CN112282942B - 燃料供给调节装置、调节方法及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料供给调节装置、燃料供给调节方法及燃气轮机，该燃料供给调节装置包括：械液压燃料供给调节器，机械液压燃料供给调节器被配置为根据第一运行参数调节供给至燃料喷嘴的燃料量；燃料回流器，输入端与机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端与机械液压燃料供给调节器的输入端连接，燃料回流器被配置为响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应第二调节信号处于关闭状态；油路开关，输入端与机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端用于与燃料喷嘴连接，油路开关被配置为响应第三调节信号处于打开状态，或响应第四调节信号处于关闭状态。

Description

燃料供给调节装置、调节方法及燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体而言，涉及一种燃料供给调节装置、燃料供给调节方法及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。近些年来，先进的微型燃气轮机具有多台集成扩容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控和诊断等一系列先进技术特征，其发展前景得到了重视。

然而，现有的微型燃气轮机地域使用范围受限，难以适应高原、高寒、高热等环境需要，容易出现喘振、转速悬挂、超转、涡轮前温度超温等技术问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种燃料供给调节装置、燃料供给调节方法及燃气轮机，拓宽了燃料调节范围，可满足动力设备在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求，提高了可靠性和适应性。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种燃料供给调节装置，该燃料供给调节装置包括：

机械液压燃料供给调节器，输入端用于与燃油存储单元连接，输出端用于与燃料喷嘴连接，所述机械液压燃料供给调节器被配置为根据第一运行参数调节供给至所述燃料喷嘴的燃料量；

燃料调节器，被配置为根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三调节信号与第四调节信号；

燃料回流器，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端与所述机械液压燃料供给调节器的输入端连接，所述燃料回流器被配置为响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应所述第二调节信号处于关闭状态；

油路开关，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端用于与所述燃料喷嘴连接，所述油路开关被配置为响应所述第三调节信号处于打开状态，或响应所述第四调节信号处于关闭状态；

系统控制器，与所述燃料调节器连接，所述系统控制器被配置为响应所述第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机；

其中，通过所述燃料调节器、燃料回流器、油路开关与系统控制器形成智能电子模块，通过所述智能电子模块与机械液压燃料供给调节器配合能够使目标动力设备处于恒转速调节模式；若所述智能电子模块失去作用，能够采用所述机械液压燃料供给调节器独立维持基本功能的差转调节模式控制。

在本公开的一种示例性实施例中，第二运行参数包括：转速与排气温度；当所述转速达到预设的点火最低转速以上，所述燃料调节器输出所述第三调节信号，所述油路开关响应所述第三调节信号打开，给燃料喷嘴供入燃料点火；

当所述转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度低于预设最低排气温度时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，当所述转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度大于预设最大排气温度时，所述燃料调节器输出所述第一调节信号，所述燃料回流器响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流；

当回流时，所述燃料调节器获取的排气温度小于预设最大排气温度时，所述燃料调节器输出所述第二调节信号，所述燃料回流器响应所述第二调节信号关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，当回流时，所述燃料调节器获取的排气温度大于预设最大限制值时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，当所述转速达到最高转速限制值时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，第二运行参数包括：转速、压气机压力、进气压力、进气温度、排气温度；所述燃料调节器被配置为能够通过将所述第二运行参数中各参数及进行组合，确定燃气轮机压气机与涡轮共同工作线数据，将所述共同工作线数据与预设压气机部件工作特性曲线数据进行判断，确定喘振裕度的数据；

当所述喘振裕度小于最小预定值，则判断有喘振风险，所述燃料调节器输出所述第一调节信号，所述燃料回流器响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流；

当所述喘振裕度大于最大预定值，所述燃料调节器输出所述第二调节信号，所述燃料回流器响应所述第二调节信号关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃料调节器被配置为还根据第二运行参数输出第五调节信号，所述第五调节信号被配置为控制放气活门放气。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃料回流器包括：

无级调节电动阀，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端与所述机械液压燃料供给调节器的输入端连接，所述无级调节电动阀被配置为响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流或处于关闭状态。

