燃氣輪機自動控制技術的應用

武澤

摘 要：燃氣輪機是熱機發動機的一種，一般燃氣輪機是指燃氣渦輪引擎。在船舶、車輛、發電機組等領域被廣泛的運用。現代社會隨著技術的發展，燃氣輪機也取得了一些技術上的突破，燃氣輪機的自動控制技術也得到很大程度的發展。

關鍵詞：燃氣輪機；自動控制技術；應用

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：B

1 燃氣輪機的組成

在過去的五十年里，燃氣輪機從液壓機械式控制到模擬式電子控制再到數字式電子控制的不斷發展改進的道路。燃氣輪機包括電子控制器、液壓執行裝置、相關軟件三個部分。

電子控制器主要是用來控制軟件和機組的狀態等方面的信息。通過數學運算和判斷的方式控制信號的輸出，使得機組可以安全有效的運行。電子控制器經過了一個由可靠到不可靠，由單機到聯網的過程。同時監控管理也得到了很大的改善，智能的數據被應用到其中。專門針對不同對象的燃機控制設計也得到了推廣。一些多個設備共同監控的監控操作系統不斷通過各種方法滿足其技術需要。

液壓機械執行裝置是鏈接電子控制器和控制燃機的紐帶。電子控制器的相關信息必須要通過液壓機械執行裝置才能得到執行。

控制軟件是燃機數控系統的一部分，這個軟件通過電子控制器來收集和發布各種信息，計算機也要通過通訊接口才能完成處理信號監視機器的各種狀態處理歷史記錄控制各種計算等工作。具體來說控制的功能包括利用濾波平滑和消顫的方式采集各種模擬量、頻率量和開關量信號；機內故障檢測；傳感器的故障診斷等各種功能。同時在控制的過程中最重要的是注意讓機器在安全允許的范圍內進行運行，只有這樣才能更好的滿足負荷方面的各種要求，有效的演唱機器的使用壽命更好的開發機器本身的經濟效益。當然控制軟件的系統設定的過程中要才考機器的用途和容量的大小等各個方面的因素的要求。在采用高度的自動化的系統之前，機械液壓式控制系統曾廣泛的被應用到燃氣輪機中。但是它確很難適應自動化的需要，于是就出現了電子液壓式系統。它的功能性整體較強，能很好的完成綜合運算、邏輯判斷等各方面的任務。我們不得不承認，電子液壓式系統可以通過計算機和網絡實現燃氣機的控制，這樣才能實現高度自動化的效果。早期的控制軟件都是采用嵌入式軟件的方式。具體的操作過程是C語言編程， 再下載到目標機上運行， 軟件定型后就固化到電子控制器中的程序存儲器。當然人員編制的程序也要控制軟件的管理、調度。那個時候對軟件設計人員的要求比較高， 要求他們對系統結構、電子硬件、控制規律等方面都要有全面的理解和把握。即便如此，軟件的研制效率還是很低， 錯誤率與現在相比也相當的高。穩定性和可靠性是燃機控制規律設計中是最主要的。

2 燃氣輪機自動控制技術

自動控制系統包括開環控制系統和閉環控制系統兩種方式，幫助生產過程按照相關的規律和程序在沒有人直接參與的情況下就可以自動正常順利的運行的一種方式。所謂的燃氣輪機自動控制技術也就是現在普遍采用的通過計算機利用相關的控制軟件，利用互聯網絡和電子控制器實現對燃氣輪機控制的一種技術。

起動控制： 在啟動的過程中應當充分的考慮大氣溫度的變化還有氣壓的影響。相關程序在設計的過程中也要充分的考慮到氣壓和溫度的因素，因地制宜的進行啟動設置。啟動設置的過程中通常采用的是通過采用簡單的起動供油規律， 和渦輪后溫度的限制，甚至=Const這種方式，加上較長的時間，同樣也可以達到啟動的效果。

加、減速控制： 這種控制的方式具有很好的安全性。這種方式被廣泛的運用。但是使用它的過程中會消耗大量的時間。內燃機自動控制的過程中也必須要涉及到有關的加、減控制的內容。

穩態控制： 穩態控制可以保證燃氣輪機在一般在長期處于負載狀態的過程中保證其運行的穩定的狀態。燃氣輪機的自動控制也要高度的重視穩態的控制，不然穩定運動的狀態就會收到一定的影響。還應當注意帶動不同的東西需要不同的穩態設置。如果帶動的是泵、壓縮機類， 燃機的穩態控制就應當是指對輸出軸的轉速控制， 即=Const。燃機帶動發電機組的過程中， 就要注重根據發電機組的工作性質來制定出自動控制過程中的控制規律。

負荷控制：這是燃氣輪機控制過程中比較困難的一種控制的方式。在發現電流有很大的變化的時候，燃機發電機組可以通過前饋信號的方式，實現前饋控制，采用最快的速度提高供油量使供油量可以滿足負荷的需求， 并且利用PID來更好的完成燃氣輪機的穩態控制。燃氣輪機這種負荷的方式，必須要有相關的前饋信號的控制，只有控制好前饋信號才能比較容易的實現甩負荷的控制。在燃氣輪機自動控制的過程中也只能采用變參數的PID控制， 利用數字仿真和半物理模擬試驗的方式， 通過不斷的調整參數的方式， 最大幅度的減少超調量， 改善燃氣輪機運轉的動態品質。

3 燃氣輪機自動控制技術應用的領域

燃氣輪機自動控制系統目前已被廣泛應用于各個領域，在當前的技術條件下，基本上在燃氣輪機存在的領域均已經采用了自動化的技術。從關系人們日常生活的發電技術到關乎國家發展的航天淺海事業再到標志著一國強盛水平的軍事領域，燃氣輪機自動控制技術已經深入到了社會生活的各個方面。從工業方面來說，一些傳統的冶金、化工、機械制造等生產領域的各個領域都有相應的利用數字計算機和網絡的控制性能好自動化程度高的數字控制系統。通過自動化的方式實現了控制與管理的雙重自動化控制的功能。原來難以想象的水位自動控制系統、農業機械的自動控制等方式，也借助燃氣輪機的自動控制的技術和其他的技術得以實現了。在軍事技術方面，火力控制系統、制導與控制系統等均已經實現了自動控制，人類的戰爭以及進入到了自動化無人戰爭的階段。另外在航天、航空和航海方面和在圖書管理 、交通管理等方面也有很大的運用。相信隨著以后技術的改進和社會發展需求的提高，燃氣輪機自動化技術會得到更廣泛的推廣。

參考文獻

[1]吳石賢.燃氣輪機控制系統概況[J].發電設備，2003（02）.

[2]劉尚明.從Mark 到Mark 至后Mark -兼談燃氣輪機控制技術發展[J].燃氣輪機技術，2001（14）.

[3]張仁興.艦船燃氣輪機電子控制柜設計特點的分析[J].熱能動力工程，2001（16）.