燃气轮机控制系统

1、联合循环机组控制和调节概述联合循环机组控制和调节概述燃气燃气-蒸汽联合循环机组的控制系统以简单循环燃气轮机控制系统为核心，在此基础蒸汽联合循环机组的控制系统以简单循环燃气轮机控制系统为核心，在此基础上增加对余热锅炉和蒸汽轮机的控制系统，以及发电机组的一些辅机和辅助设备、上增加对余热锅炉和蒸汽轮机的控制系统，以及发电机组的一些辅机和辅助设备、电厂的一些共用系统、各系统的协调控制等所需要的控制设备构成。电厂的一些共用系统、各系统的协调控制等所需要的控制设备构成。各控制系统与联合循环发电机组受控对象的关系各控制系统与联合循环发电机组受控对象的关系Mark VI 控制系统网络结构控制系统网络结构Mar

2、k VI 与与DCS之间典型通讯方式之间典型通讯方式第十一章第十一章燃气轮机控制系统燃气轮机控制系统2007-08燃气轮机控制系统概述燃气轮机控制系统概述燃气轮机主控系统燃气轮机主控系统燃气轮机顺序控制系统燃气轮机顺序控制系统燃气轮机的燃气轮机的IGV控制系统控制系统燃气轮机的燃料控制系统燃气轮机的燃料控制系统启动控制系统启动控制系统转速控制系统转速控制系统加速控制系统加速控制系统温度控制系统温度控制系统手动手动FSR控制系统控制系统FSR的最小选择门的最小选择门本章主要内容本章主要内容一一 燃气轮机控制系统概述：燃气轮机控制系统概述：1.功能：功能：l 使机组盘车把机组带动到清吹转速、点火，

3、继续把转速提升到额定工使机组盘车把机组带动到清吹转速、点火，继续把转速提升到额定工作转速；作转速；l 控制同期并网，燃气轮机加负荷满足工作要求。控制同期并网，燃气轮机加负荷满足工作要求。l 减小燃气轮机热通道部件和辅助部件中的热应力。减小燃气轮机热通道部件和辅助部件中的热应力。2.四个功能子系统：四个功能子系统：l 主控制系统；主控制系统；是控制系统核心部分。能够实现四项基本控制，即设定是控制系统核心部分。能够实现四项基本控制，即设定启动和正常的燃料极限；控制燃气轮机转子加速；控制燃气轮机转子启动和正常的燃料极限；控制燃气轮机转子加速；控制燃气轮机转子的转速；限制透平进口温度。采用的转速；限制

4、透平进口温度。采用FSR最小选择门控制燃料输入。最小选择门控制燃料输入。l 顺序控制系统；顺序控制系统；提供在启动、运行、停机和冷机期间轮机、发电机、提供在启动、运行、停机和冷机期间轮机、发电机、启动装置和辅机的顺序控制。监测保护系统和其他主要系统；发出启启动装置和辅机的顺序控制。监测保护系统和其他主要系统；发出启停逻辑信号。停逻辑信号。l 保护系统；保护系统；l 电源系统。电源系统。3.GE公司公司SPEEDTRONICTM的的Mark-V数字控制系统特点：数字控制系统特点：l采用当时最新技术：三冗余采用当时最新技术：三冗余16位微机控制器、对关键控制及保护参数位微机控制器、对关键控制及保护

5、参数的三取二表决、软件容错技术等；的三取二表决、软件容错技术等；l对关键控制和保护的测量探头信号均采用三冗余并由三个处理器分别对关键控制和保护的测量探头信号均采用三冗余并由三个处理器分别表决；表决；l系统的输出信号对关键电磁阀以继电器三取二进行表决，对其余触点系统的输出信号对关键电磁阀以继电器三取二进行表决，对其余触点输出信号在逻辑输出处进行表决；输出信号在逻辑输出处进行表决；l对模拟控制信号，用三线圈伺服阀表决；其他模拟信号采用中选方法对模拟控制信号，用三线圈伺服阀表决；其他模拟信号采用中选方法表决。表决。.二二 燃气轮机主控制系统燃气轮机主控制系统1.概述：概述：l 主控系统是指燃气轮机的

6、连续调节系统。包括启动控制系主控系统是指燃气轮机的连续调节系统。包括启动控制系统、转速控制系统、加速控制系统、温度控制系统、停机统、转速控制系统、加速控制系统、温度控制系统、停机控制系统、手动控制系统、手动FSR控制系统。控制系统。l 主控制系统控制燃机燃料消耗率，每个主控系统输出燃料主控制系统控制燃机燃料消耗率，每个主控系统输出燃料行程基准（行程基准（FSR）指令。）指令。l 与每个主控制系统对应的与每个主控制系统对应的FSRFSR量进入最小选择门，选出其中量进入最小选择门，选出其中最小值作为输出，在该时刻实际执行用的最小值作为输出，在该时刻实际执行用的FSR控制信号。控制信号。燃机控制原理

7、示意图燃机控制原理示意图2.启动控制系统启动控制系统 功能：功能： 仅控制燃气轮机从点火开始到启动程序完成过程中的仅控制燃气轮机从点火开始到启动程序完成过程中的 燃燃料量，对应燃料行程基准为料量，对应燃料行程基准为FSRSU。 启动过程中燃料需要量受压气机喘振及熄火极限或零功启动过程中燃料需要量受压气机喘振及熄火极限或零功率所限。率所限。 考虑燃气轮机温度变化不能产生太高应力，需选用合理考虑燃气轮机温度变化不能产生太高应力，需选用合理的的FSRSU。 属于开环控制，根据程序系统逻辑信号分段输出预设属于开环控制，根据程序系统逻辑信号分段输出预设FSRSU。燃机启动燃机启动FSRSUFSRSU控制

