GE9FB燃機(jī)的啟動過程介紹

1、燃機(jī)的啟動過程介紹一、變頻啟動二、燃燒系統(tǒng)一、變頻啟動一、變頻啟動 1、LCI作用及特點(diǎn) 2、LCI的設(shè)備介紹 3、LCI的工作原理 4、LCI的啟動過程 1、LCI作用及特點(diǎn) （1 1）概念：）概念：在機(jī)組的起動過程中，當(dāng)透平發(fā)出的功率小于壓氣機(jī)所需功率這一段時間內(nèi)，必需由外部動力來拖動機(jī)組的轉(zhuǎn)子，在達(dá)到自持狀態(tài)（自持轉(zhuǎn)速2400R/MIN）(此時，由透平發(fā)出的功率等于壓氣機(jī)所需的功率)時，再把外部設(shè)備脫開。我們把此外部動力設(shè)備及其附件系統(tǒng)稱為起動系統(tǒng)。（130MW 以上的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，則毫無例外的選用靜態(tài)起動系統(tǒng)，即LCI) （2 2）作用：作用：發(fā)電機(jī)和電動機(jī)在電磁原理上是相同的，同

2、步發(fā)電機(jī)完全可以作為同步電動機(jī)工作。如果在發(fā)電機(jī)定子上通上三相交流電，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子勵磁后也會建立一個磁場。這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的力就是同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動力矩。如果由工頻電源供電，它只能在3000r/min 運(yùn)行，為滿足燃機(jī)逐漸升速的要求，需通過改變電源的頻率使發(fā)電機(jī)逐漸升速，以達(dá)到拖動燃?xì)廨啓C(jī)起動的目的。（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：1）.容量很大；2）.控制復(fù)雜，起動過程中有單獨(dú)拖動，也有與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合拖動；3）.輸出不但與LS2100本身的頻率、電壓有關(guān)，還與同步電機(jī)的勵磁電流有關(guān)；4）.輸出的對象是同步電動機(jī)；5）.SCR等發(fā)熱原件的冷卻方式采用的是水冷，而不是一般變頻器的空冷。3

3、、LCI的設(shè)備介紹（1 1）設(shè)備組成：）設(shè)備組成：在 LCI 靜態(tài)起動系統(tǒng)中，其主要部件是靜態(tài)變頻器 LS2100，它是專門用來把同步發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行使機(jī)組起動的一種裝置。每套 LS2100 包含的硬件都放在以下三個柜子里：控制柜/泵柜。前面是控制柜，完成控制、通訊、I/O 板等功能。后面是泵柜，用來存放液體冷卻系統(tǒng)的各種組件，包括主備用冷卻泵、冷卻介質(zhì)容器、過濾器和去離子器。 功率轉(zhuǎn)換柜。它包括變換器柜和逆變器柜，用來安裝晶閘管功率轉(zhuǎn)換電路和門控回路，以及電源的輸入和功率的輸出。（2 2）部件作用）部件作用(1)隔離變壓器提供電壓和相位合適的三相交流電給LS2100的整流橋，并使之與交流

4、系統(tǒng)母線隔離。變壓器有兩組三相副繞組，每一組額定電壓為2080V（相當(dāng)于逆變橋額定電壓的一半），由三角形連接的變壓器次級向一套整流橋供電，另一套通過丫形連接變壓器次級供電，這樣的配置使一套整流橋的三相交流輸出電壓相位有30位移，能使諧波電流降低，其中最明顯的是5次、7次諧波的降低。（2）整流橋。整流橋?qū)⒏綦x變次級輸出的兩組三相電整流成直流電，并通過多脈沖觸發(fā)SCR模塊，使輸出的直流電壓、電流根據(jù)系統(tǒng)要求，從零到額定值發(fā)生線性變化。(3)直流電抗器是一個空心電感器，電感的作用是使整流橋出來的脈動直流經(jīng)過電感存貯和釋放后更平穩(wěn)、穩(wěn)定。（4）逆變橋。逆變橋主要是對整流橋輸出的直流電經(jīng)進(jìn)行逆變，形成1

