燃气轮机控制系统方案

工作研究燃气轮机电厂负荷管理解决方案魏 巍（中航世新安装工程（北京）有限公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：以燃气轮机为主的电厂已经成为目前电力能源行业主要的发展方向之一，而燃气轮机通过不断的更新与发展，也已经成为目前主要的分布式发电设备。

燃气轮机发电项目在分布式发电中的运用，提升了电力能源供应质量和安全稳定性，具有非常好的发展前进。

更好的解决燃气轮机电厂负荷的管理与分配将是重要的课题。

结合多台燃机并列运行的方式，探究并提出了负荷管理解决办法，使燃气轮机系统在分布式发电中更具有前景和运用效果。

关键词：燃气轮机；负荷管理；工厂前言燃气轮机从20世纪50年代开始出现在发电工业领域，由于其相对于常规燃煤火电厂具有效率高（联合循环供电）、造价低、建设周期短、用地用水少、可以快速启动、可用率高、污染物排放低等多项优势，在全球发电领域取得了长足的发展，近年来，随着节能环保的要求日益增强，许多企业都在努力研发燃气轮机发电设备的制造及应用技术，取得了可喜的成果，燃气轮机电厂负荷的管理与分配的解决方案也成为了重要课题。

1 负荷管理分配的意义大型工业厂区大多配置自备电厂，由多台燃气轮机发电机组并网运行的自备电站，当与外部电网无法并网运行时，可以有效的保证工业厂区内用电需求；与外部电网并网运行时，可以有效的管理负荷的变化，从而提升电厂的消耗，达到经济效益的最大化。

2 负荷管理分配2.1按燃机性能特征曲线计算出每台燃机在当前大气条件下的最大输出功率，（或在性能试验时将功率修正到当前大气条件下的功率值ｘ0.95）负荷分配计算时使燃机不超载。

监视电网运行参数，如功率、频率等变化，分析负载变化情况，如电网频率下降、储备负载不足时，发相应报警，提示启动备用机组。

机故障甩负荷时，负荷分配应能均匀分配每台燃机负荷，不使个别燃机超载，如果燃机功率不足，按给定的优先等级分断负荷断路器。

（或按燃机不足的功率负荷值，由负荷管理系统按优先等级算出一组负荷，一次分断一组负荷断路器）对应多台机组的有功功率控制（燃料调节）和无功功率控制（励磁调节）。

型燃气轮机Picco Giacomo燃气轮机工程部（Gas Turbine Engineering Department）Ansaldo Energia AE64.3A 型燃气轮机：为分布式发电应用提供灵活而可靠的解决方案上海2013 年5 月15 –16 日燃气轮机输出功率介于75 -294 MW，采用先进的技术解决方案与设计可满足客户关于运行效率安萨尔多能源公司（Ansaldo Energia）是意大利芬梅卡尼卡集团（Finmeccanica）的下属企业之一，专业从事发电厂应用领域的相关业务。

其业务遍布全球市场，且拥有包括政府、独立电力生产商以及工业用户等在内的广大客户群体。

公司可提供完整系列的产品，包括：解决方案与设计，可满足客户关于运行效率、可靠性以及灵活性等多方面的要求。

蒸汽轮机输出功率介于80 -1200 MW，产品范围涵盖了地热发电、联合发电、矿物燃料发电等各种不同的应用领域。

发电机包括涡轮发电机与水轮发电机。

涡轮发电机：输出功率介于300 -900 MVA。

产品包括空气冷却式、水冷却式以及氢气冷却式等各种型号，且采用的技术解决方案已经过广泛的测试验证。

安萨尔多能源公司（Ansaldo Energia）保留本文稿的所有权利。

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安萨尔多能源公司（Ansaldo Energia ）坐落于热那亚坎比（Genova-Campi ）工业区，公司占地总面积为235,000m 2，厂房占地面积为145,000m 2。