8、曲线控制曲线 工作过程与控制算法工作过程与控制算法点火：点火：20%额定转速，额定转速，L14HM=1 L83SUFI=1FSKSU_FI与与CQTC相乘赋给相乘赋给FSRSU建立点火建立点火FSR值值点火成功标志：点火成功标志：至少两个火焰检测器检测到火焰并超过至少两个火焰检测器检测到火焰并超过2秒；秒；所有四个火焰检测器均检测到火焰。所有四个火焰检测器均检测到火焰。暖机：暖机：点火成功后：点火成功后：L83SUFI=0 L83SUWU=1FSRSU=FSKSU_WU，建立暖机值，建立暖机值暖机暖机FSRSU较点火较点火FSRSU低，其间过渡采用一阶滤波器，时间常数为低，其间过渡采用一阶滤波

9、器，时间常数为FSKSU_TC。暖机过程中暖机过程中FSRSU保持不变；转速逐渐上升，燃料流量随之缓慢增加，保持不变；转速逐渐上升，燃料流量随之缓慢增加，透平逐渐被加热。透平逐渐被加热。暖机持续暖机持续60秒后结束，给出暖机完成逻辑秒后结束，给出暖机完成逻辑L2WX=1.加速：加速：暖机结束后：暖机结束后：L2WX=1 L83SUAR=1FSRSU以以FSKSU_IA为斜率进行增加，为斜率进行增加，燃气轮机转速逐步提高。燃气轮机转速逐步提高。FSRSU=FSKSU_ARRISING=1切断积分器输入切断积分器输入合闸后，合闸后，L83SUMX=1FSRSU以以FSKSU_IM为斜率进行增加，为

10、斜率进行增加，直到直到FSRSU=FSRMAX启动控制系统退出启动控制系统退出逻辑控制算法保证逻辑控制算法保证L83SUFI、L83SUWU、LSUSUAR、L83SUMX在某个时在某个时刻只有一项为真。刻只有一项为真。FSRSU输出的变化必须在主保护允许逻辑输出的变化必须在主保护允许逻辑L4为真的条件下才能实现。为真的条件下才能实现。3.转速控制系统转速控制系统是燃气轮机最基本的控制系统，分为有差控制和无差控制。并网运行应是燃气轮机最基本的控制系统，分为有差控制和无差控制。并网运行应选用有差控制。选用有差控制。 功能及算法：根据要求的转速基准信号功能及算法：根据要求的转速基准信号TNR与实际

11、转速与实际转速TNH之差，之差，正比例的改变正比例的改变FSR。DroopKTNHTNRFSRNFSRN)(0FSRN: 有差转速控制的输出有差转速控制的输出FSR;FSRN0：额定转速空载的：额定转速空载的FSR，作为控制常数存入存贮单元；，作为控制常数存入存贮单元；KDroop：决定有差转速控制不等率的控制常数。：决定有差转速控制不等率的控制常数。FSRN由由FSRN0增加到额定负荷值增加到额定负荷值FSRNB，转速变化量为额定负荷条件下，转速变化量为额定负荷条件下(TNR-TNH)，有差转速控制不等率为：，有差转速控制不等率为：DroopBKFSRNFSRN/0转速基准转速基准TNR信号

12、增减，机组静态特性做上下平移。机组尚未入网，轮机转速信号增减，机组静态特性做上下平移。机组尚未入网，轮机转速TNH随之改变；机组入网则改变机组出力。随之改变；机组入网则改变机组出力。转速基准转速基准TNR由中间值选择输出；由中间值选择输出；最大限制值为最大限制值为107%n0，保证电网频率高达保证电网频率高达103%时，机组仍能带满负荷。时，机组仍能带满负荷。超速试验上限为超速试验上限为113%。最小限制值由逻辑信号最小限制值由逻辑信号L83TNROP决定。决定。L83TNROP=1，STARTUP进进入中间值选择，作为下限。入中间值选择，作为下限。L83TNROP=0，OPERATING进入

13、中间值选择进入中间值选择作为下限。作为下限。TNR升降由数字积分器控制。由逻辑信号控制积分速率和积分方向。升降由数字积分器控制。由逻辑信号控制积分速率和积分方向。工作过程工作过程 启动完成，启动完成，L83TRESI=1，TNR=PRESET=100.3%以备并网。以备并网。并网后并网后L83TRESI=0。 并网后通过改变并网后通过改变TNR增减机组出力；增减机组出力； 发电机断路跳闸，发电机断路跳闸，L83TRESI=1，TNR=100.3%，为下次并网，为下次并网做准备。做准备。4.加速控制系统加速控制系统工作原理：工作原理： 对实际转速信号对实际转速信号TNH对时间求导，计算转子角加速

14、度对时间求导，计算转子角加速度TNHA。如。如TNHA超过给定基准超过给定基准TNHAR，则减小加速控制，则减小加速控制FSRACC。如。如TNHA小小于给定值，则不断增大于给定值，则不断增大FSRACC，迫使加速控制系统退出。，迫使加速控制系统退出。 仅限制转速增加的动态过程的加速度，对稳态及减速过程不起作用。仅限制转速增加的动态过程的加速度，对稳态及减速过程不起作用。加速控制作用的两个加速过程加速控制作用的两个加速过程 燃机突然甩负荷后帮助抑制动态超速。燃机突然甩负荷后帮助抑制动态超速。 启动过程中限制轮机加速率，以减小热部件的热冲击。启动过程中限制轮机加速率，以减小热部件的热冲击。 转速

