燃机控制系统讲义.doc

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1、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（FUELSTROKEREFERENCE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

2、这一过程中燃料Gf19(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

3、气轮机被启动机带到点火转速(约20％n0L14HM=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NOTMAX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。允许FSKS

4、U-WU(典型值为10.9％FSR／s)赋给FSRSU，以建立暖机FSR值。FSR水平的降低是为了减少转子的热应力。在从点火FSR到暖机FSR的转变过程中．用了一个一阶滤波器，使得过渡过程变得缓和，该滤波器时间常数为FSKSU—TC(典型值1s)。燃气轮机暖机过程中FSRSU值保持不变，转速则在逐渐上升，实际燃料流量Gf也随之缓慢增加，使处于冷态的燃气气透平逐渐被加热。一般暖机持续60s结束，由启动程序给出暖机完成逻辑，即L2WX=1。暖机完成后，程序启动加速逻辑L83SUAR=1。受其控制的4个伪触点动作，使FSKSU—IA控制常数[典型

5、值为0．05％FSR(s)]作为斜升速率进入积分器的输入端，使得FSRSU输出在暖机值的基础上逐渐增加。随着燃油量的增加．燃气轮机转速逐步升高。控制常数FSKSU一AR(典型值为24。8％)规定了FSRSU积分斜升的上限值。一但达到该值．图中上部比较器条件成立，使RISING置1，受控触点动作切断积分器的输入。FSKSU-AR的常数值通过NOTMAX直接送人下部作为FSRSU输出。在合闸后L83SUMX置1，又通过积分器输入斜升速率FSKSU-IM(典型值为5％FSR／S)．使FSRSU继续上升。一直斜升到控制常数FSRMAX给定的最大FS

6、R值作为FSRSU输出。至此启动控制系统自动退出。逻辑控制算法(未列出)保证L83SUFI、L83SUWU、L83SUAR和L83SUMX在任何时刻都仅有一项可能为“真”．以此保证了有序的输出和对FSRSU的控制。而且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．否则上述所有控制信号为零，FSRSU将直接被箝位于零。19二、转速控制系统转速控制是燃气轮机最基本的控制系统，Mark-V系统有“有差控制”(DroopSpeed)与无差控制”(Isochspeed)两种控制方式。当发电机并网运行时应选用“有差”控制方式。当

7、发电机单机运行时可选用“无差”控制方式。这里仅介绍“有差”控制。有差转速控制简图见图11_4。有差转速控制算法根据要求的转速基准信号(Speedreference)TNR与实际转速TNH之差，正比例地改变FSR，实现FSRN—FSRNo=(TNR—TNH)×KDroop(11-1)式中FSRN——有差转速控制的输出FSR；FSRN0——燃气轮机在额定转速下空载的FSR值(在这里作为控制常数存人存储单元)；图11-4有差转速控制系统原理图KDroop——决定有差转速控制不等率的控制常数(调峰的燃气轮机δ一般取4％)。式(11-1)用曲线来表示

8、就是有差转速调节静态特性。当FSRN=FSRN0时，由式(11．1)可知，此时TNH=TNR，即转速基准TNR正好就是空载时的转速TNH。当FSRN由FSKN。值变到额定负荷值F