一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法及系统与流程

本发明涉及压缩空气储能系统领域，具体涉及一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法及系统。

背景技术：

1、压缩空气储能的原理为，首先由电动机带动压缩机将空气压缩至储气室进行储存，在这个过程中，空气被压缩后，温度会升高并释放热量，通过换热器和流动的闭式水将这部分热量收集并储存在热罐当中；当需要发电时，释放高压空气推动膨胀机做功，带动发电机发电，将电力输送至电力系统，压缩空气膨胀做功过程中，温度会下降并需要吸收热量，闭式水将热罐中存储的热量通过换热器与压缩空气进行交换，交换过后的闭式水储存在冷罐中循环利用。当压缩空气储能电站不发电时，机组进入盘车或者停止状态，此时发电机处于不发电的状态，为了对电力系统进行补偿改善电能质量和提高输电线路的稳定性，发电机从电力系统中吸收一部分有功功率来维持发电机本身运转，从而变为同步电动机运行。 这时发电机不能向系统发出有功功率。这时发电机的状态为吸收有功、发出无功，变为同步调相机运行。而切换为调相运行时，需要对发电机保护重新设定，否则会引起发电机跳闸。

2、现有专利号为cn10224433a的一种膨胀发电调相机系统及方法，采用主气阀后串接并联进气调节阀和调相调节阀，转变为调相时，需要关闭进气调节阀打开调相调节阀，且需要手动对发电机保护重新设定，否则会引起发电机跳闸，费时费力，且调相时空气透平转动轴与发电机一起转动，增加了电量消耗的同时会对传动轴造成一定的磨损。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法，本发明实现了自动化控制，不需要对发电机保护重新设立，减少了转换过程的时间，降低了人工成本，且转动轴之间脱开，无需和发电机一同转动，降低了能量消耗以及空气透平膨胀机侧的转动轴的磨损。

2、本发明的目的还在于提供用于实现上述方法的系统。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述离合器实现空气透平发电、调相自动转换的系统，包括空气透平膨胀机、发电机：空气透平膨胀机与发电机之间有离合器，通过所述离合器的结合和分离实现发电机是否直接驱动空气透平膨胀机；在靠近空气透平膨胀机的传动轴侧处装一个传感器；传感器与控制器电性连接；离合器与控制器电性连接。

4、本发明所述空气透平膨胀机的转动轴通过离合器连接至发电机。

5、本发明还包括电动机、冷罐、热罐、储气室、进气调节阀、压缩机、压缩侧换热器、膨胀侧换热器、高温循环水泵、低温循环水泵；所述冷罐的出口与低温循环水泵的进口连接，低温循环水泵的出口与压缩侧换热器的管侧进口连接，压缩侧换热器的壳侧进口与压缩机的出口连接，压缩机与电动机连接，压缩侧换热器的壳侧出口与储气室连接，压缩侧换热器的管侧出口与热罐进口连接，热罐的出口与高温循环水泵的进口连接，高温循环水泵的出口与膨胀侧换热器的管侧进口连接，膨胀侧换热器的管侧出口冷罐的进口连接，膨胀侧换热器的壳侧进口与进气调节阀出口连接，进气调节阀进口与储气室连接。

6、本发明的离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法：

7、发电的情况下：离合器啮合的状态，空气透平膨胀机与发电机处于同一根轴，一同转动；

8、当不发电的情况下，通过调节离合器使得空气透平膨胀机与发电机分离脱开，脱轴调相运行，减少机组转换时间，降低电能消耗和空气透平膨胀机轴的损耗。

9、本发明的方法正常发电时，空气透平膨胀机的转速为3000r/min，离合器处于啮合的状态，空气透平膨胀机与发电机处于同一根轴，一同转动，空气透平膨胀机带动发电机发电，输出有功功率。

10、本发明的方法当不发电时，逐渐全关进气调节阀，空气透平膨胀机转动轴转速下降，发电机输出的有功功率小于等于0和发电机未跳闸信号发送给控制器，此时传感器将转速下降信号发送到控制器，上述三者信号均接收到时，控制器控制离合器脱开，发电机与空气透平膨胀机脱开，发电机从电网中获取动能，变为调相运行；