公司分为三大厂区，拥有800台生产设备，其中用于计算机辅助设计（CAD ）与计算机辅助制造（CAM ）的设备共150台。

热那亚（Genoa ）米兰（Milan ）安萨尔多能源公司（Ansaldo Energia ）保留本文稿的所有权利。

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型号功率等级ANSALDO ENERGIA 燃气轮机专为大中型发电厂提供完整的系列产品AE643A 75MW F AE64.3A 75 MW F级AE94.2 170 MW E 级AE94.3A 294 MW F 级安萨尔多能源公司（Ansaldo Energia ）保留本文稿的所有权利。

燃气轮机高温部件及控制系统研发生产方案一、实施背景随着能源结构的转变和清洁能源的推广，燃气轮机作为重要的能源转换装置，其高温部件及控制系统的研发与生产成为了产业发展的关键。

我国在燃气轮机领域的研究已取得一定成果，但与国际先进水平相比，仍存在一定差距。

因此，深化产业结构改革，加强燃气轮机高温部件及控制系统的研发与生产，对于提升我国能源装备制造业的国际竞争力具有重要意义。

二、工作原理燃气轮机高温部件及控制系统的工作原理主要涉及热力学、材料科学、控制理论等多学科知识。

基本流程如下：1.燃料（如天然气、石油等）与空气混合后进入燃烧室，在高温高压条件下进行燃烧，产生高温高压燃气。

2.燃气通过涡轮叶片驱动涡轮转动，实现热能向机械能的转化。

3.机械能通过变速齿轮传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。

4.高温部件采用高温材料，如耐热钢、陶瓷等，以保证在高温环境下正常工作。

5.控制系统通过调节燃料供应和空气流量，控制燃烧过程和涡轮转速，以实现稳定的电力输出。

三、实施计划步骤1.开展技术调研：搜集国内外燃气轮机高温部件及控制系统的相关资料，进行深入分析和研究，明确研发方向和目标。

2.设立研发团队：组建由热力学、材料科学、控制理论等多学科背景的专业人员组成的研发团队。

3.确定研发方案：根据技术调研结果，制定详细的研发方案，包括材料选择、结构设计、控制系统优化等。

4.组织研发：按照研发方案，组织研发团队进行实验和模拟，不断优化设计方案。

5.试制与测试：利用先进的制造设备试制样机，进行性能测试和可靠性验证，根据测试结果对设计方案进行进一步优化。

6.成果转化：将研发成果转化为实际产品，建立生产线，实现规模化生产。

7.技术支持与培训：为生产线的运营提供技术支持和培训服务，确保产品的质量和性能达到预期目标。

四、适用范围本研发生产方案适用于燃气轮机制造商、能源转换装置相关企业以及需要提高能源利用效率的工业领域。

具体包括：1.燃气轮机制造商：通过本方案的实施，提高燃气轮机高温部件及控制系统的性能和可靠性，降低维护成本，增强市场竞争力。

燃气轮机发电技术第14卷　第3/4期2012年10月燃气轮机压气机防冰冻系统控制改进方案李小煜，赵占峰，高　帅（郑州燃气发电有限公司，河南　郑州　４５０００１）摘要：燃气轮机压气机防冰冻装置是机组运行抵御寒冷恶劣天气的重要防护装置。

但该系统长期存在不能正常工作、运行人员操作不便，及参数调整不到位等问题。

介绍了对该系统改进的项目，在保持防冰冻阀就地操作方式外，还增加了在集控室操作功能，说明了控制优化要点并组织实施过程，改进效果明显。

关键词：燃气轮机；压气机，防冰冻进气阀；操作方式改进；　控制要点；　实施效果0 引言压气机是燃气轮机的重要组成部分，主要用于对空气进行压缩，为燃气轮机的燃烧提供充足氧气支持，以及大轴冷却气源，它能否正常运转将直接影响到机组运行的经济性和安全性。