5、20角差的交流電，通過多脈沖觸發(fā)SCR管的開關(guān)，得到三相近似正弦波的電流，用于驅(qū)動同步電機(jī)。（5）輸出切換裝置。燃?xì)廨啓C(jī)起動時首先要把發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為同步電機(jī)使用，起動結(jié)束則再轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)使用。（6）控制系統(tǒng)。LS2100與外部的通信和控制是通過高速以太網(wǎng)來實現(xiàn)的；對SCR模塊的觸發(fā)是通過內(nèi)部光纖來實現(xiàn)的，主要是按照規(guī)定的程序、要求及實時測量的參數(shù)來給SCR（整流和逆變）模塊發(fā)出合適的觸發(fā)脈沖。(7)冷卻系統(tǒng)。構(gòu)成靜態(tài)啟動器冷卻系統(tǒng)的主要器件都裝在泵控制柜內(nèi)，該控制柜位于控制器柜的背面。冷卻系統(tǒng)將發(fā)熱元件（如SCR和高內(nèi)阻）中的熱量傳遞至熱交換器。冷卻液是由電阻率超過1M/cm的去離子水與防凍液組成的

6、，主水回路與每個整流器或逆變模塊是通過絕緣引水管連接的，以保證SCR的絕緣。(8)靜態(tài)起動裝置與燃?xì)廨啓C(jī)組的連接方式。每一套靜態(tài)起動裝置可通過輸出切換裝置和通信控制系統(tǒng)的靈活配置，分時起動多臺燃汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。圖3-38所示的是兩套靜態(tài)起動裝置（用LCI表示）與兩臺機(jī)組的一種配置圖，這樣的配置可以用兩套靜態(tài)起動裝置的隨意一套來起動任何一臺燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，對于有更多臺機(jī)組的電廠可以以此類推來進(jìn)行配置。3、LCI的原理在啟動過程中LCI起到一個變頻器的作用，變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式，先把工頻交流電源通過整

7、流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由4個部分組成： 整流器逆變器中間電路電動機(jī)控制系統(tǒng)工頻交流電源整流電路整流電路：是將交流電變換成直流電，為逆變電路提供所需的直流電源。常見的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成，與三相交流電源連接。中間電路中間電路：對整流電路的輸出進(jìn)行濾波平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。當(dāng)變頻器是電壓型變頻器時，中間電路的主元件是大容量的電解電容；當(dāng)變頻器是電流型時，中間電路的主元件是由大容量的電感組成。F級燃?xì)廨啓C(jī)組所用的LCI 是電流型變頻器。逆變電路逆變電路：把直流電通過逆

8、變器變成不同頻率的交流電。控制系統(tǒng)：主要包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、保持電路、外部接口電路和操作顯示電路等，控制系統(tǒng)是變頻器的控制中心，當(dāng)它接收到燃機(jī)控制系統(tǒng)以及主電路送來的控制信號后，會發(fā)出相應(yīng)的控制信號去控制主電路，使主電路按設(shè)定的要求工作，同時控制電路還會將有關(guān)設(shè)備和機(jī)器狀態(tài)信號送給顯示裝置，以顯示有關(guān)信息，便于用戶操作或了解變頻器的工作情況。 在起動時， LCI 的輸出連接到發(fā)電機(jī)定子電樞繞組上，每一瞬間有兩相通電，就在定子上產(chǎn)生一個磁場，根據(jù)裝在轉(zhuǎn)子上的位置信號器觸發(fā)的信號加在逆變器上，通過改變通入電流的繞組來產(chǎn)生一個每次改變 60的逐步旋轉(zhuǎn)的磁場。這個磁場與已經(jīng)加了

9、勵磁的轉(zhuǎn)子共同作用，就使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。逐步增加逆變器輸出電流的頻率，就使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速逐步增加。 工作過程如下：1.在0t1期間，VS1，VS6導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS1R1、L1L2、R2VS6Ud-。2.在t1t2期間，VS1，VS2導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS1R1、L1L3、R3VS2Ud-。3.在t2t3期間，VS3，VS2導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS3R2、L2L3、R3VS2Ud-。4.在t3t4期間，VS3，VS4導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS3R2、L2L1、R1VS4Ud-。5.在t4t5期

