Способ управления турбинной установкой и турбинная установка

Способ управления турбинной установкой и турбинная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к турбинной установке и способу управления турбинной установкой, в частности к способу управления турбинной установкой и к турбинной установке, преимущественно используемым в замкнутом газотурбинном цикле, где рабочая среда циркулирует в замкнутой системе, а источником тепла служит атомный реактор или подобное устройство.

Уровень техники

Для увеличения скорости генераторного оборудования известных из уровня техники газовых турбин или подобного оборудования применяют отдельный пусковой двигатель и электрическое устройство СПЧ (статический преобразователь частоты) для использования генератора в качестве двигателя. Такое устройство используют исключительно при пуске, поэтому для уменьшения производственных затрат данное устройство имеет минимальные мощности.

Таким образом, согласно уровню техники доводят число оборотов до 30% от номинального числа оборотов, применяя отдельное пусковое устройство, а затем начинают подачу топлива, и число оборотов возрастает за счет ускоряющего момента самой турбины.

Однако, если источником тепла в замкнутом газотурбинном цикле, когда циркуляция рабочей среды происходит в замкнутой системе, служит атомный реактор или подобное устройство, скорость повышения температуры имеет ограничения, определяемые реакторным блоком (например, 100°С/ч), при этом быстрый рост температуры затруднителен. То есть при пуске такой газовой турбины с применением способа, аналогичного известному из уровня техники, возникают проблемы, связанные с тем, что разгон турбины до номинальных оборотов занимает много времени.

Если же разгонять турбину до номинальных оборотов одним только пусковым устройством, то потребуется увеличить его мощность, что влечет за собой рост производственных затрат.

В качестве способа для решения вышеуказанной проблемы предложена технология, предусматривающая регулирование количества циркулирующего в замкнутой системе гелия (см., например, публикацию японского патента №3020853).

Согласно указанной публикации №3020853, если на время разгона турбины уменьшить, по сравнению с номинальным, количество гелия в контуре, то можно уменьшить потребный для разгона крутящий момент и потребную мощность пускового устройства.

Однако, согласно все той же публикации №3020853, регулирование количества гелия в контуре само по себе отнимает время, а потому эта технология не пригодна для применения при разгоне, на который отводится сравнительно мало времени.

Кроме того, крутящий момент от двигателя передается на турбинный блок, содержащий турбину и компрессор, через редуктор или подобное ему устройство. Поэтому для предотвращения повышенного износа следует нагружать редуктор минимально достаточным крутящим моментом.

Однако, если, как раскрыто выше, снизить потребный для разгона турбины крутящий момент, то крутящий момент на редукторе или подобном ему устройстве также снижается, в результате чего снова возникает проблема износа из-за отклонения распределения нагрузки редуктора от стандартных значений за счет собственного веса редуктора, или из-за перевода контактного положения зубьев из стандартного положения.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение разработано для решения вышеуказанной проблемы, при этом его целью является обеспечение способа управления турбинной установкой, и турбинная установка, позволяющая осуществлять пуск, управляя нагрузкой на редукторе в рамках ограничений, накладываемых на оборудование, обеспеченное в комплектации с турбинной установкой.

Для достижения вышеуказанной цели в заявленном изобретении предлагаются следующие средства.

Заявлен способ управления турбинной установкой, отличающийся тем, что турбинная установка включает в себя компрессор для сжатия рабочей среды; турбину, приводимую во вращение рабочей средой, и циркуляционный контур, по которому рабочая среда циркулирует, по меньшей мере, между компрессором и турбиной; причем способ включает в себя этап разгона, на котором увеличивают число оборотов турбины и компрессора, приводимых во вращение двигателем через редуктор; этап измерения нагрузки, на котором датчиком измеряют нагрузку на редукторе; этап регулирования расхода рабочей среды через байпас, на котором повышают расход рабочей среды, перепускаемой с выхода компрессора на его вход, если абсолютное значение измеренной нагрузки равно или меньше некоторого заданного абсолютного значения, и снижают расход рабочей среды через байпас, если абсолютное значение нагрузки равно или больше заданного абсолютного значения.

