燃气轮机控制技术论文
探讨燃气轮机控制系统的控制方法
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。
低热值煤气燃气轮机的控制策略和系统设计
低热值煤气燃气轮机的控制策略和系统设计燃气轮机是一种经济高效的发电设备，但传统上仅适用于高品质燃料，如天然气。
然而，随着资源的日益枯竭和环境问题的日益突出，利用低热值煤气作为燃料的燃气轮机成为了一种重要的选择。
本文将探讨低热值煤气燃气轮机的控制策略和系统设计。
首先，低热值煤气的特点需要针对性地设计控制策略。
低热值煤气的主要特点是热值较低、组分复杂多变、含有杂质和高湿度。
因此，控制策略需要考虑以下几个方面。
首先，在燃烧控制方面，为了保证燃烧的充分和稳定，需要采取一系列策略。
例如，利用燃气质量监测和分析系统进行实时监测，根据燃气的实际组分调整燃气供给量和供气压力，以保持合适的燃烧性能。
此外，还可以采用预混燃烧技术，将燃气与空气充分混合，提高燃烧效率和稳定性。
其次，在排放控制方面，低热值煤气中常含有一些有害物质，如硫化物和颗粒物等。
为了满足排放标准，需要采取一系列净化措施。
例如，可以采用燃气净化系统，运用吸附剂或催化剂去除有害物质。
此外，还可以利用废热回收技术，将燃烧产生的热能转化为有用能源，提高能源利用效率。
另外，低热值煤气燃气轮机的系统设计也需要与控制策略相匹配。
系统设计需要考虑以下几个方面。
首先，在燃料处理系统方面，需要设计一套完善的燃料处理系统，以确保燃气的质量和稳定供应。
例如，可以采用多级过滤和分离技术，去除燃气中的杂质和湿度，以保证燃料的纯净度和稳定性。
其次，在燃烧系统方面，需要设计适应低热值燃料的燃烧系统。
例如，可以采用带有预混燃烧室的燃烧系统，以充分混合燃气和空气，并提高燃烧效率和稳定性。
此外，还可以设计燃烧系统的自适应控制功能，根据燃气的变化调整燃料供给量和供气压力，以保持稳定的燃烧性能。
另外，热能回收系统也是低热值煤气燃气轮机系统设计的重要方面。
通过合理设计和布置热交换器，可以将燃烧产生的废热转化为有用能源，提高能源利用效率。
同时，还可以设计烟气净化系统，去除燃烧产生的有害物质，以满足排放标准。
基于模糊控制的燃气轮机优化设计与控制
基于模糊控制的燃气轮机优化设计与控制燃气轮机是一种高效的能量转换装置，它广泛应用于发电、空调、石油化工等工业领域。
然而，燃气轮机的优化设计和控制是一个复杂的问题，需要考虑多种因素，如燃料特性、负荷变化、环境条件等。
本文将介绍基于模糊控制的燃气轮机优化设计与控制方法，旨在提高燃气轮机的效率和可靠性。
一、燃气轮机的结构和工作原理燃气轮机由压气机、燃烧室、高速涡轮和低速涡轮等部件组成。
压气机将空气压缩，送入燃烧室进行燃烧，产生高温高压燃气，通过高速涡轮驱动发电机或其他负载，然后将燃气排出，通过低速涡轮提高排气压力，最后排出大气。
燃气轮机的效率取决于燃气进口温度、压力、质量流量和燃料低位发热值等因素。
因此，需要对这些因素进行优化设计和控制，以提高燃气轮机的效率和可靠性。
二、基于模糊控制的燃气轮机优化设计方法模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它可以处理模糊、不确定和复杂的系统问题。
在燃气轮机的优化设计中，可以应用模糊控制的方法，建立模糊关联模型，实现燃气轮机的自适应控制。
1、建立模糊关联模型建立燃气轮机的模糊关联模型，是基于模糊控制的燃气轮机优化设计的核心。
模糊关联模型包括输入、输出和规则库三个部分。