15、控制系统输出转速控制系统输出FSRN=(TNR-TNH) FSRN2+FSRN1。 启动过程中启动过程中FSRN总是大于总是大于FSKRN1。 在运行转速附近通过加入加速度控制限制加速度，延缓到达运行转速的加速在运行转速附近通过加入加速度控制限制加速度，延缓到达运行转速的加速过程，间接抑制温度上升，缓和启动结束阶段温度变化。过程，间接抑制温度上升，缓和启动结束阶段温度变化。加速控制算法：加速控制算法： 经中间值选择门输出经中间值选择门输出FSRACC信号；信号； 三个输入：三个输入： FSRMAX-给定的最大极限；给定的最大极限； FSRMIN-可变的最小极限可变的最小极限FSR值。启停过程不

16、同阶段所给定的限值。启停过程不同阶段所给定的限 制曲线，经压气机进气温度修正系数制曲线，经压气机进气温度修正系数CQTC修正后输出。防止修正后输出。防止过渡过程燃烧室贫油熄火。过渡过程燃烧室贫油熄火。 通过一系列运算后经加法器的输入。通过一系列运算后经加法器的输入。tTNHTNHAR/2FSKACCFSR 启动过程中启动过程中TNHAR的获取的获取 是燃气轮机转速是燃气轮机转速TNH的函数。的函数。 TNHAR应能产生温和上升的点火温度；低转速时慢慢上升；到达设计应能产生温和上升的点火温度；低转速时慢慢上升；到达设计转速较快上升。接近满速时减小，以利于向全速空载过渡而不超转速较快上升。接近满速

17、时减小，以利于向全速空载过渡而不超调；到达全速后，加速基准被设定为常数调；到达全速后，加速基准被设定为常数TAKR1，防止在甩负，防止在甩负荷或其他扰动是超速。荷或其他扰动是超速。 点火和暖机期间选择固定基准，防止加速控制进入点火和暖机期间选择固定基准，防止加速控制进入FSR控制。控制。5.温度控制系统温度控制系统引入温度控制保证承受高温、高速部件在安全环境下工作。引入温度控制保证承受高温、高速部件在安全环境下工作。 功能：功能：a. 燃气温度超过允许值时，发出信号去减少燃料量。燃气温度超过允许值时，发出信号去减少燃料量。b. 必要时（尖峰运行和尖峰超载运行），可逐渐提高温度限制值。必要时（尖

18、峰运行和尖峰超载运行），可逐渐提高温度限制值。c. 和超温保护系统一起，在各通道所测温度值的差额超过某一定值时和超温保护系统一起，在各通道所测温度值的差额超过某一定值时发出警报。发出警报。 控制原理控制原理 工作温度高，工作温度高，无法测量；通无法测量；通常通过测量透常通过测量透平排气温度和平排气温度和压气机出口压压气机出口压力，计算得到力，计算得到工 作 温 度 。工 作 温 度 。温度控制简化原理图温度控制简化原理图 经算法处理后代表温度反馈的计算排气温度平均值经算法处理后代表温度反馈的计算排气温度平均值TTXM与温控基准与温控基准 TTRX在减法器相减。差值与在减法器相减。差值与FSR在

19、加法器中相加之和作为中间值选在加法器中相加之和作为中间值选择的一个输入。择的一个输入。 另外两个输入为另外两个输入为FSRMAX和和FSRMIN，代表中间值选择设置的最大和最，代表中间值选择设置的最大和最小值极限。小值极限。 排气温度超过温控基准，排气温度超过温控基准，FSRTFSR，温度控制系统进入控制，每一个，温度控制系统进入控制，每一个采样周期采样周期FSR减小一个减小一个TTRX-TTXM，直到为零。，直到为零。 排气温度低于温控基准，排气温度低于温控基准，FSRT被最小选择门阻止，温控系统退出控制。被最小选择门阻止，温控系统退出控制。 排气温度随负荷增加而升高，通常在最大功率附近进入

20、温度控制。并网机组排气温度随负荷增加而升高，通常在最大功率附近进入温度控制。并网机组提高转速基准提高转速基准TNR增加功率，到一定值时，进入温度控制。若再提高增加功率，到一定值时，进入温度控制。若再提高TNR，FSRN为最小选择门所阻止，转速控制系统退出。为最小选择门所阻止，转速控制系统退出。排气温度信号处理排气温度信号处理 采用采用18或或24对热电偶测量排气温度；对热电偶测量排气温度； 热电偶输出信号接入热电偶输出信号接入模块的模块的TBQA卡，再分别送到卡，再分别送到、的的TCQA卡，卡件提供冷端补偿和热电偶异常偏置信号。最后得卡，卡件提供冷端补偿和热电偶异常偏置信号。最后得到反映排气温

21、度的到反映排气温度的TTXD向量。向量。1、4、7.22 TTXDR2、5、8.23 TTXDS3、6、9.24 TTXDT 各控制机把温度信号按实际位置排列成各控制机把温度信号按实际位置排列成TTXD1_n；再按从高到低顺；再按从高到低顺序编排新的向量序编排新的向量TTXD2_n，直接送往燃烧监测保护。，直接送往燃烧监测保护。 TTXD2_n剔除故障热电偶信号，再去除最高值和最低值后，对剩余剔除故障热电偶信号，再去除最高值和最低值后，对剩余温度信号进行平均得到温度信号进行平均得到TTXM。温度控制基准温度控制基准温控基准随环境温度而变化。温控基准随环境温度而变化。 等排气温度温控线；等排气温

