燃氣輪機控制的方式與實現(xiàn)

燃氣輪機控制的方式與實現(xiàn)摘要：隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源問題已經(jīng)成為全球人類面臨的一個極其重要的話題。從可持續(xù)利用資源、節(jié)能減排到保護環(huán)境,我國在20世紀90年代開始大力建設清潔型和節(jié)約型社會。目前國內外對燃氣輪機控制系統(tǒng)研究有很多方面:首先是控制策略上;其次是從技術角度來考慮;最后就是用計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表實現(xiàn)信息處理功能，提高可靠性以及實時性等性能指標的研究和應用。關鍵詞：燃氣輪機；控制系統(tǒng)；方式；實現(xiàn)本文主要研究了燃氣輪機控制的技術。它是一種將機械能轉化為電能實現(xiàn)能量轉換和傳輸以及協(xié)調工作，并具有安全、可靠等優(yōu)點的機電設備，燃氣輪機控制技術在當今社會中起到了非常重要的作用。研究如何有效地提高效率并且降低成本，同時也能夠在一定范圍內調節(jié)負荷量以滿足不同用戶對性能要求及供電質量上有很大幫助是有極大意義的。一、燃氣輪機控制方式的發(fā)展1.1燃氣輪機的控制方式的時代發(fā)展階段燃氣輪機控制方式的發(fā)展主要分為三個階段:第一階段是在上世紀七十年代,由于技術的限制，對其進行了改進，并開始使用電液伺服閥來實現(xiàn)。該方法能夠有效地減少工作過程中可能出現(xiàn)的問題和故障。但是因為它具有一定程度上存在著慣性大、難以避免產生共振現(xiàn)象等缺點;第二階段則采用的是閉式控制模式來完成燃氣輪機控制系統(tǒng)設計任務;第三階段則是在八十年代中期以后逐步擴大到智能化階段，通過對其進行研究與改進后逐漸發(fā)展成為了PID控制器技術。1.2燃氣輪機的研究背景和發(fā)展趨勢在過去的幾十年中，中國對能源需求量不斷增加,但由于技術水平落后、管理經(jīng)驗欠缺等原因使得我國生產和應用的石油天然氣資源非常少。因此開發(fā)新產品來滿足日益增長、越來越多市場化要求是一個十分重要而艱巨任務。同時也要解決目前國內所面臨得問題以及國外先進設備價格昂貴這一嚴峻現(xiàn)象;另一方面就是提高國產燃氣輪機的可靠性與耐久性,以保證其在使用過程中安全可靠地運行。2.1燃氣輪機控制系統(tǒng)的主要功能1.控制燃料燃燒，使其在額定功率下運行。2.對空氣預熱，防止壓縮機過熱和過載。3.通過調節(jié)轉子轉速來改變葉片負荷量從而改善供氣門開度;4.調整進汽壓力以適應不同工況時保持正常工作狀態(tài)并保證機組安全可靠地啟動與調速、穩(wěn)態(tài)等性能要求;5.根據(jù)輸出的電壓變化控制油壓和溫度，使燃料燃燒完全或部分熄火后再燃。2.2燃氣輪機控制系統(tǒng)的運行過程燃氣輪機控制系統(tǒng)是一個比較復雜的系統(tǒng)，它需要有一套完整的控制程序,對整個機組進行合理有效地運行。首先要建立在正常工作狀態(tài)下。因為燃料氣化過程中所產生出來的是高溫高壓氣體和低溫低壓廢氣等混合后形成了壓力差、溫度差以及流量比較大大時，我們可以通過調節(jié)閥門來實現(xiàn)控制燃氣輪機轉速及功率輸出量大小的目的;其次是根據(jù)機組實際情況選擇合適型號的管徑進行設計并安裝好相應裝置以滿足不同工況運行需求。燃氣輪機的控制系統(tǒng)是由計算機系統(tǒng)和發(fā)動機、發(fā)電機等組成。其中，控制部分包括了對機組運行工況進行實時監(jiān)控,并通過數(shù)據(jù)采集器來實現(xiàn)自動處理，同時也可以利用PLC來完成邏輯功能轉換;而調速機構則主要負責調節(jié)轉速與流量以及其他相關裝置的工作狀態(tài)。在整個燃氣鍋爐中最重要的是燃料燃燒過程的溫度控制系統(tǒng)設計和優(yōu)化系統(tǒng)性能是其核心內容之一。它能夠使發(fā)動機在不同條件下正常運行并且具有良好穩(wěn)定、高效性等優(yōu)點2.3燃氣輪機控制系統(tǒng)的控制因素(1)機組運行過程中，燃料質量、溫度和壓力等都會影響到燃氣汽輪發(fā)電機組的控制。在實際操作中需要對這些參數(shù)進行測量。同時還要考慮燃料品質與環(huán)境條件之間存在一定程度上得差別；(2)由于發(fā)動機工作時燃燒效率受環(huán)境影響較大，所以必須采取措施降低熱負荷波動范圍以及提高發(fā)電機輸出功率以減小其變化幅度；(3)為了保證機組運行穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠和安全環(huán)保等要求,需要對燃料的品質控制進行優(yōu)化。2.4燃氣輪機控制系統(tǒng)特點(1)結構復雜,系統(tǒng)多。