根据本发明实施例的二方面，提供了一种燃料供给调节方法，该燃料供给调节方法，包括：

提供一上述的燃料供给调节装置；

通过机械液压燃料供给调节器根据第一运行参数调节供给至所述燃料喷嘴的燃料量；

通过燃料调节器根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三信号与第四信号；

使燃料回流器被应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应所述第二调节信号处于关闭状态；

使油路开关响应所述第三调节信号处于打开状态，或响应所述第四调节信号处于关闭状态；

使系统控制器响应所述第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述的燃料供给调节装置。

本公开提供的燃料供给调节装置，机械液压燃料供给调节器具有可靠性高，对高寒、高热、高盐雾和霉菌等环境的适应性强，不受电磁干扰影响等优点；燃料调节器具有智能电子式燃油调节器所具有的控制精度高、适应较复杂的运算与智能判断调节、功能扩展性强、可对运行参数监测判断，并实施相应控制等的优点；不仅具有燃油调节功能，而且还有多种安全保护功能、风险预防调节与控制功能；机械液压燃料供给调节器与燃料调节器的结合拓宽了燃油调节范围，可满足燃气轮机在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本公开的一种实施例提供的燃料供给调节装置的示意图；

图2为本公开的另一种实施例提供的燃料供给调节装置的示意图；

图3为本公开的又一种实施例提供的燃料供给调节装置的示意图；

图4为本公开的再一种实施例提供的燃料供给调节装置的示意图；

图5为本公开的还一种实施例提供的燃料供给调节装置的示意图；

图6为本公开的一种实施例提供的燃料供给调节方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。

本公开实施例首先提供了一种燃料供给调节装置，如图1所示，该燃料供给调节装置包括：机械液压燃料供给调节器10、燃料调节器40、燃料回流器、油路开关20与系统控制器。机械液压燃料供给调节器10的输入端用于与燃油存储单元连接，机械液压燃料供给调节器10的输出端用于与燃料喷嘴连接，机械液压燃料供给调节器10被配置为根据第一运行参数调节供给至燃料喷嘴的燃料量；燃料调节器40被配置为根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三调节信号与第四调节信号；燃料回流器的输入端与机械液压燃料供给调节器10的输出端连接，燃料回流器的输出端与机械液压燃料供给调节器10的输入端连接，燃料回流器被配置为响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，或响应第二调节信号处于关闭状态；油路开关20的输入端与机械液压燃料供给调节器10的输出端连接，油路开关20的输出端用于与燃料喷嘴连接，油路开关20被配置为响应第三调节信号处于打开状态，或响应第四调节信号处于关闭状态；系统控制器与燃料调节器40连接，系统控制器被配置为响应第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机；通过燃料调节器、燃料回流器、油路开关与系统控制器形成智能电子模块，通过智能电子模块与机械液压燃料供给调节器配合能够使目标动力设备处于恒转速调节模式；若智能电子模块失去作用，能够采用机械液压燃料供给调节器独立维持基本功能的差转调节模式控制。其中，燃料可为燃油。

本公开提供的燃料供给调节装置，机械液压燃料供给调节器具有可靠性高，对高寒、高热、高盐雾和霉菌等环境的适应性强，不受电磁干扰影响等优点；燃料调节器具有智能电子式燃油调节器所具有的控制精度高、适应较复杂的运算与智能判断调节、功能扩展性强、可对运行参数监测判断，并实施相应控制等的优点；不仅具有燃油调节功能，而且还有多种安全保护功能、风险预防调节与控制功能；机械液压燃料供给调节器与燃料调节器的结合拓宽了燃油调节范围，可满足燃气轮机在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求。

如图1所示，机械液压燃料供给调节器10为机械液压燃油调节器，机械液压燃油调节器主要由柱塞泵、离心飞重摆活门、其它功能性活门、弹簧等组成。第一运行参数包括转速，机械液压燃油调节器根据靠差转改变离心飞重摆克服弹簧力来移动活门的位置，以达到改变燃油流量并控制转速。

下面以燃料供给调节装置应用于燃气轮机中进行结构与原理示例性说明。

一、起动过程控制

1、在燃气轮机点火启动阶段

1.1具体地，第二运行参数包括：转速与排气温度；当燃气轮机的转速达到预设的点火最低转速以上，燃料调节器40输出第三调节信号，油路开关20响应第三调节信号打开，给燃料喷嘴供入燃料点火；