压气机防冰冻系统用于防止压气机进气滤网结冰或霜化，是压气机在恶劣环境下（大雾、冻雨以及冬季雨雪天气）运行的重要保障手段。

1 防冰冻系统控制改进的必要性防冰冻系统为防止燃机压气机进气系统结冰或霜化，需要对进气的露点和温度进行测量，并通过对压气机入口滤网提供暖空气来控制温度，以保证该点温度高于露点而防止压力机进气系统结冰或霜化。

西门子SUD1S.94.3A型联合循环机组的燃气轮机防冰冻系统包含3个单元：露点测量仪、开环/闭环控制单元和罩壳上的操作盘。

露点的计算实现通过OPTIDEW型MICHELL露点测试仪来实现；开环/闭环控制通过就地控制柜内的SIMATIC S7-300来实现；为了便于操作和监视直接接到安装在就地控制柜前面板的OP7操作盘上。

由于OP7操作盘安装于现场进气系统滤网处，远离集控室且位于高处，所有手动操作都需要在就地完成，并未实现远方控制功能。

一旦出现控制异常，运行人员很难及时对防冰冻系统进行解列或手动操作，存在一定的安全隐患。

另外，自调试以来，防冰冻系统闭环控制功能一直未能实现，造成防冰冻系统投入和调节的极为不便。

为提高机组运行可靠性和安全性，降低恶劣天气对机组运行的不可控风险，决定在机组小修期间突击完成对其控制方式改进工作。

双燃料燃气轮机在海上风电场发电系统中的并列运行方案随着全球对可再生能源的需求不断增长，海上风电场作为一种绿色、可持续的发电方式正在逐渐发展壮大。

为了满足日益增长的电力需求，提高发电系统的可靠性和稳定性，双燃料燃气轮机的并列运行方案成为一种备受关注的发电解决方案。

一、双燃料燃气轮机的概述双燃料燃气轮机是一种采用燃气和液体燃料作为燃烧介质的发电设备。

不仅具有高效能、快速启动、响应迅速等特点，而且可以提供可靠的备用电力供应，适用于电网系统的并列运行。

与传统的燃气轮机相比，双燃料燃气轮机能够在液体燃料供应中断时切换到燃气供应，确保系统的持续稳定运行。

二、双燃料燃气轮机在海上风电场发电系统中的优势1. 提高发电系统的可靠性：双燃料燃气轮机能够通过切换燃料源的方式保证系统的持续供电，减少了因燃料供应中断或故障导致的停机时间，提高了系统的可靠性。

2. 提高系统的响应速度：双燃料燃气轮机具有快速启动和响应速度快的特点，能够迅速应对电网负荷的变化，保持系统的稳定运行。

3. 减少碳排放：燃气作为燃烧介质，相较于传统燃煤发电，双燃料燃气轮机的运行能够减少大量的碳排放，符合环保和可持续发展的要求。

4. 便于维护和管理：双燃料燃气轮机的运行维护相对较为简单，系统自动切换功能能够减少人工干预，提高运维效率，降低了系统的运行成本。

三、1. 并列运行原理双燃料燃气轮机在海上风电场发电系统中的并列运行方案是指通过多台双燃料燃气轮机并列运行，共同满足发电系统对电能的需求。

系统可以根据实际负荷需求自动调节燃气轮机数量，以实现最佳的运行效率。

2. 并列运行控制策略并列运行的关键是合理的控制策略。

可以通过集中控制系统对多台双燃料燃气轮机进行协调管理，实现负荷平衡和运行优化。

控制系统可以根据电网的负荷需求和风能状态对燃气轮机进行启停、负荷分配等控制，确保系统的稳定运行。

3. 应急备用功能并列运行的双燃料燃气轮机可以提供应急备用功能，当风能发电不足或者其他原因导致发电系统负荷增加时，双燃料燃气轮机可以迅速启动并补充电力供应，确保系统的稳定运行。