10、間，VS5，VS4導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS5R3、L3L1、R1VS4Ud-。6.在t5t6期間，VS5，VS6導(dǎo)通，有電流Id流過負(fù)載，電流途徑是：Ud+LVS5R3、L3L2、R2VS6Ud-。上述6個過程為一個周期內(nèi)的完整過程，當(dāng)一個周期結(jié)束后，接著進(jìn)入下一個周期，即重復(fù)上述6個過程，直至啟動過程結(jié)束，逆變器才停止工作。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的測量原理:燃機(jī)發(fā)電機(jī)作為同步發(fā)電機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)子的初始位置必須在LCI啟動前的瞬間測定，以使控制系統(tǒng)確定最先被觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管，使轉(zhuǎn)子獲得最大的電磁啟動轉(zhuǎn)矩。不同的廠家，采用不同的原理測量轉(zhuǎn)子初始位置，LCI采用的轉(zhuǎn)子初始位置測

11、量原理也不相同，三菱采用的是轉(zhuǎn)子位置傳感器的方法，而其他廠家如ABB大多采用電氣測角推算的辦法。兩種方法介紹如下：1）轉(zhuǎn)子位置傳感器，在大軸末端安裝一個六齒齒盤，在支架上配置3個位置傳感器探頭，布置A相位置傳感器與定子中心線重合，A，B，C相傳感器位置依次差一定角度，供給直流穩(wěn)壓電源，在機(jī)組靜止時也能發(fā)出相差互為120的方波脈沖信號，通過這3個方波脈沖信號可隨時疊加計算出轉(zhuǎn)子的位置。2）電氣測角推算法，在啟動前，首先投入勵磁，從定子出口電壓互感器取出三相感應(yīng)電勢進(jìn)行計算便可得知轉(zhuǎn)子的初始位置。此結(jié)果將送到控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子位置計算模塊，配合脈沖發(fā)生器的零脈沖檢測結(jié)果，便可在同步電動機(jī)的整個運(yùn)行過

12、程中得知轉(zhuǎn)子的動態(tài)位置。 4、LCI啟動過程（1)1)啟動步驟：啟動步驟：1) 合 52SS、 89MD， 分 89ND 、合89SS。 2) 置 EX2100 在手動或靜態(tài)啟動模式; 3)發(fā)送 4 20mA 速度參考值至 LCI; 4)發(fā)送 LCI運(yùn)行和轉(zhuǎn)矩指令; 5)到 90% 轉(zhuǎn)速,EX2100至自動 ; 6) 89SS 打開, 89ND 合上;7) LCI停止退出運(yùn)行。（2 2）啟動曲線）啟動曲線起動：在起動前，機(jī)組應(yīng)處于盤車狀態(tài)。當(dāng)起動令下達(dá)后，LCI 將加速機(jī)組達(dá)到清吹轉(zhuǎn)速 23.3%，(698r/min)見圖 8-23 中的 AB 段。清吹：機(jī)組保持在清吹轉(zhuǎn)速，直到要求完成的清吹

13、時間，約 11 分鐘，見圖 8-23 中的BC 段。點(diǎn)火：當(dāng)清吹程序完成時，LCI 切斷到發(fā)電機(jī)定子的電流并讓燃?xì)廨啓C(jī)滑行，降到燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速 14.5 %，即圖 8-22 中的 D 點(diǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時，啟動點(diǎn)火程序。暖機(jī): 當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)內(nèi)探測到火焰時，暖機(jī)計時器開始計時，暖機(jī) 1 分鐘。在暖機(jī)期間，LCI 將燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速保持在點(diǎn)火轉(zhuǎn)速,即圖 8-22 中所示的 DE 段。加速：在燃?xì)廨啓C(jī)暖機(jī)周期結(jié)束時，見圖 8-20 中的 F 點(diǎn)， Mark VI 將 LCI 速度設(shè)置點(diǎn)設(shè)置到 100 % 轉(zhuǎn)速。LCI 跟蹤電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，經(jīng)預(yù)定的程序由起動控制控制機(jī)組加速。燃?xì)廨啓C(jī)閉環(huán)加速控制將限制機(jī)組過快的加速