22、度温控线；TTKn_I=常数常数 压气机排气压力压气机排气压力CPD偏置温控线偏置温控线TTRXP=TTKn_I-CPD-TTKn_CTTKn_S FSR或或DWATT偏置温控线。偏置温控线。TTRXS=TTKn_I-FSR-TTKn_KTTKn_M或或TTRXS=TTKn_I-DWATT-TTKn_LDTTKn_LG Mark-V选取三种温控线中最小值作为实际执行的温控基准选取三种温控线中最小值作为实际执行的温控基准TTRX。 通常通常TTRXP被选出，称作主工作温控基准或执行温控基准，被选出，称作主工作温控基准或执行温控基准，TTRXS为后备温控基准，为后备温控基准，TTKn_I仅在很高环

23、境温度下或启动仅在很高环境温度下或启动时可能被选出。时可能被选出。 CPD信号丢失故障：信号丢失故障：机组全速后，压气机出口压力信号低于运行转速计算的最小值，这机组全速后，压气机出口压力信号低于运行转速计算的最小值，这一故障以一故障以 CPD信号丢失报警。允许备用温度偏置在接近额定燃烧信号丢失报警。允许备用温度偏置在接近额定燃烧基准温度运行，至故障排除。基准温度运行，至故障排除。实际算法软件中还要考虑压气机进口温度修正实际算法软件中还要考虑压气机进口温度修正CT_BIAS和蒸汽喷注降和蒸汽喷注降低低NOx温度控制补偿温度控制补偿WQJG，温控基准计算方法需进行修正。，温控基准计算方法需进行修正

24、。CPD偏置：偏置：TTRXP=TTKn_I-CPD-TTKn_CTTKn_S+CT_BIAS+WQJGFSR偏置：偏置：TTRXS=TTKn_I-FSR-TTKn_KTTKn_M+CT_BIAS+WQJGDWATT偏置：偏置：TTRXS=TTKn_I-DWATT-TTKn_LDTTKn_LG+CT_BIAS+WQJG 三种温控基准输入最小值选择门取出最小值三种温控基准输入最小值选择门取出最小值TTR_MIN，经微分器得到温控基，经微分器得到温控基准准TTRX变化率，通过中间值选择门限制温控基准变化率在变化率，通过中间值选择门限制温控基准变化率在TTKRXR1 和和TTKRXR2之间，保证之间

25、，保证TTXM最小，而且不允许有太大变化速率。最小，而且不允许有太大变化速率。六六停机控制系统停机控制系统 过程及功能：过程及功能：操作员选择操作员选择STOP命令，控制系统给出停机信号命令，控制系统给出停机信号L94X开始。数字给定开始。数字给定点以正常速率下降以减少点以正常速率下降以减少FSR和负荷，直到逆功率继电器动作使发动和负荷，直到逆功率继电器动作使发动机断路器开路，机断路器开路，FSR将逐步下降、减速。将逐步下降、减速。通过控制系统控制停机过程中通过控制系统控制停机过程中FSRSD的递减速率来合理控制热应力的的递减速率来合理控制热应力的大小。大小。 停机控制算法停机控制算法停机过程

26、中停机过程中FSRSD渐变速率渐变速率FSKSDn分别由渐变控制逻辑分别由渐变控制逻辑L83JSD1-L83JSD5和和FSRMIN控制。控制。停机停机FSRFSR曲线曲线 停机逻辑停机逻辑L94X为假，为假，L83SDR为真：为真：主保护主保护L4为真为真 控制逻辑控制逻辑L83JSD1为真为真 FSRSD变化速率为变化速率为FSKSD1。L4为假为假 L83JSD2为真为真 FSRSD变化速率为变化速率为FSKSD2。对应失去主保护出现遮断，较快速率增加对应失去主保护出现遮断，较快速率增加FSRSD使其推出控制。使其推出控制。FSR钳位于零。钳位于零。 发电机断路器打开：发电机断路器打开：

27、FSRSD以设定速率以设定速率FSKSD3向下斜降至向下斜降至FSRMIN，FSRSD取代取代FSRMIN。L60SDM为真，为真，L83JSD3为假：以修正速率斜降至界限值为假：以修正速率斜降至界限值K60RB以下：以下：燃机没有熄火，燃机没有熄火，L83RB为真，使得为真，使得L83JSD4为真，为真，FSRSD斜降速率为斜降速率为FSKSD4。火焰检测器检测到任意一个失去火焰，延时火焰检测器检测到任意一个失去火焰，延时1秒，控制逻辑秒，控制逻辑L28CAN反转，反转，L83JSD5为真，为真，FSRSD以以FSKSD5速率斜降，直到熄火关闭燃料。速率斜降，直到熄火关闭燃料。 FSRMIN

28、的设置：的设置：FSRMIN是持续维持燃烧室中燃烧的最小流量燃料，设置其是为了确保其是持续维持燃烧室中燃烧的最小流量燃料，设置其是为了确保其他形式的他形式的FSR控制不会发出引起熄火的燃料水平的命令。控制不会发出引起熄火的燃料水平的命令。利用线性插值法计算利用线性插值法计算FSRMIN，是修正转速，是修正转速TNHCOR的函数。的函数。停机过程中，如果发电机解列后，延时停机过程中，如果发电机解列后，延时8分钟机组仍在运行，机组被遮断；分钟机组仍在运行，机组被遮断；如果熄火前机组转速降到如果熄火前机组转速降到K60RB，延时，延时30秒也将被遮断。秒也将被遮断。7.手动手动FSR控制系统控制系统

