[发明专利]一种燃气轮机负荷控制装置及方法

权利要求书

1.一种燃气轮机负荷控制装置，包括负荷燃料控制模块，所述负荷燃料控制模块根据负荷需求生成预输入燃料量，其特征在于，

所述负荷燃料控制模块包括负荷前馈控制模块和负荷控制模块，所述负荷前馈控制模块根据负荷需求生成第一燃料量，所述负荷控制模块根据负荷需求生成第二燃料量，所述第一燃料量由所述负荷前馈控制模块根据预设定的负荷与燃料量的关系直接生成，所述第二燃料量由所述负荷控制模块根据所述预设定的负荷与燃料量的关系、通过反馈控制生成，所述负荷燃料控制模块将所述第一燃料量和所述第二燃料量的加和确定为所述预输入燃料量，

所述预设定的负荷与燃料量的关系为负荷与燃料量的插值表，所述插值表定义了不同规定负荷下的燃料量需求，

所述负荷前馈控制模块获取所述燃气轮机的实测负荷，所述负荷前馈控制模块根据所述实测负荷和所述负荷需求在所述插值表中读取得到目标燃料量，所述目标燃料量为所述插值表中位于所述实测负荷与所述负荷需求之间的、且最接近所述实测负荷的所述规定负荷对应的所述燃料量需求，所述第一燃料量为所述目标燃料量的50-90％。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述燃气轮机负荷控制装置还包括与表征参数相关的多个限制保护模块和最小信号选择模块，所述多个限制保护模块分别根据各自的表征参数生成多个燃料量，所述最小信号选择模块将所述多个燃料量与所述预输入燃料量中的最小数值确定为最小燃料量；

所述燃气轮机负荷控制装置还包括熄火边界模块和最大信号选择模块，所述熄火边界模块根据熄火边界生成熄火边界燃料量，所述最大信号选择模块将所述熄火边界燃料量和最小燃料量的较大值确定为最大燃料量，作为用于燃气轮机的输入燃料量；

所述燃气轮机负荷控制装置还包括IGV控制模块，所述IGV控制模块用于控制所述燃气轮机的IGV角度。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述燃气轮机负荷控制装置还包括燃机在线模型模块，所述燃机在线模型模块设置根据所述输入燃料量和/或IGV角度确定出燃气轮机的部分表征参数并调整所述限制保护模块的表征参数；

所述表征参数包括温度、压力、压比、加速度中的一项或者多项。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述多个限制保护模块包括温度限制控制模块、压比限制控制模块，所述温度限制控制模块根据温度限制生成第三燃料量，所述压比限制控制模块根据压比限制生成第四燃料量；

所述燃气轮机负荷控制装置还包括加速度限制控制模块，所述加速度限制模块根据加速度限制生成第五燃料量；

所述最小信号选择模块输出最小燃料量，所述最小燃料量为所述预输入燃料量、所述第三燃料量、所述第四燃料量和所述第五燃料量的最小值。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述燃气轮机包括压气机和透平，所述燃气轮机的部分表征参数包括透平入口温度、压气机出口压力和/或透平出口温度，所述燃机在线模型模块根据所述预输入燃料量和/或所述IGV角度，生成所述透平入口温度、压气机出口压力和/或透平出口温度，所述透平入口温度、压气机出口压力和/或透平出口温度用于调整所述温度限制控制模块、压比限制控制模块和/或IGV控制模块。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述燃机在线模型模块使用传递函数构造燃机在线模型，计算公式为：

公式中，J为燃气轮机转子惯量，w为角加速度，M_T为燃气轮机透平转矩，M_C为燃气轮机压气机转矩，M_L为燃气轮机负载转矩，为透平入口燃气温度的变化的拉普拉斯变换值，为透平出口燃气温度变化的拉普拉斯变换值，为压气机出口压力的变化的拉普拉斯变换值，X_n为燃气轮机状态参数组，X_B为燃气轮机燃烧量B的相对变换的拉普拉斯变换。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机负荷控制装置，其特征在于，所述规定负荷为呈等差数列的离散点。