燃气轮机性能优化项目规划设计方案项目背景燃气轮机是一种广泛应用于发电、航空和工业领域的动力设备。

本项目旨在通过优化燃气轮机的性能，提高其效率和可靠性，从而实现能源的节约和环境的保护。

项目目标- 提高燃气轮机的燃烧效率- 降低燃气轮机的排放量- 增强燃气轮机的运行稳定性和可靠性- 提升燃气轮机发电效率项目计划本项目计划分为以下几个阶段：阶段一：性能评估与分析在这个阶段，我们将对现有燃气轮机进行性能评估和分析，包括燃烧效率、排放量、运行稳定性等方面的考量。

通过收集历史数据和进行实地调研，我们将对燃气轮机的性能问题进行深入分析，并确定优化的目标和关键指标。

阶段二：设计优化方案基于阶段一的评估结果，我们将设计针对性的优化方案。

这些方案可能包括但不限于：- 改进燃气轮机的燃烧系统，提高燃烧效率- 安装新的排放控制设备，降低燃气轮机的排放量- 优化燃气轮机的控制系统，增强运行稳定性和可靠性- 应用新的技术和材料，提升燃气轮机的发电效率阶段三：实施和测试一旦优化方案设计完成，我们将进行实施和测试。

在这个阶段，我们将与合作伙伴共同合作，安装和调试所需的设备和系统。

通过监测和测试，我们将验证优化方案的效果，并进行必要的调整和改进。

阶段四：项目总结与报告在项目的最后阶段，我们将对整个项目进行总结和报告。

我们将汇总所有数据和结果，并对项目的效果进行评估和分析。

我们还将提供进一步的建议和改进建议，以便未来的维护和优化工作。

风险管理在项目实施过程中，可能会面临一些风险和挑战。

为了降低风险并保证项目的顺利进行，我们将采取以下措施：- 建立有效的项目管理团队，明确各自的职责和沟通渠道- 进行全面的风险评估，并制定相应的风险应对计划- 与合作伙伴和相关部门保持紧密的沟通和协作- 定期监测和评估项目进展，并及时采取必要的措施调整预算和资源项目预算将根据具体的优化方案和需求进行制定。

我们将优化利用现有的资源，并在必要时申请额外的资金支持。

双燃料燃气轮机在海上发电系统中的冷启动性能研究引言：随着全球能源需求的增加和环境保护的要求，燃气轮机作为一种高效、低排放的能源转换装置，在海上发电领域得到广泛应用。

在燃气轮机的运行过程中，冷启动性能是一项关键指标，影响着燃气轮机的启动时间、启动稳定性和运行效率。

本文旨在探讨双燃料燃气轮机在海上发电系统中的冷启动性能，并提出优化方案。

一、双燃料燃气轮机冷启动性能的重要性双燃料燃气轮机通过使用多种燃料（通常为天然气和柴油）来达到增加系统的稳定性、灵活性和可持续性的目的。

冷启动性能是双燃料燃气轮机在从停机状态到正常运行状态下所需的时间和稳定性的能力。

良好的冷启动性能可以使海上发电系统在需求增加时迅速响应，并保持高效稳定运行。

二、冷启动性能的影响因素分析1. 燃料供应系统：双燃料燃气轮机的冷启动性能与燃料供应系统密切相关。

燃料需求和燃料压力的稳定供应是确保冷启动成功的关键因素。

2. 点火系统：点火系统的性能直接影响冷启动过程中的点火稳定性和启动时间。

高效可靠的点火系统有助于减少冷启动时间和减小能源浪费。

3. 冷却系统：燃气轮机启动过程中需要对涡轮机组和其他关键部件进行冷却，以确保启动过程的安全和可靠性。

冷却系统的效率直接影响冷启动性能。

4. 控制系统：良好的控制系统能够实现燃气轮机的高效启动和运行。

控制系统的稳定性和精确性对于保证冷启动性能至关重要。

三、提升双燃料燃气轮机冷启动性能的优化方案1. 优化燃料供应系统：通过使用高效的压缩机和调整燃料泵的工作参数，可以提高双燃料燃气轮机燃料供应的稳定性和效率，从而减少冷启动时间。