输入是控制器的输入变量，包括燃气进口温度、压力、质量流量等；输出是控制器的输出变量，包括燃料流量、空气流量等；规则库是一系列模糊规则，将输入和输出之间建立起一定的关系。
2、优化设计参数基于模糊关联模型，可以对燃气轮机的优化设计参数进行调整。
例如，可以通过控制燃气进口温度和压力，优化燃烧室的燃烧效率；通过调整空气和燃料的流量，控制发电机负荷的变化；通过控制排气温度和压力，保证燃气轮机的运行安全。
三、基于模糊控制的燃气轮机控制方法基于模糊控制的燃气轮机控制方法，可以根据实际需求，动态调整燃气轮机的控制参数，以实现燃气轮机的自适应控制和优化控制。
1、模糊控制器的设计模糊控制器是基于模糊关联模型实现的控制器，其核心是模糊推理和模糊逻辑。
提高燃气轮机效率的论述
提高燃气轮机效率的论述【摘要】燃气轮机效率的提高对于提高能源利用效率、减少能源消耗、降低环境污染具有重要意义。
本文首先介绍了燃气轮机效率的重要性，随后探讨了提高燃气轮机热效率、机械效率以及优化压气机和涡轮的方法。
对改善燃气轮机的部件设计和应用先进控制策略进行了分析。
通过这些方法的综合应用，可以有效提高燃气轮机的效率，达到节能减排的效果。
提高燃气轮机效率的重要性不言而喻，只有不断努力提升技术水平和创新能力，才能更好地应对能源问题和环境挑战，实现可持续发展。
【关键词】燃气轮机效率、热效率、机械效率、压气机、涡轮、部件设计、控制策略、优化、改善、提高、重要性。
1. 引言1.1 燃气轮机效率的重要性提高燃气轮机效率可以减少能源消耗。
随着能源资源的日益稀缺和环境污染问题的日益突出，提高燃气轮机效率可以有效节约能源资源，避免能源浪费，减少对环境的负面影响。
燃气轮机效率的提高可以降低生产成本。
在工业生产中，燃气轮机作为主要能源转换设备，提高其效率意味着减少了能源消耗，从而降低了生产成本，提高了企业的竞争力。
提高燃气轮机效率还可以减少排放。
传统燃气轮机在燃烧过程中会产生大量的废气和污染物，而提高效率可以减少燃料的使用量，减少了排放量，对改善环境质量具有积极的意义。
提高燃气轮机效率不仅符合节能减排的国家政策要求，也是企业发展和社会可持续发展的需要。
通过科学的技术手段和管理方法，不断提高燃气轮机效率，将有助于推动能源革新、促进工业升级，实现经济效益和环境效益的双赢局面。
2. 正文2.1 提高燃气轮机热效率提高燃气轮机热效率是提高燃气轮机总体效率的关键一环。
燃气轮机热效率指的是燃气轮机利用燃料燃烧产生的热能转化为机械功的效率。
提高燃气轮机热效率可以减少燃料消耗，降低能源成本，同时减少二氧化碳等排放物的排放，有利于环境保护。
提高燃气轮机的压气机和涡轮效率，降低传递给燃气的热负荷。
通过优化叶片设计、提高叶片表面光滑度、降低叶片损失等方式，减少压缩和膨胀过程中的能量损失，提高燃气轮机的热效率。
燃气轮机的排放控制技术研究
燃气轮机的排放控制技术研究燃气轮机是一种高效的发电设备，与传统的燃煤发电相比，其排放量更为环保，更适合城市用电。
燃气轮机作为一种高温、高压、高速运转的设备，其排放控制技术也更加显得尤为重要。
过去的燃气轮机排放控制技术仍存在一定的困难和缺陷，近年来，随着科技的进步和环保法规的加强，燃气轮机的排放控制技术也得到了相应的发展和提高。
1. 燃气轮机的污染物排放来源燃气轮机的排放主要来自于燃料的燃烧过程，其中主要的污染物有氮氧化物、二氧化硫、颗粒物、一氧化碳和挥发性有机物等。
其排放量与燃料组成、机型和运转情况等因素有关。
2. 燃气轮机的排放控制技术为了减少燃气轮机的排放对环境的影响，需要采取有效的排放控制技术。
目前，主要的技术手段包括：（1）氮氧化物（NOx）控制技术在燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃气轮机排放中最主要的问题之一。