1.2当转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度低于预设最低排气温度时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

2、起动过程控制及超温超转保护控制

2.1点火成功及加速过程如无超温、喘振等风险出现，燃气轮机起动加速过程的燃油控制由机械液压燃油调节器独立完成，转速与燃油流量之间基本成线性关系，当转速加速到95％左右时，机械液压燃油调节器[2]开始自动转为恒转速的差转调节模式，燃气轮机转速随之继续上升并稳定在空载转速，整个起动过程完成。

2.2如图1-图3中燃料回流器采用限流嘴32、泄油开关电磁阀31的方案，点火成功后，在转速上升的起动过程中如排气温度达到或超过预设最大排气温度时，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10输出端的部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，通过泄油使进入燃油喷嘴的燃油量减少，以控制降低排气温度，泄油量的多少决定燃油喷嘴燃油量减少的程度，泄油量由限流嘴32设计参数以及对应泄油时的进口燃油压力决定，燃油压力又与转速、限流嘴32流量数及燃油喷嘴流量数等参数关联。

2.3当泄油开关电磁阀31导通回流时，检测到排气温度小于预设最大排气温度时(下降到低于或等于预设的温度值)，燃料调节器40输出第四调节信号，燃料回流器响应第四调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，停止泄油。

2.4如果泄油开关电磁阀31导通后温度还继续上升，达到预设最大限制值时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，即控制开关电磁阀关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制起动电机停机。

2.5起动加速至空载过程中，如出现转速达到最高转速限制值，则燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，即控制开关电磁阀关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制起动电机停机。

3、起动过程防喘振控制

3.1燃料调节器40中预先存储控制对象燃气轮机压气机部件的工作特性曲线数据。

3.2根据图1，第二运行参数包括：转速、压气机压力、进气压力、进气温度、排气温度，或如图2第二运行参数仅包括：转速信号、进气温度、排气温度，或如图3第二运行参数仅包括：转速信号、排气温度。燃料调节器40被配置为能够通过将第二运行参数中各参数及进行组合，通过运算，分别获得较为准确或近似的燃气轮机压气机与涡轮共同工作线数据。

3.3燃料调节器40将3.1中所述的“压气机部件工作特性曲线数据”与3.2中计算得到的“共同工作线数据”进行对比判断，可获得相应的喘振裕度数据。

3.4如喘振裕度小于最小预定值，此时工作线接近压气机的喘振边界，则判断有喘振风险，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，即控制泄油开关电磁阀31导通，通过泄油使进入燃料喷嘴的燃料量减少，由此控制降低排气温度和涡轮前温度，使涡轮前温度/进气温度减小，改变工作点远离喘振边界；相同的喘振裕度，对应不同的相对折合转速，涡轮前温度/进气温度的数值不同；燃料调节器40继续根据监测的参数值变化进行运算判断；当工作点的喘振裕度大于预设的最大值时，则燃料调节器40输出第二调节信号，燃料回流器响应第二调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，燃料喷嘴的燃料量增加。通过以上方法，避免微型燃气轮机起动过程的喘振，作为防止微型燃气轮机起动过程喘振的措施之一，具有重要意义。

3.5图1至图3也可如图5形式，燃料调节器40设计放气活门控制第五调节信号。根据不同应用场景，可单独采用第一调节信号与第二调节信号，通过调控燃油流量防喘振；或单独采用第五调节信号，通过控制放气活门放气来防喘振；第一调节信号、第二调节信号与第五调节信号也可都采用，通过燃油流量和放气联合控制的方式来防喘振。

4微型燃气轮机的整个起动过程根据排气温度判断泄油和防喘控制判断泄油，有可能发生一次泄油控制，也有可能多次泄油控制，也有可能不出现泄油的情况。控制泄油的出现，有可能是因为排气温度超过限制值，也有可能是为避免压气机喘振而泄油。

二、带负载等转速控制过程

1、等转速控制的差转调节

1.1等转速燃油调节控制以机械液压燃油调节器为主，靠内部各种活门以及靠差转改变离心飞重摆克服弹簧力移动活门位置的共同工作，达到改变燃油流量并控制转速。

1.2燃气轮机负载较低时出现，当转速超过为泄油控制而预设的某一额定转速百分比上限时，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，即控制泄油开关电磁阀31导通，通过泄油使机械液压燃油调节器总的供油量增加，由此改变差转，使转速降低，减小由转差带来的控制误差。

