一种燃气轮机进气控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃气轮机进气控制系统，其包括：中控单元通过根据所述实时积碳厚度检测数据调节设置在喷嘴上的调节阀和设置在与所述燃烧室连接的压气机上的导叶开合角度，以确定初始的导叶开合角度和调节阀开合程度，同时，设置检测间隔，在检测间隔后对积炭厚度重新进行检测并且对导叶开合角度和调节阀参数进行修正，整个检测过程为周期式，以实现对燃气轮机内导叶开合角度和调节阀开合程度的持续精确控制，获取最佳的燃烧效果。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机进气控制系统
本专利
为控制领域，具体为一种燃气轮机进气控制系统。
技术介绍
燃气轮机在空气和燃气的主要流程中，只有压气机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和燃气涡轮(Turbine)这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环，压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功，从涡轮中排出的废气排至大气自然放热，燃气轮机应用广泛，但是现有的燃气轮机还存在以下问题：1、现有燃气轮机的气动方法中缺少结合燃烧室内燃烧情况调整压气机导叶和燃料投入量的控制方法；2、传统燃气轮机燃烧效率不佳，燃烧室长出现积炭效果，没有针对积炭情况对压气机导叶做出调整的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，为此本专利技术提供一种燃气轮机进气控制系统，其包括：燃气轮机，其压气机的进气口设置有导叶，用以控制燃气轮机进气流量；所述燃气轮机的燃烧室内设置有进料口，所述进料口上设置有喷嘴，用以向燃烧室内喷射燃料，所述喷嘴上设置有调节阀，用以控制喷入燃烧室内的燃料的流量；超声波检测装置，其设置在燃气轮机燃烧室外侧，用以检测燃烧室内壁的积炭厚度；中控单元，其与所述调节阀以及导叶电性连接，其用以处理数据并对燃气轮机内的压气机导叶、调节阀实施控制，控制超声波检测装置对燃烧室内壁的积碳厚度进行实时检测，并获取积炭厚度实时检测数据；根据所述积碳厚度实时检测数据调节所述调节阀的开合程度以及导叶的开合角度，中控单元首先确定初始的导叶开合角度和调节阀开合程度，所述中控处理器内预设第一检测间隔T1,T1时间后所述中控单元控制所述超声波检测装置再次对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，并将燃烧室内壁划分为主燃区和掺混区，根据所述燃烧室内壁内不同区域的积炭厚度以及积炭速率重新调整所述导叶开合角度和所述调节阀开合程度，其过程包括：S1、首先根据所述主燃区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，根据所述主燃区的积炭速率选定导叶调节参数和调节阀调节参数；S2、选定所述导叶调节参数和调节阀调节参数后，根据所述掺混区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，在S1以选定的导叶调节参数和调节阀调节参数上做进一步修正，确定最终的导叶开合角度和调节阀开合程度；S3、所述中控单元内预设第二检测间隔T2，经过T2时间后再次控制所述超声波检测装置对燃烧室内的进行检测，对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，确定积炭厚度，判定调节是否符合预期标准，若不符合预期标准则重复S1,S2，S3，至符合预期标准；所述中控单元内设置有循环检测周期T3，当S3中判定调节符合预期标准时，经过所述循环检测周期T3后重复S1,S2,S3。进一步地，所述中控单元内设置有压气机导叶控制矩阵Y(Y1,Y2,Y3,Y4)其中：Y1表示导叶第一开合角度，Y2表示导叶第二开合角度，Y3表示导叶第三开合角度，Y4表示导叶第四开合角度，Y4>Y3>Y2>Y1,所述中控单元内还设置有调节阀控制矩阵T(T1,T2,T3,T4)其中，T1第一开合程度，T2表示第二开合程度，T3表示第三开合成程度，T4表示第四开合程度，T4>T3>T2>T1,所述步骤二中，所述中控单元控制所述超声波检测装置实时检测燃烧室内壁内各处的实时积炭厚度，根据内壁各处实时厚度求和后得到实时平均厚度Si并根据所述平均厚度Si确定所述初始的导叶开合角度和调节阀开合程度。进一步地，所述中控单元根据所述平均厚度Si确定所述初始的导叶开合角度和调节阀开合程度时，其过程包括：所述中控单元内预设有厚度对比参数S1、S2、S3和S4，初始时，所述中控单元控制所述压气机进气口的导叶以导叶第二开合角度Y2开合，控制所述调节阀开合程度为第二开合程度T2当Si≤S1时，所述中控单元控制所述压气机进气口的导叶维持原开合角度，控制所述调节阀维持原开合程度；当S1<Si≤S2时，所述中控单元控制所述压气机进气口内的导叶以导叶第三开合角度Y3开合，控制所述调节阀为第三开合程度T3；当S2<Si≤S3时，所述中控单元控制所述压气机内进气口的导叶以导叶第四开合角度开合，控制所述调节阀为第四开合程度T4。