为了降低NOx的排放，可以采用丰富燃烧、超声波燃烧和燃烧后喷雾水等技术手段。
其中，丰富燃烧是目前应用较广泛的一种技术，其通过增加燃料的量和加速燃气的混合速度，从而降低NOx的生成量。
（2）二氧化硫（SO2）控制技术燃气轮机中的二氧化硫排放量相对较少，但也不容忽视。
为了控制SO2的排放，可以采用燃烧前的脱硫、燃烧后的脱硫和烟气脱硫等技术手段。
其中，燃烧前的脱硫是一种比较有效的技术，其可以将含硫燃料在燃烧前喷洒碱性吸收剂，以吸收燃料中的硫，在燃烧时将其转化为硫酸钙，并最终以固体粉末的形式排出。
（3）颗粒物控制技术燃气轮机产生的颗粒物主要是由于燃料中的杂质在燃烧过程中生成而来。
为了减少颗粒物的排放，可以采用滤袋、静电除尘器、湿式除尘器等技术手段。
滤袋除尘器是目前应用最多的技术，其通过将烟气通过滤袋，将其中的颗粒物截留下来。
（4）一氧化碳（CO）控制技术一氧化碳是烟气中的一种有害气体，其对人体健康产生较大的危害。
为了减少CO的排放，可以采用燃烧控制技术、催化氧化技术等手段。
其中，催化氧化技术是一种较为先进的技术，其通过将CO和氧气催化氧化为CO2，从而降低CO的排放量。
燃气轮机的维护与运行控制技术
燃气轮机的维护与运行控制技术近年来，随着国家对清洁能源的不断提倡与推广，燃气轮机作为清洁、高效、可靠的发电设备逐渐受到人们的关注。
然而，在燃气轮机的安装、运行与维护等方面，仍存在着一些技术难题。
本文将围绕燃气轮机的维护与运行控制技术展开探讨，分析其现状及未来发展方向。
一、燃气轮机的基本原理及现状燃气轮机是一种利用高温、高压气体驱动涡轮机发电的型式。
其基本原理是将燃气加热后，将燃气通过高速转动的涡轮机，使涡轮机旋转，进而驱动发电机发电。
与传统热电联产系统相比，燃气轮机发电具有的优点是节能、环保等。
近年来，随着我国经济的飞速发展和能源需求的不断增长，燃气轮机发电越来越受到人们的重视。
然而，燃气轮机的运行与维护也面临着一些困难。
首先，在燃气轮机的选型方面，由于其燃烧温度高、工作介质多，因此需要对燃气轮机的材料、设计参数等进行高要求。
其次，在实际运行中，燃气轮机需要有高精度的监测、控制系统，以便保证燃气轮机在高精度、高效率、高品质的状态下运行。
另外，对于燃气轮机的维护与保养，需要有专门的设备及技术人员来进行，否则会影响燃气轮机的稳定运行。
二、燃气轮机的运行控制技术燃气轮机的运行控制技术是保证其正常运行的重要保证。
在实际运行中，必须对燃气轮机的各项参数进行监测，如转速、温度、压力等参数。
在此基础上，可以进行运行控制与调整，以达到最佳的效益。
1、燃气轮机的监测系统燃气轮机的监测系统是其运行控制的基础。
主要有以下几个方面需要监测：（1）转速监测。
燃气轮机的转速是决定其输出功率大小的主要因素之一。
因此，需要对其转速进行高精度、快速的监测，并反馈到控制系统中。
（2）温度监测。
燃气轮机的各个部位都需要进行温度监测，以便及时发现异常情况并进行处理。
在高温环境下，温度的变化会影响到燃气轮机的正常运行。
（3）压力监测。
燃气轮机的高压、低压系数都需要进行监测，以保证燃气轮机的正常运行。
在一些情况下，如气体泄漏、涡轮叶片损坏等情况，压力的异常变化会给燃气轮机造成很大损害。
浅议燃气轮机的控制技术
浅议燃气轮机的控制技术摘要：燃气轮机的控制是保证燃气轮机可靠性运行的关键，为此，本文对燃气控制技术进行了研究。
首先，结合现代控制理论对燃气轮机控制过程中的一些问题进行了阐述;其次，对于燃气轮机系统构成进行分析以及工作原理进行分析;最后，对燃气轮机今后的发展提出了看法。