1.3燃气轮机有一定负载或负载较高时出现，当转速低于为泄油控制而预设的某一额定转速百分比下限时，燃料调节器40输出第二调节信号，燃料回流器响应第二调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，此时机械液压燃油调节器总的供油量减少，由此改变差转，使转速升高，减小由转差带来的控制误差。

2、超温保护控制

燃气轮机运行过程中，当监测到的排气温度超过预设的最高温度时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20被配置为响应第四调节信号处于关闭状态，即控制开关电磁阀关闭，断油使燃气轮机停机。

3、超转保护控制

燃气轮机运行过程中，当监测到的转速信号超过预设的最高转速时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20被配置为响应第四调节信号处于关闭状态，即控制开关电磁阀关闭，断油使燃气轮机停机。

此外，还可以采用两套以上限流嘴32、泄油开关电磁阀31并联组合调节。基本原理同上，根据燃气轮机的使用及控制需要，可采用两套以上限流嘴32、泄油开关电磁阀31进行并联组合调节，燃料调节器40输出两路以上控制信号，此方法可进一步适应扩大调节范围、提高控制精度。

示例的，燃料回流器包括：无级调节电动阀，输入端与机械液压燃料供给调节器10的输出端连接，输出端与机械液压燃料供给调节器10的输入端连接，无级调节电动阀被配置为响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流或处于关闭状态。

将执行元件限流嘴32、泄油开关电磁阀31用无级调节电动阀33替代，将上述燃料调节器40的调节信号设计成基于对反馈输入监测信号判断的连续模拟或连续数字控制信号，通过执行元件无级调节电动阀33实现泄油量的无级调节，其它基本控制原理与上述相同，如图4所示，此方法可实现燃气轮机从起动到加载各运行状态的连续精准调节控制。在燃气轮机运行的等转速控制状态，采用如图4所示方案，可获得几乎无转差的恒转速精准调节控制。

其中，如图1-图5所示，燃料调节器40包括第一信号前置处理器41、第一处理器43、第一控制驱动信号45、第二信号前置处理器42、第二处理器44、第二控制驱动信号46。第一信号前置处理器41与第一处理器43连接，第一处理器43与第一控制驱动信号45连接，第二信号前置处理器42与第二处理器44连接，第二处理器44与第二控制驱动信号46连接。第一处理器43与第二处理器44之间能够进行通讯。前置处理模块用于对获取的信号进行例如数字化处理，处理器模块用于进行逻辑判断，控制驱动信号模块用于输出调节信号。

本公开提供的燃料供给调节装置，既具有机械液压式燃油调节器可靠性高，对高寒、高热、高盐雾和霉菌等环境的适应性强，不受电磁干扰影响等优点；又具有智能电子式燃油调节器所具有的控制精度高、适应较复杂的运算与智能判断调节、功能扩展性强、可对运行参数监测判断，并实施相应控制等的优点；不仅具有燃油调节功能，而且还有多种安全保护功能、风险预防调节与控制功能；机械液压燃油调节器与智能控制单元的结合拓宽了燃油调节范围，可满足燃气轮机在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求；将两方面的优势有机结合，形成一个新的控制系统，既有可靠性、适应性方面的优势，又有多功能控制特点和高精度控制等方面的优势；本调节装置在极端环境条件，如果智能电子模块失去作用，依靠机械液压式燃油调节器仍能独立维持基本功能的燃油调节控制与应急使用，特别适合可靠性要求高的某些特殊应用场合。

本公开的实施例还提供了一种燃料供给调节方法，如图6所示，该燃料供给调节方法，包括：

步骤S100、提供一上述的燃料供给调节装置；

步骤S200、通过机械液压燃料供给调节器根据第一运行参数调节供给至燃料喷嘴的燃料量；

步骤S300、通过燃料调节器根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三信号与第四信号；

步骤S400、使燃料回流器被应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应第二调节信号处于关闭状态；