29、一般仅在控制器故障或调试时使用。也将作为最小选择门的输入之一。一般仅在控制器故障或调试时使用。也将作为最小选择门的输入之一。中间值选择门输出为中间值选择门输出为FSRMAN；输入包括输入包括FSRMAX和零，构成和零，构成FSRMAN的最大和最小极限。的最大和最小极限。第三个输入信号一般为中间值。第三个输入信号一般为中间值。FSRMANFSRMAX，FSRMAN控制控制FSR，L60FSRS逻辑置逻辑置1，发出通报信号。发出通报信号。CLMP功能块用于限制在手动控制功能块用于限制在手动控制下下FSRMAN的增减速率钳位功能。的增减速率钳位功能。以以FSRMAN1的正负值为上下极的正负值为上下极

30、限。限。通电过程通电过程put-ini为真，切断为真，切断FSRMAN_CMD通过中选门的输出，手动控制退出。通过中选门的输出，手动控制退出。L43FSRS：预置关闭开关逻辑。为真，把当前：预置关闭开关逻辑。为真，把当前FSR作为控制信号输出。作为控制信号输出。8.FSR最小值选择门最小值选择门 通过最小值选择门算出六个燃料行程基准中最小的一个赋值给通过最小值选择门算出六个燃料行程基准中最小的一个赋值给FSR作作为选用燃料行程基准。为选用燃料行程基准。 任何时刻只有一个燃料行程基准进入控制。任何时刻只有一个燃料行程基准进入控制。 燃机点火，处于启动控制，其他控制处于退出控制状态。燃机点火，处于

31、启动控制，其他控制处于退出控制状态。暖机阶段，启动控制处于工作状态。暖机阶段，启动控制处于工作状态。加速阶段开始仍由启动控制控制。加速阶段开始仍由启动控制控制。FSR按启动加速速率提升，排气温按启动加速速率提升，排气温度度TTXM和转速和转速TNH随之上升。到随之上升。到200秒左右，转速控制介入，秒左右，转速控制介入，TNR按启动速率上升。按启动速率上升。FSR上升速率较启动控制系统控制启动加速上升速率较启动控制系统控制启动加速FSR上升速率低，启动控制系统退出控制。再以后可能是转速控制和加速上升速率低，启动控制系统退出控制。再以后可能是转速控制和加速控制的复杂过程。控制的复杂过程。启动程序

32、完成，转速保持启动程序完成，转速保持100.3%，等待并网。，等待并网。并网运行时，可能受转速控制和温度控制。温控系统进入控制后，并网运行时，可能受转速控制和温度控制。温控系统进入控制后，FSRT不断减小，转速控制退出，负荷被温控所限。不断减小，转速控制退出，负荷被温控所限。上述上述FSR输出依赖于主保护逻辑输出依赖于主保护逻辑L4为真。一旦为假，燃机遮断，为真。一旦为假，燃机遮断，FSR钳位于零。钳位于零。三三 燃机顺序控制系统燃机顺序控制系统1.作用作用 与主控系统和保护系统紧密配合，相互联系。与主控系统和保护系统紧密配合，相互联系。 燃机接到启动命令后，按照规定的启动程序发出程序信号，自

33、动启燃机接到启动命令后，按照规定的启动程序发出程序信号，自动启动启动机，带动燃机转子转动、点火、加速直到额定转速。动启动机，带动燃机转子转动、点火、加速直到额定转速。 保证加速安全，使燃机既能较迅速启动又不能产生太大应力。保证加速安全，使燃机既能较迅速启动又不能产生太大应力。 给出一系列辅机、启动机和燃料控制系统的顺序控制命令。给出一系列辅机、启动机和燃料控制系统的顺序控制命令。 根据送来的信号进行判断，及时检查各有关设备所处状态。根据送来的信号进行判断，及时检查各有关设备所处状态。 自动完成停机程序。自动完成停机程序。2.转速级逻辑转速级逻辑 顺序控制程序发出控制指令依赖于燃机转子转速。顺序

34、控制程序发出控制指令依赖于燃机转子转速。 采用电涡流式磁性传感器测量转速。转速达到关键值，发出一系列控制采用电涡流式磁性传感器测量转速。转速达到关键值，发出一系列控制指令使相应设备动作。指令使相应设备动作。 零转速逻辑零转速逻辑L14HR：TNH=TNK14HR2 L14HR=0TNK14HR1：零转速逻辑为真触发值；：零转速逻辑为真触发值；TNK14HR2：零转速逻辑为假释放值；：零转速逻辑为假释放值；转速介于触发值和释放值之间，零转速逻辑是真是假要根据转速变化过程转速介于触发值和释放值之间，零转速逻辑是真是假要根据转速变化过程来看。来看。TNH从从0.06%n0以下上升，不超过释放值之前保

35、持为真；高转速以下上升，不超过释放值之前保持为真；高转速下降未到触发值之前保持为假。下降未到触发值之前保持为假。 最小点火转速逻辑最小点火转速逻辑14HM：TNH=TNK14HM1 L14HM=1TNH=TNK14HA1 L14HA=1TNH=TNK14HS1 L14HS=1TNH=TNK14HS2 L14HS=0L14HS为真，表示启动程序已经完成，从而关闭压气机放气阀，停运为真，表示启动程序已经完成，从而关闭压气机放气阀，停运交流润滑油泵等辅机；交流润滑油泵等辅机；L14HS为假，主要用于开启压气机放气阀，启动交流润滑油泵、交流为假，主要用于开启压气机放气阀，启动交流润滑油泵、交流液压油泵

