[发明专利]基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统，属于燃气轮机控制领域。

背景技术

微型燃气轮机发电站作为一种实用性强、低污染、低维护的发电系统，在燃气轮机发电系统的控制领域应用广泛。

为了能够达到令燃料进行低排放燃烧的目的，

传统的微型燃气轮机控制系统，往往将微型燃气轮机输出功率简单视为与转速的线性关系，设定排气温度的极限报警值，建立基于转速和燃料供应量对应关系的调节规律。

功率是微型燃气轮机控制的目标参数，由于传统的微型燃气轮机控制系统简单地将微型燃气轮机发电系统的输出功率视为与转速的线性关系，并通过转速控制燃料供应量，这种线性控制系统使得微型燃气轮机发电系统的输出功率一旦变化即可导致微型燃气轮机的转速的变化，从而燃料供应量随之改变，导致微型燃气轮机工作不稳定。

而且现有方案中，往往一个微型燃气轮机发电系统对应一个控制系统，若微型燃气轮机发电系统需要改变燃料类型，比如由燃气改为燃油，则需要完全替换控制系统，无法实现多燃料适应的目的。

可见，现有技术中，没有一种微型燃气轮机的控制方案，既能够控制燃气轮机的低排放燃烧，同时还能实现对多种类型燃料的适应。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统，本发明能够控制燃气轮机处于稳定的工作状态，同时还能够实现多燃料适应。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统，包括微型燃气轮机、功率控制模块和燃料控制分系统；所述燃料控制分系统包括燃料控制模块和燃料细分设备；燃料细分设备包括开关阀、流量调节阀、分流器、预混室、n个喷嘴和管路；n为整数；预混室具有空气入口；

功率控制模块通过通讯线路连接微型燃气轮机和燃料控制模块，燃料控制模块通过通讯线路连接开关阀、流量调节阀、分流器；燃料进口通过管路连接分流器的入口，该管路上依次设有开关阀和流量调节阀；分流器的其中n个出口分别通过管路直接连接n个喷嘴；分流器的其中1个出口通过管路连接预混室，预混室的其中n个出口分别通过管路直接连接n个喷嘴；

根据当前所使用的燃油类型选择对应的燃料控制分系统；不同燃油类型的燃料控制分系统中，燃料控制模块的程序不同，燃料细分设备的器件和管路类型不同；

功率控制模块，接收微型燃气轮机发来的信息，包括：微型燃气轮机的实际功率、实际转速和实际排温；接收用户输入的所用燃料热值和给定功率，所述给定功率为用户电网负载所需功率；从燃料控制模块中获得当前使用燃料的类型，根据燃料类型，选择对应的算法进行如下处理：

功率控制模块根据实际功率、给定功率结合功率与微型燃气轮机转速之间的关系，计算欲达到给定功率微型燃气轮机所需的转速，即为给定转速，并控制微型燃气轮机按照给定转速转动；

功率控制模块根据实际转速与微型燃气轮机的排温之间的关系，计算微型燃气轮机的排温，即为给定排温；

功率控制模块将给定排温与实际排温进行比对，计算欲达到给定排温所需能量，即为给定能量；

功率控制模块根据实际功率确定燃料的喷射模式和所使用的喷嘴的数量；所述燃料的喷射模式包括直喷模式和预混模式；所述直喷模式为：燃料通过分流器之后，经由选定数量的喷嘴直接通入微型燃气轮机的燃烧室；所述预混模式为：燃料通过分流器后，首先在预混室中与空气进行预混，然后经由选定数量的喷嘴喷入微型燃气轮机的燃烧室；当实际功率大于设定的功率限值时，采用预混模式，否则采用直喷模式；在确定了喷射模式之后，在各自喷射模式中，实际功率越大，所使用的喷嘴数量越多；

功率控制模块根据给定能量和燃料热值计算所需燃料量；

功率控制模块根据所需燃料量计算流量调节阀的打开程度；

将所确定的喷射模式、喷嘴数量和所述打开程度作为燃料控制指令发送到燃料控制模块；

所述燃料控制模块，接收到燃料控制指令后，首先打开开关阀，然后根据燃料控制指令，控制流量调节阀的打开程度、控制分流器各出口的打开或者关闭以及控制预混器各出口的打开或者关闭。

功率控制模块和燃料控制模块采用两个控制器实现，或者在同一控制器中实现。

有益效果：