一、引言
杭氧石化工程公司承接的衛(wèi)星能源、揚(yáng)子江石化、煙臺(tái)萬(wàn)華、山東京博等公司丙烷脫氫或異丁烷脫氫項(xiàng)目，業(yè)主采用的是美國(guó)UOP公司的工藝包，UOP工藝包設(shè)計(jì)用發(fā)電機(jī)回收膨脹機(jī)的膨脹功發(fā)電，平衡膨脹功穩(wěn)定膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的方式。膨脹機(jī)選用ATLAS-MAFI產(chǎn)品，帶發(fā)電保護(hù)柜。
二、發(fā)電機(jī)類(lèi)型選擇
介質(zhì)在膨脹機(jī)中膨脹過(guò)程中，將壓縮氣體的能量釋放，推動(dòng)膨脹機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果沒(méi)有外來(lái)阻力平衡，膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)越來(lái)越高，直至發(fā)生飛車(chē)事故。工藝包中膨脹機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為33 000r/min，當(dāng)膨脹機(jī)升速至33 000r/min時(shí)，需要有外力平衡保證膨脹機(jī)，使其在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。這個(gè)外力要及時(shí)準(zhǔn)確的投入，并且根據(jù)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，阻力矩自動(dòng)增加，直至達(dá)到平衡。根據(jù)這個(gè)原理，工藝包要求選用三相鼠龍式異步發(fā)電機(jī)來(lái)吸收膨脹功發(fā)電，將膨脹功產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能回饋到電網(wǎng)，同時(shí)產(chǎn)生平衡阻力矩。因?yàn)榕蛎洐C(jī)的額定轉(zhuǎn)速比較高，為了使膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)間變速比不至于過(guò)大，選擇2極電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p=60X50/1=3000 r/min。
三、發(fā)電機(jī)工作原理
選擇的鼠龍式異步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與鼠龍式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相同，是由定子和鼠龍式轉(zhuǎn)子兩大部分組成。當(dāng)在定子三相繞組中通入對(duì)稱(chēng)三相電流時(shí)，在電機(jī)的內(nèi)部空間產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p的旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其中：f1為外加電源電壓的頻率，p為磁極對(duì)數(shù)，n1叫做同步轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)述也叫發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。
1.發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。n< n1時(shí)，如果發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)連接，定子繞組中流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，此電流在電機(jī)內(nèi)部空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，在鼠龍轉(zhuǎn)子中有感生電流流過(guò)i2產(chǎn)生，流過(guò)感生電流i2的鼠龍轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T=KmφI22，其中Km為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。
2是轉(zhuǎn)子中每相繞組的功率因數(shù)。根據(jù)左手定則判斷，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同，如圖1所示，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1方向相同。這時(shí)發(fā)電機(jī)是從電網(wǎng)吸收電能，工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將吸收的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，與膨脹功一起推動(dòng)膨脹機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種情況要避免發(fā)生。
2.發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。如果在膨脹機(jī)膨脹功這個(gè)外力作用下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，即n>n1，鼠龍轉(zhuǎn)子切割磁力線的方向發(fā)生了改變，鼠龍轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感生電流為-i2，方向與電動(dòng)狀態(tài)正好相反，轉(zhuǎn)子感生電流與定子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生與n1相反方向的電磁轉(zhuǎn)矩T‘=Kmφ（-I2)2=- KmφI22 ，阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升，使膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速得到穩(wěn)定。同時(shí)轉(zhuǎn)子感生電流的磁場(chǎng)作用在定子繞組上，將膨脹功的機(jī)械能變成電能饋送給電網(wǎng)，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。如圖2所示，這個(gè)原理與異步電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電狀態(tài)（回饋制動(dòng)狀態(tài)）相同。
3.發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的頻率。發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的頻率是否與電網(wǎng)的頻率相同呢?發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速是n2=60f2/p=60sf1/p=s n1與n1方向相反，轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用在定子上,相當(dāng)于n+n2，n +n2 =（1-s）n1-s n1= n1，(以n1的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閰⒖挤较颍瑂=( n1 - n)/n1，s<0, n2< 0)，由此可見(jiàn)，無(wú)論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速多大，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，總是以同一轉(zhuǎn)速在定子空間相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)著，這兩個(gè)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)在定子繞組上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的頻率為f1，與電網(wǎng)平率相同。
