燃氣輪機電流限制裝置和燃氣輪機起動系統的製作方法
2023-06-11 00:08:56 1
本實用新型涉及燃氣輪機領域，特別地，涉及一種燃氣輪機電流限制裝置。此外，本實用新型還涉及一種包括上述燃氣輪機電流限制裝置的燃氣輪機起動系統。
背景技術：
燃氣輪機起動系統一般包括起動箱、起動電機等主要部件以及電流限制裝置和溫度限制裝置等保護部件。在燃氣輪機起動過程中，起動箱產生起動信號，使起動電機起動瞬間會產生出大工作電流，從而縮短起動電機的壽命。為防止起動電機起動瞬間電流過大，燃氣輪機需要配置電流限制裝置，以便使起動電機在起動過程中短時間將工作電流限制在一定的範圍內。從現有技術來看，常見的浪湧電流限制器或故障電流限制器多用於電網系統，電路和結構設計都比較複雜，且由於功率或安全級別不同，從而與燃氣輪機起動系統工作使用環境截然不同，難以直接應用於燃氣輪機起動系統。
因此，燃氣輪機起動系統的電流限制裝置的設計電路複雜，是一個亟待解決的問題。
技術實現要素：
本實用新型目的在於提供一種燃氣輪機電流限制裝置和燃氣輪機起動系統，以解決燃氣輪機起動系統的電流限制裝置的電路複雜的技術問題。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下：
本實用新型提供一種燃氣輪機電流限制裝置，燃氣輪機包括起動箱和起動電機，燃氣輪機電流限制裝置包括：
限流電阻，連接在外接電源與起動電機之間，用於限制起動電機起動時的迴路電流，外接電源、限流電阻和起動電機依次串連構成燃氣輪機起動迴路；
定時電路，與外接電源和接觸器相連，用於在設定的時間到時輸出外接電源提供的工作電壓給接觸器；
接觸器，與定時電路相連，接觸器包括線圈和觸點，觸點跨接在限流電阻的兩端，用於在定時電路設定的時間到時開始動作，接通線圈，閉合觸點，將限流電阻短接以使限流電阻從燃氣輪機起動迴路中脫開。
進一步地，燃氣輪機電流限制裝置，還包括：
電連接器，與外接電源和起動箱相連，用於輸入外接電源提供的工作電壓，電連接器包括第一連接端、第二連接端、第三連接端和第四連接端，第一連接端與外接電源的負極相連，第二連接端與外接電源的正極相連，第三連接端懸空，第四連接端與起動箱和觸點相連。
進一步地，定時電路包括延時繼電器，延時繼電器包括繼電器第一觸點、繼電器第二觸點和繼電器第三觸點，繼電器第一觸點和繼電器第二觸點構成常閉觸點，繼電器第二觸點和繼電器第三觸點構成常開觸點，繼電器第二觸點與外接電源相連，繼電器第三觸點與接觸器相連。
進一步地，接觸器為直流電磁常開式接觸器，接觸器包括接觸器第一靜觸點、接觸器第二靜觸點和接觸器動觸點，接觸器第一靜觸點與限流電阻的一端相連，接觸器第二靜觸點與限流電阻的另一端相連，接觸器動觸點與起動箱相連。
進一步地，限流電阻為耐高溫的合金電阻。
進一步地，限流電阻的製作材料為鎳鉻合金。
進一步地，燃氣輪機電流限制裝置，還包括：
殼體，殼體用於容納限流電阻、定時電路、接觸器和電連接器。
進一步地，殼體為封閉的金屬殼體，殼體上開設有與電連接器的接口相對應的定位孔。
進一步地，殼體的外表面開設有多個散熱孔。
本實用新型還提供一種燃氣輪機起動系統，包括上述的燃氣輪機電流限制裝置。
本實用新型具有以下有益效果：
本實用新型提出的燃氣輪機電流限制裝置和燃氣輪機起動系統，在燃氣輪機起動時，限流電阻接入燃氣輪機起動迴路中進行限流保護；當燃氣輪機起動完畢不需要限流電阻限流保護時，通過定時電路和接觸器，將限流電阻兩端短接，使得限流電阻脫離燃氣輪機起動迴路，本實用新型電路簡單，可靠性高，且能滿足燃氣輪機起動系統工作環境的使用要求。
除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
附圖說明
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：
圖1是本實用新型電流限制裝置優選實施例的功能模塊框圖；