步骤S500、使油路开关响应第三调节信号处于打开状态，或响应第四调节信号处于关闭状态。

步骤S600、使系统控制器响应第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

本公开提供的燃料供给调节方法，通过机械液压燃料供给调节器具有可靠性高，对高寒、高热、高盐雾和霉菌等环境的适应性强，不受电磁干扰影响等优点；通过燃料调节器具有智能电子式燃油调节器所具有的控制精度高、适应较复杂的运算与智能判断调节、功能扩展性强、可对运行参数监测判断，并实施相应控制等的优点；不仅具有燃油调节功能，而且还有多种安全保护功能、风险预防调节与控制功能；机械液压燃料供给调节器与燃料调节器的结合拓宽了燃油调节范围，可满足燃气轮机在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求。

下面，将对本公开提供的燃料供给调节方法的各步骤进行详细的说明。

在步骤S100中，提供一上述的燃料供给调节装置。

具体地，如图1所示，燃料供给调节装置包括：机械液压燃料供给调节器10、燃料调节器40、燃料回流器、油路开关20与系统控制器50，其他具体细节参见上述内容，在此不再赘述。

在步骤S200中，通过机械液压燃料供给调节器根据第一运行参数调节供给至燃料喷嘴的燃料量。

具体地，如图1所示，机械液压燃料供给调节器10为机械液压燃油调节器，机械液压燃油调节器主要由柱塞泵、离心飞重摆活门、其它功能性活门、弹簧等组成。第一运行参数包括转速，机械液压燃油调节器根据靠差转改变离心飞重摆克服弹簧力来移动活门的位置，以达到改变燃油流量并控制转速。

在步骤S300-S600中，通过燃料调节器根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三信号与第四信号；使燃料回流器被应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应第二调节信号处于关闭状态；使油路开关响应第三调节信号处于打开状态，或响应第四调节信号处于关闭状态；使系统控制器响应第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

具体地，一、起动过程控制

1、在燃气轮机点火启动阶段

1.1具体地，第二运行参数包括：转速与排气温度；当燃气轮机的转速达到预设的点火最低转速以上，通过燃料调节器40输出第三调节信号，油路开关20响应第三调节信号打开，给燃料喷嘴供入燃料点火；

1.2当转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度低于预设最低排气温度时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

2、起动过程控制及超温超转保护控制

2.1点火成功及加速过程如无超温、喘振等风险出现，燃气轮机起动加速过程的燃油控制由机械液压燃油调节器独立完成，转速与燃油流量之间基本成线性关系，当转速加速到95％左右时，机械液压燃油调节器[2]开始自动转为恒转速的差转调节模式，燃气轮机转速随之继续上升并稳定在空载转速，整个起动过程完成。

2.2如图1中燃料回流器采用限流嘴32、泄油开关电磁阀31的方案，点火成功后，在转速上升的起动过程中如排气温度达到或超过预设最大排气温度时，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，通过泄油使进入燃油喷嘴的燃油量减少，以控制降低排气温度，泄油量的多少决定燃油喷嘴燃油量减少的程度，泄油量由限流嘴32设计参数以及对应泄油时的进口燃油压力决定，燃油压力又与转速、限流嘴32流量数及燃油喷嘴流量数等参数关联。

2.3当泄油开关电磁阀31导通回流时，检测到排气温度小于预设最大排气温度时(下降到低于或等于预设的温度值)，燃料调节器40输出第四调节信号，燃料回流器响应第四调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，停止泄油。

2.4如果泄油开关电磁阀31导通后温度还继续上升，达到预设最大限制值时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，即控制开关电磁阀关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制起动电机停机。

2.5起动加速至空载过程中，如出现转速达到最高转速限制值，则燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20响应第四调节信号关闭，即控制开关电磁阀关闭，系统控制器50同时也响应第四调节信号控制起动电机停机。

3、起动过程防喘振控制

3.1燃料调节器40中预先存储控制对象燃气轮机压气机部件的工作特性曲线数据。

3.2根据图1，第二运行参数包括：转速、压气机压力、进气压力、进气温度、排气温度，或如图2第二运行参数仅包括：转速信号、进气温度、排气温度，或如图3第二运行参数仅包括：转速信号、排气温度。燃料调节器40被配置为能够通过将第二运行参数中各参数及进行组合，通过运算，分别获得较为准确或近似的燃气轮机压气机与涡轮共同工作线数据。