4.膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載波動(dòng)后的穩(wěn)定過(guò)程。發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的大小會(huì)通過(guò)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速變化自動(dòng)調(diào)整，過(guò)程如下：n上升，轉(zhuǎn)差率s的絕對(duì)值上升（n>n1），轉(zhuǎn)子感生電動(dòng)勢(shì)E2上升，轉(zhuǎn)子電流I2上升，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓U1增加，則(U1-U )增加（U為電網(wǎng)電壓），輸出電流增加，發(fā)電機(jī)作用在膨脹機(jī)的電磁阻力矩增加，轉(zhuǎn)速n減小，轉(zhuǎn)速得到穩(wěn)定。
四、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、解列
1.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。首次開(kāi)機(jī)前，要確認(rèn)發(fā)電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向，只有電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與膨脹機(jī)的運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向一致，才可以將發(fā)電機(jī)與膨脹機(jī)連接在一起。
膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速比為11/1，膨脹機(jī)額定轉(zhuǎn)速33 000r/min，發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3 000r/min。膨脹機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)不與電網(wǎng)連接，發(fā)電機(jī)沒(méi)有勵(lì)磁，相當(dāng)于膨脹機(jī)的一個(gè)機(jī)械負(fù)荷，發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有電壓、電流。膨脹機(jī)啟動(dòng)后，膨脹機(jī)在膨脹功的推動(dòng)下帶動(dòng)發(fā)電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)接近額定轉(zhuǎn)速33 000r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000 X99%時(shí)（允許偏差：n=(2910~2970)RPM），DCS根據(jù)系統(tǒng)測(cè)速單元檢測(cè)的信號(hào)發(fā)出合閘命令至高壓柜，高壓柜斷路器合閘，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。
并網(wǎng)后，發(fā)電機(jī)定子加入三相對(duì)稱(chēng)電流，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部空間產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p=60x50/2=3 000r/min的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)有了勵(lì)磁磁場(chǎng)，由于此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n小于n1相同，發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，吸收電網(wǎng)電能，與膨脹功一起帶動(dòng)膨脹機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到3 000r/min時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中沒(méi)有感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，所以，發(fā)電機(jī)既不發(fā)電，也不從電網(wǎng)吸收電能。隨著膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，n>n1，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)、感生電流，感生電流的磁場(chǎng)作用在定子繞組上，將膨脹機(jī)膨脹功的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)產(chǎn)生阻礙膨脹機(jī)加速運(yùn)旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)的上升，電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)膨脹機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速不再加速上升而趨于穩(wěn)定，即發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于膨脹功的驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，膨脹機(jī)便以某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)速在33 000r/min附近略大于33 000r/min。
2.發(fā)電機(jī)解列。膨脹機(jī)正常停車(chē)或故障停車(chē)時(shí)，工藝先發(fā)出停膨脹機(jī)信號(hào)，停膨脹機(jī)，經(jīng)過(guò)5S左右時(shí)間，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率降至額定功率的20%左右時(shí)，DCS發(fā)停車(chē)命令至高壓柜，高壓柜斷路器分閘，發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)，勵(lì)磁消失，發(fā)電機(jī)不再發(fā)電。
五、發(fā)電機(jī)保護(hù)
膨脹機(jī)帶發(fā)電機(jī)的作用除了發(fā)電，將膨脹機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能饋送給電網(wǎng)以外，更主要的作用是用來(lái)平衡膨脹機(jī)膨脹功的驅(qū)動(dòng)力矩，使膨脹機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。所以除非發(fā)生短路事故，高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器可以直接跳閘，使發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)（同時(shí)給DCS一個(gè)停機(jī)信號(hào)，將膨脹機(jī)停下來(lái)）。其它電氣故障都要將信號(hào)送至DCS，工藝做好停膨脹機(jī)的相應(yīng)操作，然后由DCS發(fā)信號(hào)給高壓柜，高壓柜斷路器分閘，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)脫離。
在保護(hù)中，逆功率保護(hù)非常重要。如果發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速低于3 000 r/min將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，n<n1；或膨脹機(jī)停機(jī)時(shí)，DCS送到高壓柜的分閘信號(hào)延時(shí)到n<n1時(shí)，發(fā)電機(jī)將工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，從電網(wǎng)吸收電能，將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種情況對(duì)膨脹機(jī)運(yùn)行不利，保護(hù)中要設(shè)有逆功率保護(hù)，逆功率超過(guò)3%的額定功率，將此信號(hào)送至DCS系統(tǒng)，由DCS發(fā)出分閘信號(hào)，若逆功率未超過(guò)3%的額定功率，則延時(shí)10S后，如果逆功率仍然存在，DCS發(fā)跳閘信號(hào)至高壓開(kāi)關(guān)柜，斷路器分閘。
