燃机控制系统讲义.docx

第一节 燃气轮机的主控系统
主控系统是指燃气轮机的连续调节系统，单轴燃气轮机控制系统设置了几种自动改变燃 气轮机燃料消耗率的主控制系统 （见表 11—1）和每个系统对应的输出指令—— FSR（FUEL STROKE REFERENCE 燃式。当 发电机单机运行时可选用“无差”控制方式。这里仅介绍“有差”控制。
有差转速控制简图见图 11_4。有差转速控制算法根据要求的转速基准信号 (Speed
reference)TNR与实际转速TNH之差，正比例地改变FSR,实现
FSRN—FSRNo=(TNR—TNH)xKDroo (11-1)
式中FSRN——有差转速控制的输出FSR；
FSRN0——燃气轮机在额定转速下空载的FSR值(在这里作为控制常数存人存储 单元)；
图 11-4 有差转速控制系统原理图
KD ――决定有差转速控制不等率的控制常数
Droop
(调峰的燃气轮机& 一般取4%)。
式(11-1)用曲线来表示就是有差转速调节静态特性。当FSRN=FSRN0时，由式(11. 1) 可知，此时TNH=TNR,即转速基准TNR正好就是空载时的转速TNH。当FSRN由FSKN。 值变到额定负荷值FSRNB时，转速的变化是额定负荷下的(TNR—TNH),它正好就是有差 转速控制的不等率&。所以有
& =(FSRNB—FSRN0) / KD。。
转速基准 TNR 信号增减时，静态特性线作上下平移。若机组尚未并网。则轮机转速
TNH随之变动（此时TNH=TNR）。: 力就增加；TNR降。出力就减小。所以TNR又称为转速负荷基准。
图11—4（b）。TNR的最大值 限制是107%。这保证若（5=4%，即使电网频率高达103%时，机组仍能带满负荷。若机组 要做超速试验，则把此上限改为113%・，以便在空载时燃气轮机可以把转速升高到这个数 值。
TNR的最小值限制由逻辑信号来确定。若L83TNROP=1,则STARTUP启停值60%）进 人中间值选择，作为TNR的下限，这时转速控制就有可能在60%n0起介入启动控制。运行 状态L83TNROP=0,此时OPERATING（运行值95%）输人中间值选择作为TNR的下限,95% 的下限可以保证即使电网频率低到95%，仍能通过TNR把轮机负荷降到零。
通常就是图11—4（b沖间的输入通过中间值选择器成为输出的TNR。图中z-1与加法器组 成数字积分器,.L83JDn给出积分速率（L83JDn： n=0, l，2，…，5,相应于不同的速率）， L70R和L70L决定积分的方向。L70R=1、L70 L=0时，积分升高TNR（升转速/负荷）；反 之积分降低TNR（降转速/负荷）；L70R与L70L都为“假”时。积分中止，TNR保持不变。
当燃气轮机启动程序完成以后，逻辑量L83TRESI=1，则切除积分器，将预置控制的常 数PRESET=100. 3%赋给TNR,以备同期并网。一经并网L83TRESI= 100 .3%（略带负荷，以免电网频率波动造成发电机逆功率）。以后就可以通过升（或降）TNR 来增（或减）机组出力。当发电机断路器跳闸时，则L83TRESI置“1”. TNR复位到100. 3%, 为下次并网作准备。
三、加速控制系统
加速控制系统将转子实际转速信号TNH对时间求导，计算出转子角加速度TNHA,若 角加速度实测值超过了给定值TNHAR，贝9减小加速控制FSR值FSRACC，以减小角加速 度，直到该值不大于给定值为止。若角加速度值小于给定值，则不断增大FSRACC,迫使 加速控制系统自动退出控制。角加速度为正值时就是转速增加的动态过程。加速控制系统仅 限制转速增加的动态过程的加速度，对稳态（静态）不起作用，对减速过程也不起作用。由此 可见加速控制系统其实质是角加速度限制系统。加速控制系统主要在两种加速过程发挥作 用。
（1） 在燃气轮机突然甩去负荷后帮助抑制动态超速。燃气轮机甩去负荷后的过渡过程 中，初期转速还未上升多少， FSRN 下降也不多，但此时加速度却很大，使 FSRACC 降得 很小，其介人主控系统后就能在此期间快速地降低FSR,减小转子动态超速。
（2） 在启动过程中限制轮机的加速率，以减小热部件的热冲击。前已阐明，启动过程 中,暖机完成以后，启动控制系统输出FSRSU,在暖机值FSKSUWU （10. 9%FSR）的基础上 以FSKSUIA（ % FSR / s）的速率斜升到 FSKSUAR（24 .8 % FSR）。然后以更高的速率 FSKSUIM（5%FSR / s）继续斜升。而转速控制系统在