專利名稱：起動燃氣輪機的方法和實施該方法的燃氣輪機發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及發(fā)電機，尤其涉及燃氣輪機發(fā)電機和其起動方法。
背景技術：
燃氣輪機發(fā)電機廣泛由電功率公司用來發(fā)電。燃氣輪機發(fā)電機包括發(fā)電機和驅動該發(fā)電機的燃氣輪機。發(fā)電機包括由定子包圍的轉子，當轉子在定子中轉動時便發(fā)電。燃氣輪機發(fā)電機通過轉動連接于轉子的軸驅動發(fā)電機。該軸通過高溫氣體在燃氣輪機中的膨脹進行轉動?？諝馔ㄟ^入口進入，并由空氣壓縮機壓縮，然后輸送到其中燃燒燃料(例如天然氣)的燃燒器，產生高溫氣體，該高溫氣體進入燃氣輪機，在燃氣輪機中，氣體膨脹，驅動該軸，從而轉動轉子。
發(fā)電機需要受激勵，以便產生發(fā)電所需的磁通量。勵磁機例如無電刷DC場勵磁機可以提供必需的激勵電功率。勵磁機通常包括連接于轉軸的轉動電樞和包圍該電樞的電場。當燃氣輪機轉動該軸時，該軸使電樞在包圍的磁電場中轉動，由此向轉子提供電流。
常規(guī)的燃氣輪機發(fā)電機通常缺乏自起動能力。因此起動需要馬達或者其它外部裝置，以增加軸的轉動，一直將轉速增加到燃氣輪機可以接管和驅動該轉軸的轉速。
可以應用靜態(tài)起動系統(tǒng)靜態(tài)起動常規(guī)燃氣輪機發(fā)電機，這種方法采用靜態(tài)變頻器FSC向發(fā)電機定子提供頻率和振幅變化的三相交流電，而激勵系統(tǒng)同時向電場提供直流激勵。同步發(fā)電機操作為同步馬達。當定子頻率增加時，軸加速轉動，保持同步，直至達到燃氣輪機系統(tǒng)的點火速度。現(xiàn)在的靜態(tài)起動系統(tǒng)采用靜態(tài)激勵系統(tǒng)，應用滑環(huán)和碳刷來提供直流激勵電功率。在共同發(fā)明人自己專利中一個，美國專利No.6285089B1中公開另一種起動系統(tǒng)，該專利與本發(fā)明為同一受讓人。該專利公開一種交流感應勵磁機，該勵磁機可以對轉子進行激勵，而不管軸的轉動速度如何，而且不應用滑環(huán)或者電刷。然而常規(guī)燃氣輪機發(fā)電機不裝備交流感應勵磁機。
一般認為，采用無電刷直流場勵磁機的發(fā)電機不可能靜態(tài)起動，除非在起動期間應用單獨一組滑環(huán)和碳刷向轉子提供激勵。安裝和維修滑環(huán)和電刷成本仍然很高。而且維持單獨的起動源也是很費錢的。另外，應用起動靜態(tài)激勵系統(tǒng)造成振動和操作的機械問題。
發(fā)明概要考慮到上述背景，本發(fā)明的目的是應用直流場勵磁機提供一種起動燃氣輪機發(fā)電機的方法，不用滑環(huán)或者電刷。
利用一種起動燃氣輪機發(fā)電機的方法可以達到本本發(fā)明的這一目的、特征和優(yōu)點，以及其它的目的，特征和優(yōu)點，該方法通過轉動發(fā)電機的軸，使軸驅動的直流場勵磁機向發(fā)電機轉子電場提供所有激勵電功率，以及通過用例如靜態(tài)變頻器向發(fā)電機定子輸送電功率，由此起動燃氣輪機發(fā)電機。結果造成在轉軸上受到電矩的作用，該電矩增加了軸的轉速。該轉矩加速軸的轉動，由此增加了由無電刷勵磁機提供的場電流。因而增加送到轉子的功率，增加的功率引起不斷加速，直到燃氣輪機以點火速度轉動。
具體是燃氣輪機發(fā)電機包括軸和驅動該軸的燃氣輪機。在該轉軸不由燃氣輪機驅動時，可以用轉動裝置轉動該軸，從而可以有效消除軸的變形。燃氣輪機發(fā)電機通常還包括連接于該軸的轉子和包圍該轉子的定子。直流場勵磁機也是燃氣輪機發(fā)電機的一部分，該直流場勵磁機包括連接于該軸的電樞和包圍該電樞的電場。