杭氧石化工程公司承接的衛(wèi)星能源、揚(yáng)子江石化、煙臺(tái)萬(wàn)華、山東京博等公司丙烷脫氫或異丁烷脫氫項(xiàng)目，業(yè)主采用的是美國(guó)UOP公司的工藝包，UOP工藝包設(shè)計(jì)用發(fā)電機(jī)回收膨脹機(jī)的膨脹功發(fā)電，平衡膨脹功穩(wěn)定膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的方式。膨脹機(jī)選用ATLAS-MAFI產(chǎn)品，帶發(fā)電保護(hù)柜。
二、發(fā)電機(jī)類(lèi)型選擇
介質(zhì)在膨脹機(jī)中膨脹過(guò)程中，將壓縮氣體的能量釋放，推動(dòng)膨脹機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果沒(méi)有外來(lái)阻力平衡，膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)越來(lái)越高，直至發(fā)生飛車(chē)事故。工藝包中膨脹機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為33 000r/min，當(dāng)膨脹機(jī)升速至33 000r/min時(shí)，需要有外力平衡保證膨脹機(jī)，使其在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。這個(gè)外力要及時(shí)準(zhǔn)確的投入，并且根據(jù)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，阻力矩自動(dòng)增加，直至達(dá)到平衡。根據(jù)這個(gè)原理，工藝包要求選用三相鼠龍式異步發(fā)電機(jī)來(lái)吸收膨脹功發(fā)電，將膨脹功產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能回饋到電網(wǎng)，同時(shí)產(chǎn)生平衡阻力矩。因?yàn)榕蛎洐C(jī)的額定轉(zhuǎn)速比較高，為了使膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)間變速比不至于過(guò)大，選擇2極電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p=60X50/1=3000 r/min。
三、發(fā)電機(jī)工作原理
選擇的鼠龍式異步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與鼠龍式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相同，是由定子和鼠龍式轉(zhuǎn)子兩大部分組成。當(dāng)在定子三相繞組中通入對(duì)稱(chēng)三相電流時(shí)，在電機(jī)的內(nèi)部空間產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p的旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其中：f1為外加電源電壓的頻率，p為磁極對(duì)數(shù)，n1叫做同步轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)述也叫發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。
1.發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。n< n1時(shí)，如果發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)連接，定子繞組中流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，此電流在電機(jī)內(nèi)部空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，在鼠龍轉(zhuǎn)子中有感生電流流過(guò)i2產(chǎn)生，流過(guò)感生電流i2的鼠龍轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T=KmφI22，其中Km為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。
2是轉(zhuǎn)子中每相繞組的功率因數(shù)。根據(jù)左手定則判斷，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同，如圖1所示，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1方向相同。這時(shí)發(fā)電機(jī)是從電網(wǎng)吸收電能，工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將吸收的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，與膨脹功一起推動(dòng)膨脹機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種情況要避免發(fā)生。
2.發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。如果在膨脹機(jī)膨脹功這個(gè)外力作用下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，即n>n1，鼠龍轉(zhuǎn)子切割磁力線的方向發(fā)生了改變，鼠龍轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感生電流為-i2，方向與電動(dòng)狀態(tài)正好相反，轉(zhuǎn)子感生電流與定子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生與n1相反方向的電磁轉(zhuǎn)矩T‘=Kmφ（-I2)2=- KmφI22 ，阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升，使膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速得到穩(wěn)定。同時(shí)轉(zhuǎn)子感生電流的磁場(chǎng)作用在定子繞組上，將膨脹功的機(jī)械能變成電能饋送給電網(wǎng)，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。如圖2所示，這個(gè)原理與異步電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電狀態(tài)（回饋制動(dòng)狀態(tài)）相同。
3.發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的頻率。發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的頻率是否與電網(wǎng)的頻率相同呢?發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速是n2=60f2/p=60sf1/p=s n1與n1方向相反，轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用在定子上,相當(dāng)于n+n2，n +n2 =（1-s）n1-s n1= n1，(以n1的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閰⒖挤较颍瑂=( n1 - n)/n1，s<0, n2< 0)，由此可見(jiàn)，無(wú)論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速多大，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，總是以同一轉(zhuǎn)速在定子空間相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)著，這兩個(gè)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)在定子繞組上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的頻率為f1，與電網(wǎng)平率相同。
