[发明专利]一种燃气轮机喘振监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机喘振监测装置及方法，用来监测燃气轮机运行过程中的压气机喘振，属于燃气轮机控制和保护技术领域。

背景技术

压气机是燃气轮机中的一种重要组成部件，它和燃烧室、透平在同一轴线上，它的作用是对进口空气进行压缩，为后端的燃烧室提供高压空气，高压空气到燃烧室后，与燃料混合产生激烈的燃烧反应，这种高温高压的混合气体进入到燃气轮机透平后做功发电。其中压气机的喘振是压气机设计、运行必须考虑的重要因素，它影响着整个燃气轮机的性能和安全。因此对其发生进行监测和相应的控制策略对于燃气轮机的设计和运行至关重要。

传统的监测方法就是在燃气轮机压气机前后端布置大量的压力探头来探测压气机的压力波动，这种方法成本较高，并且压力探头本身也容易发生故障引起误报警。另一方面，再监测到压气机喘振信号后，传统方法通常是直接进行压气机防喘放气，这会导致燃气轮机效率出现极大的下降。

鉴于此，本发明的目的是为了提供一种燃气轮机喘振监测装置及方法，通过采用压气机本身自带的进出口压力传感器和压气机特性线，在燃气轮机运行过程中，通过软件分析来实时监测燃气轮机运行点与喘振警告的裕度，并在燃气轮机运行点靠近喘振警告值时，优先采用调节压气机进口导叶IGV的方法，而只在运行点完全超过喘振警告值时，才进行压气机防喘放气。这样的方式可以保证燃气轮机既有足够的安全可靠性，又可以防止过早进行防喘放气给燃气轮机效率带来大的损失。

发明内容

为了实现上述目地，本发明提出了一种燃气轮机喘振监测装置及方法，其特征在于包括以下步骤：

首先获取燃气轮机压气机进口压力实测值P1和压气机出口压力实测值P2，得到压气机压比CPR；然后根据压气机进气温度T1修正转速实测值SPD，得到修正转速SPDR，并和压气机进口导叶角度IGV，通过二维插值实时获得压气机的喘振警告值CPRL；最后在根据压气机压比CPR与压气机喘振警告值CPRL之差，进行比较判断，根据输出结果，进行相应的IGV控制调节、防喘放气和跳闸动作。

进一步地，压气机压比CPR的计算方式为：CPR＝，其中压气机进口压力实测值P1和压气机出口压力实测值P2的单位必须一致，如果CPR超出允许的压比范围，立刻给出警告，并发出停机信号。

进一步地，修正转速SPDR的计算方式为：，其中压气机进气温度T1的单位为开尔文K。

进一步地，进行IGV控制调节的条件为CPRL-CPR＜CPRIGV，其中CPRIGV表示一个固定的阈值，为压气机压比设计值的2％。

进一步地，进行防喘放气的条件为CPRL-CPR＜0。

进一步地，进行燃气轮机跳闸的条件为CPRL-CPR＜-CPRS，其中CPRS表示一个固定的阈值，为压气机压比设计值的4％。

进一步地，燃气轮机喘振监测装置的防喘动作条件全部满足时，跳闸的优先级最高，IGV控制调节的优先级最低。

进一步地，滤波器建议使用二阶巴特沃斯低通滤波。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①采用压气机本身自带的进出口压力传感器和压气机特性线，再进行软件分析，无需在燃气轮机压气机上添加额外的探头，具有更低的成本，也易于工程实现；②实时监测燃气轮机运行点与喘振警告的裕度，按照危险程度来分别进行相应的IGV调节、防喘放气和跳闸动作，既可以保证燃气轮机既有足够的安全可靠性，又可以防止进行不必要的防喘放气和跳闸给燃气轮机带来效率和部件寿命的损失；③通过压气机进气温度将转速折算到ISO条件下，可以保证本发明方法适用于各种进气条件下的燃气轮机机组，保证该方法应用的鲁棒性和抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种燃气轮机喘振监测装置及方法方块图；

图2是基于本发明的燃气轮机喘振监测装置示意图；

图3是基于本发明的燃气轮机喘振判断逻辑图；

图4是本发明实施例的燃气轮机喘振监测结果图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一