本文分别讨论了燃气轮机的拉制问题，频域设计方法，开环最优控制和自适应控制等，希望能够起到借鉴意义。
关键词：燃气轮机;控制系统;监控检测引言航空工业的发展限制了中国燃气轮机的发展，它在一段时间内仍然处于停滞状态。
伴随着对于国内外相关优秀技术的不断学习，我们燃气轮机的相关技术取得了很大进步。
燃气轮机所涉及的学科很多，如材料，测量和控制。
随着造船和航空业的快速发展，燃气轮机技术已然得到改善。
1燃气轮机的控制问题作為动力单元，燃气轮机包括了很多部件，有燃烧室相关部件、压气机及涡轮机等。
燃气轮机应用较为广泛，其被常用于发电、车辆、船舶及航空等领域。
燃气轮机通过使用中间冷却、多轴、可变几何及回热等方式来满足整体负荷的匹配和相关机械性能的要求。
燃气轮机系统很复杂并且具有相对多的控制变量，燃气轮机是一个复杂的多变量控制系统[1]。
其系统对于不同的工况条件有一定的非线性。
燃气轮机的控制目标在不同的应用中是不同的，民用的重点是低油耗，而军用的重点是加速，但压缩机喘振会对军用燃气轮机产生过热影响，而在其运行期间涡轮叶片也会对其产生过热影响。
此时就需要控制器，控制器就是要在各种约束条件下使其达到正常运行的规格，对于控制器的设计，通常采用现代频域法，另外，还分别应用了开环最优控制和自适应控制[2]。
本文将对此进行讨论并简要描述与控制系统设计密切相关的建模、预测和检测问题。
2开环最优及自适应控制如今，开环最优控制和自适应控制都应用在燃气轮机系统中。
就以下状态来说，可以将其描述成为开环最优控制，假设其系统有：状态方程：X=f（x，μ，t）;初始条件：X|t0=x0末端条件：h（xT）=0;约束条件：g（x，μ，t）≥U;性能指标：J=k（xT，T）+∫Tt0L（x，μ，t）dt开环最优控制解决了μ，因此可以在控制变量、状态变量、结束条件等的约束下优化其性能指标。
燃气轮机推力控制技术研究
燃气轮机推力控制技术研究燃气轮机作为一种重要的能源转换设备，已经得到广泛的应用。
然而，在长期的运行过程中，推力控制一直是一个关键的技术问题。
推力的大小和稳定性直接影响着燃气轮机的效率和可靠性。
因此，对燃气轮机推力控制技术的研究具有重要的意义。
一、燃气轮机推力控制技术的现状燃气轮机推力控制技术的发展可以追溯到几十年前。
最早的时候，燃气轮机的推力控制主要依靠调节燃料供应来实现。
这种方法虽然简单，但是效果不佳，容易产生巨大的推力脉动，造成燃气轮机的振动和噪音问题。
随着科技的进步，燃气轮机推力控制技术得到了显著的改善。
目前，主要采用的方法是通过调节燃气轮机的压气机进口引导叶片的角度来控制推力。
这种方法可以实现推力的精确控制，有效降低了推力的脉动。
二、燃气轮机推力控制技术的关键问题燃气轮机推力控制技术的研究中存在一些关键问题需要解决。
首先是推力调整的精度问题。
由于燃气轮机在运行中会受到各种外界因素的干扰，如气候和海拔的变化，因此需要确保推力的调整能够精确到位，以满足实际工况的需求。
其次是推力控制的稳定性问题。
燃气轮机在不同负荷下的推力控制需要具备良好的稳定性，以保证整个系统的安全运行。
推力控制的不稳定性可能导致燃气轮机的振动和噪音问题，甚至对整个系统造成损坏。
三、燃气轮机推力控制技术的改进方向为了进一步提高燃气轮机推力控制技术的性能，需要从不同的方面进行改进。
首先是推力控制算法的改进。
目前，主要采用的控制算法是PID控制算法，但是其对于复杂的运行环境和工况变化的适应性较差。
因此，需要研究和开发更加适应实际工况的控制算法，提高推力控制的精度和稳定性。
其次是传感器技术的改进。
推力控制的精度和稳定性需要依靠准确的传感器数据来支持。
