一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统及控制方法与流程

本发明涉及的是一种动力系统及控制方法，具体地说是长输管线动力系统。

背景技术：

1、对于天然气长输管线，沿线每间隔几百公里便需要建立一个天然气压气站，常用的管道气体增压的方法为使用燃气轮机或者电动机驱动压缩机进行天然气增压。在经济不发达的地区(如中亚、中南亚、中东部分地区)，缺少电网支持，只能采用燃气轮机驱动压缩机的方式(使用长输管线中的天然气作为燃料气)。

2、目前长输管线上安装的燃气轮机功率等级大多为30mw级，采用简单循环、其运行效率仅为35％左右，对天然气的利用率较低、运行成本很高；并且在高温环境下功率降低明显，对工艺管道大流量工况造成影响。另外，因现场没有电网输电，需要自备燃气发电机发电供应全站电网的黑启动，这无疑增加了场站运行维护的难度和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供能源利用率高、动力集成度高、运维管理效率高的一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统及控制方法。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、本发明一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统，其特征是：包括燃汽轮机发电机组、烟气管道、余热锅炉、蒸汽轮机发电机组、电驱压缩机组，燃汽轮机发电机组包括燃气轮机，燃气轮机的涡轮轴连接燃机发电机，燃气轮机的涡轮连通烟气管道，烟气管道连通余热锅炉，余热锅炉的蒸汽通入蒸汽轮机发电机组的汽轮机，汽轮机连接汽轮机发电机，所述电驱压缩机组包括电机、变频调速器、压缩机，变频调速器通过供电电缆连接燃机发电机、汽轮机发电机，电机通过变频调速器调节输出功率，并通过联轴器驱动压缩机。

4、本发明还可以包括：

5、1、还包括场站自用电单元，场站自用单元通过变压器将燃机发电机和汽轮机发电机提供的电转换为生活用电供场站自用。

6、2、所述燃气轮机包括并联的三个。

7、本发明一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统的控制方法，其特征是：当电驱压缩机组处于出口压力控制模式时，对出口压力设定值与出口压力实际值的偏差进行pid计算，pid输出为电驱压缩机组输出流量系数的设定值，其控制目标使电驱压缩机组运行点相对喘振控制线的距离相等；在运行该算法时若入口压力低于预先设定的限制保护值时，限制保护优于等距离控制算法，即流量系数的设定值取上次控制计算时的实际输出流量系数反馈值；压缩机控制系统ucp接到该设定值后，将本机的实际输出流量系数与设定值进行比较，从而控制压缩机转速或防喘振控制阀开度，实现所有带载机组在平稳、等距离运行的条件下工艺母管压力恒定。

8、本发明的优势在于：

9、1、燃-蒸联合循环技术在压气站内的应用，有效提高能源利用率，降低了输气成本。经估算输气量不同，燃电压缩机组每输送1亿立方米天然气，将节省8～13万立方米燃料气；

10、2、建立了电站单元集中输送电力，调配负荷，提高管线整体运行效率、便于运维管理；

11、3、采用高度集成的动力系统，替代燃气发电机提高压气站的可靠性，使压气站摆脱对外电的依赖，在电力不发达地域具有实用性；

12、4、在多条输气管线并行的大型站点，相对于燃驱压缩机组逐个驱动的模式，电力驱动的方式灵活可控，有利于燃气轮机保持高工况运行，在流量调节时的响应速度也有所提高。

技术特征：

1.一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统，其特征是：包括燃汽轮机发电机组、烟气管道、余热锅炉、蒸汽轮机发电机组、电驱压缩机组，燃汽轮机发电机组包括燃气轮机，燃气轮机的涡轮轴连接燃机发电机，燃气轮机的涡轮连通烟气管道，烟气管道连通余热锅炉，余热锅炉的蒸汽通入蒸汽轮机发电机组的汽轮机，汽轮机连接汽轮机发电机，所述电驱压缩机组包括电机、变频调速器、压缩机，变频调速器通过供电电缆连接燃机发电机、汽轮机发电机，电机通过变频调速器调节输出功率，并通过联轴器驱动压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统，其特征是：还包括场站自用电单元，场站自用单元通过变压器将燃机发电机和汽轮机发电机提供的电转换为生活用电供场站自用。

3.根据权利要求1所述的一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统，其特征是：所述燃气轮机包括并联的三个。

4.一种综合利用燃气-发电的新型输气动力系统的控制方法，其特征是：当电驱压缩机组处于出口压力控制模式时，对出口压力设定值与出口压力实际值的偏差进行pid计算，pid输出为电驱压缩机组输出流量系数的设定值，其控制目标使电驱压缩机组运行点相对喘振控制线的距离相等；在运行该算法时若入口压力低于预先设定的限制保护值时，限制保护优于等距离控制算法，即流量系数的设定值取上次控制计算时的实际输出流量系数反馈值；压缩机控制系统ucp接到该设定值后，将本机的实际输出流量系数与设定值进行比较，从而控制压缩机转速或防喘振控制阀开度，实现所有带载机组在平稳、等距离运行的条件下工艺母管压力恒定。

技术总结本发明的目的在于提供一种综合利用燃气‑发电的新型输气动力系统及控制方法，包括燃汽轮机发电机组、烟气管道、余热锅炉、蒸汽轮机发电机组、电驱压缩机组，涡轮轴连接燃机发电机，涡轮连通烟气管道，烟气管道连通余热锅炉，余热锅炉的蒸汽通入汽轮机，汽轮机连接汽轮机发电机，所述电驱压缩机组包括电机、变频调速器、压缩机，变频调速器通过供电电缆连接燃机发电机、汽轮机发电机，电机通过变频调速器调节输出功率，并通过联轴器驱动压缩机。本发明采用燃蒸联合循环建立电站单元作为天然气长输管线压气站的动力源，改变传统的燃机直驱为电驱压缩机组输送。用效率明显高于燃机直驱的能源利用方式，满足电力匮乏地区压气站的全部动力需求。技术研发人员：姚志禹,康文武,张晓宇,胡汀,栾永军,贺帅受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2