一種燃氣輪機起動過程中燃料閉環(huán)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型主要設(shè)及一種燃氣輪機起動過程中燃料量控制裝置，具體來說，燃氣 輪機起動過程中，基于壓氣機轉(zhuǎn)速或基于排氣溫度控制燃料量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃氣輪機起動過程中對燃料控制精度要求較高，采用傳統(tǒng)的開環(huán)控制方案難W保 證起動的時效與可靠性，另外，傳統(tǒng)的起動控制中由于采用機械液壓結(jié)構(gòu)，采用閉環(huán)控制實 現(xiàn)難度較大，因此，起動過程僅采用開環(huán)控制，但隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展，起動過程采用 閉環(huán)控制已具備相應(yīng)硬件及技術(shù)條件，同時，起動過程中開環(huán)控制易導(dǎo)致起動超溫或懸掛 問題，降低了起動的可靠性，本實用新型就在此背景下提出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型為解決燃氣輪機起動過程中易出現(xiàn)超溫或懸掛等現(xiàn)象，W及開環(huán)起動 可靠性低等問題，進而提出了一種基于壓氣機轉(zhuǎn)速或禍輪排氣溫度的燃料控制裝置。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種燃氣輪機起動過程 中燃料閉環(huán)控制裝置，包括燃料計量與控制單元A和燃氣發(fā)生器單元B，其特征在于：
[0005] --所述燃料計量與控制單元A包括通過燃料管路依次連接的燃料箱、過濾器、燃 料累、穩(wěn)壓閥、主燃料閥，其中，
[0006] 所述燃料累的出口和穩(wěn)壓閥的進口之間通過燃料管路連通，所述燃料累的進口和 穩(wěn)壓閥的進口之間還設(shè)有一帶安全閥的燃料管路；所述主燃料閥通過并聯(lián)的主燃料控制閥 和副燃料控制閥與燃氣輪機的燃燒室的燃料進口連通；
[0007] 所述燃料計量與控制單元A還包括燃氣輪機控制器、燃氣輪機測速裝置、變頻器、 燃料質(zhì)量流量計，其中，所述燃氣輪測速裝置、變頻器和燃料質(zhì)量流量計均與所述燃氣輪機 控制器通信連接；所述變頻器與所述燃料累的驅(qū)動馬達電連接，為所述燃料累提供驅(qū)動電 力；所述燃料質(zhì)量流量計設(shè)置在所述穩(wěn)壓閥和主燃料閥之間的燃料管路上或設(shè)置在所述燃 料箱和燃料累之間的燃料管路上；
[000引一所述燃氣發(fā)生器單元B包括進氣端、壓氣機、燃燒室、禍輪及排氣端；所述排氣 端上設(shè)置一與所述燃氣輪機控制器通信連接的排氣端溫度傳感器；所述燃燒室的燃料進口 還通過一燃料管路與所述主燃料閥的出口連通。
[0009] 優(yōu)選地，所述壓氣機和禍輪間通過轉(zhuǎn)動傳動軸連接。
[0010] 優(yōu)選地，所述燃氣輪機控制器通過所述變頻器調(diào)節(jié)燃燒室的實際燃料供應(yīng)量。
[0011] 優(yōu)選地，所述燃氣輪機控制器通過燃氣輪機測速裝置、燃料質(zhì)量流量計、溫度傳感 器，實時檢測和調(diào)整燃料量，從而實現(xiàn)燃氣輪機起動過程中的燃料閉環(huán)控制。
[0012] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點為通過壓氣機轉(zhuǎn)速或禍輪排氣溫度閉環(huán) 控制起動過程燃料量，提高了可靠性，并能有效控制和減少起動過程中喘振或懸掛等現(xiàn)象 發(fā)生。
【附圖說明】
[0013] 圖1為燃氣輪機起動過程燃料閉環(huán)控制裝置
[0014] 圖2為燃氣輪機起動過程基于經(jīng)驗值燃料控制邏輯流程圖