本方法包括按特殊形式裝配燃氣輪機發(fā)電機，使得轉子連接成可以接收起動所需的所有直流電功率。因此燃氣輪機發(fā)電機的這種特殊裝配包括使轉子不用電刷或者滑環(huán)，或者如果轉子已經包含電刷和滑環(huán)，則只需要簡單的不用這些電刷和滑環(huán)。
燃氣輪機發(fā)電機的轉動裝置具有標稱轉動速度和高轉動速度。因此起動燃氣輪機發(fā)電機的方法包括增加轉軸的速度，從標稱轉速增加到高轉速。轉動裝置可以轉動該軸，由此轉動無電刷的直流場勵磁機，使該裝置在發(fā)電機轉子中產生直流電流，而在發(fā)電機轉子和定子之間的間隙中產生相應的磁通。當速度增加時，電場電流也增加，因而磁通也增加。
當軸轉動時，電功率輸送到定子。結果是產生定子電流，該電流也產生相應磁通。轉子中的磁通和定子中的磁通相互作用，形成作用在該軸上的轉矩，從而增加其速度。
一當轉軸達到高轉速時，電場電壓便加到直流場勵磁機上。然后轉動裝置脫開。當該軸轉動時，在軸的轉速達到高的轉速時，便可向定子輸送電功率。
燃氣輪機發(fā)電機具有最長起動時間。因此可以向定子輸送電功率，使得在最長的起動時間之前達到起動轉速。流過定子的電流可以產生內部定子電壓。因此電功率還可以加在定子上，以避免定子的“過激勵”或者“過磁通”(即過大的伏/赫)狀態(tài)，同時仍能提供足夠大的轉矩，使轉子加速，或者在適當時，使轉子保持在一定的速度。
本發(fā)明的另一方面涉及燃氣輪機發(fā)電機，該燃氣輪機發(fā)電機按特殊形式裝配成可以實施上述起動方法。該燃氣輪機發(fā)電機包括軸、驅動該軸的燃氣輪機、連接于該軸的轉子、包圍該轉子的定子以及直流場勵磁機，該勵磁機包括連接于該軸的電樞和包圍該電樞的直流電場?？梢圆捎棉D動裝置來轉動該軸。燃氣輪機發(fā)電機還可以包括在起動期間將電功率輸送到定子的定子電源。
起動控制器連接于轉動裝置和定子電源。該起動控制器可以控制轉動該軸的轉動裝置，使得直流場勵磁機向轉子提供所有的直流電功率。該起動控制器還控制定子電源，使得在轉軸轉動時向定子輸送電功率。
附圖的簡要說明

圖1是示意方塊圖，示出本發(fā)明的燃氣輪機發(fā)電機。
圖2是流程圖，示出起動圖1所示燃氣輪機發(fā)電機的方法。
圖3是發(fā)電機轉軸的轉速在實際起動試驗期間對時間的函數(shù)曲線，該時間代表本發(fā)明所用的值。
圖4是起動試驗期間發(fā)電機轉軸實際轉速對時間的函數(shù)曲線和計算轉速對代表發(fā)明所用值的時間函數(shù)曲線。
圖5是一組曲線，示出用靜態(tài)勵磁機起動系統(tǒng)的起動時間和無電刷激勵的起動時間，后者代表本發(fā)明所用值的無電刷激勵起動。
圖6是更詳細的示意圖，示出圖1所示燃氣輪機發(fā)電機的控制器。
優(yōu)選實施例的詳細說明下面參考附圖，更詳細說明本發(fā)明，在這些附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而本發(fā)明可以很多不同的方式實施，因此不應當解釋為受到本文所述實施例的限制。相反，示出這些實施例是為了徹底而詳細地理解本發(fā)明，并將發(fā)明的范圍傳給了技術人員。相同的編號表示圖中相同的部件。
首先參考圖1和圖2，說明本發(fā)明的起動燃氣輪機發(fā)電機10的方法。該燃氣輪機發(fā)電機10例示性包括軸12和在操作期間驅動該軸的燃氣輪機14。該燃氣輪機發(fā)電機10還包括由該軸驅動的轉子16和包圍該轉子的定子18。直流場勵磁機20由該軸12驅動，由此可以向轉子提供直流功率。該燃氣輪機發(fā)電機10還包括在發(fā)電機停機時轉動該軸12的轉動裝置22。該燃氣輪機發(fā)電機10還包括嚙合轉動軸12的轉動裝置的離合器24。
