燃气轮机温度匹配功能在热应力控制的汽轮机应用

在燃气-蒸汽联合循环机组中,燃气轮机在不同工况下的排烟温度不同,使得整个燃气轮机联合循环机组启动过程主蒸汽温度波动频繁,从而引起汽轮机启动过程中各金属部件温差增大,热应力和热变形也随着增加。GE公司的6F.03燃气轮机的温度匹配功能和汽轮机热应力计算监控模块相结合,可以通过实时控制主蒸汽温度实现对汽轮机转子热应力的有效监视和控制,减少设备损坏。     

基于模糊PID的微型燃气轮机发电机组控制性能研究

以30 kW燃气轮机发电机组为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建了微型燃气轮机发电机组各部件及系统仿真模型,研究了微型燃气轮机、发电机和电力变换装置的控制策略。考虑了电力变换过程的损耗影响,设计了微型燃气轮机发电机组的“机-网”功率匹配控制策略。研究了负荷大幅度阶跃突变时“机-电”动态变换规律和功率匹配特征,采用模糊PID控制改善了机组的动态响应特性。结果表明：燃气轮机负载从30 kW突降至15 kW的过程中,模糊PID控制体现出较好的控制性能。相比常规PID控制机组的暂态过程震荡幅度明显减小,其发电功率的稳定速度提高了24.5%,电功率的超调减小9.6%,转速变化更加平缓,透平入口温度的震荡幅度减小20.7%,机组功率因数的恢复速度提高36.0%。     

基于功率前馈的燃气轮机可转导叶角度控制规律研究

针对某型发电燃气轮机在负载突变过程中可转导叶角度与压气机转速互相耦合、控制失稳的问题,提出了“功率前馈”控制策略——即根据负载功率对可转导叶角度进行调整。首先,通过粒子群寻优算法,将压气机喘振裕度作为目标,对不同工况下的导叶角度进行寻优匹配;其次,采用“功率前馈”对燃气轮机突增负荷和甩负荷过程中的导叶角度进行调节;最后,以船用发电型间冷燃气轮机为研究对象,建立三转子燃气轮机整机模型,针对突变工况过程可转导叶角度的控制规律开展研究。结果表明：采用“功率前馈”控制模式,在突增负荷过程中,动力涡轮转速超调量减小11%,高压涡轮进口温度降低了3%;在甩负荷过程中动力涡轮转速超调量减少10%,高压涡轮进口温度超调量降低11.9%,低压压气机最小喘振裕度由0.87%提高至9.1%。     

基于油压比控制方法技术研究及仿真验证

燃气轮机加减速过程通常采用核心机升转速率控制,优点是加速时间稳定,测量参数精度高。随着用户对机动性要求变高,基于升转速率的控制模型无法识别燃气轮机状态,给燃气轮机加减速过程带来风险。航空发动机依据各部件间的相互匹配关系,采用油压比进行加减速控制,具备快速加减速的能力。根据燃气轮机相似原理,提出一种基于瞬态过程的各部件之间流量平衡方法,计算燃气轮机加减速供油规律。理论分析及仿真验证表明,基于油压比的控制模式能够识别燃气轮机工作状态,控制模式与升转速率控制方法相比更优。研究成果可为燃气轮机瞬态控制规律设计提供参考。     

燃气轮机进口可转导叶的控制规律分析

燃气轮机进口可转导叶(IGV)控制是燃气轮机安全经济运行的基础,也是燃气轮机控制中的难点。文中从IGV的工作机理出发,深入分析了燃气轮机运行全过程中,IGV控制对喘振防止、排气温度降低和压气机耗功降低的重要作用。同时,给出了燃气轮机启停和正常运行工况时的IGV控制策略。     

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。     

某型三轴燃气轮机发电性能仿真研究

针对某型三轴燃气轮机的发电性能,基于Matlab/Simulink仿真工具构建燃气轮机模型。控制方式选用常规PID燃油控制和放气控制,对带电力负载中常见的负荷变化过程进行仿真研究。重点关注负荷变化对转速、低压涡轮后温度和油气比的影响及动态响应过程。     

浅谈燃气轮机的控制

结合现代控制理论对燃气轮机控制过程中的一些问题进行了阐述,并对今后的发展提出了看法。分别讨论了燃气轮机的控制问题,频域设计方法,开环最优控制和自适应控制等。     

燃气轮机燃烧基准温度估算方法

针对重型燃气轮机DLN(Dry Low NOx)燃烧控制中的燃烧基准温度计算问题,介绍了GE公司Mark系列控制系统中燃烧基准温度的计算方法,并基于其原理提出了一种简单的改进拟合方法。该方法可应用于电厂燃烧调整和国产燃气轮机的低污染燃烧室设计。     

某电站燃气轮机温控系统故障分析

介绍了某电站燃气轮机温度控制系统经常出现故障的现象,并结合燃气轮机温度控制系统模型对该故障现象进行了仔细分析,通过对燃气轮机温度控制系统模型各个修正参数对控制效果影响的比较,提出了解决该电站燃气轮机温度控制系统故障的应对措施.经过各种工况试验表明,所提出的应对措施有效地解决了该电站的燃气轮机温度控制系统故障的问题,为同类型的燃气轮机电站的调试和运行提供了宝贵的经验.     

