燃气轮机控制系统共60页文档

探讨燃气轮机控制系统的控制方法摘要：本文针对燃气轮机的结构特点，分析研究了其控制系统GEMARKVI的运作原理，并就其控制方式，机器启动与停止、温度控制、转速控制、DLN燃烧控制等方面的问题进行了探讨和研究。

希望能通过本文的研究，为燃气轮机更好地在生产领域获得科学的应用做出积极的贡献。

关键词：燃气轮机；控制；方法燃气轮机属于一种采用气体作为动力介质，用气体动力推动叶轮运动，实现热能向动能转换的内燃式动力装置。

其组成单元主要包括了压气机、燃气透平与燃烧室三方面的主要结构，为了维护机器运转功能，机器的构成部件还包括了进气装置、气体过滤装置、排气装置与附件齿轮箱等。

燃气轮机属于发电方面先进的动力机组，其可以通过使用高效率的能源利用技术，而把热能转换为电能，其在能源转换方面的效率最高可达百分之九十，相对于以往的发电涉笔，以燃气轮机作进行发电能够极大降低发电成本，提升电力能源输出效率。

另外，因为燃气轮机主要以气体做为动力传输与转换介质，因而属于清洁能源，这可以极大地减少发电上的有害固形物和有害气体的排放，因而在节能环保上具有优于一方发电装置的显著优势。

燃气轮机灵活性十分突出，能够自由调节热能与电能转换比例，因此能够适应多种不同工作场景的电力供应需求。

同时燃气轮机可以长时间连续运作，因而能够适应需要连续供能的很多工作任务，而且在日常运转方面，机器的日常维护成本支出不高，因而将其应用在很多生产领域燃气轮机都具有十分突出的优势。

一、燃气轮机的系统机器的系统构成大致可以分成四个主要结构：一是由加热气体作为动力而驱动的启动透平，一般在启动时或设备功率较低情况下才启动使用；二是是由气压机、燃烧室与高压透平组成的气体发生器，压气机主要由高压透平传输的动力作为驱动，气压机、燃烧室和高压透平在同一个轴上就叫做高压轴；三是动力透平，其与压缩机在相同轴上时，也被叫做低压轴；四是由低压缸、齿轮箱、高压缸等装置构成的气体压缩模块。

第一节燃气轮机的主控系统主控系统是指燃气轮机的连续调节系统，单轴燃气轮机控制系统设置了几种自动改变燃气轮机燃料消耗率的主控制系统(见表11—1)和每个系统对应的输出指令——FSR（FUEL STROKE REFERENCE燃料行程基准）．此外还设置了手动控制燃料行程基准。

上述6个FSR量进入最小值选择门，选出6个FSR中的最小值作为输出，以此作为该时刻实际执行用的FSR控制信号。

因而虽然任何时刻6个系统各自都有输出，但只有一个控制系统的输出进入实际燃料控制系统(见图11一1)。

一、启动控制系统启动控制系统仅控制燃气轮机从点火开始直到启动程序完成这一过程中燃料Gf (在Mark-V系统中通过启动控制系统输出FSRSU)。

燃气轮机启动过程中燃料需要量变化范围相当大。

其最大值受压气机喘振(有时还受透平超温)所限．最小值则受熄火极限或零功率所限。

这个上下限随着燃气轮机转速大小而变，在脱扣转速时这个上下限之间的范围最窄。

沿上限控制燃料量可使启动最快，但燃气轮机温度变化剧烈，会产生较大的热应力，导致材料的热疲劳而缩短使用寿命。

启动控制过程是开环的，根据程序系统来的一组逻辑信号来分段输出预先设置的FSRSU，整个启动控制的过程用图11-2曲线表示。

图11-3则给出了FSRSU的控制算法。

当燃气轮机被启动机带到点火转速(约20％n0 L14HM=1)并满足点火条件L83SUFI=1时，受其控制的伪触点闭合，控制常数FSKSU-F1（典型值为22 .0％FSR）和压气机气流温度系数CQTC(通常为0. 9—1．25)相乘通过NOT MAX最终赋给FSRSU,以建立点火FSR值。

为了点燃火焰并提供燃烧室之间的联焰，在火花塞打火时，点火FSR相对较大。

当下列条件之一满足时，就算作点火成功：①至少两个火焰检测器检测到火焰并超过2s; ②所有4个火焰检测器均检测到火焰。

如果点火成功，控制系统给出L83SUWU=1, L83SU-F1=0。

9FA燃气轮机控制系统分析燃气轮机控制系统是指对燃气轮机进行监测、调节和控制的系统，主要用于实现燃气轮机的稳定运行和优化控制。

本文将对9FA燃气轮机控制系统进行分析，包括其组成结构、工作原理以及优缺点。

9FA燃气轮机控制系统由传感器、执行元件、数据处理单元和人机界面组成。

其中，传感器用于对燃气轮机输出的各种参数进行测量和监测，如转速、温度、压力等；执行元件负责根据数据处理单元的控制命令，控制和调节燃气轮机的各个部件，包括燃烧器、空气系统、燃气系统等；数据处理单元是整个系统的核心，负责采集、处理和分析传感器采集到的数据，并根据设定的控制策略生成控制命令；人机界面用于人机交互，包括显示系统运行状态和参数、设置控制策略等。