通常在不用燃氣輪機發(fā)電機10提供電功率時，該轉動裝置22被嚙合，以便轉動該軸，從而減小軸的形變，這種轉動通常在標稱轉速下轉動。
如上所述，直流場勵磁機20由軸12驅動。該直流場勵磁機20包括裝在軸12上的轉動電樞以及包圍該轉動電樞的靜態(tài)直流電場。該直流場勵磁機20是技術人員容易理解的無電刷直流勵磁機。在轉動裝置22轉動軸12時，該轉動電樞30在靜態(tài)電場32中轉動，產生交流電。該交流電可以采用例如未示出的裝在軸12上的二極管輪振流器轉換成直流。將該直流輸送到轉子16，激勵發(fā)電機，這一點技術人員很容易理解。當發(fā)電機10停機，而轉動裝置22在標稱轉動速度下轉動軸12時，由勵磁機20產生的發(fā)電機轉子電流也相應低。
如流程34所示，起動燃氣輪機發(fā)電機10的方法包括在起動(方塊36)后，發(fā)電機特別形式的裝配使得轉子16在起動期間連接成可以從直流場勵磁機20(方塊38)接收起動期間所需的所有直流功率。這種裝配包括按特殊形式裝配轉子16，使其沒有起動電刷和滑環(huán)。然而在隨后說明的以下步驟同樣適用于起動已經如此裝配的燃氣輪機。在另一實施例中，本發(fā)明提出一種起動如此特別裝配的燃氣輪機發(fā)電機的方法，使得轉子16連接成可以接收直流場勵磁機20電樞30的所有直流功率，包括例如沒有起動電刷和滑環(huán)的燃氣輪機。
由于燃氣輪機發(fā)電機10如此裝配，使得轉子16可以接收直流場勵磁機20的所有直流功率，所以可以利用轉動裝置22轉動軸12，使直流場勵磁機可以向轉子提供所有的直流電功率。該轉軸12具有比標稱轉速大的高轉速。因此在方塊40中，通過增加轉動裝置22轉動軸的轉速，可以增加軸12的轉速。
如業(yè)內人士容易理解的，由勵磁機20提供給轉子16的發(fā)電機轉子電流可以隨軸12轉速的增加而增加。因此，利用轉動裝置22增加軸12的轉速時，可以增加發(fā)電機轉子電流，在方塊42中，用轉動裝置22將軸12的轉速增加到高轉速，由此產生增加的電流和相應的磁通量。
在方塊44中，在軸正轉動時，基本上與電功率加在定子18上的同時，電場電壓加在直流場勵磁機20上。如圖所示當轉動軸12的轉動裝置22達到高轉速時，便加上該電場電壓，在不同的操作條件下，如技術人員容易看出的，該高轉速不一定是限定的轉速，可以根據(jù)操作條件改變。
一當轉動裝置22達到高轉速(方塊46)時，轉動裝置22脫開。該轉動裝置22與離合器24脫開。在方塊48中由定子電源向定子18輸送電功率，該定子電源圖上表示為由連接于定子的靜態(tài)變頻器26形成。電功率通過輸送靜態(tài)變頻器26的電流而輸送到定子18，由此在定子中產生定子電流。如技術人員容易看出的，還可以采和其它的電源裝置。定子電流也產生相應的磁通，這種磁通與發(fā)電機轉子電流產生的磁相互作用，使得發(fā)電機起馬達的作用。
當軸12的轉速增加時，發(fā)電機轉子電流也增加。這種發(fā)電機轉子電流的增加也增加了磁通強度，結果是更加增加軸12的轉速，直到軸12的轉速最后達到燃氣輪機14的起動轉速。一旦軸12達到起動轉速，燃氣輪機14便接管該軸，并驅動該軸。隨后定子電源26脫開，而發(fā)電機開始供電。
燃氣輪機具有最長起動時間。因此將功率輸送到定子(方塊48)，使得軸在最長起動時間之前達到要求的起動轉速(方塊50)。如果如此，則在方塊57起動燃氣輪14。如果因為某種原因，在最長起動時間中沒有達到起動，則起動過程出故障(方塊56)。還提供功率，以避免在定子18中出現(xiàn)過激勵或者過磁通(即過大的伏/赫)狀態(tài)。如果發(fā)生這種狀態(tài)，如方塊52確定的，起動過程也出故障，或者可以通過實施“場弱化”方法，簡單地降低電場電壓，如業(yè)內人士周知的。