Согласно настоящему изобретению, при разгоне компрессора и турбины, управляя расходом через байпас, перепускающий рабочую среду с выхода компрессора на его вход в зависимости от нагрузки на редукторе, регулируют нагрузку на редукторе до заданной величины.

Такое регулирование нагрузки на редукторе, по сравнению, например, со способом регулирования расхода рабочей среды через байпас в зависимости от периода времени, прошедшего с момента начала разгона, является более точным.

То есть, если абсолютное значение нагрузки на редукторе равно или меньше заданного абсолютного значения, то расход рабочей среды через байпас увеличивают, в результате чего расход рабочей среды через компрессор возрастает. С ростом расхода рабочей среды через компрессор также растет и потребный крутящий момент для данного компрессора, а следовательно, растет и нагрузка на редукторе, расположенном между двигателем и компрессором, и нагрузку на редукторе регулируют до заданной величины.

С другой стороны, если абсолютное значение нагрузки на редукторе равно или превышает заданное абсолютное значение, снижают расход рабочей среды через байпас, в результате чего ее расход через компрессор падает. С падением расхода рабочей среды через компрессор также падает и потребный крутящий момент для компрессора, а следовательно, падает и нагрузка на понижающем редукторе, расположенном между двигателем и компрессором, и нагрузку на редукторе регулируют до заданной величины.

При этом нагрузкой на редукторе управляют, только регулируя расход рабочей среды через байпас. Поэтому, даже если турбинная установка обеспечена источником тепла, ограничивающим скорость повышения температуры, например, атомным реактором или подобным устройством, можно отрегулировать нагрузку на редукторе до заданной величины в рамках ограничений, относящихся к скорости роста температуры или подобных им, обусловленных источником тепла.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы этап регулирования расхода через байпас включал в себя: первый вычислительный этап, на котором вычисляют расход через байпас, исходя из измеренной нагрузки и ее заданной величины; второй вычислительный этап, на котором вычисляют расход через байпас, необходимый для предотвращения помпажа компрессора, исходя из соотношения давлений на входе и выходе компрессора, а также вычисляют уточненное число оборотов компрессора, исходя из температуры рабочей среды на входе в турбину; этап выбора, на котором из величин расходов через байпас, вычисленных на первом и втором вычислительных этапах, выбирают большую величину; и этап регулирования расхода, на котором расход рабочей среды, перепускаемой с выхода компрессора на его вход, регулируют до выбранной величины расхода через байпас.

Согласно настоящему изобретению, большую величину расхода через байпас выбирают из величин расхода через байпас, одна из которых обеспечивает регулирование нагрузки на редукторе до заданной величины, а другая -предотвращение помпажа компрессора; при этом регулирование расхода рабочей среды через байпас до выбранной величины позволяет избежать не только падения нагрузки на редукторе ниже заданной величины, но и возникновения помпажа компрессора.

Заявленный способ управления турбинной установкой отличается тем, что турбинная установка включает в себя компрессор для сжатия рабочей среды; турбину, приводимую во вращение рабочей средой; и циркуляционный контур, по которому рабочая среда циркулирует, по меньшей мере, между компрессором и турбиной; при этом заявленный способ включает в себя: этап разгона, на котором увеличивают число оборотов турбины и компрессора посредством двигателя с редуктором; и этап регулирования расхода через байпас, на котором расход рабочей среды, перепускаемой с выхода компрессора на его вход, снижают по истечении некоторого периода времени с момента начала увеличения числа оборотов.

Согласно заявленному изобретению, при разгоне турбины и компрессора посредством регулирования расхода рабочей среды, перепускаемой с выхода компрессора на его вход в зависимости от некоторого периода времени, прошедшего с момента начала разгона, нагрузку на редукторе регулируют до заданной величины.

Такое управление нагрузкой на понижающем редукторе по сравнению, например, со способом регулирования расхода рабочей среды через байпас в зависимости от нагрузки на редукторе, является более простым.