9FA燃气轮机控制系统的工作原理主要包括数据采集、数据处理和控制反馈三个过程。

首先，传感器测量和采集燃气轮机各个部件的运行参数，并将数据送至数据处理单元。

数据处理单元对采集到的数据进行处理和分析，根据预先设定的控制策略生成控制命令，并发送给执行元件。

执行元件根据控制命令对燃气轮机的各个部件进行调节和控制，以实现燃气轮机的稳定运行。

同时，执行元件还会将控制结果反馈给数据处理单元，用于系统监测和优化控制。

人机界面可以对系统进行监测和调节，实现对系统的实时监控和远程控制。

9FA燃气轮机控制系统具有以下优点：首先，系统能够实现对燃气轮机运行参数的精确监测和测量，保证了系统的可靠性和安全性；其次，数据处理单元能够根据采集到的数据进行实时分析和处理，并自动调节和优化控制策略，提高了系统的效率和性能；再次，人机界面友好、易操作，可以实现对系统的集中监控和远程控制，方便操作员对系统进行管理和调节。

然而，9FA燃气轮机控制系统也存在一些局限性。

首先，系统的复杂性和高成本使得对系统运行和维护要求较高，需要经过专门的培训和技术支持；其次，系统对环境条件要求较高，温度、湿度等因素可能会对系统的正常运行产生影响；再次，由于燃气轮机的运行参数具有较大的波动性，系统控制策略的确定和优化比较复杂，需要结合实际情况进行调整。