下面提供例示性的計算方法，以證明可以對不用滑環(huán)的同步發(fā)電機采用表態(tài)起動，只要發(fā)電機轉子可以在充分高的速度下轉動，以確保可以產生足夠大的激勵電壓，從而為超過發(fā)電機阻尼轉矩的起始起矩提供足夠大的轉子磁通。這種轉矩隨轉子速度成正比地增加，如果保持恒定的發(fā)電機激勵。雖然說明的系統(tǒng)不能正好使同等系統(tǒng)的容量與靜態(tài)激勵相匹配(這種系統(tǒng)具有在表態(tài)施加很大的發(fā)電機轉子激勵，因此在低速時，具有較高的可用轉矩)，但是通過適當設計，可以使系統(tǒng)的容量與靜態(tài)激勵相匹配。最重要的是該系統(tǒng)在北美洲看來應當滿足商用燃氣輪機發(fā)電機的性能要求。
例示性的計算用于正常燃氣輪機發(fā)電機的計算，這種發(fā)電機的發(fā)電容量超過200MW，發(fā)電機端子電壓Vt為16kV線間電壓，具有無電刷勵磁機和100r/m的轉動裝置。可以采用該方法來模擬應用靜態(tài)變頻器和靜態(tài)激勵的起動系統(tǒng)的性能。然后考慮到無電刷勵磁機的運用，修改這種模擬模型。
圖3所示的曲線35表示在實際起動測試期間，作為速度的發(fā)電機軸的轉速隨時間的增加。對于這種燃氣輪機，點火速度從100r/m的起始轉速開始，發(fā)生在大約850r/m。隨后模擬起動過程，方法是，寫出軸系統(tǒng)的運動方程，然后用測試結果確定適當?shù)南禂?shù)，該運動方程是Telec＝Jdω/dt+Dω2其中Telec＝由定子中表態(tài)變頻器(SFC)電流產生的磁通和轉子中激勵電流產生的磁通相互作用形成的電矩；J＝轉子軸慣量(燃氣輪機、發(fā)電機、勵磁機慣量之和，如果采用的話，還加上收集器、轉動裝置聯(lián)軸節(jié)、傳動箱等的慣量；ω＝轉動速度(弧度/s或者r/m)；D＝轉動系統(tǒng)阻尼轉矩系數(shù)(涉及燃氣輪機壓縮機風阻、發(fā)電機風阻、支承件阻力等)。
雖然這是一種簡化的模型，忽略了某些次級效應，例如發(fā)電機的繞組損耗和轉子表面的渦流損耗，但是已經證實，為了計算尺寸目的，可以達到充分的準確度。
可以采用在起動期間輸入到發(fā)電機定子中的功率計算電矩TelecTelec＝{Pelec/ω＝K×31/2×lsfc×Ei/ω，其中Isfc＝由SFC提供的每相定子電流；Ei＝由激勵轉子轉動提供的內部電動力(對于3600r/m同步發(fā)電機，(Ei＝Irotor/IFNL×ω/377×Vt，其中Irotor是送到發(fā)電機轉子的電場電流)；K＝比例常數(shù)，該比例常數(shù)是組合裝置、Ei和Isfc之間相角差和其它經驗確定參數(shù)的函數(shù)。
用測試結果可以得到適當?shù)膮?shù)，然后采用如此說明的參數(shù)進行模擬。模擬結果和原來試驗結果示于圖4。圖4中計算的速度-時間曲線37似乎很準確地重合實際測試的曲線35，主要差別可能是由于上述已經忽略的次級效應產生的。
然后對裝有無電刷勵磁機的空冷發(fā)電機的應用以及用無電刷勵磁機代替靜態(tài)激勵系統(tǒng)，調整這種模擬。激勵器替代這樣進行，即將Ei方程中的量Irotor變成轉子速度的函數(shù)。這種勵磁機的特征在于，在勵磁機激勵最大時，該勵磁機在100r/m時，輸送1/3的發(fā)電機無載場電流(IFNL)，而在300r/m時，增加到100％的IFNL。在這種尺寸發(fā)電機的起動過程中，發(fā)電機場電流習慣上限于100％-120％的IFNL，以避免不良低速通風區(qū)域中轉子電場的過熱。發(fā)電機替換需要調整端子電壓和調整轉子軸的慣量。由SFC輸送的電流(對于這種情況是30％額定FSC電流)，對兩種情況保持恒定，而對于第三種模擬允許增加到50％。