То есть в момент начала операции разгона температура циркулирующей через турбину и компрессор рабочей среды невелика, потребный крутящий момент на компрессоре также мал, и, следовательно, мала нагрузка на редукторе. Таким образом, в начале операции разгона расход рабочей среды, проходящей через компрессор, обеспечивается без снижения расхода рабочей среды через байпас, а также обеспечивается нагрузка на понижающем редукторе.

Затем, по истечении некоторого времени с момента начала разгона температура циркулирующей в турбине и компрессоре рабочей среды возрастает, потребный крутящий момент на компрессоре увеличивается, а также увеличивается нагрузка на редукторе.

Поэтому увеличение потребного крутящего момента на компрессоре и нагрузки на редукторе ограничивается за счет снижения расхода рабочей среды через байпас спустя некоторое время после начала разгона.

Согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы этап регулирования расхода через байпас включал в себя: первый вычислительный этап, на котором вычисляют расход через байпас, исходя из периода времени, прошедшего с момента начала разгона; второй вычислительный этап, на котором на основании соотношения давлений на входе и выходе компрессора вычисляют расход через байпас, необходимый для предотвращения помпажа компрессора, а также на основании температуры рабочей среды на входе в компрессор вычисляют уточненное число оборотов компрессора; этап выбора, на котором выбирают расход через байпас, больший из двух величин расхода, вычисленных на первом и втором вычислительных этапах; и этап регулирования расхода через байпас, на котором расход рабочей среды, перепускаемой с выхода компрессора на его вход, регулируют до выбранной величины расхода через байпас.

Согласно настоящему изобретению, из расхода через байпас, зависящего от времени, прошедшего с момента начала разгона, и расхода, исключающего возникновение помпажа компрессора, выбирают больший, при этом регулирование расхода рабочей среды через байпас до выбранной величины позволяет избежать не только падения нагрузки на редукторе ниже заданной величины, но и возникновения помпажа компрессора.

Турбинная установка согласно настоящему изобретению отличается тем, что включает в себя: компрессор для сжатия рабочей среды; турбину, приводимую во вращение рабочей средой; циркуляционный контур, по которому рабочая среда циркулирует, по меньшей мере, между компрессором и турбиной; байпас для перепуска рабочей среды с выхода компрессора на его вход; регулятор расхода для управления расходом рабочей среды через байпас; двигатель, приводящий во вращение компрессор и турбину при пуске с помощью редуктора; управляющее устройство для реализации способа по любому из п.п.1-4 формулы изобретения.

Согласно настоящему изобретению, заявленным способом с применением управляющего устройства можно управлять расходом рабочей среды, перепускаемой через байпас с выхода компрессора на его вход, а также нагрузкой на редукторе.

При этом нагрузку на редукторе регулируют только расходом рабочей среды через байпас, поэтому, даже если турбинная установка работает с источником тепла, ограничивающим скорость повышения температуры рабочей среды, например, с атомным реактором или подобным устройством, можно отрегулировать нагрузку на редукторе до заданной величины в рамках, ограничений по скорости роста температуры или подобных им, накладываемых на источник тепла.

Согласно заявленному изобретению турбинная установка и способ управления турбинной установкой во время разгона турбины и компрессора посредством регулирования расхода рабочей среды, перепускаемой по байпасу с выхода компрессора на его вход в зависимости от нагрузки на редукторе, обеспечивают возможность регулирования нагрузки на редукторе в рамках ограничений, накладываемых на оборудование, обеспеченное в комплекте с турбинной установкой.

Согласно заявленному изобретению турбинная установка и способ управления турбинной установкой при разгоне компрессора и турбины посредством регулирования расхода рабочей среды, перепускаемой по байпасу с выхода компрессора на его вход в зависимости от времени, прошедшего с момента начала разгона, позволяют регулировать нагрузку на редукторе в рамках ограничений, накладываемых на оборудование, обеспеченное в комплекте с турбинной установкой.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематически показана энергетическая установка согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг.2 показана блок-схема, поясняющая управление энергетической установкой, представленной на фиг.1.