传统的传感器技术存在一些局限性，如受到环境的影响、响应速度较慢等问题。
因此，需要研究新型的传感器技术，以提高推力控制的准确性和实时性。
此外，还需要关注燃气轮机自身的结构和控制系统的改进。
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题目：燃气轮机控制技术姓名：班级：学号：日期：摘要: 对燃机控制系统的发展进行了综述, 对国内外各种常见的燃机方案进行了说明和比较, 着重对燃机数控系统的总体结构, 电子控制器、液压机械执行装置、控制软件的设计, 系统的数字仿真和半物理模拟试验等进行了较全面的阐述, 最后, 对燃机数控技术的发展进行了展望。
关键词: 航空、航天推进系统; 燃气轮机; 控制系统; 综述; 仿真; 半物理模拟试验背景：与所有旋转动力机械一样, 燃气轮机也走过了从液压机械式控制、模拟式电子控制到数字式电子控制的发展道路。
20世纪70年代, GE公司的LM1500燃气轮机配套使用由美国大陆公司研制的模拟式电子控制器实现了逻辑顺序控制, 而燃油控制仍然由液压机械式控制器实现。
直到20世纪90年代, 燃气轮机开始全面配置数字电子控制系统。
经过十多年的发展, 燃气轮机(组) 控制已有多种数字控制系统, 例如: S&S公司成套的LM6000机组和TPM公司成套的FT8机组等采用了美国WOODW ARD公司的NETCOON5000系列燃机控制系统[1], GE公司的PG6000系列机组则采用了GE SPEED TRONIC的MARKV[2]。
1998年, GEPowerSystem和GEFanuc联合开发的MARKVI控制系统在北美市场推出, 该控制系统可带现场总线和远程I/O, 可实现全厂一体化控制, 操作系统也从MARKV的DOS升级到WinNT[3]。
并且, 燃气轮机的数字电子控制系统已经实现了标准化、系列化的发展, 硬件实现了模块化, 配置了菜单式的开发软件。
总之, 在燃机控制40多年5400多台机组的实践中, 电子控制技术占了26年, 应用机组4400余台, 电子控制技术得到不断发展[4, 5]。
国内在20世纪80年代发展轻型燃气轮机的同时, 迅速地开展了燃机数控系统的研制。
WJ6,WJ5,WP6和WZ5等燃机数控系统已应用于工业现场, 最近推出的QD100, QD128,QD70也都配置了数控系统, 但总体上还处于量身裁衣、单台定制的初级阶段。
燃机数控系统的研制一般采用两种方式, 一种方式是软硬件全部自行研制, 这种方式针对性强, 批产成本低, 但研制费用高, 较适用于有批量的燃气轮机。
第二种方式是选用标准的工业控制硬件配上自行开发的控制软件, 该方式研制周期短, 但适应性差, 而且有时还不得不制作一些接口电子硬件, 一般适合于量少或功率等级较大的燃气轮机控制配套。
本文对燃机数控系统的总体方案和部件的设计进行了综述, 并对国产燃气轮机控制系统的发展进行了展望。
一、燃机控制系统的基本要求燃机数控系统是燃机发电机组的配套产品,主要由电子控制器、燃油流量控制装置、监控操作员站等组成。
主要控制功能有: 程序控制, 自动调节, 自动保护, 显示和记录等。
主要性能指标(常规要求)如下:(1) 转速控制, 稳态精度±012%。
加减载时,允许转速变化不超过±2%, 载荷突变50%或以上时, 转速变化不超过±3%。
(2) 功率控制精度为±013%。
(3) 排气温度限制(基本负荷)控制精度为±015%。
二、电子控制器2. 1电子控制器的基本形式电子控制器是燃机数控系统的核心部件, 它运行控制软件, 采集燃机机组的状态信息, 进行数学运算和逻辑判断, 输出控制信号, 使燃机机组按照设定的程序安全、可靠地工作。