圖5示出三種模擬的比較。如圖所示，模擬用靜態(tài)勵磁機起動系統(tǒng)(SES)的起動(曲線39)并和分別采和50％SFC電流(曲線41)和30％SFC(曲線43)的模擬無電刷激勵的起動進行了比較。雖然應用無電刷勵磁機使得從100r/m到300r/m所需的時間約增加一倍(其中轉子電流是相同的)，但是采用無電刷和靜態(tài)激勵系統(tǒng)的性能幾乎是相同的，均高于此水平。起動時間僅增加約25秒，而且應用稍微高的SFC電流(到額定值的50％)將使起動時間降低到低于用靜態(tài)激勵系統(tǒng)的同樣起動系統(tǒng)的起動時間。因為連續(xù)SFC電流通?；谝笃饎酉到y(tǒng)高速度運行(點火后)，而不要求低速加速(受機械原因的影響)，所以可以使無電刷勵磁機的起動系統(tǒng)性完全比得上采用靜態(tài)激勵系統(tǒng)的起動系統(tǒng)的性能。
這些模擬證明，可以應用說明的技術，以發(fā)電機作起動馬達，用輸送發(fā)電機轉子電流的靜態(tài)變頻器和輸送發(fā)電機場電流的無無電刷勵磁機，起動具有無電刷勵磁機的燃氣輪機發(fā)電機。雖然這種方案稍慢于采用具有同樣FSC電流的靜態(tài)激勵方案，但是，通過優(yōu)化設備參數(shù)和其使用，可以接近用靜態(tài)激勵方法靜態(tài)起動的速度。對于采用無電刷激勵作為其常規(guī)激勵方法的發(fā)電機，無電刷激勵方案應當遠比靜態(tài)起動的其它起動替代方案經濟。
下面另外參照圖6，說明按特殊形式裝配成可以實施上述方法的燃氣輪機發(fā)電機10。除已經說明的部件軸12、燃氣輪機14、轉子16、定子18、勵磁機20、轉動裝置22和定子電源26以外，該燃氣輪機發(fā)電機10還例示性示出包括起動控制器28。該起動控制器28連接于轉動裝置22和定子電源26。
該起動控制器28例示性包括處理器58和連接于該處理器的存貯器60，該控制器28連接于輸入/輸出裝置，利用這種裝置，通過鍵盤可以鍵入指令，同時通過顯示屏64將數(shù)據(jù)顯示給使用人。
該起控制器28還例示性包括連接于處理器58的轉軸傳感器66，該傳感器用于顯示軸12的轉動速度。檢測軸12的轉動還可以檢測到轉動裝置22的轉動速度。該起動控制器28除軸傳感器66而外，還包括轉動裝置傳感器，這種傳感器或者可代替該軸傳感器66。
另外，起動控制28還例示性包括連接在處理器58和轉動裝置22之間的轉動裝置界面68。處理器53通過轉動裝置介面68控制轉動裝置22的轉動速度。如上所述，轉動裝置22通常具有在燃氣輪機發(fā)電機10不操作時的轉動該軸的標稱速度和高轉速，軸在該轉速下轉動，使直流場勵磁機20的電樞30轉動，從而向定18輸送直流功率。因此在起動期間，軸傳感器66將檢測軸12的轉動速度，并且處理器58將通過轉動裝置介面68使轉動裝置22將軸12的轉動速度增加到高轉動速度。
起動控制器28還使定子電源26在軸12轉動轉子16達到高轉動速度時向定子18輸送電功率。因此，起動控制器28例示性包括連接在處理器58和定子電源26之間的定子電界面70。處理器58通過該定子電源界面70使定子電源26向定子18輸送電流。
起動控制器28還例示性包含連接在處理器和轉動裝置離合器裝置24之間的轉動裝置離合器控制器72，以便在定子電源向定子18提供電功率之后，使轉動裝置22與軸12脫離。另外，起動控制器28還例示性包括連接于處理器58的計時器74，以便使起動控制器終止起動，除非軸12在最長起動時間之前達到起動轉速。另外，起動控制器28還例示性包括連接于處理器58的過電壓檢測器76和檢測定子18電壓的傳感器78。如果需要降低定子18可能出現(xiàn)的過電壓狀態(tài)，可以降低處理器控制的從定子電源26輸送到定子18的輸送功率。
