燃气轮机控制系统

FSRSU输出的变化必须在主保护允许逻辑L4为真的条件下才能实现。
3.转速控制系统
是燃气轮机最基本的控制系统，分为有差控制和无差控制。并网运行应 选用有差控制。
① 功能及算法：根据要求的转速基准信号TNR与实际转速TNH之差， 正比例的改变FSR。
F F S 0 ( T S R T ) N R K D N N r R N
联合循环机组控制和调节概述
燃气-蒸汽联合循环机组的控制系统以简单循环燃气轮机控制系统为核心，在此基础 上增加对余热锅炉和蒸汽轮机的控制系统，以及发电机组的一些辅机和辅助设备、 电厂的一些共用系统、各系统的协调控制等所需要的控制设备构成。
各控制系统与联合循环发电机组受控对象的关系
Mark VI 控制系统网络结构
② 控制原理
工作温度高， 无法测量；通 常通过测量透 平排气温度和 压气机出口压 力，计算得到 工作温度。
温度控制简化原理图
➢ 经算法处理后代表温度反馈的计算排气温度平均值TTXM与温控基准 TTRX在减法器相减。差值与FSR在加法器中相加之和作为中间值选 择的一个输入。
➢ 另外两个输入为FSRMAX和FSRMIN，代表中间值选择设置的最大和最 小值极限。
FSRSU=FSKSU_AR
FSRSU以FSKSU_IA为斜率进行增加， 燃气轮机转速逐步提高。
RISING=1 切断积分器输入
合闸后，L83SUMX= 1
FSRSU以FSKSU_IM为斜率进行增加， 直到FSRSU=FSRMAX
启动控制系统退出
逻辑控制算法保证L83SUFI、L83SUWU、LSUSUAR、L83SUMX在某个时 刻只有一项为真。
✓ 三种温控基准输入最小值选择门取出最小值TTR_MIN，经微分器得到温控基 准TTRX变化率，通过中间值选择门限制温控基准变化率在TTKRXR1 和TTKRXR2之间，保证TTXM最小，而且不允许有太大变化速率。
六．停机控制系统
① 过程及功能：
操作员选择STOP命令，控制系统给出停机信号L94X开始。数字给定 点以正常速率下降以减少FSR和负荷，直到逆功率继电器动作使发动 机断路器开路，FSR将逐步下降、减速。 通过控制系统控制停机过程中FSRSD的递减速率来合理控制热应力的 大小。
燃机控制原理示意图
2.启动控制系统
① 功能：
✓ 仅控制燃气轮机从点火开始到启动程序完成过程中的 燃 料量，对应燃料行程基准为FSRSU。
✓ 启动过程中燃料需要量受压气机喘振及熄火极限或零功 率所限。
✓ 考虑燃气轮机温度变化不能产生太高应力，需选用合理 的FSRSU。
✓ 属于开环控制，根据程序系统逻辑信号分段输出预设FS RSU。
TTKn_I=常数 ✓ 压气机排气压力CPD偏置温控线
TTRXP=TTKn_I-[CPD-TTKn_C]×TTKn_S ✓ FSR或DWATT偏置温控线。
TTRXS=TTKn_I-[FSR-TTKn_K]×TTKn_M 或TTRXS=TTKn_I-[DWATT-TTKn_LD]×TTKn_LG
✓ Mark-V选取三种温控线中最小值作为实际执行的温控基准TTRX。 通常TTRXP被选出，称作主工作温控基准或执行温控基准， TTRXS为后备温控基准，TTKn_I仅在很高环境温度下或启动 时可能被选出。
顺序控制系统；提供在启动、运行、停机和冷机期间轮机、发电机、 启动装置和辅机的顺序控制。监测保护系统和其他主要系统；发出启 停逻辑信号。
保护系统；
电源系统。
3.GE公司SPEEDTRONICTM的Mark-V数字控制系统特点：
采用当时最新技术：三冗余16位微机控制器、对关键控制及保护参数 的三取二表决、软件容错技术等； 对关键控制和保护的测量探头信号均采用三冗余并由三个处理器分别 表决； 系统的输出信号对关键电磁阀以继电器三取二进行表决，对其余触点 输出信号在逻辑输出处进行表决； 对模拟控制信号，用三线圈伺服阀表决；其他模拟信号采用中选方法 表决。
✓ CPD信号丢失故障：
机组全速后，压气机出口压力信号低于运行转速计算的最小值，这 一故障以 CPD信号丢失报警。允许备用温度偏置在接近额定燃烧 基准温度运行，至故障排除。
✓实际算法软件中还要考虑压气机进口温度修正CT_BIAS和蒸汽喷注降 低NOx温度控制补偿WQJG，温控基准计算方法需进行修正。
③ 加速控制算法：
➢ 经中间值选择门输出FSRACC信号；
➢ 三个输入：
FSRMAX-给定的最大极限；
FSRMIN-可变的最小极限FSR值。启停过程不同阶段所给定的限 制曲线，经压气机进气温度修正系数CQTC修正后输出。防止 过渡过程燃烧室贫油熄火。
通过一系列运算后经加法器的输入。
T N T / t N H
➢ 排气温度超过温控基准，FSRT<FSR，温度控制系统进入控制，每一个 采样周期FSR减小一个TTRX-TTXM，直到为零。
排气温度低于温控基准，FSRT被最小选择门阻止，温控系统退出控制。
➢ 排气温度随负荷增加而升高，通常在最大功率附近进入温度控制。并网机组 提高转速基准TNR增加功率，到一定值时，进入温度控制。若再提高 TNR，FSRN为最小选择门所阻止，转速控制系统退出。
FSRSU=FSKSU_WU，建立暖机值
暖机FSRSU较点火FSRSU低，其间过渡采用一阶滤波器，时间常数为FSK SU_TC。
暖机过程中FSRSU保持不变；转速逐渐上升，燃料流量随之缓慢增加， 透平逐渐被加热。
暖机持续60秒后结束，给出暖机完成逻辑L2WX=1.