На фиг.3 показаны графики изменения во времени числа оборотов и изменения во времени степени открытия второго перепускного клапана при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

На фиг.4 показан график изменения во времени нагрузки на редукторе при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

На фиг.5 представлена блок-схема алгоритма управления при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

На фиг.6 представлена блок-схема, поясняющая управление энергетической установкой согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг.7 представлены графики изменения во времени числа оборотов и изменения во времени степени открытия первого и второго перепускных клапанов при пуске энергетической установки, показанной на фиг.1.

На фиг.8 показана блок-схема алгоритма управления при пуске энергетической установки, представленной на фиг.6.

На фиг.9 схематически представлена энергетическая установка согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг.10 показана блок-схема, поясняющая управление энергетической установкой, представленной на фиг.9.

На фиг.11 показана блок-схема алгоритма управления при пуске энергетической установки, представленной на фиг.10.

На фиг.12 схематически показана энергетическая установка согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг.13 показана блок-схема, поясняющая управление энергетической установкой, представленной на фиг.12.

На фиг.14 показана блок-схема алгоритма управления при пуске энергетической установки, представленной на фиг.12.

Предпочтительные варианты реализации заявленного изобретения

Первый вариант

Ниже со ссылками на фиг.1-5 раскрывается работающая по замкнутому газотурбинному циклу энергетическая установка согласно первому варианту реализации заявленного изобретения.

На фиг.1 схематически представлена энергетическая установка согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.

Для данного варианта реализации пояснения даются применительно к энергетической установке, включающей в себя газовую турбину замкнутого цикла, где по замкнутому контуру в качестве рабочей среды циркулирует гелий, а источником тепла для нагрева сжатой рабочей среды служит атомный реактор.

Как показано на фиг.1, энергетическая (турбинная) установка 1, в основном, содержит турбину 3, компрессор 4 низкого давления, компрессор 5 высокого давления и редуктор 6, установленные на одном вращающемся валу 2, соединенный с редуктором 6 генератор (двигатель) 7, атомный реактор 8 для нагрева рабочей среды, сжатой компрессором 5 высокого давления, и циркуляционный контур, по которому рабочая среда последовательно протекает через атомный реактор 8, турбину 3, компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления.

На фиг.1 показано, что турбина установлена на валу 2 и приводится во вращение высокотемпературной рабочей средой, поступающей под высоким давлением из реактора 8.

Рабочая среда может проходить по циркуляционному контуру от атомного реактора 8 к турбине 3 и от турбины 3 к компрессору 4 низкого давления.

На фиг.1 показано, что компрессор 4 низкого давления установлен на вращающемся валу 2 и служит для сжатия рабочей среды за счет вращения вала 2.

Рабочая среда также может проходить по циркуляционному контуру 9 от турбины 3 к компрессору 4 низкого давления и от компрессора 4 низкого давления к компрессору 5 высокого давления.

На фиг.1 также показано, что компрессор 5 высокого давления установлен на вращающемся валу 2 и служит для сжатия рабочей среды за счет вращения вала 2.

Рабочая среда далее может проходить по циркуляционному контуру 9 от компрессора 4 низкого давления к компрессору 5 высокого давления и от компрессора 5 высокого давления в атомный реактор 8.

Как показано на фиг.1, атомный реактор 8 расположен между компрессором 5 высокого давления и турбиной 3 и обеспечивает подачу в турбину высокотемпературной рабочей среды с высоким давлением, для чего нагревает рабочую среду, выходящую под высоким давлением из компрессора 5 высокого давления.

Рабочая среда может проходить по циркуляционному контуру 9 от компрессора 5 высокого давления к атомному реактору 8 и от реактора 8 к турбине 3.

На фиг.1 показано, что редуктор 6 соединяет вал 2 и генератор 7 с возможностью передачи крутящего момента как с вала 2 на генератор 7, так и с генератора 7 на вал 2 при преобразовании вращения.

Редуктор 6 представляет собой несколько зубчатых колес, взаимодействующих по той или иной схеме. Например, в редукторе может использоваться планетарная передача, хотя настоящее изобретение этой схемой не ограничивается.

На фиг.2 представлена блок-схема, поясняющая управление энергетической установкой, изображенной на фиг.1.