36、等辅机，继续下降转速基准直到最小值。液压油泵等辅机，继续下降转速基准直到最小值。3.燃气轮机的启动控制燃气轮机的启动控制 启动过程启动过程 由启动程序控制和主控制系统中的启动控制共同完成。前者给由启动程序控制和主控制系统中的启动控制共同完成。前者给出顺序控制逻辑信号，后者从燃机点火开始控制燃料命令信号出顺序控制逻辑信号，后者从燃机点火开始控制燃料命令信号FSR。 作为开环控制的启动控制用预先设置的燃料命令信号作为开环控制的启动控制用预先设置的燃料命令信号FSR操作，包括最操作，包括最小、点火、暖机、加速、最大值，存储于小、点火、暖机、加速、最大值，存储于Mark-V启动控制系统。启动控制系统。

37、 启动控制启动控制FSR信号通过最小选择门起作用，由启动软件发出指令。提供信号通过最小选择门起作用，由启动软件发出指令。提供手动控制手动控制FSR。按下。按下“MANNUAL CONTROL”和和“FSR GAG RAISE OR LOWER”开关，可在开关，可在FSRMIN和和FSRMAX之间手动调整之间手动调整FSR给定值。给定值。 燃机停转，由燃料截止阀、控制阀和相关部件及电源构成电子校验系统。燃机停转，由燃料截止阀、控制阀和相关部件及电源构成电子校验系统。CRT显示处于主页面位置，显示处于主页面位置，“NORMAL”字段显示字段显示”SHUTDOWN STATUS”。 点击点击“MAS

38、TER SELECT”的某个启动字段（的某个启动字段（CRANK、FIRE、AUTO）使主选择）使主选择L43逻辑转到工作状态，触发准备启动电路。逻辑转到工作状态，触发准备启动电路。 如果保护电路和遮断闭锁具备了如果保护电路和遮断闭锁具备了“准备启动允许条件准备启动允许条件”，CRT显示：显示：READY TO START，燃机接受启动命令。，燃机接受启动命令。在在“MASTER CONTROL”区点击区点击START并点击并点击“EXECUTE COMMAND”字段，启动命令进入逻辑顺序，开始执行启动程序。字段，启动命令进入逻辑顺序，开始执行启动程序。启动信号激励主控和保护回路启动信号激励主

39、控和保护回路(L4)及启动所需辅助设备。建立跳闸油及启动所需辅助设备。建立跳闸油压，启动离合器啮合，启动装置开始转动，压，启动离合器啮合，启动装置开始转动，CRT显示显示STARTING。燃机开始转动，燃机开始转动，L14HR信号使启动离合器线圈信号使启动离合器线圈20CS失电，停止液压失电，停止液压棘轮的工作，离合器啮合扭矩由启动机提供。棘轮的工作，离合器啮合扭矩由启动机提供。转速继电器转速继电器L14HM指出燃机在清吹和点火要求转速下运转。清除计时指出燃机在清吹和点火要求转速下运转。清除计时器器L2TV计时清吹时间，保证混合物吹出机组。计时清吹时间，保证混合物吹出机组。L14HM信号或清吹

40、周期完成后给出燃料流量，设置点火信号或清吹周期完成后给出燃料流量，设置点火FSR和点火计和点火计时器时器L2F开始点火计时。开始点火计时。火焰检测器输出信号火焰检测器输出信号(L28FD)检测到火焰，暖机计时器检测到火焰，暖机计时器L2W开始计开始计时，时，FSR降至暖机值。以减小燃机热通道部件的热应力。降至暖机值。以减小燃机热通道部件的热应力。如无火焰，如无火焰，L2F计时时间到，控制系统再给机组点火信号，计时时间到，控制系统再给机组点火信号，L2TV计时计时器重新计时清吹。器重新计时清吹。暖机周期暖机周期(L2WX)完成，启动控制完成，启动控制FSR以预定速率斜升到加速极限给以预定速率斜升

41、到加速极限给定值。定值。 燃料增加，燃机进入加速阶段，只要启动机仍向燃机提供扭矩，就保持燃料增加，燃机进入加速阶段，只要启动机仍向燃机提供扭矩，就保持啮合。燃机转速超过启动机转速，离合器脱开，启动机停运。转速继电啮合。燃机转速超过启动机转速，离合器脱开，启动机停运。转速继电器器L14HA指出燃机正在加速。指出燃机正在加速。 程序完成程序完成L14HS触发，启动程序结束。触发，启动程序结束。FSR由转速控制回路控制，相由转速控制回路控制，相关辅助系统停机。关辅助系统停机。四四 燃机的燃机的IGV控制系统控制系统1. IGV控制功能：控制功能：通过通过IGV叶片转角的变化限制进入压气机的空气流量。

42、控制叶片转角的变化限制进入压气机的空气流量。控制IGV的的目的如下：目的如下：在燃机启动或停机过程中，当转子以部分转速旋转时，关小在燃机启动或停机过程中，当转子以部分转速旋转时，关小IGV角角度可避免压气机出现喘振，扩大压气机稳定工作范围。度可避免压气机出现喘振，扩大压气机稳定工作范围。采用采用LVDT的的96TV作为作为IGV角度测量的反馈。适合燃机运行需要。角度测量的反馈。适合燃机运行需要。校正转速校正转速85%n0以下，以下，IGV处于关小位置处于关小位置34，校正转速增至，校正转速增至100%n0，IGV处于处于57最小全速角，并网后随负荷增加逐渐开启至全开最小全速角，并网后随负荷增加