圖2是本實用新型電流限制裝置優選實施例的功能原理圖；
圖3是本實用新型電流限制裝置優選實施例的電路圖；
圖4是圖1中延時繼電器的動作時間示意圖；
圖5是本實用新型電流限制裝置優選實施例的結構主視圖；
圖6是本實用新型電流限制裝置優選實施例的結構俯視圖。
附圖標註說明：
10、限流電阻；20、定時電路；30、接觸器；40、電連接器；50、殼體；60、外接電源；70、起動電機；80、起動箱。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
參照圖1，本實用新型的優選實施例提供了一種燃氣輪機電流限制裝置，燃氣輪機包括起動箱80和起動電機70，限流電阻10，連接在外接電源60與起動電機70之間，用於限制起動電機70起動時的迴路電流，外接電源60、限流電阻10和起動電機70依次串連構成燃氣輪機起動迴路；定時電路20，與外接電源60和接觸器30相連，用於在設定的時間到時輸出外接電源60提供的工作電壓給接觸器30；接觸器30，與定時電路20和限流電阻10相連，接觸器30包括線圈和觸點，觸點跨接在限流電阻10的兩端，用於在定時電路20設定的時間到時開始動作，接通線圈，閉合觸點，將限流電阻10短接以使限流電阻10從燃氣輪機起動迴路中脫開。在本實施例中，接觸器30包括線圈和觸點，接觸器30的觸點跨接在限流電阻10的兩端，燃氣輪機起動和工作時，電流限制裝置中的限流電阻10接入燃氣輪機起動迴路，增大燃氣輪機起動迴路中的限流電阻10，限制燃氣輪機起動迴路中的電流。當外接電源60的工作電壓輸入到定時電路20時，定時電路20開始計時，當計時的時間達到設定的時間閾值(例如3.6秒)時，將工作電壓輸出至接觸器30，接觸器30開始動作，接觸器30的線圈導通，接觸器30的觸點閉合使限流電阻10短路以使限流電阻10從燃氣輪機起動迴路中脫開。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，在燃氣輪機起動時，限流電阻接入燃氣輪機起動迴路中進行限流保護；當燃氣輪機起動完畢不需要限流電阻限流保護時，通過定時電路和接觸器，將限流電阻兩端短接，使得限流電阻脫離燃氣輪機起動迴路，本實用新型電路簡單，可靠性高，且能滿足燃氣輪機起動系統工作環境的使用要求。
如圖1和圖2所示，本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，還包括電連接器40，與外接電源60和起動箱80相連，用於輸入外接電源60提供的工作電壓，電連接器40包括第一連接端、第二連接端、第三連接端和第四連接端，第一連接端與外接電源的負極GND相連，第二連接端與外接電源的正極VDD相連，第三連接端懸空，第四連接端與起動箱80和觸點相連。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，通過電連接器的連接方式，連接方式簡單，可靠性高，且能滿足系統工作環境的使用要求。
如圖3所示，本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，定時電路20包括延時繼電器K2，延時繼電器K2包括繼電器第一觸點、繼電器第二觸點和繼電器第三觸點，繼電器第一觸點和繼電器第二觸點構成常閉觸點，繼電器第二觸點和繼電器第三觸點構成常開觸點，繼電器第二觸點與外接電源60相連，繼電器第三觸點與接觸器30相連。當外接電源60提供的工作電壓輸入至延時繼電器K2時，繼電器第二觸點和繼電器第三觸點閉合，延時繼電器K2將工作電壓傳輸給接觸器30，接觸器30開始動作，將限流電阻10從燃氣輪機起動迴路中脫開。其中，延時繼電器K2設置合適的定時時間，在規定時間到時開始動作以控制燃氣輪機起動迴路中的限流電阻10的通斷。延時繼電器K2充當定時電路，觸點負載為10A，28V直流電，定時標準值為3.6s，定時準確度為±2％(常溫常壓)和±5％(高低溫等環境下)，具有定時精度高，環境適應性好等特點。