燃气轮机设计与控制燃气轮机是一种高效的发电设备，也被广泛应用于工业生产和军事领域。

本文将从机构组成、运行原理、控制技术和设计优化等方面探讨燃气轮机的相关知识。

一、机构组成一台燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和发电机组成。

其中，压气机和涡轮有多个级别，每个级别都采用特定的转子和定子，细节之处可能存在差异。

压气机负责将空气压缩，燃烧室中喷入燃料点燃后产生高温高压气体，这些气体通过涡轮推动涡轮转动，最终驱动发电机发电。

二、运行原理燃气轮机运行的基本原理是利用燃料燃烧产生高温高压气体来驱动轮转，从而达到产生动力的目的。

具体来说，压缩机将大量空气压缩至高压状态，经过燃烧室燃料燃烧后气体温度急剧升高，气压也相应升高。

高温高压气体进入涡轮，通过涡轮的叶片推动涡轮转动，因此涡轮可以继续推动机械设备发挥功效，例如发电、推动船只等。

三、控制技术燃气轮机控制技术是应用于燃气轮机上的控制系统，主要用于控制燃气轮机的运行稳定性、发电效率等，从而提升机器的整体性能。

燃气轮机的成熟控制技术主要包括以下方面：1.自适应控制：指控制器不断对燃气轮机进行测量和分析，实现自我调整和优化运行的目的。

2.模型预测控制：用于预测燃气轮机未来的运行状况，采取相应措施对不良情况进行过滤，减少运行风险。

3.智能控制：通过人工智能技术使燃气轮机优化运行，收集数据并进行分析，从而实现自我调节和动态控制。

四、设计优化针对燃气轮机的设计优化主要目标是提高机器的性能、效率和稳定性。

在这里，我们主要介绍以下几个方面：1.压气机设计优化：为了提高燃气轮机压缩比和效率，需要对压气机的叶片数量、形状和尺寸进行设计优化。

2.燃烧室设计优化：需要考虑燃料喷嘴、空气进口和出口形状等问题，以提高燃烧效率和稳定性。

3.涡轮设计优化：这包括采用优化形状和数量的涡轮叶片、减小转子和静子之间的间隙等，以降低能量损失和提高效率。

也可以采用更高效的材料和加工技术等改良方式，来提高机器的性能和效率。

燃气轮机的控制系统包括调节系统、操纵系统和保安系统。

控制系统的功能是把机器的工况控制在安全允许的范围内，以满足负荷方面的要求和机器本身经济性和使用寿命方面的要求。

各系统的内容和复杂程度随机器的用途和容量大小而异。

机械液压式控制系统曾在燃气轮机中占统治地位，但它难于组成高度自动化的复杂系统。

后来出现的电子液压式系统功能强，能完成综合运算、逻辑判断等任务，可以组成高度自动化的复杂系统，并能利用计算机和实现遥控，已广泛用于燃气轮机控制系统。

调节系统它控制正常运行工况，主要满足负荷方面的要求，在有些情况下还能满足经济性方面的要求。

这些要求是靠调节器自动改变燃料消耗率G (千克／秒)，有时还转动压气机或透平的可调静叶,以控制转速、燃气初温3等，使其按预定的调节规律变化来达到的。

根据实测转速与其给定值[xx]之间的差值来改变G，以保证符合= [xx]这一调节规律的转速调节器，在燃气轮机中得到广泛的应用。

如果最终G的改变量正比于这一差值，便不能达到精确地等于[xx]，这种调节称为有差调节。

如要只要存在差值就不断改变G，则有可能最终消除这个差值，使精确地等于[xx]，这种调节称为无差调节。

带动同步发电机的燃气轮机的基本调节规律是输出轴转速=[xx]的有差调节。

其稳态转速随功率下降而增高(见汽轮机控制系统)。

若使正比于转速的信号加上正比于功率的信号等于某一给定值作为调节规律（称为功频调节），也可得到与转速有差调节同样的稳态结果。

单轴燃气轮机-发电机（图1a[燃气轮机-负荷]）使用图2a、b中的调节系统;分轴燃气轮机-发电机（图1b[燃气轮机-负荷]）使用图2c [调节系统框图]、d[调节系统框图]、e[调节系统框图]、f[调节系统框图]的调节系统。

这些调节系统都有如下功能：①单独发电情况下，负荷变化时能保持输出轴转速在给定值附近，并可通过改变给定值来改变转速；②并网发电情况下，负荷变化时能保持电网频率在额定值附近，并自动按各并网机器的调节系统特性来分配负荷变化的份额。

燃气轮机控制系统的控制方法浅述
燃气控制系统控制是控制燃气轮机燃烧过程和输出功率。

燃气轮机的燃烧过程涉及到多种变量，其中最主要的包括：燃料比，空气供应量，进气温度，燃料水平，火焰位置，压缩比等。

为了能够控制好这些参数，燃气控制系统需要控制包括燃料调节阀，压缩比调节阀，进气流量控制器，涡轮增压器及方向控制阀在内的多个控制部件。

机械控制系统控制主要是控制燃气轮机机械部件，包括涡轮机械，冷却系统及辅助系统等。

其中涡轮机械包括轴承控制，涡轮叶片控制，涡轮控制件等。

涡轮叶片控制的主要是叶片固定和调节叶片，其中安装叶片一般采用全自动的设备完成，调节叶片则通过定期调整叶片的调节杆完成以改变叶片倾斜角和叶片偏离角来改变涡轮机械性能。

调整时，一般可采用自动操纵阀的控制方式，也可采用步进伺服电机的控制方式来实现调节。

燃气轮机控制与保护系统包括启动控制系统、调速装置和燃料调节系统、报警保护系统、转速指示器、测量仪表、电源控制等，用来控制、保护、监视燃气轮机的运行状况，并有效控制相关的关键参数（如速度、温度、压力、功率输出等）。

燃机控制一）主要控制1.启动燃气轮机启动控制系统（包括启动前盘车等）有手动、半自动和自动三种形式。

手动启动要求操作者启动辅助设备并逐步完成启动、清吹、点火等程序，使转子加速到调速器的最小整定转速；半自动启动可以手动启动辅助设备，但操作者应通过一次操作使机组进入全套的启动控制程序，使转子达到调速器的最小整定转速；自动启动仅需操作者通过一次操作即可启动辅助设备并完成燃气轮机进入全套启动控制程序，使转子达到调速器的最小整定转速。

对驱动发电机的机组．三种方式都还应达到同步转速并作好同步并网准备。

2.加负荷可以手动、半自动或自动地给燃气轮机逐渐加负荷，直至达到规定的功率。

自动加负荷可直接跟随自动启动程序完成后进行而不需要再单独进行操作。

对驱动发电机的机组在加负荷前，要求手动或自动操作的方式完成同步并网。

任何一种加负荷方式，均可在一些预定负荷下停留一段时间以达到暖机的要求。

3.停机可以用手动、半自动或自动的方式完成。

发电机组的一般性停机操作程序如下：同步转速下，有控制地卸载到零输出；打开电路断路器；降低转速并适当冷机；切断燃料，并将与盘车尤关的辅机停机；如需要则进行盘车；停掉其他辅机，如滑油泵；恢复到启动状态。

机组应具有应急停机的功能，必须同时能手动操纵和由保护系统自动控制。

两种方式均必须能直接关闭燃料截止阀，切断对燃气轮机的燃料供应。

在应急停机时应自动将被驱动的装置与所连接的系统分隔开，接着应进行正常的盘车和停机程序，对装有自动再启动的装置的机组，应采取措施防止不经手动复位就自动再启动。

4.清吹当燃用气体燃料时，在启动过程中（不管是手动或自动启动），启动控制系统一般均应提供足够长时间的自动清吹，使在机组点火之前，燃气轮机内空气置换至少三次，置换空气量为整个排气通道（包括烟筒）容积的三倍。