进一步地，所述中控单元控制所述超声波检测装置在预设T1间隔后再次对燃烧室内壁各处的实时厚度进行检测，此时，将燃烧室划分为三个区域，其包括：主燃区和掺混区所述主燃区域位于燃烧室的首部，掺混区位于燃烧室的中部，在混掺区域设置进气旁通管路及对应的旁路控制阀，超声波检测装置获取三个区域内的燃料积炭厚度，生成T1时刻的燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)，其中：ST11表示在T1时刻的助燃区的实际积碳厚度，ST12表示在T1时刻的掺混区的实际积碳厚度；根据所述燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)内的数据对所述导叶开合角度、调节阀以及旁路控制阀进行调节，确定所述导叶的开合角度、调节阀的开合度。进一步地，所述中控单元内设置有初始时刻燃烧室积炭厚度矩阵ST0(ST01,ST02)其中：ST01表示主燃区初始检测厚度，ST02表示掺混区初始检测厚度；中控单元通过比较所述T1时刻的燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)与初始时刻燃烧室积炭厚度矩阵ST0(ST01,ST02)内的数据获取所述主燃区积炭厚度差值C1、掺混区积炭厚度差值C2，并计算对应区域的积炭速率V01,V02,V03，V0i＝C0i/T1，i＝1,2,3，根据积炭厚度差值以及积炭速率确定所述导叶的开合角度、调节阀的开合度时包括：进行所述S1操作时，若主燃区积炭差值C1小于预设对比参数C01，则所述导叶维持原有开合角度不变，所述调节阀开合度维持原有开合度，若主燃区积炭差值C1大于预设对比参数C01，则增加所述导叶开合角度同时调节所述调节阀开合程度，根据所述主燃区的积炭速率选定导叶调节参数和调节阀调节参数；进行所述S2操作时，若掺混区积炭差值C2小于预设对比参数C02，则不对所述导叶调节参数和调节阀调节参数进行修正，所述调节阀开合度维持原有开合度，若掺混区积炭差值C2大于预设对比参数C02，则在所述第一步以选定的导叶调节参数和调节阀调节参数上做进一步修正。进一步地，所述中控单元内设置有导叶开合角度参数选取矩阵Y1(Y11,Y12,Y13,Y14),其中，Y11表示导叶第一调节参数，Y12表示导叶第二调节参数，Y13表示导叶第三调节参数，Y14表示导叶第四调节参数，Y11<Y12<Y13<Y14；还设置有调节阀调整参数调整矩阵T1(T11,T12,T13,T14)，其中：T11表示调节阀第一调节参数，T12表示调节阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机进气控制系统，其特征在于，包括：/n燃气轮机，其压气机的进气口设置有导叶，用以控制燃气轮机进气流量；所述燃气轮机的燃烧室内设置有进料口，所述进料口上设置有喷嘴，用以向燃烧室内喷射燃料，所述喷嘴上设置有调节阀，用以控制喷入燃烧室内的燃料的流量；/n超声波检测装置，其设置在燃气轮机燃烧室外侧，用以检测燃烧室内壁的积炭厚度；/n中控单元，其与所述调节阀以及导叶电性连接，其用以处理数据并对燃气轮机内的压气机导叶、调节阀实施控制，控制超声波检测装置对燃烧室内壁的积碳厚度进行实时检测，并获取积炭厚度实时检测数据；根据所述积碳厚度实时检测数据调节所述调节阀的开合程度以及导叶的开合角度，/n中控单元首先确定初始的导叶开合角度和调节阀开合程度，所述中控处理器内预设第一检测间隔T1,T1时间后所述中控单元控制所述超声波检测装置再次对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，并将燃烧室内壁划分为主燃区和掺混区，根据所述燃烧室内壁内不同区域的积炭厚度以及积炭速率重新调整所述导叶开合角度和所述调节阀开合程度，其过程包括：/nS1、首先根据所述主燃区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，根据所述主燃区的积炭速率选定导叶调节参数和调节阀调节参数；/nS2、选定所述导叶调节参数和调节阀调节参数后，根据所述掺混区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，在S1以选定的导叶调节参数和调节阀调节参数上做进一步修正，确定最终的导叶开合角度和调节阀开合程度；/nS3、所述中控单元内预设第二检测间隔T2，经过T2时间后再次控制所述超声波检测装置对燃烧室内的进行检测，对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，确定积炭厚度，判定调节是否符合预期标准，若不符合预期标准则重复S1,S2，S3，至符合预期标准；/n所述中控单元内设置有循环检测周期T3，当S3中判定调节符合预期标准时，经过所述循环检测周期T3后重复S1,S2,S3。/n...

