燃气轮机控制和保护

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1、燃气轮机联合循环技术培训系列教材007GasTurbineCombinedCycleTechnicalTraining燃气轮机控制和保护系统授课教师：邓勇漆圳南山热电股份有限公司培训中心SHENZHENNANSHANPOWERCO•丄TD.TRAIN1NGCENTER冏客提要第一章燃气轮机的控制系统•燃气轮机的主控系统•燃气轮机的顺序控制系统•燃气轮机的IGV控制系统•燃气轮机的燃料控制系统第二章燃气轮机的保护系统•燃气轮机的超速保护•燃气轮机的超温保护•燃气轮机的燃烧监控•燃气轮机的熄火保护•燃气轮机的振动保护第一章燃气轮机的控

2、制系统作用：•自动完成下列过程一一机组盘车，带动到清吹转速，点火，提升到额定转速，同期并网，加负荷。•减小燃气轮机热通道部件和辅助部件中的热应力。组成：①主控制系统；②顺序控制系统；③保护系统；④电源系统。Mark—V数字控制系统：介绍GE公司1991年投入使用的SPEEDTRONIC™Mark-V数字控制系统。第一节燃气轮机的主控系统主控系统指连续调节系统。在4个功能子系统中是主要的。基本功能:①设定启动和正常的燃料极限;②控制转子的加速;③控制转子的转速;④限制透平进口温度。启动控制系统(StartUPControl)启动控制

3、燃料行程基准FSRSU转速控制系统（SpeedControl）转速控制燃料行程基准FSRN温度控制系统(TemperatureControl)温度控制燃料行程基准FSRT加速控制系统(AccelerationControl)加速控制燃料行程基准FSRACC停机控制系统(ShutdownControl)停机控制燃料行程基准FSRSD手动控制系统（ManControl）手动控制燃料行程基准FSRMAN控制内容：六个控制系统（见表1—1）燃料行程基准设置了五种自动控制系统（自动改变燃料消耗率）和对应的输出指令FSR（FuelStroke

4、Reference燃料行程基准）；设置了一个手动控制系统（手动控制燃料行程基准）。控制策略：“六选低”六个系统的FSR量中，选出最小值作为燃料控制系统的输入信号，控制燃气轮机的燃料流量（图1-1）。采用最小值可给燃气轮机提供最安全的运行。燃料R<=3-去燃机图1-1控制原理简图—、启动控制系统作用:控制从点火开始到启动程序完成的燃料量Gf（通过启动控制系统输出FSRSU）o启动控制特点：•燃料需要量变化范围大。最大值受压气机喘振（有时还受透平超温）所限，最小值受熄火极限或零功率所限。•燃料量上下限随转速大小而变。•沿上限控制燃料量

5、可使启动最快，但温度变化剧烈，产生较大热应力，导致材料热疲劳而缩短使用寿命。启动控制方式：开环方式。根据程序系统来的一组逻辑信号分段输出预先设置的FSRSUo启动控制过程用图1—2曲线表示。FSKSU_AR2SFDFSJiMAX——FSKSU^IMr/FSKSU1:FSKSU_WUK2W时商图1—2启动控制曲线二、转速控制系统转速控制是燃气轮机最基本的控制系统。控制方式：Mark-V系统具有“有差控制”与“无差控制”两种方式。当发电机并网运行时选用“有差”控制方式；（下文介绍）当发电机单机运行时可选用“无差”控制方式。（不介绍）有

6、差转速控制原理:有差转速控制算法根据转速基准信号（SpeedReference）TNR与实际转速TNH之差，正比例地改变FSR,实现FSRN—FSRNo=(TNR—TNH)XKDroop即FSRN=FSRN()+(TNR-TNH)XKDroop式中FSRN——有差转速控制的输出FSR；FSRNo——额定转速下空载的FSR值（常数）;KDroop——控制常数。三、加速控制系统角加速度：加速控制系统将转子实际转速信号TNH对时间求导，计算出转子角加速度TNHAo加速控制原理：•若角加速度实测值〉给定值，则减小加速控制FSR值FSRAC

7、C,以减小角加速度，直到该值不大于给定值为止。•若角加速度值实测值V给定值，则不断增大FSRACC,迫使加速控制系统自动退岀控制。•加速控制系统仅限制转速增加的动态过程的加速度，对稳态不起作用，对减速过程也不起作用。•加速控制系统实质是角加速度限制系统。作用：(1)在燃气轮机突然甩去负荷后帮助抑制动态超速。(2)在启动过程中限制轮机的加速率，以减小热部件的热冲击。温度控制系统必要性:透平叶轮和叶片在高温.高速下工作，承受高温和巨大的离心应力，所以必须限制透平进气温度。否则，受热部件的寿命大大降低，甚至引起叶片烧毁、断裂等严重事故。

8、作用：(1)燃气温度超过允许值时，减少燃料量。(2)在必要时(尖峰运行和尖峰超载运行)可以提高温度的限制值。运行中限制值逐渐提高，使机组的受热部件承受较小的热应力。(3)和超温保护系统一起，发出警报。一旦机组进入温度控制便会自动切断加载回路，停止加