[0015] 圖3為燃氣輪機起動過程基于發(fā)動機數(shù)學(xué)模型燃料控制邏輯流程圖
[0016] 圖4為基于燃氣輪機數(shù)學(xué)模型禍輪排氣溫度計算流程圖
[0017] 圖5為基于燃氣輪機數(shù)學(xué)模型壓氣機轉(zhuǎn)速計算流程圖
【具體實施方式】
[0018] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下參照附圖并舉實施 例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0019] 實施例一
[0020] 控制裝置連接方式如圖1所示，燃料控制原理及流程如圖2所示。如圖1所示，本 實用新型的實現(xiàn)燃氣輪機起動過程中燃料閉環(huán)控制的裝置，包括燃料計量與控制單元A和 燃氣發(fā)生器單元B。
[0021] 所述燃料計量與控制單元A包括通過燃料管路依次連接的燃料箱1、過濾器10、燃 料累11、穩(wěn)壓閥13、主燃料閥14,所述燃料累11的出口和穩(wěn)壓閥13的進口之間通過燃料管 路連通，所述燃料累11的進口和穩(wěn)壓閥13的進口之間還設(shè)有一帶安全閥12的燃料管路； 所述主燃料閥14通過并聯(lián)的主燃料控制閥6和副燃料控制閥7與燃氣輪機的燃燒室17的 燃料進口連通。
[0022] 所述燃料計量與控制單元A還包括燃氣輪機控制器4、燃氣輪機測速裝置2、變頻 器3、燃料質(zhì)量流量計5,其中，所述燃氣輪測速裝置2、變頻器3和燃料質(zhì)量流量計5均與所 述燃氣輪機控制器4通信連接；所述變頻器3與所述燃料累11的驅(qū)動馬達電連接，為所述 燃料累11提供驅(qū)動電力；所述燃料質(zhì)量流量計5設(shè)置在所述穩(wěn)壓閥13和主燃料閥14之間 的燃料管路上或設(shè)置在所述燃料箱1和燃料累11之間的燃料管路上。
[0023] 燃氣發(fā)生器單元B包括進氣端15、壓氣機16、燃燒室17、禍輪18及排氣端8 ;所述 排氣端8上設(shè)置一與所述燃氣輪機控制器4通信連接的排氣端溫度傳感器9 ;所述燃燒室 17的燃料進口還通過一燃料管路與所述主燃料閥14的出口連通。
[0024] 如圖2所示，在進行燃料控制時，燃料計量與控制單元A與單位B同時工作，當(dāng)所 述燃氣輪機處于起動過程時，按照基于壓氣機轉(zhuǎn)速燃料控制邏輯和基于排氣溫度燃料控制 邏輯來控制燃料供應(yīng)量：
[0025] SS1.基于壓氣機轉(zhuǎn)速燃料控制邏輯：根據(jù)燃氣輪機測速裝置2測得不同狀態(tài)下壓 氣機的實際轉(zhuǎn)速，與每一個狀態(tài)要求的轉(zhuǎn)速N。進行對比，當(dāng)測量轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速N。之差的絕對 值不大于最大誤差時，增大燃料供應(yīng)量，當(dāng)測量轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速N。差值的絕對值大于最大誤差 時，切換到基于排氣溫度燃料控制邏輯；
[0026] SS2.基于排氣溫度燃料控制邏輯：通過溫度傳感器測量不同狀態(tài)下禍輪排氣溫 度，與每一個狀態(tài)所要求的溫度T。進行對比，當(dāng)測量溫度與溫度T。差值的絕對值小于最大 誤差時，增大轉(zhuǎn)速，當(dāng)測量溫度與溫度T。之差的絕對值大于最大誤差時，若出現(xiàn)喘振或懸 掛現(xiàn)象，則停止燃氣輪機的起動，若未出現(xiàn)喘振或懸掛現(xiàn)象，則減小燃料供應(yīng)量，將排氣溫 度與溫度T。之差的絕對值穩(wěn)定在最大誤差之內(nèi)后繼續(xù)進行起動。燃氣輪機每一狀態(tài)下的 轉(zhuǎn)速N。與溫度T。按經(jīng)驗計算公式給定為N。和T。_。。
[0027] 實施例二
