一种膨胀发电机进气调节系统及方法与流程

本发明属于膨胀发电机进气调节设备技术领域，具体涉及一种膨胀发电机进气调节系统及方法。

背景技术：

压缩空气储能是在电网电量过剩时，启动压缩空气储能过程，消耗电能驱动压缩机运行，空气经多级压缩后进入压缩空气储气罐；电网电量紧缺时，启动膨胀机发电过程：储气罐内的高压空气进入膨胀机进行多级膨胀，驱动膨胀机旋转，驱动发电机发电。

膨胀发电机启动发电分为两个过程，首先是启动冲转过程，膨胀发电机从静止状态达到额定转速后，进入带负荷发电过程。在两个过程中不断消耗压缩空气，因此储气罐压力是一个逐渐降低过程，启动前储气罐压力为最大，此时膨胀发电机冲转启动，因膨胀发电机转子轻，冲转所需进气量小，如果按传统方式只用一个进气调节阀，将会使得调节阀开度过小，膨胀发电机转速不易控制，转速波动大，并网过程中转速难以控制，造成并网困难，同时也易造成机组超速事故，而且高压力下的节流调节容易造成机组效率降低。因此需要发电机进气调节系统，即能满足机组冲转过程中转速的精确控制，又能满足机组带额定负荷运行的要求。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：提供一种膨胀发电机进气调节系统及方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

本发明采取的技术方案为：一种膨胀发电机进气调节系统，包括储气罐、进气主气门、带负荷阀、冲转阀、换热器、传动轴、膨胀机和发电机，进气主气门安装在储气罐的出口管道上；进气主气门后的出口管道分为支路一和支路二，支路一管道上安装有带负荷阀，支路二管道上安装有冲转阀，支路一管道与支路二管道汇集后连接到换热器，换热器连接到膨胀机，发电机与膨胀机通过传动轴相连。

优选的，上述支路一管道直径大于支路二管道直径，带负荷阀的通径大于冲转阀的通径。

优选的，上述进气主气门为开关型阀门，采用电动、气动或液动控制的气门。

一种膨胀发电机进气调节系统的调节方法，该方法为：机组停运时，全关进气主气门、带负荷阀和冲转阀；机组启动冲转到带满负荷过程中，带负荷阀开度v3、冲转阀开度v4均分别是总阀位指令vt的函数；

机组启动冲转过程中，全开进气主气门和全关带负荷阀，根据设定的膨胀发电机目标转速和升速率，为使实际转速与目标转速一致，总阀位指令vt逐渐增大，冲转阀开度v4在总阀位指令vt的作用下逐渐增大，使得机组实际转速与目标转速匹配，直至机组稳定在额定转速；

当机组转速达到额定转速，并入电网运行时，总阀位指令vt增大3％，冲转阀开度v4同步开大，防止发电机逆功率。升负荷过程中，为使实际负荷与目标负荷一致，总阀位指令vt逐渐增大，当总阀位指令达到15％时，冲转阀开完，同时，带负荷阀开度v3逐渐开启，使机组实际负荷与机组的目标负荷相匹配；当总阀位指令达到50％时，逐渐关闭冲转阀，总阀位指令达到70％，冲转阀关完。

负荷阀开度v3与总阀位指令vt满足以下关系：

式中，f(vt)由负荷阀(3)阀门流量特性决定的函数。

冲转阀开度v4与总阀位指令vt满足以下关系：

式中，g(vt)由冲转阀(3)阀门流量特性决定的函数。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明根据机组不同的启动阶段，使得压缩空气通过不同的管路进入膨胀机做功，既能实现膨胀发电机启动过程中转速的精准控制，防止发生超速事故，提高机组并网速度，又能实现机组带额定负荷运行的要求。

附图说明

图1为本发明的系统图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1所示，一种膨胀发电机进气调节系统，包括储气罐1、进气主气门2、带负荷阀3、冲转阀4、换热器5、传动轴6、膨胀机7和发电机8，进气主气门2安装在储气罐1的出口管道上；进气主气门2后的出口管道分为支路一9和支路二10，支路一9管道上安装有带负荷阀3，支路二10管道上安装有冲转阀4，支路一9管道与支路二10管道汇集后连接到换热器5，换热器5连接到膨胀机7，发电机8与膨胀机7通过传动轴相连。

系统工作时，高压空气储存在储气罐1中，通过支路一或支路二经换热器5加热后进入膨胀机7进行膨胀做工，带动发电机8发电。

优选的，上述支路一9管道直径大于支路二10管道直径，带负荷阀3的通径大于冲转阀4的通径。

优选的，上述进气主气门2为开关型阀门，采用电动、气动或液动控制的气门2，进气主气门2具有快关功能。

支路一管路的管径满足机组额定进气压力下带膨胀发电机带满负荷运行的要求，带负荷阀3的通径满足机组额定进气压力下带膨胀发电机带满负荷运行的要求。

支路二管路的管径满足机组最低冲转压力下带5％额定负荷运行的要求，冲转阀4的通径满足机组额定进气压力下带带5％额定负荷运行的要求。

优选的，上述带负荷阀3、冲转阀4为调节型阀门，可以在任意开度保持或运行，为电动、气动或液动操纵控制方式。

实施例2：一种膨胀发电机进气调节系统的调节方法，该方法为：机组停运时，全关进气主气门2、带负荷阀3和冲转阀4；机组启动冲转到带满负荷过程中，带负荷阀3开度v3、冲转阀4开度v4均分别是总阀位指令vt的函数；

机组启动冲转过程中，全开进气主气门2和全关带负荷阀3，根据设定的膨胀发电机目标转速和升速率，为使实际转速与目标转速一致，总阀位指令vt逐渐增大，冲转阀4开度v4在总阀位指令vt的作用下逐渐增大，使得机组实际转速与目标转速匹配，直至机组稳定在额定转速；

当机组转速达到额定转速，并入电网运行时，总阀位指令vt增大3％，冲转阀4开度v4同步开大，防止发电机逆功率。升负荷过程中，为使实际负荷与目标负荷一致，总阀位指令vt逐渐增大，当总阀位指令达到15％时，冲转阀4开完，同时，带负荷阀3开度v3逐渐开启，使机组实际负荷与机组的目标负荷相匹配；当总阀位指令达到50％时，逐渐关闭冲转阀4，总阀位指令达到70％，冲转阀4关完。

负荷阀3开度v3与总阀位指令vt满足以下关系：

式中，f(vt)由负荷阀(3)阀门流量特性决定的函数。

冲转阀开度v4与总阀位指令vt满足以下关系：

式中，g(vt)由冲转阀(3)阀门流量特性决定的函数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式实例，本发明的保护范围并不局限于此。熟悉该技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易找到变化或替换方式，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。为此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。