单轴燃气轮机的多模型预测控制

针对单轴燃气轮机这样大型复杂且具有极强非线性的热力系统,利用Matlab／Simulink对某型单轴燃气轮机系统进行了仿真,并采用自适应多模型广义预测控制的先进控制方法对转速控制器进行了仿真分析。仿真表明,该控制方案对燃气轮机的转速控制取得了很好的效果,具有实际应用价值,为燃气轮机的转速控制提供了一种新的思路。     

带回热微型燃气轮机系统动态过程分析

分析了微型燃气轮机的动态数学模型,利用解析方法,求解了带回热单轴燃气轮机动态方程,对定转速和变转速两种情况下微型燃气轮机负荷变化和甩负荷的动态过程进行了仿真,提出了机组变工况动态性能优化和控制优化的途径。该研究能够为实际机组的运行和系统性能参数的合理匹配提供理论指导。     

基于LabVIEW的燃气轮机发电机组测控系统设计

采用基于NI CompactRIO控制器开发的燃气轮机发电机组测控系统,利用LabVIEW语言开发了具有燃机启动控制、闭环式转速控制及温度保护功能软件,对开发的测控系统进行突增和突降燃机25%负荷的试验。结果表明,本测控系统在突增或突降负荷时,使燃机最大瞬时减速或增速不超过设定转速的7%,能够在负荷变化很短时间内恢复到与最终稳态转速的偏差小于1%,满足船舶燃气轮机通用规范的要求。     

分体式燃气轮机的变工况性能分析

采用商业软件Thermoflex对分体式燃气轮机进行模拟,建立了系统的性能分析模型,分析指出压气机转速、透平转速和燃气初温是影响系统变工况性能的主要因素,并对转速和燃气初温变化时系统的输出性能进行了计算分析.通过和共轴燃机的比较分析,得出了分体式燃气轮机的性能潜力.     

微型燃气轮机自动启动控制策略设计

针对微型燃气轮机自动启动控制策略设计的问题,基于手动启动试验数据,给出了排气流量随燃气轮机转速变化的关系式和喷油量随燃油泵转速变化的关系式。分析了在手动启动方式下燃气轮机转速、启动电动机电流、喷油量、燃烧室出口温度等动态数据的变化趋势,总结了手动控制规律,基于手动控制规律设计了自动启动控制策略,并进行了试验,验证了控制效果。结果表明基于手动启动试验数据建立的自动启动控制策略能够实现燃气轮机的平稳启动。研究成果可为微型燃气轮机启动控制提供参考。     

微型燃气轮机转速模糊PID控制器设计

针对微型燃气轮机发电系统在不同负荷区间建立转速线性局域模型,借助T-S模糊模型将各局域模型由负荷的模糊隶属度函数加权连接成微型燃气轮机燃料—转速的输入输出全局非线性模型,利用并行分配补偿控制思想设计了基于T-S模型的模糊PI控制器,通过仿真比较,验证了其优越的控制品质,对工程应用的控制器设计有借鉴作用。     

基于强化学习的燃气轮机转速控制策略研究

以某三轴燃气轮机作为研究对象,针对燃气轮机各工况下转速失稳、不同海况下的动力响应需求、外部干扰等因素对燃气轮机工作状态的影响问题,设计了基于Q-learning强化学习理论的控制策略,以智能算法在线调试代替人工手动调试过程,实现人工智能理论到工程实际的应用在进行软件层智能算法验证后,通过强化学习算法控制参数的自动优化完成了基于强化学习的转速控制策略硬件在环试验。研究表明：该设计算法可以在燃气轮机运行过程中判断触发、自我训练、自我调整控制参数,保证燃气轮机在各种突发情况下的运行稳定;在三轴燃气轮机转速失稳时,在较短时间内即可完成转速的回稳,并可将转速误差控制在2 r/min内,从而实现了转速失稳时的自救。     

微型燃气轮机可变论域自适应模糊PID控制

微型燃气轮机是一个多变量、非线性的复杂系统,采用常规的控制方法仅能在其稳定运行时有较好的控制效果,而在负荷变化或特定工作点运行时,由于多种耦合限制的存在,往往难以取得令人满意的控制效果。基于微型燃气轮机发电系统的动态特性,在仿真平台上建立了含微型燃气轮机及发电系统完整的数学模型,并在模型中加入了可变论域自适应模糊PID(比例、积分、微分控制)控制环节,在燃气轮机孤网带载运行状态下,研究了燃气轮机的转速、燃料量、排气温度和机械转矩等动态特性。仿真结果表明:当负荷突变时,转速能够快速达到稳定且超调量不超过1.9%,燃料量在满载时能维持在1 p.u.附近,满足燃气轮机运行要求,具有稳态性能好、动态响应快和鲁棒性强的优点。     

GT13E2燃气轮机爆炸事故分析及改进措施

就1台GT13E2型燃气轮机发生的一起燃烧室及排气烟道爆炸事故进行了详细的分析,认为在控制油压力消失和燃烧室熄火的情况下,燃气轮机仍然不能发出跳机指令,进而在燃气轮机转速下降过程中发电机低频保护动作断开主变高压侧断路器,造成厂用电丢失,导致燃气轮机在燃油系统的事故水冲洗过程中发生爆炸。指出了爆炸的原因是由于制造厂燃气轮机控制系统逻辑及控制油管道设计错误,爆炸是设计错误发展的必然结果,以及事故处理和预防措施。     