Как показано на фиг.1, редуктор 6 снабжен датчиком 11 крутящего момента (датчиком нагрузки), предназначенным для измерения крутящего момента на редукторе.

Как показано на фиг.2, измеренная величина крутящего момента с выхода датчика 11 поступает на регулятор 51 с обратной связью.

Как показано на фиг.1, генератор 7 присоединен к редуктору 6 с возможностью передачи вращающего усилия и приводится во вращение турбиной 3 через вал 2 и редуктор 6 для выработки электроэнергии, когда турбинная установка 1 приведена в рабочее состояние.

При пуске же энергетической установки 1 турбину 3, компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления приводят во вращение посредством вала 2 и редуктора 6, используя энергию, подаваемую извне.

Как показано на фиг.1, циркуляционный контур 9 служит для циркуляции рабочей среды между реактором 8, турбиной 3, компрессором 4 низкого давления и компрессором 5 высокого давления.

Циркуляционный контур 9 оснащен регенеративным теплообменником 21 для осуществления теплообмена между рабочей средой, выходящей из турбины 3, и рабочей средой, выходящей из компрессора 5 высокого давления;

холодильником 22 для осуществления теплообмена между рабочей средой на входе в компрессор 4 низкого давления и морской водой; а также промежуточным холодильником 23 для осуществления теплообмена между рабочей средой, выходящей из компрессора 4 низкого давления и морской водой.

На фиг.1 показано, что регенеративный теплообменник 21 служит для нагрева поступающей в реактор 8 рабочей среды за счет тепла, отбираемого у рабочей среды, выходящей из турбины 3. Регенеративный теплообменник 21 находится между турбиной 3 и компрессором 4 низкого давления, и одновременно между компрессором 5 высокого давления и атомным реактором 8.

Как показано на фиг.1, холодильник 22 - это теплообменник для передачи тепла рабочей среды, выходящей из регенеративного теплообменника 21, морской воде. Холодильник 22 расположен между регенеративным теплообменником 21 и компрессором 4 низкого давления.

При этом холодильник 22 может работать за счет отбора тепла у рабочей среды морской водой, как описано выше, либо иной средой, без ограничений для настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1, промежуточный холодильник 23 служит для отбора тепла у рабочей среды, выходящей из компрессора 4 низкого давления, морской водой. Промежуточный холодильник 23 находится между компрессором 4 низкого давления и компрессором 5 высокого давления.

При этом промежуточный холодильник 23 может работать за счет отбора тепла у рабочей среды морской водой, как описано выше, либо иной средой, без ограничений для настоящего изобретения.

Далее, как показано на фиг.1, в циркуляционном контуре 9 имеется первый байпас 31 для повышения расхода рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления, а также второй байпас 32 для регулирования количества рабочей среды, т.е. для регулирования расхода рабочей среды в контуре 9, а также для повышения расхода рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления.

Как показано на фиг.1, первый байпас 31 служит для перепуска части рабочей среды с выхода промежуточного холодильника 23 в точку между холодильником 22 и компрессором 4 низкого давления. Иначе говоря, первый байпас 31 представляет собой тракт, один конец которого подключен к циркуляционному контуру 9 между холодильником 23 и компрессором 5 высокого давления, а другой конец - между холодильником 22 и компрессором 4 низкого давления

В тракте первого байпаса 31 имеется первый перепускной клапан 36, для регулирования расхода рабочей среды через байпас.

Как показано на фиг.1, первый перепускной клапан 36 установлен в тракте первого байпаса 31 для регулирования расхода рабочей среды через первый байпас 31. Иначе говоря, первый перепускной клапан служит для регулирования расхода рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления, чтобы предотвратить возникновение помпажа компрессора 4 низкого давления.

Хотя пояснения для данного варианта реализации заявленного изобретения даются применительно к двум клапанам 36, установленным параллельно, настоящее изобретение не ограничивается именно этим количеством, клапанов может быть больше или меньше.

