直流稳压电源，在机组静止时也能发出相差互为120°的方波脉冲信号，通过这3个方波脉冲信号可随时叠加计算出转子的位置。2）电气测角推算法，在启动前，首先投入励磁，从定子出口电压互感器取出三相感应电势进行计算便可得知转子的初始位置。此结果将送到控制系统中的转子位置计算模块，配合脉冲发生器的零脉冲检测结果，便可在同步电动机的整个运行过程中得知转子的动态位置。4、LCI启动过程（1)启动步骤：1)合52SS、89MD，分89ND、合89SS。2)置EX2100在手动或静态启动模式;3)发送4~20mA速度参考值至LCI;4)发送LCI运行和转矩指令;5)到90%转速,EX2100至自动;6)89SS打开,89ND合上;7)LCI停止退出运行。（2）启动曲线起动：在起动前，机组应处于盘车状态。当起动令下达后，LCI将加速机组达到清吹转速23.3%，(698r/min)见图8-23中的AB段。清吹：机组保持在清吹转速，直到要求完成的清吹时间，约11分钟，见图8-23中的BC段。点火：当清吹程序完成时，LCI切断到发电机定子的电流并让燃气轮机滑行，降到燃气轮机点火转速14.5%，即图8-22中的D点。燃气轮机达到点火转速时，启动点火程序。暖机:当燃气轮机燃烧系统内探测到火焰时，暖机计时器开始计时，暖机1分钟。在暖机期间，LCI将燃气轮机转速保持在点火转速,即图8-22中所示的DE段。加速：在燃气轮机暖机周期结束时，见图8-20中的F点，MarkVI将LCI速度设置点设置到100%转速。LCI跟踪电流与转速的关系曲线，经预定的程序由起动控制控制机组加速。燃气轮机闭环加速控制将限制机组过快的加速。在大约81%转速时，见图8-20中的G点，LCI电流按电流与速度关系曲线规定递减。LCI退出运行：在大约90%转速时，LCI、励磁系统与发电机端子断开，LCI退出，LCI的电动隔离闸刀断开，发电机中性点接地开关合上燃气轮机继续加速到100%速度。起励：当机组转速达到14HF（约98%转速）时，励磁系统再次投入，励磁系统转为自动模式，发电机起励，等待并网本次课程结束谢谢！