基于模型参考模糊自适应规则的燃气轮机控制研究

利用模糊基函数,将燃气轮机复杂的非线性控制问题转换为对参考模型中模糊基函数参数的辨识问题,通过在线调节模糊估计权系数,实现对燃气轮机状态参数的实时逼近。基于Lyapunov理论证明,提出的模型参考模糊自适应算法可使系统达到全局收敛和稳定。试验仿真表明,该控制算法对燃气轮机转速控制取得较好控制效果,具有实际应用价值。     

基于差分进化算法的燃气轮机转速模糊PID复合控制

为了改善电站燃气轮机转速控制系统的调节品质,采用模糊PID(比例积分微分调节器)复合控制,通过差分进化算法对模糊控制器参数进行寻优,基于电力系统高级仿真支撑平台(JSSC)对该方法进行了验证。试验结果表明:模糊PID复合控制无论在升速过程还是甩负荷等突变工况时,不管在超调量、过渡过程时间等动态性能上还是静态偏差等方面,转速控制结果均明显优于单纯的PID控制;当转速特性发生变化时,该控制方法表现出良好的鲁棒性。     

燃气轮机驱动压缩机组负荷控制参数波动问题研究

西气东输工程燃气轮机驱动压缩机组控制系统负荷控制功能不完善,造成机组在压力自动控制模式下,燃机、压缩机的转速和排气温度等重要参数在运行过程中极不稳定,并呈现周期性振动特性,对燃机重要部件造成严重的低周疲劳损伤。本文对机组的控制方式进行了研究,分析了机组功率、转速、排气温度波动的机理,通过合理调整控制器参数解决了机组关键参数波动的问题,显著改善了机组的运行稳定性和可靠性,对于提高机组的使用寿命、降低热部件的疲劳损耗具有主要作用。所做工作对机组控制系统的设计和调整具有参考价值。     

Performance analysis of a pressurized molten carbonate fuel cell/micro-gas turbine hybrid system

This paper presents the work on the design and part-load operations of a hybrid power system composed of a pressurized molten carbonate fuel cell (MCFC) and a micro-gas turbine (MGT). The gas turbine is an existing one and the MCFC is assumed to be newly designed for the hybrid system. Firstly, the MCFC power and total system power are determined based on the existing micro-gas turbine according to the appropriate MCFC operating temperature. The characteristics of hybrid system on design point are shown. And then different control methods are applied to the hybrid system for the part-load operation. The effect of different control methods is analyzed and compared in order to find the optimal control strategy for the system. The results show that the performance of hybrid system during part-load operation varies significantly with different control methods. The system has the best efficiency when using variable rotational speed control for the part-load operation. At this time both the turbine inlet temperature and cell operating temperature are close to the design value, but the compressor would cross the surge line when the shaft speed is less than 70% of the design shaft speed. For the gas turbine it is difficult to obtain the original power due to the higher pressure loss between compressor and turbine.     

机械驱动用单轴燃气轮机动态模型研究

随着燃气轮机性能的不断提高,其应用范围也越来越广。除用在燃气轮机电站及联合循环电站中外,同时也越来越多地用作变转速的机械驱动动力。本文给出了作为机械驱动力的单轴燃气轮机及其控制系统模型,结合实际情况对其进行了简化,并在Matlab/Simulink环境下对升减负荷、升减转速以及甩负荷过程进行了模拟。模拟结果与实际物理过程相吻合,因此,此模型可以用于单轴燃气轮机及其控制系统的研究。     

Performance characteristics of a solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid system with various part-load control modes

The purpose of this study is to compare the part-load performance of a solid oxide fuel cell/gas turbine (SOFC/GT) hybrid system in three different control modes: fuel-only control, rotational speed control, and variable inlet guide vane (VIGV) control. While the first mode maintains a constant air supply and reduces the supplied fuel to achieve part-load operation, the other modes are distinguished by the simultaneous controls of the air and fuel supplied to the system. After the performance analysis of a SOFC/GT hybrid system under part-load operating conditions, it was concluded that the rotational speed control mode provided the best performance characteristics for part-load operations. In spite of worse performance than the rotational speed control mode, the VIGV control mode can be a good candidate for part-load operation in a large-scale hybrid system in which the rotational speed control is not applicable. It was also found that, in spite of a relatively small contribution to the total system power generation, the gas turbine plays an important role in part-load operation of a SOFC/GT hybrid system.     

一种新的燃气轮机调速系统建模试验方法

本文针对电力系统仿真计算中的燃气轮机调速系统建模工作提出了一种新的参数实测试验方法,该方法已在燃气轮机发电机组上得到成功应用,解决了传统试验方法中电网频率波动的干扰问题,能够得到稳定的燃气轮机调速系统电网频率-机组负荷特性曲线,从而提高了实测参数的准确性和仿真模型的可靠性。