M701F燃气轮机控制系统浅析.doc

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1、M701F燃气轮机控制系统浅析摘要：本文主要介绍M701F燃气轮机主控制系统，并简要分析了自动负荷调节、转速控制、负荷控制、温度控制以及燃料分配控制的功能、逻辑实现。关键词：M701F燃气轮机；控制；功能；逻辑DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.0321M701F燃气轮机控制系统概述M701F燃气轮机的DCS釆用三菱DiasysNetmation过程控制系统，其中燃气轮机部分的控制主要由透平控制系统TCS(TurbineControlSystem透平保护系统TPS(TurbinePro

2、tectionSystem)和高级燃烧压力波动监视系统ACPFM(AdvancedCombustionPressureFluctuationMonitor)组成。M701F燃气轮机主控制简介。燃气轮机主控系统的功能是连续调节燃料量，以满足燃气轮机各运行阶段的需要。M701F燃气轮机主控系统主要具有如下控制功能：自动负荷调节(ALR)、转速控制(GOVERNOR)、负荷控制(LOADLIMIT)、温度控制、燃料限制控制、燃料分配控制、燃料压力控制、燃气温度控制、进口导叶(IGV)控制和燃烧室旁路阀控制，具体原理框图如图1所示。

3、燃气轮机运行各阶段的控制方式如图2所示。燃气轮机点火前CSO（控制信号输出）=-5%,使燃料阀严密关闭。燃气轮机点火时，CSO为FIRE阶段的最小CSO,以保证能够可靠点燃。点火后一段时间内，CSO等于暖机升速阶段的WUP,保证燃气轮机在升速阶段的燃烧稳定，此时燃气轮机转速不受控制，在cso~15%的燃料量及SFC产生的合力矩作用下自由加速。当转速至一定值时（约lllOrpm）,FLCSO将开始大于暖机升速阶段的最小CSO,使CSO=FLCSOo此后，由于FLCSO是直接由燃气轮机转速决定的，因此不管SFC力矩或阻力矩是否改

4、变，即使在SFC脱扣或IGV在2745rprrr快速全关时，燃气轮机均以设定的135rpm升速率升至额定转速；在接近额定转速时，GVCSO将小于FLCSO,通过最小选择器使CSO=GVCSO,燃气轮机开始进入空载和同期的调速阶段，直到并网带负荷。并网后若选择负荷控制方式则CSO=LDCSO,若选择转速控制方式则CSO=GVCSOo机组高负荷运行时将进入温度控制方式，则CSO=BPCSO或CSO=EXCSOo2各子系统简介2.1自动负荷调节转速控制方式和负荷控制方式均可接受ALR（自动负荷调节）的指令信号。在ALRON模式下，

5、ALR的输出作为机组功率设定值送到转速控制方式和负荷控制方式回路。在ALRON模式下，机组负荷是闭环无差调节的，燃气轮机控制器自动改变转速设定值或负荷设定值（运行方式选转速控制或者负荷控制）。在机组没有进入温度控制模式的前提下，若机组实际负荷比ALR功率设定值低，则自动增加转速控制方式的设定值或负荷控制方式的设定值；若机组实际负荷比ALR目标功率设定值高，则自动降低转速控制方式的设定值或负荷控制方式的设定值。在ALRON模式下，机组还有“AGCOFF”和“AGCON”两种运行方式。在“AGCOFF”方式下，ALR目标功率可以

6、手动给定或根据机组工况自动给定。在“AGCON”方式下，ALR目标功率跟踪中调EMS来的目标负荷指令信号，也就是AGC控制方式。2.2转速控制M701F燃气轮机转速控制采用纯比例控制回路进行转速自动调节，调节函数的修改可通过修改逻辑中满负荷燃料信号、空载燃料信号和不等率的设定值实现。转速控制方式的控制逻辑简图如图3所示。由图6可得转速控制方式的设定值GVCSO的计算式（1）和参考值SPREF的计算式(2)oGVCSO=(SPSET+100-SPEED/30)*GVGAIN+NOLOADCSO(1)SPREF=(SPSET+1

7、OO)*30(2)其中：NOLOADCSO为M701F燃气轮机的空载燃料信号，设定值为35.1%。GVGAIN为调速器增益，在假设满负荷燃料信号为83%、空载燃料信号为35.1%,不等率为4%基础上得来，即GVGAIN=(83%-35.1%)/4=11.975%O2.3负荷控制负荷控制方式为闭环无差调节，适用于带负荷运行工况下的负荷控制，与转速控制互斥。机组并网后，若不是负荷控制方式就是转速控制方式。图4为简化后的负荷控制逻辑图。机组并网后，若机组在负荷控制方式下运行，机组的负荷是通过改变负荷设定值LDSET来控制的。负荷控

8、制功能还可限制CSO的增加速率，防止燃气轮机在高负荷时因升负荷过快而超温。2.4温度控制燃气轮机温度控制的主要作用是限制最大燃料量,以保证在启动阶段和带负荷时燃气轮机透平入口烟温在安全范围内，防止超温运行对燃气轮机热通道部件的损坏。一般情况下，燃气轮机透平入口烟温T3越高，燃气轮机的功率和