加速：
暖机结束后：L2WX=1 L83SUAR=1
点火和暖机期间选择固定基准，防止加速控制进入FSR控制。
5.温度控制系统
引入温度控制保证承受高温、高速部件在安全环境下工作。
① 功能：
a. 燃气温度超过允许值时，发出信号去减少燃料量。
b. 必要时（尖峰运行和尖峰超载运行），可逐渐提高定值时 发出警报。
FSRN: 有差转速控制的输出FSR; FSRN0：额定转速空载的FSR，作为控制常数存入存贮单元； KDroop：决定有差转速控制不等率的控制常数。
FSRN由FSRN0增加到额定负荷值FSRNB，转速变化量为额定负荷条件下(TN R-TNH)，有差转速控制不等率为：
F B F S0 / R K S DR r N oo N
对应失去主保护出现遮断，较快速率增加FSRSD使其推出控制。FSR钳位于零。
➢ 发电机断路器打开：
FSRSD以设定速率FSKSD3向下斜降至FSRMIN，FSRSD取代FSRMIN。
L60SDM为真，L83JSD3为假：以修正速率斜降至界限值K60RB以下：
燃机没有熄火，L83RB为真，使得L83JSD4为真，FSRSD斜降速率为FSKS D4。
………….
二 燃气轮机主控制系统
1.概述： 主控系统是指燃气轮机的连续调节系统。包括启动控制系
统、转速控制系统、加速控制系统、温度控制系统、停机 控制系统、手动FSR控制系统。
主控制系统控制燃机燃料消耗率，每个主控系统输出燃料 行程基准（FSR）指令。
与每个主控制系统对应的FSR量进入最小选择门，选出其中 最小值作为输出，在该时刻实际执行用的FSR控制信号。
一 燃气轮机控制系统概述：
1.功能：
使机组盘车把机组带动到清吹转速、点火，继续把转速提升到额定工 作转速；
控制同期并网，燃气轮机加负荷满足工作要求。
减小燃气轮机热通道部件和辅助部件中的热应力。
2.四个功能子系统：
主控制系统；是控制系统核心部分。能够实现四项基本控制，即设定 启动和正常的燃料极限；控制燃气轮机转子加速；控制燃气轮机转子 的转速；限制透平进口温度。采用FSR最小选择门控制燃料输入。
F F S 2 S R KA
➢ 启动过程中TNHAR的获取
是燃气轮机转速TNH的函数。
TNHAR应能产生温和上升的点火温度；低转速时慢慢上升；到达设计 转速较快上升。接近满速时减小，以利于向全速空载过渡而不超 调；到达全速后，加速基准被设定为常数TAKR1，防止在甩负 荷或其他扰动是超速。
CPD偏置：
TTRXP=TTKn_I-[CPD-TTKn_C]×TTKn_S+CT_BIAS+WQJG
FSR偏置：
TTRXS=TTKn_I-[FSR-TTKn_K]×TTKn_M+CT_BIAS+WQJG
DWATT偏置：
TTRXS=TTKn_I-[DWATT-TTKn_LD]×TTKn_LG+CT_BIAS+WQJG
③ 排气温度信号处理
➢ 采用18或24对热电偶测量排气温度；
➢ 热电偶输出信号接入<R>模块的TBQA卡，再分别送到<R>、<S>、 <T>的TCQA卡，卡件提供冷端补偿和热电偶异常偏置信号。最后得 到反映排气温度的TTXD向量。
1、4、7……..22 2、5、8……..23 3、6、9……..24
③ 工作过程
启动完成，L83TRESI=1，TNR=PRESET=100.3%以备并网。 并网后L83TRESI=0。 并网后通过改变TNR增减机组出力； 发电机断路跳闸，L83TRESI=1，TNR=100.3%，为下次并网 做准备。
4.加速控制系统
① 工作原理：
➢ 对实际转速信号TNH对时间求导，计算转子角加速度TNHA。如TN HA超过给定基准TNHAR，则减小加速控制FSRACC。如TNHA小 于给定值，则不断增大FSRACC，迫使加速控制系统退出。
<R> <S> <T>
TTXDR TTXDS TTXDT
➢ 各控制机把温度信号按实际位置排列成TTXD1_n；再按从高到低顺 序编排新的向量TTXD2_n，直接送往燃烧监测保护。