43、逐渐开启至全开84。IGV温控：通过对温控：通过对IGV角度的控制实现对燃机排气温度的控制。在燃气角度的控制实现对燃机排气温度的控制。在燃气-蒸蒸汽联合循环中，保持燃机处于恒定、较高的温度值，可保证余热锅炉的正汽联合循环中，保持燃机处于恒定、较高的温度值，可保证余热锅炉的正常工作和最理想的效率。常工作和最理想的效率。 机组启动时关闭机组启动时关闭IGV，压气机流量减小，减少机组启动阻力矩，减小启动过，压气机流量减小，减少机组启动阻力矩，减小启动过程压气机功耗。程压气机功耗。2.IGV控制原理：控制原理：IGV控制基准输出信号控制基准输出信号CSRGVOUT分别送到分别送到硬件与硬件与96TV(

44、LVDT)的的位置反馈信号进行比较的差值推动执行机构，把位置反馈信号进行比较的差值推动执行机构，把IGV调整到理想位置。调整到理想位置。3.IGV控制基准的算法控制基准的算法1)校正转速：校正转速：CTIMFRTCQKTCTNHTNHCOR460_2)部分转速部分转速IGV基准基准CSRGVPS中间值选择门上限为中间值选择门上限为CSKGVMAX(84)，下限为，下限为CSKGVPS3(34)，IGV基准输出基准输出CSRGVPS所取中间值为：所取中间值为：21CSKGVPSCSKGVPSTNHCORCSRGVPS部分转速部分转速IGV的控制角度范围为的控制角度范围为34到到57，不可能达到全

45、开状态。必，不可能达到全开状态。必须在须在CSRGVXCSKVMIN时才能继续开启到时才能继续开启到84。3)IGV温度控制和手动控制基准温度控制和手动控制基准CSRGVX和和IGV温控基准温控基准TTRXGV： CPD偏置的偏置的IGV温控线汉和主控系统温控线相吻合，二者之间差值温控线汉和主控系统温控线相吻合，二者之间差值CSKGVDB。 依据依据TTRXGV温度基准可计算出温度基准可计算出CSRGVX温控的温控的IGV角度基准，可角度基准，可能包括手动能包括手动IGV基准。基准。4. IGV的运作：的运作： 正常启动时正常启动时IGV保持全关位置，一直持续到校正转速，保持全关位置，一直持续

46、到校正转速，IGV开始开开始开启。在全速空载或带启。在全速空载或带20%以下负荷，开启到最小全速位置以下负荷，开启到最小全速位置57。与压气机防喘放气阀配合动作以维持压气机喘振裕度。与压气机防喘放气阀配合动作以维持压气机喘振裕度。 不选择不选择IGV温控方式运行，温控方式运行，IGV保持最小全速角，直到排气温度达保持最小全速角，直到排气温度达到单循环的到单循环的IGV温控给定点。另一种以恒定的控制常数温控给定点。另一种以恒定的控制常数SCKGVSSR(700F)作为排气温度控制值，以此调整作为排气温度控制值，以此调整IGV开度。开度。 选择选择IGV温控方式，达到联合循环温控方式，达到联合循环

47、IGV温控给定点之前，温控给定点之前，IGV保保持最小全速角。持最小全速角。A点：启动程序结束点：启动程序结束IGV位于最小全速角工作点；位于最小全速角工作点；增加功率，增加功率，IGV可以维持在最小全速角，直至达到可以维持在最小全速角，直至达到B点点IGV温控点。温控点。输出功率继续增加，输出功率继续增加，IGV必须增加开度维持给定点排气温度，在必须增加开度维持给定点排气温度，在B到到C点移动。到达点移动。到达C点后，点后，IGV处于全开位置。处于全开位置。输出功率继续增加，燃机排气温度上升到基本负荷温控极限的输出功率继续增加，燃机排气温度上升到基本负荷温控极限的D点。点。简单循环下，从全速

48、空载到满负荷变化相应从简单循环下，从全速空载到满负荷变化相应从A到到B点，到点，到C点，最后点，最后到到D点，而后进入燃机排气温度点，而后进入燃机排气温度CPD偏置基本温控线。偏置基本温控线。停机过程是启动过程的逆向变化。停机过程是启动过程的逆向变化。5.IGV控制系统故障保护：控制系统故障保护： 为保证为保证IGV控制系统的安全、可靠运行，设置了一系列报警和控制系统的安全、可靠运行，设置了一系列报警和保护：保护： 机组启动前，机组启动前，IGV位置反馈开度大于位置反馈开度大于35或小于或小于32，产生，产生IGV位置故障报警，机组启动闭锁。位置故障报警，机组启动闭锁。 部分转速运行，控制算法

49、比较部分转速运行，控制算法比较VIGV位置反馈与基准信号位置反馈与基准信号CSKGV之间的差值超过之间的差值超过LK86GVA1的范围，而且该差值持续的范围，而且该差值持续LK86GVA2时间，则发出报警信号时间，则发出报警信号L86GVA”IGV不跟随不跟随CSKGV”。 VIGV位置开度反馈超出转速基准位置开度反馈超出转速基准CSKGV达达LK86GVT1范围，范围，并持续并持续LK86GVT2时间，为防止时间，为防止IGV过开导致压气机喘振，过开导致压气机喘振，产生遮断信号产生遮断信号L86GVT，将使，将使20TV失电，遮断透平给出报警。失电，遮断透平给出报警。 全速运行中，全速运行中

50、，VIGV反馈反馈CSKGV低于最小允许全速值低于最小允许全速值LK4IGVTX，遮断逻辑，遮断逻辑L4GVTX报警并遮断燃机。报警并遮断燃机。五五. 燃机燃料控制系统燃机燃料控制系统燃料控制系统指使用双燃料的燃机对液体和气体两种不同燃燃料控制系统指使用双燃料的燃机对液体和气体两种不同燃料的选择、转换控制以及混合比例的计算和流量的控制。料的选择、转换控制以及混合比例的计算和流量的控制。1.燃料控制系统燃料控制系统燃料控制系统根据燃料控制系统根据FSR确定进入燃烧室的各种燃料总量。燃料总消确定进入燃烧室的各种燃料总量。燃料总消耗率：耗率：TNHFSRGf1)燃料分解器燃料分解器 把把FSR分解为