Как показано на фиг.1, второй байпас 32 представляет собой тракт, по которому можно подавать рабочую среду как на выход компрессора 5 высокого давления, так и на вход компрессора 4 низкого давления, а также перепускать часть рабочей среды с выхода компрессора 5 высокого давления в точку между регенеративным теплообменником 21 и холодильником 22. Иначе говоря, второй байпас 32 представляет собой тракт, одним концом подключенный между компрессором 5 высокого давления и регенеративным теплообменником 21, а другим - между холодильником 22 и компрессором 4 низкого давления.

Второй байпас 32 оснащен первым баком-аккумулятором 41 и вторым баком-аккумулятором 42, которые соединены с внешней системой подачи рабочей среды, при этом между первым баком-аккумулятором 41 и вторым баком-аккумулятором 42 находится второй перепускной клапан (регулятор расхода) 43.

Первый бак-аккумулятор 41 представляет собой емкость, расположенную в тракте второго байпаса 32 на стороне компрессора 5 высокого давления. Второй бак-аккумулятор расположен в тракте второго байпаса на стороне холодильника 22.

Подачу рабочей среды в циркуляционный контур 9 из системы подачи производят через первый бак-аккумулятор 41, второй бак-аккумулятор 42 или через оба бака одновременно.

Если же регулируют расход рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления, то часть рабочей среды с выхода компрессора 5 высокого давления перепускают последовательно через первый бак-аккумулятор 41 и второй бак-аккумулятор 42 и возвращают между регенеративным теплообменником 21 и холодильником 22.

Как показано на фиг.1, второй перепускной клапан установлен в тракте второго байпаса 32 между первым баком-аккумулятором 41 и вторым баком-аккумулятором 42 и служит для регулирования расхода рабочей среды через второй байпас 32. Иначе говоря, второй перепускной клапан 43 служит для регулирования расхода рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления в рабочем режиме энергетической установки 1, а также для регулирования нагрузки на редукторе 6 во время пуска.

Как показано на фиг.2, на вход второго перепускного клапана 43 поступает управляющий сигнал от регулятора 51 с обратной связью, регулирующий степень открытия клапана

Хотя пояснения для данного варианта реализации заявленного изобретения даются применительно к двум перепускным клапанам 43, установленным параллельно, настоящее изобретение не ограничивается именно этим количеством, клапанов может быть больше или меньше.

Далее, как показано на фиг.2, энергетическая установка 1 оснащена регулятором 51 с обратной связью, который управляет степенью открытия второго перепускного клапана 43, исходя из измеренной датчиком 11 величины крутящего момента.

Ниже разъясняется порядок управления степенью открытия второго перепускного клапана 43 посредством регулятора 51 с обратной связью.

Далее разъясняется принцип действия энергетической установки 1, имеющей вышеуказанную компоновку.

В рабочем режиме, т.е. когда энергетическая установка 1 вырабатывает электроэнергию, рабочая среда под высоким давлением поступает в атомный реактор 8, нагревается дополнительно за счет тепла реактора до температуры, например, порядка 900°С, и поступает обратно в циркуляционный контур 9.

По циркуляционному контуру 9 рабочая среда поступает в турбину 3. Турбина 3 за счет энергии высокотемпературной рабочей среды с высоким давлением создает вращающее усилие и передает его валу 2.

Вращающее усилие от вала 2 передается на редуктор 6 и далее на генератор 7. Редуктор 6 понижает число оборотов вала 2 до числа оборотов, требуемых для вращения генератора 7.

Генератор 7 вырабатывает электроэнергию за счет передаваемого ему вращающего усилия.

На выходе же из турбины 3 рабочая среда имеет температуру, сниженную приблизительно до 500°С, и по циркуляционному контуру 9 поступает в регенеративный теплообменник 21. В регенеративном теплообменнике 21 происходит теплообмен между рабочей средой, выходящей из турбины 3, и рабочей средой, выходящей из компрессора 5 высокого давления, описанного ниже, после чего рабочая среда выходит из регенеративного теплообменника 21.

Из регенеративного теплообменника 21 рабочая среда по циркуляционному контуру 9 поступает в холодильник 22, где отдает тепло морской воде, охлажденной приблизительно до 20°С, после чего рабочая среда выходит из холодильника 22.

