燃气轮机启动控制策略研究与仿真

摘 要：燃气轮机是电厂非常重要的组成部分，本文主要对电厂燃气轮机的启动控制策略进行仿真研究，较为深入的去了解燃气轮机的系统控制结构，特点以及控制的原理，针对燃气轮机的非线性，对透平转速控制器进行改进，仿真的结构显示，改进之后的透平转速控制精度会有所提高，实时性会增强。

关键词：燃气轮机；控制；策略；仿真；分析；研究

中图分类号：TK47 文献标识码：A

燃气轮机具有污染小，热效率高、启动快捷的特点，目前已经受到了广大电力企业的关注，我国近几年的发展使得燃气轮机也有了很大程度上的进步，现在能够有效的利用燃气轮机进行电力发电已经成为了电力企业发展的一个趋势，并且这一趋势还有急速增长的态势，在我国也出现了一些相对统一的资源形式，在借鉴外来技术的前提下，不断的促进着我国燃气轮机制造水平的提高，这也为我国逐步实现电力企业的发展奠定了基础。

1 燃气轮机控制策略

燃气轮机的启动过程是由燃气轮机的启动程序和主控制系统相互配合完成的，其中燃气轮机启动控制的是开环，是按照之前预定的方式启动燃气轮机的相关设备的，而在主控系统中，燃气轮机还包括升速控制，排气温度控制等等，这些子系统都是在最小值的选择器上的，目的是为了进一步的改变燃气轮机的运行状况。

1.1 燃气轮机启动控制系统

当燃气轮机的程序发出之前预定好的方式进行启动的时候，控制系统会发出相应的启动讯息，目前所采用的控制方法是自组控制计算的方法，其实燃气轮机在正常启动的过程当中，不同阶段的控制器也是各不相同的，从整体的控制情况来看，燃气轮机的启动控制是由程序控制、升速控制、转速控制共同作用的情况下完成的。

1.2 燃气轮机的程序控制

燃气轮机程序的控制系统主要是开环控制，其中还包括启动程序和停机程序，而上面说到的子计算方法就是用来实现燃气轮机的启停顺序控制的，这里启动程序的控制是为了确保燃气轮机从启动变频器SFC带动燃气轮机升速的一个关键性的过程，当燃气轮机得到启动的命令之后，程序控制就会按照之前预留的方式启动逻辑信号，在出现逻辑信号之后会通过燃气轮机顺序控制程序来进行启动，这样就能够在子系统正常工作的基础上实现对燃气轮机的顺序启动控制。

1.3 升速控制

燃气轮机的升速主要是在调节燃气轮机的燃料量才做到的，而在燃气轮机进行工作的时候，我们还要对升速控制器进行相应的保护，这样做是为了减少相应元器件的冲击损伤，当转子的加速度超过了所运行定值的时候，控制系统会根据实际的运行情况而减少燃料的流量，这样做就能够有效的限制燃气轮机转子的加速度。

1.4 转速负荷控制

燃气轮机中的转速负荷控制是一个变量的控制器，我们能够选择在带负荷运行的时候，负荷其实是受燃气轮机速度控制器影响的，有的时候也会受到负荷控制器的控制。在运行模式进行切换的时候，会自动的切换到之前所定的转速控制器上，燃气轮机被触发的时候，速度负荷控制器会通过最小值选择器的输出调节燃料供应到控制器上。

1.5 燃气轮机启动过程中的燃料控制分析

目前已知的燃气轮机控制系统主要有两个功能，分别是控制天然气的质量流量和在相应条件下切断天然气的流量，当燃气轮机在接到启动命令之后，天然气系统中的开关操作就会被执行，而且燃气轮机的启动也会随时做准备，这样就满足了燃气轮机启动的相关条件。而燃气轮机的速度控制器从升速到接管天然气的调节阀，体现出了燃气轮机极好的能力转化。在速度控制器控制下，燃气轮机的控制仿真系统就会在额定的转速下实现自主运行，这种情况是符合控制器根据实际要求来调节天然气流量形式的。

2 燃气轮机启动的过程仿真

2.1 燃气轮机系统仿真模型的建立

我们根据燃气轮机启动过程以及仿真控制器的计算方法，在仿真的支撑平台上建立了相对完整的启动控制系统模型，将所建立的控制系统仿真模型进行了研究，主要研究的步骤有以下几步：

（1）启动前的准备阶段。这一阶段是非常重要的，这一阶段主要检查的是电力机组起动机的相关元器件是否满足要求，比如说油的压力是否满足相关运行的条件，字各个回油的管路观察地方是否可以看到油在流动，启动失败泄油阀是不是打开的状态，机组在启动之前有没有足够的时间去盘车等等。

（2）启动盘车和燃气轮机启动。当主机的转子处于静止状态的时候，需要启动装置相对较大的扭矩才能够克服转子的惯性，将转子缓慢的转动起来，当转子转动之后，启动电机会通过变频器来拖动转子逐渐增速。

（3）轻吹。这也是机组启动之前非常重要的步骤之一，在机组进行转动的时候，我们要利用压气机的出口空气对机组进行冷吹处理，这样做的目的是为了吹掉有可能掉在机组中的燃料气，避免出现爆燃的情况。所以说每一次燃气轮机在进行点火之前都要对其进行轻吹处理。

（4）暖机。当燃气轮机点完后之后，火焰探测器会实时的探测燃烧室的火焰，此时的控制系统就会及时的发出暖机的信号，让整个机组进入到暖机的阶段，暖机的目的很明显，就是为了防止高温损害到受热的部件，减少元器件的热应力，确保元器件在启动之后始终是处于暖机保护下的，暖机也是起到了安全启动机组的作用。

结语

燃气轮机作为电厂重要的组成部分，在电厂发电的时候发挥着决定性的作用，对燃气轮机启动控制进行研究能够更好的了解燃气轮机的实际使用情况。对那些出现问题的燃气轮机要进行及时的处理，对启动控制进行分析和研究的目的是为了更好的发挥燃气轮机的潜能，更好的为电厂工作，现阶段对燃气轮机的研究还是处于较为浅显的阶段，希望通过不断的分析和研究，燃气轮机的启动控制会有更好的研究成果。

参考文献

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