2. 改进点火系统：提高点火系统的可靠性和灵敏性，采用高性能点火器件，可以加快点火速度，减少点火失败的可能性。

3. 优化冷却系统：改进冷却系统的设计和工艺，提高冷却效率，可以缩短冷启动时间。

采用先进的冷却液循环技术，降低冷启动过程中的部件温度，保证启动过程的安全性。

4. 升级控制系统：引入先进的自动控制系统，实现对双燃料燃气轮机的精确控制和监测，确保启动过程的稳定性和可控性。

燃气蒸汽联合循环机组单轴与多轴配置的特点及方案比较摘要：联合循环机组中的燃气轮机、汽轮机和发电机的不同布局关系而形成的轴系配置型式，与电厂的总体布置和厂房结构、检修方式等有关，而且对机组运行、操作与性能（特别是变负荷）以及投资成本等都有很大关系。

本文将从电气设备、控制系统、安装、运行特性、维修、建设安排、事故影响等方面对不同配置方案进行对比分析。

关键词：燃气轮机；联合循环机组；方案1.引言燃气－蒸汽联合循环机组有单轴机型和多轴机型两大类。

所谓单轴即燃机、汽机、发电机共用一根轴；多轴是指燃机和燃机发电机一根轴，汽机和汽机发电机另一根轴。

早期机组配置中一般大容量燃机用于调峰，多配单轴；容量较小的常用于热电联产，一般按多轴配置。

近几年大型燃机用于热电联产的工程增多，对于此类项目，也有单轴和多轴两种布置。

一般在供热量不是很大的情况下可选用单轴机组，在供热量较大的情况下则选用多轴机组较多。

2.单轴配置的特点单轴布置的配置方式即燃气轮机、发电机和蒸汽轮机串联安装在同一根轴系上，由燃气轮机和汽轮机共同驱动一台发电机。

发电机可以位于燃气轮机和汽轮机之间，也可以位于汽轮机排汽端。

这种方案只能用于单台燃机、单台余热锅炉和单台汽轮机匹配的情况，即所谓1+1+1单轴布置方案。

单轴配置又有两种方式：2.1发电机尾置方式燃气轮机+向下排汽的汽轮机+发电机的连接方式，简称发电机尾置方式。

这种连接方式的优点是：发电机位于机组端部，发电机出线和检修时抽转子比较方便。

缺点是：①汽轮机在中间，汽轮机向下排汽使整套联合循环机组必须布置在较高的运转层上。

②发电机只有当燃气轮机和汽轮机都安装完毕后才能投运，不利于安装周期较短的燃气轮机及早投产发电。

③运行中蒸汽系统出现故障时，燃气轮机仍拖着汽轮机空转，一方面汽轮机不能停机检修，另一方面汽轮机叶片鼓风发热，还必须设置小的辅助锅炉，产生辅助蒸汽通入汽缸进行冷却。