Из холодильника 22 рабочая среда по контуру 9 поступает на вход компрессора 4 низкого давления. Компрессор 4 низкого давления сжимает поступающую в него рабочую среду за счет крутящего момента от турбины 3 на валу 2 и отдает ее обратно в циркуляционный контур 9.

Из компрессора 4 низкого давления рабочая среда по циркуляционному контуру 9 поступает в промежуточный холодильник 23, где отдает тепло морской воде, охлажденной приблизительно до 20°С, после чего рабочая среда выходит из промежуточного холодильника.

Из промежуточного холодильника 23 рабочая среда по циркуляционному контуру 9 поступает на вход компрессора 5 высокого давления. Компрессор 5 высокого давления повышает давление поступающей в него рабочей среды, сжатой компрессором 4 низкого давления, за счет крутящего момента от турбины 3 на валу 2, и отдает рабочую среду обратно в циркуляционный контур 9.

Из компрессора 5 высокого давления рабочая среда по циркуляционному контуру 9 поступает в регенеративный теплообменник 21, где отбирает тепло у рабочей среды, выходящей из турбины 3 и нагретой, например, до приблизительно 450°С, и возвращается в циркуляционный контур 9.

Из регенеративного теплообменника 21 рабочая среда по циркуляционному контуру 9 снова поступает в атомный реактор 8, после чего вышеописанная процедура повторяется.

Если расход рабочей среды через циркуляционный контур 9 мал, т.е. если мал расход текучей среды на входе в компрессора 4 низкого давления, то открывают первый перепускной клапан 36, чтобы предотвратить возникновение помпажа компрессора 4 низкого давления.

То есть, открывая первый перепускной клапан 36, возвращают по первому байпасу 31 часть рабочей среды, прошедшей компрессор 4 низкого давления и промежуточный холодильник 23, в циркуляционный контур 9 между холодильником 22 и компрессором 4 низкого давления. Из-за этого расход на входе в компрессор 4 низкого давления возрастает по сравнению с расходом через контур 9 в целом, что предотвращает возникновение помпажа компрессора 4 низкого давления.

Если же расход рабочей среды на входе в компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления мал, открывают второй перепускной клапан 43, чтобы предотвратить возникновение помпажа компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления.

То есть, открывая второй перепускной клапан 43, перепускают по второму байпасу 32 через первый бак-аккумулятор 41 и второй бак-аккумулятор 42 часть рабочей среды с выхода компрессора 5 высокого давления назад в циркуляционный контур 9 между регенеративным теплообменником 21 и холодильником 22. Таким образом, расход рабочей среды, проходящей через компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления, возрастает по сравнению с расходом через контур 9 в целом, что предотвращает возникновение помпажа компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления.

Наконец, если количество рабочей среды в циркуляционном контуре 9 мало, рабочую среду добавляют в циркуляционный контур из системы подачи рабочей среды, подключенной через первый бак-аккумулятор 41 и второй бак-аккумулятор 42.

Ниже раскрывается процесс управления пуском энергетической установки 1, характерный для настоящего варианта реализации заявленного изобретения.

При пуске показанной на фиг.1 энергетической установки 1 на генератор 7 подают питание извне. Запитанный генератор 7 работает как двигатель и создает вращающее усилие для вращения турбины 3, компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления посредством редуктора 6 и вращающегося вала 2.

На фиг.3 показан график изменения во времени числа оборотов турбины и степени открытия второго перепускного клапана при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

При пуске энергетической установки 1, как показано на фиг.3, компрессор 4 низкого давления, компрессор 5 высокого давления и подобное оборудование разгоняют до скорости вращения порядка 300 об/мин и поддерживают такой режим до наступления момента времени Т1, в который поступает команда на увеличение скорости.

В этом случае, как показано на фиг.1 и фиг.2, нагрузку на редукторе 6 измеряют датчиком 11 крутящего момента, а измеренную величину, т.е. сигнал крутящего момента, подают на вход регулятора 51 с обратной связью. Измеренная датчиком 11 величина ближе к 0, чем к заданной величине крутящего момента, а потому регулятор 51 с обратной связью выдает управляющий сигнал на открытие второго перепускного клапана 43.