11、当发电时，逐渐全开进气调节阀，空气透平膨胀机转动轴转速上升，传感器将转速上升信号发送到控制器，发电机输出的有功功率大于0和发电机未跳闸信号发送给控制器，控制器均接收到上述三者信号时控制器控制离合器啮合，发电机与空气透平膨胀机同轴，发电机动力来源由电网转换为空气透平膨胀机，空气透平膨胀机带动发电机发电。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现了自动化控制，不需要对发电机保护重新设立，减少了转换过程的时间，降低了人工成本，且转动轴之间脱开，无需和发电机一同转动，降低了能量消耗以及空气透平膨胀机侧的转动轴的磨损。

技术特征：

1.一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的系统，其特征在于，包括空气透平膨胀机（6）、发电机（7）：空气透平膨胀机（6）与发电机（7）之间有离合器（8），通过所述离合器（8）的结合和分离实现发电机（7）是否直接驱动空气透平膨胀机（6）；在靠近空气透平膨胀机（6）的传动轴侧处装一个传感器（9）；传感器（9）与控制器（10）电性连接；离合器（8）与控制器（10）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的系统，其特征在于：所述空气透平膨胀机（6）的转动轴通过离合器（8）连接至发电机（7）。

3.根据权利要求1所述一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的系统，其特征在于，还包括电动机（1）、冷罐（5）、热罐（3）、储气室（4）、进气调节阀（13）、压缩机（2）、压缩侧换热器（12）、膨胀侧换热器（11）、高温循环水泵（14）、低温循环水泵（15）；所述冷罐（5）的出口与低温循环水泵（15）的进口连接，低温循环水泵（15）的出口与压缩侧换热器（12）的管侧进口连接，压缩侧换热器（12）的壳侧进口与压缩机（2）的出口连接，压缩机（2）与电动机（1）连接，压缩侧换热器（12）的壳侧出口与储气室（4）连接，压缩侧换热器（12）的管侧出口与热罐（3）进口连接，热罐（3）的出口与高温循环水泵（14）的进口连接，高温循环水泵（14）的出口与膨胀侧换热器（11）的管侧进口连接，膨胀侧换热器（11）的管侧出口冷罐（5）的进口连接，膨胀侧换热器（11）的壳侧进口与进气调节阀（13）出口连接，进气调节阀（13）进口与储气室（4）连接。

4.一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法，其特征在于：正常发电时，空气透平膨胀机的转速为3000r/min，离合器处于啮合的状态，空气透平膨胀机与发电机处于同一根轴，一同转动，空气透平膨胀机带动发电机发电，输出有功功率。

6.根据权利要求4所述的一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法，其特征在于：当不发电时，逐渐全关进气调节阀，空气透平膨胀机转动轴转速下降，发电机输出的有功功率小于等于0和发电机未跳闸信号发送给控制器，此时传感器将转速下降信号发送到控制器，上述三者信号均接收到时，控制器控制离合器脱开，发电机与空气透平膨胀机脱开，发电机从电网中获取动能，变为调相运行；

技术总结一种离合器实现空气透平发电、调相自动转换的方法及系统，其空气透平膨胀机与发电机之间有离合器；在靠近空气透平膨胀机的传动轴侧处装一个传感器；传感器与控制器电性连接；离合器与控制器电性连接。在发电的情况下：离合器呈啮合的状态，空气透平膨胀机与发电机处于同一根轴，一同转动；当不发电的情况下，通过调节离合器使得空气透平膨胀机与发电机分离脱开、脱轴调相运行。本发明实现了自动化控制，减少了转换过程的时间，降低了人工成本，且转动轴之间脱开，无需和发电机一同转动，降低了能量消耗以及空气透平膨胀机侧的转动轴的磨损。技术研发人员：李阳海,周淼,徐万兵,黄辉,张彪,刘俊,张明,许涛受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15