早期的电子控制器都是自行研制的。
为了保证系统的可靠性, 电子控制器采用双通道结构方式, 它由两个完全相同的通道组成, 每个通道均由电源模块、输入模块、CPU模块、输出模块等组成。
双通道之间采用串行通讯协议, 或采用DMA方式进行数据交换。
双通道中一个通道为主控通道, 另一个为热备份通道, 当主控通道出现故障,自动切换至备份通道工作, 当两个通道均出现故障时, 数控退出控制工作, 控制系统自动应急停车。
2. 2电子控制器的发展随着燃气轮机产业化的发展, 专用燃机电子控制器无论在研制周期、成本、可靠性、维修性等方面都难以满足主机的要求。
标准化、通用型工业控制机的迅速发展, 它可靠性的不断提高和环境适应性的日益增强, 使它逐渐成为数控系统的首选对象。
上世纪90年代, 开始使用工业控制机, 配上信号处理模块、输入输出模块, 实现燃机的控制[6]。
美国WOODW ARD公司的NETCOON25000就是这样的典型结构。
使用工业控制机作为燃机的电子控制器实现了规模化生产, 降低了成本, 缩短了研制周期, 可靠性也基本能满足要求。
但工控机对工作环境要求比较高, 传感器离控制器距离较远, 信号传输易受干扰, 对电缆屏蔽、接地等要求比较高。
这类系统在工作了几年、十几年后, 故障率急剧上升, 现在都面临着频繁维修、更新换代的要求。
近年来智能数据采集模块开始大量应用在工业控制现场。
智能数据采集模块内部包含了微处理器和信号处理电路, 对传感器信号进行处理, 直接转换成数字信号, 通过通讯总线传送到中央计算机。
智能数据采集模块具有分辨力高、性能优良、稳定性好、可靠性高的特点, 而且各种信号种类齐全, 它可以安装在传感器附近, 监控计算机通过通讯总线和分布在现场的各类智能数据采集模块相连接。
这种形式的控制系统比工控机加输入、输出模块的方案更为可靠、稳定, 而且结构简单,扩展灵活, 可靠性高, 共享网络资源能力强, 安装和使用方便, 已逐渐成为工业控制的主流形式, 在燃机控制系统中也有广阔的应用前景。
2. 3监控管理早期的燃机控制大都针对单机研制, 较少将燃机动力装置及全厂统一考虑进去, 监控计算机加智能数据采集模块组成的燃机控制系统是最典型的结构, 见图1。
近年来, 燃机控制设计必须越来越多地考虑到其应用的对象。
例如, 对于燃机动力电站工程,一般要求将燃机及燃料、锅炉、汽机、电气和全厂辅机设备实施统一监控、统一管理和统一操作, 只需用多台计算机构成网络结构, 做成集中的监控操作系统, 通过网络与各控制器进行信息交换; 而舰用燃机也将控制和监控分别设计, 以满足舰载技术条件[7]。
三、液压机械执行装置电子控制器的输出信号不能直接控制燃机的工作状态, 要通过电液转换装置和液压放大机构,才能得到燃机的输入变量, 如燃油流量、压气机进口导叶角度等等。
这就需要设计液压机械执行装置。
国产燃气轮机数控系统的燃油计量阀一般都由设计单位自行研制。
主要由进口油滤、中心油滤、定压活门、压差活门、计量活门、放气活门、安全活门、电液伺服阀等组成。
目前, 世界各著名燃气轮机制造商普遍采用系列化设计制造的燃油流量阀, GE公司的LQ系列燃油流量阀就是国外用于燃气轮机燃油计量调节较为成熟的产品, 该阀结构上是带旁通的三通型计量调节阀, 内部动作全为电动执行形式, 输入和反馈信号均为标准的4～20mA信号, 可以和电子控制器接口。
LQ系列燃油计量调节阀主要有压差活门、计量活门、增压活门、停车电磁阀和直流电动执行机构组成。
四、控制软件4. 1控制软件功能燃气轮机发电机组控制软件是燃机数控系统的重要组成部分。