4.膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載波動(dòng)后的穩(wěn)定過(guò)程。發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓的大小會(huì)通過(guò)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速變化自動(dòng)調(diào)整，過(guò)程如下：n上升，轉(zhuǎn)差率s的絕對(duì)值上升（n>n1），轉(zhuǎn)子感生電動(dòng)勢(shì)E2上升，轉(zhuǎn)子電流I2上升，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓U1增加，則(U1-U )增加（U為電網(wǎng)電壓），輸出電流增加，發(fā)電機(jī)作用在膨脹機(jī)的電磁阻力矩增加，轉(zhuǎn)速n減小，轉(zhuǎn)速得到穩(wěn)定。
四、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、解列
1.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。首次開(kāi)機(jī)前，要確認(rèn)發(fā)電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向，只有電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與膨脹機(jī)的運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向一致，才可以將發(fā)電機(jī)與膨脹機(jī)連接在一起。
膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速比為11/1，膨脹機(jī)額定轉(zhuǎn)速33 000r/min，發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3 000r/min。膨脹機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)不與電網(wǎng)連接，發(fā)電機(jī)沒(méi)有勵(lì)磁，相當(dāng)于膨脹機(jī)的一個(gè)機(jī)械負(fù)荷，發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有電壓、電流。膨脹機(jī)啟動(dòng)后，膨脹機(jī)在膨脹功的推動(dòng)下帶動(dòng)發(fā)電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)接近額定轉(zhuǎn)速33 000r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000 X99%時(shí)（允許偏差：n=(2910~2970)RPM），DCS根據(jù)系統(tǒng)測(cè)速單元檢測(cè)的信號(hào)發(fā)出合閘命令至高壓柜，高壓柜斷路器合閘，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。
并網(wǎng)后，發(fā)電機(jī)定子加入三相對(duì)稱(chēng)電流，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部空間產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p=60x50/2=3 000r/min的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)有了勵(lì)磁磁場(chǎng)，由于此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n小于n1相同，發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，吸收電網(wǎng)電能，與膨脹功一起帶動(dòng)膨脹機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到3 000r/min時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中沒(méi)有感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，所以，發(fā)電機(jī)既不發(fā)電，也不從電網(wǎng)吸收電能。隨著膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，n>n1，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)、感生電流，感生電流的磁場(chǎng)作用在定子繞組上，將膨脹機(jī)膨脹功的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)產(chǎn)生阻礙膨脹機(jī)加速運(yùn)旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)的上升，電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)膨脹機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速不再加速上升而趨于穩(wěn)定，即發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于膨脹功的驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，膨脹機(jī)便以某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)速在33 000r/min附近略大于33 000r/min。
2.發(fā)電機(jī)解列。膨脹機(jī)正常停車(chē)或故障停車(chē)時(shí)，工藝先發(fā)出停膨脹機(jī)信號(hào)，停膨脹機(jī)，經(jīng)過(guò)5S左右時(shí)間，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率降至額定功率的20%左右時(shí)，DCS發(fā)停車(chē)命令至高壓柜，高壓柜斷路器分閘，發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)，勵(lì)磁消失，發(fā)電機(jī)不再發(fā)電。
五、發(fā)電機(jī)保護(hù)
膨脹機(jī)帶發(fā)電機(jī)的作用除了發(fā)電，將膨脹機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能饋送給電網(wǎng)以外，更主要的作用是用來(lái)平衡膨脹機(jī)膨脹功的驅(qū)動(dòng)力矩，使膨脹機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。所以除非發(fā)生短路事故，高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器可以直接跳閘，使發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)（同時(shí)給DCS一個(gè)停機(jī)信號(hào)，將膨脹機(jī)停下來(lái)）。其它電氣故障都要將信號(hào)送至DCS，工藝做好停膨脹機(jī)的相應(yīng)操作，然后由DCS發(fā)信號(hào)給高壓柜，高壓柜斷路器分閘，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)脫離。
在保護(hù)中，逆功率保護(hù)非常重要。如果發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速低于3 000 r/min將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，n<n1；或膨脹機(jī)停機(jī)時(shí)，DCS送到高壓柜的分閘信號(hào)延時(shí)到n<n1時(shí)，發(fā)電機(jī)將工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，從電網(wǎng)吸收電能，將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種情況對(duì)膨脹機(jī)運(yùn)行不利，保護(hù)中要設(shè)有逆功率保護(hù)，逆功率超過(guò)3%的額定功率，將此信號(hào)送至DCS系統(tǒng)，由DCS發(fā)出分閘信號(hào)，若逆功率未超過(guò)3%的額定功率，則延時(shí)10S后，如果逆功率仍然存在，DCS發(fā)跳閘信號(hào)至高壓開(kāi)關(guān)柜，斷路器分閘。