④汽轮机正常启动时，也需要辅助蒸汽汽源提供轴封汽和汽轮机一开始空转时汽缸所需的冷却蒸汽。

燃气轮机机组控制系统方案设计燃气轮机机组控制系统是工业生产过程中的重要设备之一。

它主要用于实现燃气轮机机组的安全高效运转。

在控制系统方案设计中，需要考虑多个因素，包括系统的稳定性、可靠性、高效性等方面。

下面，本文将围绕燃气轮机机组控制系统方案设计的各个方面进行详细阐述。

控制系统模块分析在燃气轮机机组控制系统方案设计中，首先需要对系统进行各个模块的分析。

主要包括以下几个模块：1. 控制模块：主要负责实现燃气轮机机组的启停、调速和负荷控制等功能。

2. 测量模块：主要用于检测各个参数的变化情况，例如转速、温度、压力、流量等。

3. 保护模块：主要用于保护燃气轮机机组的设备和部件，例如温度过高、压力过大、转速超标等情况。

4. 通信模块：主要用于实现控制系统与外部设备的通信，例如数据传输、信号传输等。

在设计控制系统方案时，需要充分考虑各个模块之间的关系以及模块的功能互补性，以实现系统的高效稳定运行。

控制系统硬件设计燃气轮机机组控制系统的硬件设计需要考虑多个因素，包括：1. 控制器：需要选择适用于燃气轮机机组的控制器，以实现各种功能的控制和监测。

2. 传感器：需要选择适合测量各个参数的传感器，例如温度传感器、压力传感器、流量传感器等。

3. 通信设备：需要选择合适的通信设备，以实现和外部设备的数据交换和控制信号的传输。

4. 电气控制设备：需要选择适用于燃气轮机机组的电气控制设备，例如高压开关、电磁阀等。

在硬件设计的过程中，需要充分考虑各个设备的兼容性和能耗问题，以确保整个系统的安全稳定运行。

控制系统软件设计燃气轮机机组控制系统的软件设计需要针对不同控制模块进行编程设计，以实现各种控制和监测功能。

主要包括以下几个方面：1. 控制算法设计：需要根据机组的实际情况和调控要求，设计适合的控制算法，以实现机组的启停、调速和负荷控制等功能。

2. 信息处理设计：需要针对测量模块采集到的数据，设计适合的信息处理算法，例如数据过滤、平均值计算、波动率分析等。

200kW燃气轮机分布式供能系统方案研究的开题报告项目名称：200kW燃气轮机分布式供能系统方案研究一、研究背景和意义分布式能源系统（DES）已逐渐被广泛认可作为实现可持续能源发展的重要手段。

在DES中，燃气轮机是一种成熟的可靠技术，可用于提供电力和热能。

随着DES的发展和技术进步，燃气轮机的应用越来越广泛，其在智能微电网和城市能源系统中的应用已经成为热点研究领域。

本研究旨在设计200kW燃气轮机分布式供能系统方案，通过优化系统结构、控制策略和运行管理等方面的探索，提高系统的效率、可靠性和灵活性，为DES的实际应用提供参考和支撑。

二、研究内容1. 燃气轮机系统设计：包括燃气轮机的选择、配套设备的设计、能量转换与储存装置的设计等。

2. 分布式能源系统结构设计：建立分布式能源系统集成模型，研究系统结构的优化，包括电力、热力和制冷等多种能源的集成方案。

3. 控制策略研究：研究分布式能源系统的控制策略，包括能量管理、负荷调度和分配策略等。

4. 运行管理研究：建立分布式能源系统运行管理模型，研究如何实现系统的可靠性、安全性、经济性和环境友好度等多种指标的最优化。

三、研究方法本研究采用综合性研究方法，包括理论分析、仿真模拟、实验验证和案例分析等，通过对已有相关文献和技术资料进行分析和比较，系统性地研究分布式能源系统的结构设计、控制策略和运行管理等问题，开展技术方案的设计和实验研究，不断优化和改进解决方案。

四、计划进度和预期成果该项目的计划进度为3年，预计在第一年完成前期技术研究和技术路线确定，第二年完成系统方案设计和实验验证，第三年完成技术总结和论文撰写等工作。

预期成果包括：1. 燃气轮机分布式供能系统的设计方案，包括结构设计、控制策略和运行管理等方面的概述。

2. 基于仿真模拟和实验验证的系统性能评估，包括系统效率、可靠性和灵活性等指标的分析和比较。

3. 结果分析和论文发表，在学术和工程实践领域推广应用，为分布式能源系统的发展提供参考和支撑。