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。

浅谈燃气轮机控制系统的设计引言本文分析研究了燃气轮机控制系统的设计，探讨燃气轮机的自动控制技术的未来发展，将有助于我国开发具有自主知识产权的燃气轮机控制系统。

第一章燃气轮机工艺及PLC概述1.1燃气轮机系统及工作原理概述燃气轮机由压气机、燃烧室、透平组成。

燃气轮机正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功转化的热力循环。

1.2燃气轮机控制要求1)主控制系统起动控制：在起动期间为了最佳的点火和联焰，以及避免过分的热冲击，燃气轮机控制系统设置了燃料限。

起动控制系统设置了随转速和时间进程而变化的燃料上限。

一般在18％～20％转速时，选择的燃料／空气比将在燃烧室内产生近于1000F的温升。

转速控制：燃气轮机可有两类转速调节器：有差和无差。

少数机组可能两种调节器都有，具备在有负荷的情况下改变调节器的能力。

2)顺序(程序)控制顺序控制电路提供了在起动、运行、停机和冷机期间轮机的、发电机的、起动装置的和辅机的顺序。

顺序控制系统监测保护系统和其他主要系统，如燃料和液压滑油系统，并发出轮机按预定方式起和停的逻辑信号。

3)保护系统设计保护系统是当关键参数超过临界值或控制设备故障时通过切断燃料流量遮断轮机。

切断燃料流量是同时通过两个独立的装置：截止阀，这是主要的；燃料泵和燃料控制阀，这是第二位的。

第二章燃气轮机控制系统的设计2.1燃气轮机顺序控制系统2.1.1起动程序控制起动程序控制也就是燃气轮机整个起动过程的顺序逻辑控制。

从起动起动机、带动燃机转子转动、燃机点火、转子加速直至达到额定转速。

起动程序安全地控制燃机从零转速加速到额定运行转速，在这个过程中要求燃机热通道部件的低周疲劳为最小。

2.1.2正常停机程序控制当主控制选择停机并开始执行时将产生一个L94X信号。

此时如果发电机线路断路器在闭合状态则转速／负荷给定点TNR开始下降。

以正常速率减少FSR和负荷。

一旦逆功率继电器动作则立即断开发电机断路器。

燃气轮机控制系统的控制方法浅述发表时间：2020-09-17T16:28:56.373Z 来源：《中国电业》2020年12期作者：刘强[导读] 燃气轮机有着非常好的灵活性，热与电比例能够自动调节和适应各种不同用户的需求刘强国家电投集团荆门绿动能源有限公司摘要：燃气轮机有着非常好的灵活性，热与电比例能够自动调节和适应各种不同用户的需求。

在工作时间上，燃气轮机非常适合长时间的负荷工作，并且在日常工作的过程中燃气轮机的维护费用与其他装置比较相应较低，所以在其研发成功以来得到了广泛的应用和快速的发展。

关键词：燃气轮机控制系统；控制方法1燃气轮机的系统燃气轮机一般分为4个不同的部分：第一部分是由启动马达、SSS离合器、盘车、油系统所组成的启动系统；第二部分是由压气机、空气过滤器、反吹系统组成的空气压缩系统；第三部分则是燃烧室、天然预混系统以及调节气阀组成的燃烧系统；第四部分则是透平系统。

压气机将大气中的空气经过过滤后对其进行机械压缩，经压缩后的部分空气和天然气按照一定比例进入燃烧室燃烧，高温燃气经透平膨胀驱动压气机和发电机，高温尾气经排汽扩压器排入到余热锅炉。

2燃气轮机的控制原理在启动信号发出之后，则会按照之前已经设定好的逻辑控制来启动罩壳风机、润滑油泵、油雾风机、顶轴油泵、启动马达等辅助系统。

蒸汽透平的转速则是通过其中的转速调节器使用测速探头进行测量信息并调节信号。

在蒸汽透平的转速达到了1500rpm时，就能启动吹扫、点火。

在工作过程中燃气轮机的转速直接受到进入燃气室内燃料数量的影响，而在将燃料输送到燃气轮机内需要经过速比阀与气体控制阀。

而气体控制阀与速比阀都是安装在同一个壳体内的。

控制气体阀的打开程度能够反映出进入到燃气透平中的燃料数量，在阀门处于相应的压力情况下，燃料的数量与阀门的打开程度成正比。

在投入运行过程中燃气轮机使用的燃料偶尔会出现压力浮动的情况，为了将该压力保持在一个相对稳定的范围，通常使用速比阀来进行控制。