燃气轮机辅机控制系统的设计研究

摘要：在燃气轮机的控制系统设计中，辅机控制系统与主机控制系统是同等重要的，都会对燃气轮机的使用性能造成很大影响，还会对其使用寿命带来一定影响。为此我们必须要重视起燃气轮机的辅机控制系统设计与实现。目前先进的燃气轮机技术一直被国外保密，沈阳鼓风机集团为了拓展市场或者说为了国家工业国防先进化，也试图引进消化吸收一部分先进的燃气轮机技术。而燃气轮机确实复杂，所以先做好燃气轮机的辅机设计制造，是引进燃气轮机的第一步辅机的控制系统设计当然是最主要的工作之一。

关键词：燃气轮机；控制系统；设计要点

燃气轮机是一种复杂性相对较高的机械设备，在生产的过程中它是一种技术指向型的产品，燃气轮机在实际的应用中存在着非常大的优势，其产生的污染量小，操作的过程中不需要高昂的资金投入，同时占地也非常小，所以在当今的生产当中也越来越受到人们的重视。燃气轮机实际上是多理论科学和多理论工程发展水平的一种集中的反应，它也是当前一种非常先进的技术，燃气轮机行业在当今的发展中扮演着越来越关键的角色，同时，因为燃气轮机的先进性，其也成为衡量一个国家科技实例的重要因素。

1 燃气轮机的辅机结构

空气入口增压室主要有两个部分，一个是集气室，一个是空气的入口箱，在设计的过程中是将一个表面平整光滑的空气流传动到轴向压缩机的进气导片当中。空气进气增压室主要有涡轮机底板支撑来保证其正常的运行，同时还要通过一个弹性非常好的垫片将其进入到进气箱当中。

一般来说，管路系统有其不同的用途，而且因为系统用途的不同，而使得其可以将系统划分为三类，第一类为燃料气体系统，第二类为冷却排放与密封系统，第三类为油路系统。

通风系统主要是有效的避免温度过高。在防护罩的内部安装了燃气涡轮机，这样做主要是为了可以有效的对涡轮机进行隔离，同时还要让空气环流经过发动机产生热量的部分，在运行的过程中或者是停止运行的过程中可以对相关的零部件进行及时的冷却，这样才能更好的保证部件的温度可以保持在合理的范围之内。

启动系统：对于这一系统来说，包含的范围较广，除了启动电机之外还有燃机。在燃机运行之前，主要是依靠启动系统来带动燃机进行运行，当达到一定的转速的同时就依靠自身的透明部分来带动燃机的运行，最后实现两种设备的脱离情况。

清洗系统：这一系统包括清洗箱柜，在进行清洗的过程中既可以实现在线清理、也可以实现离线清理。

2 控制系统的设计

由美国 GE 公司生产的 9FA 燃机控制系统具备燃料、排放量控制功能，此外，还具有程序控制的功能，能够在燃机启动或者停机期间，对燃料进行相应的控制，避免出现燃料浪费的情况。另外，当发生不当操作时，该机械能够立即起到保护措施，上述是 9FA 燃气轮机辅机控制系统所具备的执行功能，这些功能都是依据集成方式来实现，燃气轮机辅机控制系统：

2.1 润滑油泵控制

一是自动操作，首先激活涡轮序列，当润滑油液位并不高时，同时 HP 轴正在以最低的速度进行运行，则此时需要将泵停止。以后，主机械润滑油完全可以满足自身的油压需求。当机组处于正常停机状态，或者出现了联锁条件，同时 HP 轴最低速度不存在时，但是泵却一直处于运行状态，待到单位冷却结束，此时则说明润滑油泵已经处于启动状态。如果没有发生异常情况，对润滑油泵排出口的位置进行检测，会发现压力检测值比较低，启动命令执行之后，上述条件依然处于闭锁状态，即便由头压力恢复到原来的状态，也需要操作人员手动才能够完全的使油泵电机停止运行。

2.2 启动装置控制

蒸汽轮机以及棘轮啮合装置等都是燃气轮机比较常见的启动装置。在燃气轮机还未正式启动之前，负载机主要是由盘车机构来进行盘车，而燃气轮机也是如此，之后棘轮啮合装置会在蒸汽轮机的作用下一直达到点火转速，当其上升到一定速度时，暖机会结束，当燃气轮机速度与蒸汽轮机的速度相比，前者高于后者时，棘轮啮合装置会完全的脱离，此时因为出现了甩负荷的情况，所以出现了脱扣停车。蒸汽轮机的前轴以及后轴都需要使用润滑油，同时调速器气缸也需要使用此物，之后利用电磁阀来使气缸产生动作，这样调速器就可以进行暖机或者脱扣等两个阶段的转速，如果超速脱扣发生动作，飞锤就会对杠杆产生非常强大的冲击力，此时调闸阀会被迫关闭，从而不能进汽。

2.3 转速和加速度控制

转速控制系统的主要功能就是对燃气轮发电机的各项参数进行有效的控制，尤其是转速以及负荷，当其已经处于转速控制状态时，有关界面会显示出相对应的模式。转速以及转速基准之差，会影响到FSRN输出值，因此来完成燃料控制阀的大小的控制工作。操作人员进行“有差控制”操作时，需要对全速空载状态下的 FSR 进行有效的设置，以此来满足发电机所要求的燃料量。

所谓加速度控制，实际上就是指转速信号目前呈现出来的数值与上一次取样数值，两者之间的比较，而其两者之间的差值就是度量，也就是加速度控制的对象。当加速度超过基准时，则需要有关人员降低FSRACC，也就是减少FSR输出，换句话说就是减少燃料。在燃气轮机启动的过程中，加速度基准是其转速函数，当14HS吸合，则表明加速度已经完成，此时基准即为常数，一般情况下，1%转速/秒，如果机组已经实现了100%TNH，并且在加载的情况下，将发电机的断路器打开，机组的转速也就是加速度控制。

综上所述，燃气轮机作为一种热力发动机，属于一种重型生产设备，在电力、船舶、工业等多个行业领域中发挥着非常重要的作用。近些年，随着自动化技术水平的不断提升，燃气轮机的自动化控制水平也在不断的提高，本研究就是在现有燃气轮机控制系统的研究基础上，对其辅机控制系统的设计和实现进行了研究分析。

参考文献：

[1] 王曉暄，张春有，李爱平. 微型燃气轮机转速控制系统的设计[J].控制工程，2005，01：73-76.

[2] 游锦标. 密炼机下辅机控制系统的设计与实现[J]. 橡塑技术与装备，2004，11：47-49.

推荐访问:燃气轮机 控制系统 辅机 研究 设计