[发明专利]一种实现燃气轮机起动过程中燃料实时控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种燃气轮机起动过程中燃料量控制装置及程序，具体来说，燃气轮机起动过程中，基于压气机转速或基于排气温度控制燃料量的方法和装置。

背景技术

燃气轮机起动过程中对燃料控制精度要求较高，采用传统的开环控制方案难以保证起动的时效与可靠性，另外，传统的起动控制中由于采用机械液压结构，采用闭环控制实现难度较大，因此，起动过程仅采用开环控制，但随着电子控制技术的发展，起动过程采用闭环控制已具备相应硬件及技术条件，同时，起动过程中开环控制易导致起动超温或悬挂问题，降低了起动的可靠性，本发明就在此背景下提出的。

发明内容

本发明为解决燃气轮机起动过程中易出现超温或悬挂等现象，以及开环起动可靠性低等问题，进而提出了一种基于压气机转速或涡轮排气温度的燃料控制方法及装置，其技术方案包括燃料计量与控制单元和相应燃料控制逻辑。

为解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供了一种实现燃气轮机起动过程中燃料实时闭环控制的方法，所述燃气轮机包括燃料计量与控制单元A和燃气发生器单元B，其特征在于：

--所述燃料计量与控制单元A包括通过燃料管路依次连接的燃料箱、过滤器、燃料泵、稳压阀、主燃料阀，其中，

所述燃料泵的出口和稳压阀的进口之间通过燃料管路连通，所述燃料泵的进口和稳压阀的进口之间还设有一带安全阀的燃料管路；所述主燃料阀通过并联的主燃料控制阀和副燃料控制阀与燃气轮机的燃烧室的燃料进口连通；

所述燃料计量与控制单元A还包括燃气轮机控制器、燃气轮机测速装置、变频器、燃料质量流量计，其中，所述燃气轮测速装置、变频器和燃料质量流量计均与所述燃气轮机控制器通信连接；所述变频器与所述燃料泵的驱动马达电连接，为所述燃料泵提供驱动电力；所述燃料质量流量计设置在所述稳压阀和主燃料阀之间的燃料管路上或设置在所述燃料箱和燃料泵之间的燃料管路上；

--所述燃气发生器单元B包括进气端、压气机、燃烧室、涡轮及排气端；所述排气端上设置一与所述燃气轮机控制器通信连接的排气端温度传感器；所述燃烧室的燃料进口还通过一燃料管路与所述主燃料阀的出口连通；

其中，当所述燃气轮机处于起动过程时，按照基于压气机转速燃料控制逻辑和基于排气温度燃料控制逻辑来控制燃料供应量：

SS1.基于压气机转速燃料控制逻辑：根据燃气轮机测速装置测得不同状态下压气机的实际转速，与每一个状态要求的转速N_ε进行对比，当测量转速与转速N_ε之差的绝对值不大于最大误差时，增大燃料供应量，当测量转速与转速N_ε差值的绝对值大于最大误差时，切换到基于排气温度燃料控制逻辑；

SS2.基于排气温度燃料控制逻辑：通过温度传感器测量不同状态下涡轮排气温度，与每一个状态所要求的温度T_ε进行对比，当测量温度与温度T_ε差值的绝对值小于最大误差时，增大转速，当测量温度与温度T_ε之差的绝对值大于最大误差时，若出现喘振或悬挂现象，则停止燃气轮机的起动，若未出现喘振或悬挂现象，则减小燃料供应量，将排气温度与温度T_ε之差的绝对值稳定在最大误差之内后继续进行起动。

优选地，燃气轮机每一状态下转速N_ε与温度T_ε通过燃气轮机数学模型仿真计算得到，其流程为：由进气温度T₁，压气机压比π_c，压气机效率η_c及空气的绝热指数γ_a计算出压气机出口温度T₂，