燃气机组空燃比优化研究

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1、燃气机组空燃比优化研宄（杭州市环境集团有限公司310022）摘要：与传统的汽油机相比，燃气机的最大优点就是低污染性，然而。作为我们公司现在使用的燃气发电机，由于天然气发动机在机械结构和空燃比控制策略等方面与汽油机或柴油机有较大差异，针对天然气发动机进行研宄是非常有必要的。瞬态工况在发动机整个运行工况中占有很大比例，由于发动机工况变化快，很难对瞬态空燃比进行精确的控制，因此它是空燃比控制的核心与难点。而且填埋气体的特点就是浓度、温度、成分不稳定，这样就会导致进气不稳定，从而影响发电效率。关键词：燃气机；热负荷预测；智能与优化控制1引言

2、随着燃气发电产业的不断发展，用户对燃气发电机组的自动控制水平要求也越来越高，而国内的燃气发电机组自动控制系统都处在发展阶段，自动控制系统也不完善，基木都是根据单一条件的反馈来控制空燃比的，没有建立在机组运行时的综和参数之上，因此，今后燃气发电机组的智能化控制将是各燃气机企业竞争的重点。2燃气机特点与供热对象分析2.1燃气机特点与要求通过燃烧天然气或人工煤气产生动力做功，可用于推动汽车及轮船行走和驱动发电机发电。其优点在于比柴油机或汽油机更加清洁、环保。可以取代柴油机和汽油机，现广泛应用于公共交通、油田发电等领域。2.2发电原理通过燃

3、烧天然气或人工煤气产生动力做功，可用于推动汽车及轮船行走和驱动发电机发电。苏优点在于比柴汕机或汽汕机更加清洁、环保。可以取代柴汕机和汽汕机，现广泛应用于公共交通、油田发电等领域。通过涡轮驱动的属于外燃机，而通过曲柄驱动的属于内燃机。3控制方案与实施3.1控制系统要求3.1.1程序控制在燃气机的开停炉过程中，如果操作不当，很易造成燃气机爆炸等事故。程序控制的0的，就是控制燃气机按照安全的程序进行开炉、停炉和正常运行。开炉、停炉程序的每一步都发布进行逻辑判断，根据条件是否满足，决定下一步操作，遇到异常情况吋，应及吋报警，并起动相应的联锁

4、装置，以保证燃气机安全运行。3.1.2安全控制安全控制主要要求如下：(1)高、低水位报警，超低水位报警，并关闭电磁阀，切断燃气气源，鼓风机30s后停机，引风仍运行。(2)蒸汽压力高报警，蒸汽超高压报警，同吋关闭电磁阀，切断燃气气源，收风仍运行。(3)燃气高、低压报警，防止火焰脱火、冋火。(4)火焰熄火、脱火保护，关闭电磁阀。(5)鼓、引风机工况(变频故障、接触器故障等)保护。3.1.3智能与优化控制燃气机智能与优化控制包括空气/燃气比优化调节和燃气负荷预测调节二方面。具体要求如下：(1)空气/燃气比优化调节燃气机中主要的热损失是炉体

5、散热和排烟热损失，后者取决于排烟温度和空气系数。降低空气系数可降低排烟热损失。另一方面，空气系数增加有利于燃料的完全燃烧，不完全燃烧损失下降。总体来讲，燃烧热效率与空气系数的关系为非线性的关系，有一个最佳的空气系数，这时的燃气机热效率最高。空气系数的调节手段主要是鼓风量。测定烟气中的氧含量或二氧化碳会计师即可得知空气系数的大小。在调节过程需预先摸索出空气系数与热效率的关系曲线，即可确定最佳的空气系数。（2）燃气负荷预测调节该燃气机的蒸汽到用户之间，未设流量控制冋路，原来靠蒸汽压力的高低人为调节供热量。影响供热量的因素很多，如水槽水量

6、、环境温度、风力与风向、太阳照射强度（指云彩多少）、水槽温度与温度变化趋势、水槽导热性能等。由于各种因素的变化是随机的，而i影响冇延迟效应。要求能根据不幸条件和历史数据，建立数学模型进行燃气负荷预测控制。3.2控制系统3.2.1上位计算机软件构成与功能燃气优化计算机控制系统是由上位计算机（IPC）通过PC/PPI通信电缆与PLC进行通讯数据交换，将PLC从现场采集和各项系统运行参数的信号值实现上传至LPC进行处理和运算，通过IPC软件实现实吋监视系统运行、人机交互和实时控制。上位机软件主要功能包括：将从LPC采集传来的数据，通过组态

7、软件制作控制系统各部分不冋显示画面；（1）建立燃气机优化控制系统运行参数的报警和事件记录；（2）建立系统参数的趋势分析和历史数据曲线；（3）对系统运行过程中数据、状态等反映系统实吋生产情况的参数建立数据报表；（4）利用WINDOWS的DDE通信协议，完成组态软件与VisualBasic或EXCEL等高级语言软件进行在线数据交换和链接，通过预测模型将采集到的天然气燃气机优化控制系统实时数据进行分析和处理,预测计算出最新控制参数的优化值，并可用人机交互的方式决定是否将数据下传至PLC进行指导控制。3.2.2控制系统冋路控制系统主要控制冋

8、路右：(1)燃气机热负荷调节由于该燃气机主要供湿式储气罐供蒸汽，并兼顾办公室采暖。故采用根据环境温度及储气罐水槽湿度调节燃气量，以节省燃气。软件还奋优化控制系数的设定，以提高控制系统的性能。(1)燃气量控制该系统燃气调节采用电动机执行