3.3燃料调节器40将3.1中所述的“压气机部件工作特性曲线数据”与3.2中计算得到的“共同工作线数据”进行对比判断，可获得相应的喘振裕度数据。

3.4如喘振裕度小于最小预定值，此时工作线接近压气机的喘振边界，则判断有喘振风险，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，即控制泄油开关电磁阀31导通，通过泄油使进入燃料喷嘴的燃料量减少，由此控制降低排气温度和涡轮前温度，使涡轮前温度/进气温度减小，改变工作点远离喘振边界；相同的喘振裕度，对应不同的相对折合转速，涡轮前温度/进气温度的数值不同；燃料调节器40继续根据监测的参数值变化进行运算判断；当工作点的喘振裕度大于预设的最大值时，则燃料调节器40输出第二调节信号，燃料回流器响应第二调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，燃料喷嘴的燃料量增加。通过以上方法，避免微型燃气轮机起动过程的喘振，作为防止微型燃气轮机起动过程喘振的措施之一，具有重要意义。

3.5图1至图3也可如图5形式，燃料调节器40设计放气活门控制第五调节信号输出端。根据不同应用场景，可单独采用第一调节信号与第二调节信号，通过调控燃油流量防喘振；或单独采用第五调节信号，通过控制放气活门放气来防喘振；第一调节信号、第二调节信号与第五调节信号也可都采用，通过燃油流量和放气联合控制的方式来防喘振。

4微型燃气轮机的整个起动过程根据排气温度判断泄油和防喘控制判断泄油，有可能发生一次泄油控制，也有可能多次泄油控制，也有可能不出现泄油的情况。控制泄油的出现，有可能是因为排气温度超过限制值，也有可能是为避免压气机喘振而泄油。

二、带负载等转速控制过程

1、等转速控制的差转调节

1.1等转速燃油调节控制以机械液压燃油调节器为主，靠内部各种活门以及靠差转改变离心飞重摆克服弹簧力移动活门位置的共同工作，达到改变燃油流量并控制转速。

1.2燃气轮机负载较低时出现，当转速超过为泄油控制而预设的某一额定转速百分比上限时，燃料调节器40输出第一调节信号，燃料回流器响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流，即控制泄油开关电磁阀31导通，通过泄油使机械液压燃油调节器总的供油量增加，由此改变差转，使转速降低，减小由转差带来的控制误差。

1.3燃气轮机有一定负载或负载较高时出现，当转速低于为泄油控制而预设的某一额定转速百分比下限时，燃料调节器40输出第二调节信号，燃料回流器响应第二调节信号关闭，即控制泄油开关电磁阀31关闭，此时机械液压燃油调节器总的供油量减少，由此改变差转，使转速升高，减小由转差带来的控制误差。

2、超温保护控制

燃气轮机运行过程中，当监测到的排气温度超过预设的最高温度时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20被配置为响应第四调节信号处于关闭状态，即控制开关电磁阀关闭，断油使燃气轮机停机。

3、超转保护控制

燃气轮机运行过程中，当监测到的转速信号超过预设的最高转速时，燃料调节器40输出第四调节信号，油路开关20被配置为响应第四调节信号处于关闭状态，即控制开关电磁阀关闭，断油使燃气轮机停机。

此外，还可以采用两套以上限流嘴32、泄油开关电磁阀31并联组合调节。基本原理同上，根据燃气轮机的使用及控制需要，可采用两套以上限流嘴32、泄油开关电磁阀31进行并联组合调节，燃料调节器40输出两路以上控制信号，此方法可进一步适应扩大调节范围、提高控制精度。

示例的，燃料回流器包括：无级调节电动阀33，输入端与机械液压燃料供给调节器10的输出端连接，输出端与机械液压燃料供给调节器10的输入端连接，无级调节电动阀33被配置为响应第一调节信号处于打开状态以使机械液压燃料供给调节器10的输出端部分燃料向机械液压燃料供给调节器10的输入端回流或处于关闭状态。