延時繼電器K2的動作時間(△t)是延時繼電器K2的線圈接通外接電源60開始至觸點動作之間的時間差，要求為3.6s。如圖4所示，根據接觸器30觸點動作方式，在忽略接觸器30觸點動作時間的條件下，可以方便地通過檢測電連接器40第二連接端和第四連接端這兩個連接端之間的信號時間差來代替限流電阻10接入燃氣輪機起動迴路的作用時間段。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，通過檢測電連接器第二連接端和第四連接端這兩個連接端之間的信號時間差來獲取限流電阻接入燃氣輪機起動迴路的作用時間，檢測簡單，可靠性高。
如圖1和圖3所示，接觸器30(K1)為直流電磁常開式接觸器，接觸器30(K1)包括接觸器第一靜觸點、接觸器第二靜觸點和接觸器動觸點，接觸器第一靜觸點與限流電阻10的一端相連，接觸器第二靜觸點與限流電阻10的另一端相連，接觸器動觸點與起動箱80相連。在本實施例中，接觸器30(K1)為直流電磁常開式接觸器，最大工作電流為400A，峰值電流2000A(1秒時間)，冷態啟動線圈最大電流為5A，額定電壓下最大線圈電流為0.6A，觸點電阻值≤0.001Ω。當接觸器30的線圈接通外接電源60時，一方面接觸器30(K1)的第一靜觸點和第二靜觸點接通，使得限流電阻10(R1)短路，另一方面接觸器30(K1)的接觸器動觸點巧妙地與簧片聯動短接到第一靜觸點和第二靜觸點，從而將外接電源60的工作電壓輸出至起動箱80，作用是為起動箱80提供一個限流電阻10(R1)已脫開的信號。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，將接觸器動觸點與起動箱相連，將限流電阻已脫開的信號傳遞給起動箱，電路設計簡單，信號傳遞的可靠性高。
優選地，限流電阻10為耐高溫的合金電阻，內部限流電阻10使用的是2mm厚的鎳鉻高溫合金材料，如圖3所示，接線端E、接線端F與限流電阻10之間通過純銅接線片進行連接。在本實施例中，限流電阻10的材料成分主要為鎳(70％～80％)鉻(15％～20％)合金，限流電阻10截面尺寸為2mm×32mm，長度為850mm。在燃氣輪機工作時，工作電流最高可達600A，採用鎳鉻高溫合金可以防止限流電阻10因溫度過高而變形。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，限流電阻的製作材料為鎳鉻合金，可防止限流電阻因溫度過高而變形。
如圖5和圖6所述，本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，還包括殼體50，殼體50用於容納限流電阻10、定時電路20、接觸器30和電連接器40。殼體50為封閉的金屬殼體，殼體50上開設有與電連接器40的接口相對應的定位孔，殼體50的外表面開設有多個散熱孔。在本實施例中，由於產品重量限制，為了使產品更輕質化，電流限制裝置的殼體50採用鋁製結構。電流限制裝置外部是一個封閉的金屬殼體50，殼體50表面設計了多個散熱孔，以便承受工作時流過的大電流以及由大電流產生的高溫。
本實施例提出的燃氣輪機電流限制裝置，採用鋁製結構的殼體，使產品更輕質化；在殼體的表面設計了多個散熱孔對電流限制裝置散熱，提高產品可靠性。
優選地，本實施例還提供一種燃氣輪機起動系統，包括上述的燃氣輪機電流限制裝置，在此不再贅述。
按照本實用新型提出的技術方案設計出來的燃氣輪機電流限制裝置實測數據為：其中延時繼電器定時時間實測為3.68s，滿足標準值3.6s和精度的要求，限流電阻實測值0.014Ω，與理論電阻值為0.014Ω一致。通過電流限制裝置與燃氣輪機的試車試驗，證明電流限制裝置能在規定時間內準確有效地控制起動電流，使其最大值不超過600A(峰值)，從而達到設計預期效果。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。