閱讀了上文中和相關附圖中說明，業(yè)內人士可以想出本發(fā)明的很多變型和其它實施例，因此應當明白，本發(fā)明不限于所說明的特定實施例，而且其它變型和其它實施例應當包含在所附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種起動燃氣輪機發(fā)電機的方法，該燃氣輪機發(fā)電機包括一根軸；用于在操作時驅動該軸和具有起動轉速的一燃氣輪機；一根連接于該軸的轉子；一個包圍該轉子的定子；一個包含一電樞和連接于該軸的旋轉整流器的直流電場勵磁機；包圍該電樞的直流電場以及轉動該軸的轉動裝置；該方法包括構制燃氣輪機發(fā)電機，將該轉子連接成接收來自該直流電場勵磁機的旋轉整流器的所有直流電功率；用該轉動裝置轉動該軸，使直流電場勵磁機向該發(fā)電機轉子提供直流電場功率；隨著該軸的轉動，向該定子提供可變頻率和可變電壓的電功率，使得該定子與轉子配合，作為一馬達來工作，由此將該軸的轉速提高到該燃氣輪機的起動轉速。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該構制步驟包括將該轉子構制成沒有電刷或者滑環(huán)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該轉動裝置具有一標稱旋轉速度和一高旋轉速度；其中用該轉動裝置轉動該軸的步驟包括將軸的轉速從該標稱轉速提高到該高轉速。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在該轉動裝置達到高轉速時，完成向該定子輸送電功率。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，基本上在與開始向該定子輸送電功率的同時，還包括脫開該轉動裝置。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該燃氣輪機具有最長起動時間；其中向該定子輸送電功率的步驟包括這樣輸送電功率，使得在該最長起始時間之前，該軸達到該起動轉速。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該直流電場勵磁機包括無刷直流電場勵磁機。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括向該直流電場勵磁機的電場輸送電功率。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，向該定子輸送電功率的步驟包括從一靜態(tài)變頻器輸送電功率。
10.一種起動燃氣輪機發(fā)電機的方法，該發(fā)電機包括一根軸；用于在操作時驅動該軸和具有起動轉速的一燃氣輪機；一根連接于該軸的轉子；一個包圍該轉子的定子；一個包括連接于該軸的一電樞和圍繞該電樞的一電場，將該轉子連接成接收來自該直流電場勵磁機的電樞的所有直流功率的直流電場勵磁機；以及在標稱旋轉速度和高旋轉速度之間用以轉動該軸的一轉動裝置；該方法包括用該轉動裝置轉動該軸達到其高旋轉速度，由此使該直流電場勵磁機向該轉子提供所有直流電功率；在達到該高轉速時，隨著該軸的轉動，向該定子輸送電功率，使得該定子與該轉子配合，作為一馬達工作，從而將該軸的轉速提高到該燃氣輪機的起動轉速。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，還包括在向該定子輸送電功率之后斷開該轉動裝置。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于，該燃氣輪機具有最長起動時間；其中向該定子輸送電功率的步驟包括這樣輸送電功率，使得該軸在該最長時間之前達到該起動轉速。