[002引控制裝置連接方式如圖1所示，燃料控制原理及流程如圖3所示。其中對比溫度 T。按圖4流程計算得出，對比轉(zhuǎn)速N。按圖5流程計算得出。
[0029] 燃氣輪機每一狀態(tài)下轉(zhuǎn)速N。與溫度T。通過燃氣輪機數(shù)學(xué)模型仿真計算得到，其 流程為：
[0030] 由進氣溫度Ti，壓氣機壓比JT。，壓氣機效率n。及空氣的絕熱指數(shù)丫。計算出壓氣 機出口溫度了2，
【主權(quán)項】
1. 一種燃氣輪機起動過程中燃料閉環(huán)控制裝置，所述燃氣輪機包括燃料計量與控制單 元A和燃氣發(fā)生器單元B，其特征在于： 所述燃料計量與控制單元A包括通過燃料管路依次連接的燃料箱（1)、過濾器（10)、燃 料累（11)、穩(wěn)壓閥（13)、主燃料閥（14)，其中， 所述燃料累（11)的出口和穩(wěn)壓閥（13)的進口之間通過燃料管路連通，所述燃料累 (11)的進口和穩(wěn)壓閥（13)的進口之間還設(shè)有一帶安全閥（12)的燃料管路；所述主燃料閥 (14)通過并聯(lián)的主燃料控制閥（6)和副燃料控制閥（7)與燃氣輪機的燃燒室（17)的燃料 進口連通； 所述燃料計量與控制單元A還包括燃氣輪機控制器（4)、燃氣輪機測速裝置（2)、變頻 器（3)、燃料質(zhì)量流量計巧），其中，所述燃氣輪測速裝置（2)、變頻器（3)和燃料質(zhì)量流量計 (5)均與所述燃氣輪機控制器（4)通信連接；所述變頻器（3)與所述燃料累（11)的驅(qū)動馬 達電連接，為所述燃料累（11)提供驅(qū)動電力；所述燃料質(zhì)量流量計（5)設(shè)置在所述穩(wěn)壓閥 (13)和主燃料閥（14)之間的燃料管路上或設(shè)置在所述燃料箱（1)和燃料累（11)之間的燃 料管路上； --所述燃氣發(fā)生器單元B包括進氣端（15)、壓氣機（16)、燃燒室（17)、禍輪（18)及排 氣端巧）；所述排氣端（8)上設(shè)置一與所述燃氣輪機控制器（4)通信連接的排氣端溫度傳 感器巧）；所述燃燒室（17)的燃料進口還通過一燃料管路與所述主燃料閥（14)的出口連 通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述壓氣機（16)和禍輪（18)間通過 轉(zhuǎn)動傳動軸連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述燃氣輪機控制器（4)通過所述變 頻器（3)調(diào)節(jié)燃燒室的實際燃料供應(yīng)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述燃氣輪機控制器（4)通過燃氣輪 機測速裝置（2)、燃料質(zhì)量流量計巧）、溫度傳感器巧），實時檢測和調(diào)整燃料量，從而實現(xiàn) 燃氣輪機起動過程中的燃料閉環(huán)控制。
【專利摘要】本實用新型為解決現(xiàn)有燃氣輪機起動過程中燃料開環(huán)控制容易導(dǎo)致超溫或懸掛問題，公開了一種燃氣輪機起動過程中燃料閉環(huán)控制裝置，適用于地面燃氣輪機、航空發(fā)動機以及其它起動過程中對燃料控制要求高的動力裝置中，在燃氣輪機起動過程中增加了燃料質(zhì)量流量計、壓氣機測速傳感器、排氣端溫度傳感器。燃氣輪機點火成功后，燃氣輪機控制器通過燃料質(zhì)量流量計、速度傳感器、溫度傳感器，實時檢測和調(diào)整燃料量，從而實現(xiàn)燃氣輪機起動過程中的燃料閉環(huán)控制。
【IPC分類】F02C9-28
【公開號】CN204283626
【申請?zhí)枴緾N201420774188
【發(fā)明人】曾德堂, 譚春青, 高慶, 張華良, 劉錫陽, 董學(xué)智, 陳海生
【申請人】中國科學(xué)院工程熱物理研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月10日