通过电子控制器的I/O接口完成各种指令信号和燃气轮机状态参数的采集; 通过通讯接口完成与台架计算机的数据通讯, 然后进行信号处理、故障诊断、状态监视、历史记录处理、参数存取、控制规律计算等; 同时完成闭环控制规律和相应逻辑运算, 从而获得燃油流量和其他开关量输出信号, 驱动相应的执行机构, 完成燃机发电机组的启动、加减速和停车等的控制和稳态调节, 同时对系统的重要参数进行监视和检查。
控制软件完成以下功能:(1) 采集模拟量、频率量和开关量信号, 并进行滤波平滑和消颤等处理;(2) 输出模拟量和开关量信号;(3) 具有对电子控制器的机内故障检测功能;(4) 具有对传感器进行故障诊断功能;(5) 具有对燃气轮机的起动控制功能;(6) 具有对起动机的控制功能;(7) 完成燃气轮机的稳态和过渡态的燃油控制功能;(8) 完成发电机机组加载或减载控制功能;(9) 完成燃气轮机的超转限制功能;(10) 完成燃气轮机的超温限制功能;(11) 压气机导叶或放气活门等防喘控制功能;(12) 完成燃气轮机正常停车和应急停车功能;(13) 完成双通道之间通讯以及与监控装置的通讯功能。
具有双通道结构的电子控制器, 数控系统控制软件储存在电子控制器两个通道的各自程序储存器中, 它们可以是完全相同的, 也可以是由不同的小组成员编制的。
后者称为非相似余度软件, 能够避免共模错误, 具有更高的可靠性。
4. 2 控制规律的设计燃机的控制规律的设计中主要应保证对机组运行的稳定性和可靠性要求。
起动控制: 大部分燃机的起动供油都是按),(0T N f G T = 的规律进行的, 这里的0T 是考虑大气温度变化的影响。
如果燃机需要在高原地区运行, 则还应加上大气压力的修正,),,(00P T N f G T =。
一般燃机在起动过程中还要加上涡轮后温度的限制, 以防止起动过程超温。
燃机起动供油规律的设计主要应保证能把燃机可靠地起动起来, 常采用简单的起动供油规律)(t f G T = , 再加上涡轮后温度的限制)(4N f T =,甚至4T =Const 。
这样起动时间比较长一点, 但同样能把燃机可靠地起动起来。
由于燃气轮机(包括航空发动机)的稳态工作线是单调上升的, 因此采用t K G G K T K T ∆+=+*,1, 总能够把供油量拉到稳态工作线的上面, 把转速逐步往上拉, 再加上涡轮后温度的限制就可以安全、可靠地把燃机起动起来。
十多年前WJ6地面燃机就采用这样的起动供油控制规律, 取得了满意的效果。
索拉公司的轻型燃机的起动供油规律就是t K G G T T *0+=, 当T4达到88012K 时停止增加燃油, 等待转速上升, 涡轮后温度下降,当T4降到86613K 再恢复增加燃油, 当T4达到92118K 时就不断减少燃油, 待涡轮后温度下降到86613K 再恢复增加燃油。
如此简单的起动供油规律一样能可靠地把燃机起动起来。
其原理与上面说的是一样的。
加、减速控制: 燃机的加、减速控制一般都用t K G G K T K T ∆+=+*,1,, 再加上温度限制。
尽管加、减速过程时间可能长一点, 但安全可靠。
GE 公司的LM 系列燃机等都是用的这种加、减速控制规律。
稳态控制: 燃气轮机一般都长期稳定工作在负载状态。
如果带动的是泵、压缩机类的负载, 燃机的稳态控制就是对输出轴的转速控制, 即p N =Const 。
调节p N 即调节输出功率。
如果燃机带动的是发电机组, 则根据发电机组的工作性质采取不同的控制规律。
如果燃机- 发电机组是独立发电机或是电网中的主发电机, 它必须保持电网的频率等于50Hz, 否则电网上的电器都无法正常工作, 而机组的输出功率则随着电网上负荷的变化而随时改变。