13.如權利要求10所述的方法，其特征在于，該直流電場勵磁機包含無刷的直流場勵磁機。
14.如權利要求10所述的方法，其特征在于，還包括向該直流電場勵磁機的電場輸送電功率。
15.如權利要求10所述的方法，其特征在于，向定子輸送電功力的步驟包括輸送電功率力，以避免該定子的過電壓狀態(tài)。
16.如權利要求10所述的方法，其特征在于，向該定子輸送電功率的步驟包括從靜態(tài)變頻器輸送電功率。
17.一種燃氣輪機發(fā)電機，包括一根軸；一個用于在操作時驅動上述軸并具有起動轉速的燃氣輪機；一個連接于上述軸的轉子；一個包圍上述轉子的定子；一個直流電場勵磁機，包括連接于上述軸的一個電樞和包圍上述電樞的向該旋轉整流器供電的一個電場，上述整流器連接于上述轉子，從而向該轉子提供所有的直流電功率；用于轉動上述軸的一轉動裝置；定子電源，用于向上述定子提供頻率和振幅可變的電功率；起動控制器，該控制器連接于上述轉動裝置和上述定子電源，以便控制轉動上述軸的上述轉動裝置，使得上述直流電場勵磁機向上述轉子提供所有的直流電功率；控制上述定子電源，以便隨著上述軸的轉動，向上述定子輸送電功率，使得上述定子與上述轉子配合，作為一馬達工作，從而將上述軸的轉速提高到上述燃氣輪機的起動轉速。
18.如權利要求17所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該轉子沒有電刷或滑環(huán)。
19.如權利要求18所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該轉動裝置具有標稱轉速和高轉速；其中上述起動控制器使該軸與該轉動裝置一起轉動，而該軸的轉速從該標稱轉速提高到該高轉速。
20.如權利要求19所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該定子電源在該軸達到該高轉速時，向該定子輸送電功率。
21.如權利要求20所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，基本上在該定子電源開始向該定子輸送電功率的同時，該轉動裝置與該軸脫開。
22.如權利要求17所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該燃氣輪機具有最長的起動時間；其中上述起動控制器使該轉動裝置轉動該軸，并且該定子電源向該定子輸送電功率，使得該軸在該最長動時間之前達到該起動轉速。
23.如權利要求17所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該直流電場勵磁機包括一無電刷的直流電場勵磁機。
24.如權利要求17所述的燃氣輪機發(fā)電機，其特征在于，該定子電源是一靜態(tài)變頻器。
全文摘要
起動燃氣輪機發(fā)電機10的方法包括按一定形式裝配發(fā)電機，使得發(fā)電機的轉子16連接成可以從直流電場無電刷勵磁機20的電樞30接收旋轉整流器整流后的所有直流電功率。該方法還包括使直流電場無電刷勵磁機20向轉子16提供所有直流電功率，提供方法是用轉動裝置22轉動軸12，使其驅動直流電場無電刷勵磁機20和轉子16。方法還包括在轉子12轉動時，向發(fā)電機的定子18輸送電功率，使得定子18提供加速轉矩而操作為同步馬達，將軸12的轉速提高到起動轉速。燃氣輪機發(fā)電機包括起動控制器28，用于控制軸12的轉速和向定子18輸送的電功率。
文檔編號F02C7/268GK1653262SQ03810592
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權日2002年5月10日
發(fā)明者R·J·納爾遜 申請人:西門子西屋電力公司