51、分解为FSR1(液体燃料行程基准液体燃料行程基准)和和FSR2(气体燃料行气体燃料行程基准程基准)。21FSRFSRFSR 燃料分解器算法：燃料分解器算法：具备燃料转换条件：具备燃料转换条件：L83FZ=1如果选择液体燃料，如果选择液体燃料，L83FL=1FX1以以“斜升率斜升率”所规定的速率向所规定的速率向上积分。上积分。如果选择液体燃料，如果选择液体燃料，L83FG=1FX1以斜升率向下积分。以斜升率向下积分。2111FSRFSRFSRFSRFXFSR2)燃料的切换：燃料的切换：a. 由液体燃料向气体燃料切换：由液体燃料向气体燃料切换：L83FG=1，L83FL=0； L83FZ尚未置尚未

52、置1，FX1和和FSR1保持不变，保持不变，FSR2从零跳变到起始值，从零跳变到起始值，气体控制阀微开，建立由速比阀控制的燃料气体压力气体控制阀微开，建立由速比阀控制的燃料气体压力p2。 L83FZ置置1，燃料分解器向下积分，燃料分解器向下积分，FX1和和FSR1减少，减少，FSR2增加，增加，泄去泄去p2压力并向燃料气母管充气。压力并向燃料气母管充气。 延时延时30秒后，秒后，L83FZ=0,FX1=0完成切换。完成切换。 L84TG=1使液体燃料泵离合器释放，使液体燃料泵离合器释放，20FL电磁阀失电使液体燃料电磁阀失电使液体燃料截止阀关闭。截止阀关闭。b)由气体燃料向液体燃料切换由气体燃

53、料向液体燃料切换L83FL=1，L83FG=0; 由于由于L83FZ尚未置尚未置1，FX1和和FSR2仍然保持原值；仍然保持原值； FSR1立即由零跳变到起始值。先使液体燃料充满管道以免立即由零跳变到起始值。先使液体燃料充满管道以免FSR1增加增加燃料传送延迟；如果气体燃料压力低，免除延迟时间。燃料传送延迟；如果气体燃料压力低，免除延迟时间。 燃料分解器向上积分，燃料分解器向上积分，FX1和和FSR1逐渐增加，逐渐增加，FSR2逐渐减小。逐渐减小。c) 切换为气液混合燃料切换为气液混合燃料L83FM=1，L83FL和和L83FG同时为同时为0。从单一燃料开始切换后，燃料分解器使从单一燃料开始切

54、换后，燃料分解器使FX1维持在某一混合比值，因而维维持在某一混合比值，因而维持持FSR1和和FSR2适当比例。适当比例。2.液体燃料控制液体燃料控制TNHFSRFQROUT1 液体燃料基准经液体燃料基准经D/A转换后进入液体燃料硬设备，根据液体燃料转换后进入液体燃料硬设备，根据液体燃料基准调整液体燃料流量基准调整液体燃料流量Gfl，使代表液体燃料流量的燃料分配器转，使代表液体燃料流量的燃料分配器转速信号速信号FQL1=FOROUT。 进入燃机燃烧室的燃料通过改变旁通燃料来调节，阀门开大，燃进入燃机燃烧室的燃料通过改变旁通燃料来调节，阀门开大，燃料减少。料减少。旁通调节阀由旁通调节阀由65FP控

55、制的液压执行器驱动。电液伺服阀、液压控制的液压执行器驱动。电液伺服阀、液压执行器和旁通调节阀组成旁通阀组件。电液伺服阀根据来自执行器和旁通调节阀组成旁通阀组件。电液伺服阀根据来自TCQC伺服放大驱动的电流信号改变旁通调节阀的开度。伺服放大驱动的电流信号改变旁通调节阀的开度。 转速传感器转速传感器77FD-1、2、3测量燃料流量分配器转速，经测量燃料流量分配器转速，经TCQC卡转换为卡转换为FQL1模拟信号。模拟信号。电流伺服阀电枢铁心上绕有三组线圈，电流伺服阀电枢铁心上绕有三组线圈，处理机的处理机的TCQC卡的三个输出各接到其中一组线圈。卡的三个输出各接到其中一组线圈。永久磁铁和电枢铁芯组成力

56、矩马达，线圈电流产生的磁场力和永久磁体永久磁铁和电枢铁芯组成力矩马达，线圈电流产生的磁场力和永久磁体磁场力相互作用，电枢铁芯可绕其转动轴偏摆，磁场力相互作用，电枢铁芯可绕其转动轴偏摆，把电流信号转换成铁芯把电流信号转换成铁芯的机械位移信号。的机械位移信号。输入电流信号改变，电磁力改变，电枢上产生不平衡力矩，电枢铁芯偏输入电流信号改变，电磁力改变，电枢上产生不平衡力矩，电枢铁芯偏转，反馈弹簧变形，在新的位置平衡。位置偏转正比于输入电信号变化。转，反馈弹簧变形，在新的位置平衡。位置偏转正比于输入电信号变化。电枢铁芯带动喷射管左偏，滑阀左端油压高于右端，滑阀右移通过反馈电枢铁芯带动喷射管左偏，滑阀左端油压高于右端，滑阀右移通过反馈弹簧带动喷射管向右，直到喷射管再返回中间位置。但滑阀在某个偏右弹簧带动喷射管向右，直到喷射管再返回中间