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机进气控制系统，其特征在于，包括：
燃气轮机，其压气机的进气口设置有导叶，用以控制燃气轮机进气流量；所述燃气轮机的燃烧室内设置有进料口，所述进料口上设置有喷嘴，用以向燃烧室内喷射燃料，所述喷嘴上设置有调节阀，用以控制喷入燃烧室内的燃料的流量；
超声波检测装置，其设置在燃气轮机燃烧室外侧，用以检测燃烧室内壁的积炭厚度；
中控单元，其与所述调节阀以及导叶电性连接，其用以处理数据并对燃气轮机内的压气机导叶、调节阀实施控制，控制超声波检测装置对燃烧室内壁的积碳厚度进行实时检测，并获取积炭厚度实时检测数据；根据所述积碳厚度实时检测数据调节所述调节阀的开合程度以及导叶的开合角度，
中控单元首先确定初始的导叶开合角度和调节阀开合程度，所述中控处理器内预设第一检测间隔T1,T1时间后所述中控单元控制所述超声波检测装置再次对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，并将燃烧室内壁划分为主燃区和掺混区，根据所述燃烧室内壁内不同区域的积炭厚度以及积炭速率重新调整所述导叶开合角度和所述调节阀开合程度，其过程包括：
S1、首先根据所述主燃区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，根据所述主燃区的积炭速率选定导叶调节参数和调节阀调节参数；
S2、选定所述导叶调节参数和调节阀调节参数后，根据所述掺混区内的积炭厚度变化情况对所述导叶的开合角度和调节阀开合程度进行调节，在S1以选定的导叶调节参数和调节阀调节参数上做进一步修正，确定最终的导叶开合角度和调节阀开合程度；
S3、所述中控单元内预设第二检测间隔T2，经过T2时间后再次控制所述超声波检测装置对燃烧室内的进行检测，对燃烧室内壁的积碳厚度进行检测，确定积炭厚度，判定调节是否符合预期标准，若不符合预期标准则重复S1,S2，S3，至符合预期标准；
所述中控单元内设置有循环检测周期T3，当S3中判定调节符合预期标准时，经过所述循环检测周期T3后重复S1,S2,S3。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机进气控制系统，其特征在于，所述中控单元内设置有压气机导叶控制矩阵Y(Y1,Y2,Y3,Y4)其中：Y1表示导叶第一开合角度，Y2表示导叶第二开合角度，Y3表示导叶第三开合角度，Y4表示导叶第四开合角度，Y4>Y3>Y2>Y1,所述中控单元内还设置有调节阀控制矩阵T(T1,T2,T3,T4)其中，T1第一开合程度，T2表示第二开合程度，T3表示第三开合成程度，T4表示第四开合程度，T4>T3>T2>T1,所述步骤二中，所述中控单元控制所述超声波检测装置实时检测燃烧室内壁内各处的实时积炭厚度，根据内壁各处实时厚度求和后得到实时平均厚度Si并根据所述平均厚度Si确定所述初始的导叶开合角度和调节阀开合程度。


3.根据权利要求2所述的燃气轮机进气控制系统，其特征在于，所述中控单元根据所述平均厚度Si确定所述初始的导叶开合角度和调节阀开合程度时，其过程包括：所述中控单元内预设有厚度对比参数S1、S2、S3和S4，
初始时，所述中控单元控制所述压气机进气口的导叶以导叶第二开合角度Y2开合，控制所述调节阀开合程度为第二开合程度T2
当Si≤S1时，所述中控单元控制所述压气机进气口的导叶维持原开合角度，控制所述调节阀维持原开合程度；
当S1<Si≤S2时，所述中控单元控制所述压气机进气口内的导叶以导叶第三开合角度Y3开合，控制所述调节阀为第三开合程度T3；
当S2<Si≤S3时，所述中控单元控制所述压气机内进气口的导叶以导叶第四开合角度开合，控制所述调节阀为第四开合程度T4。


4.根据权利要求1所述的燃气轮机进气控制系统，其特征在于，所述中控单元控制所述超声波检测装置在预设T1间隔后再次对燃烧室内壁各处的实时厚度进行检测，此时，将燃烧室划分为三个区域，其包括：主燃区和掺混区所述主燃区域位于燃烧室的首部，掺混区位于燃烧室的中部，在混掺区域设置进气旁通管路及对应的旁路控制阀，超声波检测装置获取三个区域内的燃料积炭厚度，生成T1时刻的燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)，其中：ST11表示在T1时刻的助燃区的实际积碳厚度，ST12表示在T1时刻的掺混区的实际积碳厚度；根据所述燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)内的数据对所述导叶开合角度、调节阀以及旁路控制阀进行调节，确定所述导叶的开合角度、调节阀的开合度。


5.根据权利要求4所述的燃气轮机进气控制系统，其特征在于，所述中控单元内设置有初始时刻燃烧室积炭厚度矩阵ST0(ST01,ST02)其中：ST01表示主燃区初始检测厚度，ST02表示掺混区初始检测厚度；中控单元通过比较所述T1时刻的燃烧室积炭厚度矩阵ST1(ST11,ST12)与初始时刻燃烧室积炭厚度矩阵ST0(ST01,ST02)内的数据获取所述主燃区积炭厚度差值C1、掺混区积炭厚度差值C2，并计算对应区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷爱军，曹政坤，丁磊，张扬军，钱煜平，陈光亮，侯跃艳，鲁晓燕，
申请(专利权)人：山东赛马力发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37