При открытии второго перепускного клапана 43 часть рабочей среды с выхода компрессора 5 высокого давления перепускается по второму байпасу 32 через первый бак-аккумулятор 41 и второй бак-аккумулятор 42 на вход компрессора 4 низкого давления. Иначе говоря, расход рабочей среды через компрессор 4 низкого давления и компрессор 5 высокого давления растет, при этом растет и крутящий момент, потребный для приведения в движение компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления.

Вследствие этого растет крутящий момент для генератора 7, работающего как двигатель, а также для редуктора 6, расположенного между компрессором 4 низкого давления и компрессором 5 высокого давления.

На фиг.4 показан график, поясняющий изменение во времени крутящего момента на редукторе при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

С момента пуска и до первого заданного момента времени Т1 скорость вращения компрессора 4 низкого давления, компрессора 5 высокого давления или подобного оборудования мала, как и температура в атомном реакторе 8, а потому регулятор 51 с обратной связью выдает сигнал на полное открытие второго перепускного клапана 43. На графике, представленном на фиг.4, кривая крутящего момента с момента пуска до первого заданного момента времени Т1 показывает крутящий момент на редукторе 6 при полностью открытом втором перепускном клапане 43.

То есть с момента пуска до первого заданного момента времени Т1 измеряемый датчиком 11 крутящий момент находится в пределах от 0 до отрицательного первого заданного значения крутящего момента -Q1.

Положительные значения крутящего момента на фиг.4 относятся к крутящему моменту на редукторе 6 при вращении генератора 7 турбиной 3, а отрицательные - при вращении генератором 7 турбины 3 и компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления.

Далее, в области между положительным первым заданным крутящим моментом Q1 и отрицательным первым заданным крутящим моментом -Q1 на фиг.4 величина крутящего момента на редукторе 6 мала, а потому велика вероятность развития износа на зубчатых колесах редуктора.

На фиг.5 показана блок-схема, поясняющая процесс управления при пуске энергетической установки, представленной на фиг.1.

Когда поступает команда на разгон и начинается увеличение скорости вращения компрессора 4 низкого давления или подобного ему, т.е. после достижения первого заданного момента времени Т1, как показано на фиг.3, скорость вращения компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления или подобных им постепенно увеличивают до номинальной, т.е. доводят примерно до 6000 об/мин ко второму заданному моменту времени Т2 (этап S1 разгона).

С ростом скорости вращения также растет расход рабочей среды, сжатой компрессором 4 низкого давления и компрессором 5 высокого давления, при этом возрастает крутящий момент, необходимый для приведения во вращение компрессора 4 низкого давления и компрессора 5 высокого давления.

Из-за этого возрастает крутящий момент на редукторе 6, измеряемый датчиком 11 крутящего момента (этап S2 измерения нагрузки). Регулятор 51 с обратной связью выдает управляющий сигнал на регулирование степени открытия второго перепускного клапана 43 согласно поступающему сигналу крутящего момента (этап S3 регулирования расхода через байпас).

То есть, когда абсолютное значение крутящего момента на редукторе 6 меньше абсолютного значения крутящего момента -Q, регулятор 51 с обратной связью выдает управляющий сигнал на открытие второго перепускного клапана 43, направленный на выполнение регулирования для приближения крутящего момента на редукторе 6 к заданному крутящему моменту -Q. Когда же абсолютное значение крутящего момента на редукторе 6 больше абсолютного значения крутящего момента -Q, регулятор 51 с обратной связью выдает управляющий сигнал на закрытие второго перепускного клапана 43, направленный на выполнение регулирования для приближения крутящего момента на редукторе 6 к заданному крутящему моменту -Q.

Регулируя вышеописанным образом расход рабочей среды, перепускаемой по байпасу с выхода компрессора 5 высокого давления на вход компрессора 4 низкого давления, на основании крутящего момента на редукторе 6 в процессе разгона компрессора 4 низкого давления, компрессора 5 высокого давления и турбины 3, крутящий момент на ред