Performance analysis of a syngas-fed gas turbine considering the operating limitations of its components

As the need for clean coal technology grows, research and development efforts for integrated gasification combined cycle (IGCC) plants have increased worldwide. An IGCC plant couples a gas turbine with a gasification block. Various technical issues exist in designing the entire system. Among these issues, the matching between the gas turbine and the air separation unit is especially important. In particular, the operating condition of a gas turbine in an IGCC plant may be very different from that of its original design. In this study, we analyzed the impact of the use of syngas on operating conditions of the gas turbine in an IGCC plant. We evaluated the performance of a gas turbine under operating limitations in terms of compressor surge and turbine metal temperature. Although a lower degree of integration may theoretically allow higher gas turbine power output and efficiency, it causes a reduction in compressor surge margin and overheating of the turbine metal. The turbine overheating problem may be solved using several methods, such as a reduction in the firing temperature or an increase in the turbine cooling air. The latter yields a much smaller performance penalty. To achieve an acceptable margin for the compressor surge, either further reduction in the firing temperature or further increase in the coolant is required. Ventilation of some of the nitrogen generated by the air separation unit, i.e., a reduction of the nitrogen supply to the combustor, is another option. Coolant modulation yields the lowest performance penalty. Reduction of the nitrogen supply provides much greater system power output than control of the firing temperature. For nitrogen flow and firing temperature controls, there are optimal levels of integration degrees in terms of net system power output and efficiency.     

200MW级IGCC电厂动力岛主机特性分析及参数优化

本文分析了采用水煤浆气化技术的200MW级IGCC电厂中动力岛主机设备燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的特点,通过对汽水循环型式、主蒸汽压力和温度、排烟温度等参数的匹配和优化,提高了机组的效率。     

燃气轮机发电机组注蒸汽后温控系统的适应性研究

结合实用机组,通过理论分析和变工况计算,对回注蒸汽后燃气轮机温控系统的适应性进行了分析研究。结果表明,注蒸汽后,原有温控系统不仅可保证燃机可靠运行,而且对延长机组寿命有贡献。     

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。     

燃机运行中对排烟温度分散度监视的重要性

在燃机运行过程中对排温度分散度的监视非常重要。本文分析了造成排烟温度分散度大的一般原因,阐述了排烟温度分散度大对燃机热部件的危害,同时还对控制系统中排烟温度分散度允许值的计算方法进行了简单的说明,最后对在运行过程中如何对排烟温度分散度进行监视进行了说明。     

F级余热锅炉蒸汽温度控制策略

以9FA燃气轮机配套的余热锅炉为例,介绍了F级余热锅炉特点及蒸汽减温配置,主蒸汽温度、二级高压过热器出口温度及再热蒸汽温度的控制策略,过热度保护和最小流量保护的实现方法。机组启动阶段,IGV参与燃气轮机排气温度控制,此时采用IGV角度前馈来稳定启动期间的主蒸汽温度。     

燃气轮机进气雾化式蒸发冷却控制技术研究

大气环境温度对燃气轮机性能的影响很大,加装燃气轮机进气雾化冷却系统对改善燃气轮机性能具有很高的实用价值.通过对燃气轮机进气雾化冷却工作原理的分析,提出了一种基于PLC的燃气轮机进气雾化冷却控制系统的设计方案以及功能实现.运行结果表明,该控制系统自动化程度高,工作稳定性好,性能可靠.配置控制系统的燃气轮机进气雾化式冷却撬体投运后,PG6551(B)型燃气轮机功率相对增加8.35%,效率相对提高3.24%.     

Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Gas turbine performance

The part-load performance of gas and steam turbine combined cycles intended for naval use is of great importance, and it is influenced by the gas turbine configuration and load control strategy. This paper is aimed at quantifying the effects of variable geometry on the gas turbine part-load performance. Subsequently, in another paper, the effects of variable geometry on the part-load performance for combined cycles used for ship propulsion will be presented. Moreover, this paper is aimed at developing methodologies and deriving models for part-load simulations suitable for energy system analysis of various components within gas turbines. Two different gas turbine configurations are studied, a two-shaft aero-derivative configuration and a single-shaft industrial configuration. When both gas turbine configurations are running in part-load using fuel flow control, the results indicate better part-load performance for the two-shaft gas turbine. Reducing the load this way is accompanied by a much larger decrease in exhaust gas temperature for the single-shaft gas turbine than for the two-shaft configuration. As used here, the results suggest that variable geometry generally deteriorates the gas turbine part-load performance.