燃氣輪機發電機組運行控制模式探討

田霖

中國航發燃氣輪機有限公司 遼寧沈陽 110000

燃氣輪機簡單循環的熱效率實際上隨著技術的不斷發展而有提高的趨勢，而熱效率的提高是一種間接擴大燃氣輪機技術應用空間的基本技術。為了滿足不同的需求，燃氣輪機在可用于發電和機械驅動應用程序的一系列模型方面變得非常豐富。對于燃氣輪機發電設備，當用作醫院和相關場所的應急電源時，它們可以充當單個設備，而在更偏遠的地區，通常將多個設備并聯放置以形成一個隔離的網絡。這也反映了對燃氣渦輪發電機運行控制方式的研究，對控制系統提出了更高的要求。

1 轉速控制策略

當一臺燃氣輪機進入怠速模式時，通過對增量pid控制算法進行調節，以控制燃油量來控制高壓燃氣輪機運動模式，在此一階段，主要的控制變量就是高壓壓縮機速度。發電模塊單元正常運行操作采用動力渦輪速度到達額定時間的模型執行。

該發電模塊采用三軸式燃氣汽輪機。當燃氣輪機轉速進入低速運轉狀態時，高壓壓縮機轉速變化趨勢更好地反映出了燃氣輪機轉速變化。此時，通過對高壓壓縮機轉速控制器來實現對動力渦輪轉速的控制。達到額定的運行速度后，它將對渦輪機運行速度控制，并且驅動發電系統模塊將會進入正常運行時的模式。在此一過程中，高壓壓縮機的運行速度控制主要是起到了過渡作用。高壓壓縮機的速度可控制。當發電機的旋轉渦輪速度管控制等級的旋轉渦流速度低于一定極限，它將自動地切換至高壓壓縮機的速度管控。切換控制的目標是為了防止發電機的動力渦輪過快轉速，引起燃氣輪機扭曲和其他損壞燃氣輪機的情況[1]。

高壓壓縮機的速度自動控制可以用來做極限保護。所以當發電系統模塊正常運行時，燃氣汽輪機就是在渦輪轉速的控制之中。同時，根據最大功率極限來計算燃油車最大容量。當前高壓渦輪轉速所反映在環境下的極限線和汽車燃油極限。一旦設置極限值，它將切換至高壓壓縮機的速度進行控制。

2 發電渦輪轉速控制的控制策略

燃氣汽車的渦輪機啟動空轉且高壓壓縮機的旋轉速度控制工作完成后，動力汽車渦輪機的旋轉速度可以達到2800rpm，進入高壓動力汽車渦輪機的旋轉速度可以得到控制。動力渦輪的高效率和速度管理是發電機組和燃氣輪機設備中關鍵。該控制單元和發電模塊輸出功率式燃氣輪機主要操作階段受功率式渦輪機轉速控制。渦輪機的速度控制主要目標就是確保渦輪發電機器人在每一個工作狀態下突然出現負載的變化后，速度均能快捷可靠地回歸至額定的速度范圍。燃氣輪機無論其負載，控制如何的變化，都可以在不同的使用情況下正常運行，該控制系統能夠很好地滿足對燃氣輪機質量控制裝置的要求，并且希望對其性能進行深入的分析。通過這次的仿真和實驗，我們對改進控制策略研究的可行性與有效率進行比較，探索出最佳燃氣輪機發電率的控制方法[2]。

3 運行控制方式的具體研究

3.1 組網方式

在一些用于燃氣輪機驅動的發電器組和某些用于驅動的組網模式中，發電器就是燃氣輪機驅動的負載，在一個用于發電器組的這種情況下，連接到功率輸出側的各種電氣設備構成了一個電網，并且就會成為整個發電器組的負載。為了改善燃氣輪機發電機組的運營，我們認為有必要詳細地對發電機組的網絡模式進行研究。

3.2 發電機組運行控制

燃氣輪機發電機組的運轉控制模式，與其他發電機組一樣，與差動控制模式，非差動控制模式或動力控制模式無關，具有與燃氣輪機發電機組不同的運轉控制模式。就非差速控制模式而言，非差速控制意味著在通過相應算法將燃氣輪機的燃油流量調節到一定程度后對發電機轉速進行閉環控制的目的，電網頻率始終保持接近額定值。速度的無差異控制始終要注意測量值與設定值之間的特定偏差。從理論上講，無差動控制模式對于發電機組的控制并不強。

在差動控制的情況下，某些方法來自常規的機械調速器。傳統的機械調速器確實處于被淘汰的邊緣，但實際在某種程度上它們仍然存在。這種調節器的應用值自動調節燃油閥的開度，以達到抑制發電機轉速變化和抑制發電機轉速變化的目的。差異控制本質上是一種閉環控制，可根據一定比率控制定律。如果不更改速度設置值，則當發電機輸出功率太高時，發電機速度將增加。當檢測到速度增加時，燃料標準降低。當減少燃料時，減少了設備上的發電負荷，這會影響一定的速度，并起到抑制發電機速度變化的作用。

最后，有必要提及功率控制模式，這主要是指在給定的負載條件下操作設備并確保穩定性。如果功率控制不響應發電機頻率的變化，則它不參與電網。在調頻過程中，某些功率控制模式僅適用于集成到大型電網中的聯網模式。

3.3 運行控制方式

燃氣渦輪發電機組運行控制方式的選擇應根據實際情況而定。如果所選的運行控制模式不夠充分，則將影響燃氣輪機發電機組的穩定性，甚至可能導致燃氣泄漏，渦輪發電機組損壞問題。在操作過程中，如果更改了單元組網模式，則還必須合理地切換操作控制模式。在切換過程中，不應影響設備的運行狀態，因此它必須處于不變的控制算法中。確保有一個可以跟蹤設備當前操作狀態的參數，并且該參數也是一個跟蹤參數。

例如，當控制模式仍在變化時，需要從差動控制切換到非差動控制，然后將當前轉數用作跟蹤參數并將其傳遞給控制器。激活控制器后，將速度設置值調整為額定值。當控制模式從非差速控制切換到差速控制時，將當前燃料參考值轉換為差速控制的特定速度設定值，然后激活差速控制模式。

總而言之，燃氣輪機技術與獨立運行并行地進行多路復用操作，形成一個隔離的網絡。也有許多區域合并成較大的區域，可以在其中切換不同的模式。因此，如果在操作過程中更改了單元組網模式，則還必須合理地切換操作控制模式，實現燃氣輪機組的安全運行。