燃氣輪機控制系統(tǒng)的主要功能是通過對現(xiàn)場情況進行分析并做出決策。(2)可靠性要求高。采用先進、成熟的控制方式和控制方法來設計控制器時應考慮以下幾個方面:現(xiàn)場實際運行中所產生誤差;機械故障或操作不當會導致設備不能正常工作而造成事故;對環(huán)境條件要求較低等,因此必須滿足以上三個性能指標才能保證燃氣輪機控制系統(tǒng)能夠安全可靠地運轉。三、燃氣輪機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)3.1燃氣輪機控制系統(tǒng)的需求分析熱器是燃氣輪機的重要組成部分,它對鍋爐和汽輪系統(tǒng)都有很大影響，因此，提高換熱效率顯得尤為迫切。本文主要研究了目前國內外天然氣工業(yè)在應用上存在的問題及發(fā)展趨勢。首先介紹了當前國內燃氣輪機技術現(xiàn)狀;然后分析我國現(xiàn)階段天然氣機組存在缺點和不足之處并提出相應解決對策:一是加強換氣品質控制與管理;二是優(yōu)化結構設計以減少設備投資、降低能耗、延長使用壽命,三是提高系統(tǒng)可靠性，四是提升換熱器效率。3.2燃氣輪機整體架構燃氣輪機整流電路的主要功能是將機械能轉化為熱能，因此在整個系統(tǒng)中，主電路和輔助電路都是重要組成部分。其中整流、濾波電感與控制電容等元器件對整個機組至關重要。整流管:該部分由變壓器組以及發(fā)電機組成;輔助電源模塊包括了：蓄電池組(或直流母線)、調壓器(或直流母線)；輸出電壓的主要功能是調節(jié)功率因數(shù)并為整流電路提供穩(wěn)定可靠地直流電源，同時還可以通過控制逆變器來實現(xiàn)。3.3燃氣輪機的控制電路控制電路是用來控制功率開關的通斷、調節(jié)電流。在燃氣輪機中常用到比如，可以用PLC進行邏輯運算。當系統(tǒng)運行時需要對其輸入信號和輸出信號進行比較處理后才能使系統(tǒng)進入工作狀態(tài)；而如果輸入的是模擬量或者數(shù)字量就會直接影響到程序執(zhí)行速度以及操作人員的判斷;所以為了避免出現(xiàn)錯誤控制過程可能導致的誤動作等問題發(fā)生。在這里采用了單片機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器，實現(xiàn)邏輯運算功能，從而提高整個控制系統(tǒng)運行效率。在燃氣輪機控制系統(tǒng)中，控制電路是非常重要的組成部分。它可以讓整個系統(tǒng)正常運行。(1)PLC輸出邏輯單元:主要用于對輸入、電壓和電流信號進行檢測并轉換成PWM波形，然后將其發(fā)送到下一級的處理器上;(2)功率放大器:通過功率反饋調節(jié)裝置把輸入到控制器和輸出之間所需要達到控制量相對應的電平變化,以實現(xiàn)整個系統(tǒng)在正常工作時能夠產生足夠大容量。3.4燃氣輪機控制系統(tǒng)的測試要點為了測試出系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，必須在硬件、軟件上進行全面檢測。通過對壓力傳感器輸出信號與控制電路輸入電壓比較,來判斷是否能夠正常工作。壓差測量:壓差是指將從被測部件到儀表盤前后的連續(xù)時間內所測得氣瓶中氣體含量數(shù)占總體積之比；流量測定:流量計和溫度儀在測量過程當中都會受到外界環(huán)境因素干擾而產生誤差所以必須對其進行嚴格控制。3.5燃氣輪機控制系統(tǒng)的應用領域燃氣輪機控制系統(tǒng)的應用領域主要包括了機械、電子技術和工程方面。本文在分析現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢后，針對燃氣輪機控制系統(tǒng)中存在的問題與不足之處進行了探討研究。提供一個可以使燃氣輪機控制系統(tǒng)達到最優(yōu)狀態(tài)、最佳性能參數(shù)以及優(yōu)化運行效果的思路。四、結束語我國在燃氣輪機控制系統(tǒng)方面已經(jīng)有很多技術上和國際先進水平相比較差距。雖然近些年國內對于天然氣工業(yè)也加大了投資力度并引進國外一些先進設備。但是這些設備仍然存在不足之處:首先就是國產化率較低;其次是配套的系統(tǒng)不完善;還有一個很大問題在于進口產品過多導致成本增加以及價格昂貴。因此需要加大對燃氣輪機控制系統(tǒng)的研究力度。參考文獻：通用電氣公司.用于燃氣輪機控制的系統(tǒng)及其方法：[P].林秉劍.典型燃氣輪機伺服控制系統(tǒng)的維護及故障處理方法[J].熱力透平,2004:261-263.Paper?檢測報告單-打印版衿瀏立Jtt,農氣輪所控制的方式與實現(xiàn)-fefttfi）文獻作者：理告時間：2022062419.26.12段落個數(shù)：1rY202206241?261C2144憐）件昭中國期沖拜中國圖書庫碩士論文庫博士論文座會