[发明专利]基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统

摘要

本发明公开了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，该系统包括微型燃气轮机、功率控制模块和燃料控制分系统；燃料控制分系统包括燃料控制模块和燃料细分设备；不同燃料类型的燃料控制分系统中，燃料控制模块和燃料细分设备的器件不同。功率控制模块进行如下计算：根据实际功率、给定功率计算给定转速；根据实际转速、给定转速计算给定排温；根据给定排温、实际排温计算给定能量；根据给定能量和燃料热值计算所需燃料量。功率控制模块将通过以上计算确定燃料控制指令发送到燃料控制模块，燃料控制模块根据指令进行相应控制。本发明根据能量决定燃料量，可实现燃料的低排放燃烧，适用于燃气轮机的燃烧控制。

主权项

一种基于模块化能量控制的燃气轮机控制系统，其特征在于，包括微型燃气轮机（1）、功率控制模块（2）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（3）和燃料细分设备（4）；燃料细分设备（4）包括开关阀（41）、流量调节阀（42）、分流器（43）、预混室（44）、n个喷嘴（45）和管路；n为整数；预混室（44）具有空气入口；功率控制模块（2）通过通讯线路连接微型燃气轮机（1）和燃料控制模块（3），燃料控制模块（3）通过通讯线路连接开关阀（41）、流量调节阀（42）、分流器（43）；燃料进口通过管路连接分流器（43）的入口，该管路上依次设有开关阀（41）和流量调节阀（42）；分流器（43）的其中n个出口分别通过管路直接连接n个喷嘴（45）；分流器（43）的其中1个出口通过管路连接预混室（44），预混室（44）的其中n个出口分别通过管路直接连接n个喷嘴（45）；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（2），接收微型燃气轮机（1）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（2）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（2）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（2）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（2）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（45）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（44）中与空气进行预混，然后经由选定数量的喷嘴（45）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（2）根据给定能量和燃料热值计算所需燃料量；功率控制模块（2）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。