熱工燃氣輪機的控制調(diào)節(jié)

1、燃氣輪機的自動控制技術(shù)PB13209120 王儲摘要： 燃氣輪機是熱機發(fā)動機的一種，通常意義上的燃氣輪機指的是燃氣渦輪引擎。燃氣輪機在船舶、車輛、發(fā)電機組等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。隨著工程科學(xué)的發(fā)展，燃氣輪機也取得了一些技術(shù)上的突破，燃氣輪機的自動控制技術(shù)同樣得到了很大程度的發(fā)展。關(guān)鍵詞： 燃氣輪機；自動控制技術(shù)1. 燃氣輪機的組成燃氣輪機包括電子控制器、液壓執(zhí)行裝置、相關(guān)軟件三部分。電子控制器主要是用來控制軟件和機組狀態(tài)等方面的信息。通過數(shù)學(xué)運算和判斷的方式控制信號的輸出，使得機器可以安全有效的運行。現(xiàn)在的電子控制器大多聯(lián)網(wǎng)使用，與云數(shù)據(jù)搭配，一些多個設(shè)備共同監(jiān)控的監(jiān)控操作系統(tǒng)不斷通過各種方法滿足其

2、技術(shù)需要。液壓執(zhí)行裝置是鏈接電子控制器和控制燃機的紐帶。電子控制器的相關(guān)信息必須通過液壓執(zhí)行器才能得到執(zhí)行?？刂栖浖t是燃機數(shù)控系統(tǒng)軟件的一部分。這個軟件通過電子控制器搜集和發(fā)布各種信息，計算機也要通過通訊接口才能完成處理信號、監(jiān)視機器的各種狀態(tài)、處理歷史記錄、控制各種計算等工作?？刂频墓δ芫唧w包括利用濾波平滑和消顫的方式采集各種模擬量、頻率量和開關(guān)量信號；機械故障檢測；傳感器的故障診斷等各種功能。最重要的目的就是讓機器在安全允許的范圍內(nèi)運行，滿足負荷方面的需求，保證機械的使用壽命，確保經(jīng)濟效益。編寫軟件要求設(shè)計人員對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電子硬件，控制規(guī)律等方面都有全面的理解和把握。即便如此，軟件的研制

3、效率依然不高。穩(wěn)定性和可靠性是燃機控制規(guī)律設(shè)計中最主要的因素。補充：燃氣輪機結(jié)構(gòu)原理有效出力=透平產(chǎn)生動力-壓縮機驅(qū)動力2. 燃氣輪機自動控制技術(shù)啟動控制：此時應(yīng)該充分考慮大氣溫度變化以及氣壓的影響。相關(guān)程序在設(shè)計的過程中也要充分考慮到氣壓和溫度的因素，因地制宜的進行啟動設(shè)置。通過采用簡單的啟動供油規(guī)律，和渦輪后溫度的限制，啟動時間通常較為緩慢。加、減速控制：這種控制方式有很好的安全性。這種方式被廣泛應(yīng)用，不過其使用需要消耗大量時間。穩(wěn)態(tài)控制：保證燃氣輪機在一般狀態(tài)下長期處于負載狀態(tài)的過程中中保證運行的穩(wěn)定。不穩(wěn)定的運動狀態(tài)一定會影響燃氣輪機的正常運作。帶動不同的載荷時需要不同的穩(wěn)態(tài)設(shè)置。如果

4、帶動的泵、壓縮機一類，燃氣輪機的穩(wěn)態(tài)控制就應(yīng)當是對輸出軸的轉(zhuǎn)速控制。燃機帶動發(fā)電機組的過程中，就要注意根據(jù)發(fā)電機組的工作性質(zhì)來制定出自動控制過程的控制規(guī)律。負荷控制：一種比較困難的控制方式。在發(fā)現(xiàn)電流有很大變化的時候，燃機發(fā)電機組可以通過前饋信號的方式，實現(xiàn)前饋控制，采用最快的速度提高供油量使得供油量可以滿足負荷的需求，并且利用PID（即比例-積分-微分控制器）來更好的完成燃氣輪機的穩(wěn)態(tài)控制。這種負荷方式，必須要有相關(guān)的前饋信號的控制，只有控制好前饋信號才能比較容易地實現(xiàn)對負荷的控制。燃氣輪機自動控制的過程中野只能采用變參數(shù)的PID控制，利用數(shù)字仿真和半物理模擬試驗的方式，通過不斷的調(diào)整參數(shù)的

5、方式，最大幅度的減少超調(diào)量，改善燃氣輪機的動態(tài)品質(zhì)。燃氣輪發(fā)電機低值選擇器3. 燃氣輪機控制示意圖功率與轉(zhuǎn)速控制燃料伺服機構(gòu) GfT4、G1GV伺服機構(gòu)傳感器溫度控制110 1 余熱鍋爐對應(yīng)的實際結(jié)構(gòu)： 解釋：轉(zhuǎn)速控制是燃氣輪機最基本的控制系統(tǒng)，有“有差控制”和“無差控制”兩種控制方式。低值選擇器如果流量流的壓力增加到一個危險的水平，壓力PID送一個低信號到進料閥告訴它關(guān)閉。當這個輸出信號降到來自流量PID的信號以下時，控制選擇器功能塊開始傳遞壓力PID的信號并阻止流量PID的信號。溫度PID選擇同以上類似。因此低值信號選擇器功能屬于帶有壓力和溫度超馳的流量控制。伺服機構(gòu)，系統(tǒng)經(jīng)由閉回路控制方

6、式達到一個機械系統(tǒng)位置、速度、或加速度控制的系統(tǒng)。其中被控量為機械位置或機械位置對時間的導(dǎo)數(shù)。余熱鍋爐，顧名思義是指利用各種工業(yè)過程中的廢氣、廢料或廢液中的余熱及其可燃物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的熱量把水加熱到一定溫度的鍋爐。具有煙箱、煙道余熱回收利用的燃油鍋爐、燃氣鍋爐、燃煤鍋爐也稱為余熱鍋爐，余熱鍋爐通過余熱回收可以生產(chǎn)熱水或蒸汽來供給其它工段使用。4. 區(qū)別燃氣輪機的負荷控制系統(tǒng)與火電廠的負荷控制系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)燃氣輪機負荷控制系統(tǒng)多采用下圖所示的負荷轉(zhuǎn)速串級控制方式。其中轉(zhuǎn)速為有差調(diào)節(jié)，功率為帶不靈敏區(qū)的無差調(diào)節(jié)，保證穩(wěn)態(tài)時功率為設(shè)定值。我們給出來的燃氣輪機負荷控制系統(tǒng)無一次調(diào)頻功能，我們不考慮系統(tǒng)頻率的擾動，即認為當燃氣輪機發(fā)電機組并網(wǎng)后，其轉(zhuǎn)速受到電網(wǎng)頻率的控制，我們令恒定的頻率值N=N0。只有對轉(zhuǎn)速進行有差調(diào)節(jié)，才能實現(xiàn)機組功率的無差調(diào)節(jié)，也就是說通過改變轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)器的設(shè)定值Ns 來改變機組的輸出功率，從而保證機組具有二次調(diào)頻的能力。當轉(zhuǎn)速采用P（比例）