将执行元件限流嘴32、泄油开关电磁阀31用无级调节电动阀33替代，将上述燃料调节器40的调节信号设计成基于对反馈输入监测信号判断的连续模拟或连续数字控制信号，通过执行元件无级调节电动阀33实现泄油量的无级调节，其它基本控制原理与上述相同，如图4所示，此方法可实现燃气轮机从起动到加载各运行状态的连续精准调节控制。在燃气轮机运行的等转速控制状态，采用如图4所示方案，可获得几乎无转差的精准调节控制。

本公开提供的燃料供给调节方法，既具有机械液压式燃油调节器可靠性高，对高寒、高热、高盐雾和霉菌等环境的适应性强，不受电磁干扰影响等优点；又具有智能电子式燃油调节器所具有的控制精度高、适应较复杂的运算与智能判断调节、功能扩展性强、可对运行参数监测判断，并实施相应控制等的优点；不仅具有燃油调节功能，而且还有多种安全保护功能、风险预防调节与控制功能；机械液压燃油调节器与智能控制单元的结合拓宽了燃油调节范围，可满足燃气轮机在高原、高热、高寒等极端环境条件下的控制要求；将两方面的优势有机结合，形成一个新的控制系统，既有可靠性、适应性方面的优势，又有多功能控制特点和高精度控制等方面的优势；本调节装置在极端环境条件，如果智能电子模块失去作用，依靠机械液压式燃油调节器仍能独立维持基本功能的燃油调节控制与应急使用，特别适合可靠性要求高的某些特殊应用场合。

本公开的实施例还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述的燃料供给调节装置。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种燃料供给调节装置，其特征在于，包括：

机械液压燃料供给调节器，输入端用于与燃油存储单元连接，输出端用于与燃料喷嘴连接，所述机械液压燃料供给调节器被配置为根据第一运行参数调节供给至所述燃料喷嘴的燃料量；

燃料调节器，被配置为根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三调节信号与第四调节信号；

燃料回流器，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端与所述机械液压燃料供给调节器的输入端连接，所述燃料回流器被配置为响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应所述第二调节信号处于关闭状态；

油路开关，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端用于与所述燃料喷嘴连接，所述油路开关被配置为响应所述第三调节信号处于打开状态，或响应所述第四调节信号处于关闭状态；

系统控制器，与所述燃料调节器连接，所述系统控制器被配置为响应所述第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机；

其中，通过所述燃料调节器、燃料回流器、油路开关与系统控制器形成智能电子模块，通过所述智能电子模块与机械液压燃料供给调节器配合能够使目标动力设备处于恒转速调节模式；若所述智能电子模块失去作用，能够采用所述机械液压燃料供给调节器独立维持基本功能的差转调节模式控制。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，第二运行参数包括：转速与排气温度；当所述转速达到预设的点火最低转速以上，所述燃料调节器输出所述第三调节信号，所述油路开关响应所述第三调节信号打开，给燃料喷嘴供入燃料点火；

当所述转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度低于预设最低排气温度时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

3.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，当所述转速达到预设的点火最低转速以上，且排气温度大于预设最大排气温度时，所述燃料调节器输出所述第一调节信号，所述燃料回流器响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流；

当回流时，所述燃料调节器获取的排气温度小于预设最大排气温度时，所述燃料调节器输出所述第二调节信号，所述燃料回流器响应所述第二调节信号关闭。

4.根据权利要求3所述的调节装置，其特征在于，当回流时，所述燃料调节器获取的排气温度大于预设最大限制值时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

5.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，当所述转速达到最高转速限制值时，所述燃料调节器输出所述第四调节信号，所述油路开关响应所述第四调节信号关闭。

6.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，第二运行参数包括：转速、压气机压力、进气压力、进气温度、排气温度；所述燃料调节器被配置为能够通过将所述第二运行参数中各参数及进行组合，确定燃气轮机压气机与涡轮共同工作线数据，将所述共同工作线数据与预设压气机部件工作特性曲线数据进行判断，确定喘振裕度的数据；

当所述喘振裕度小于最小预定值，则判断有喘振风险，所述燃料调节器输出所述第一调节信号，所述燃料回流器响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流；

当所述喘振裕度大于最大预定值，所述燃料调节器输出所述第二调节信号，所述燃料回流器响应所述第二调节信号关闭。

7.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于，所述燃料调节器被配置为还根据第二运行参数输出第五调节信号，所述第五调节信号被配置为控制放气活门放气。

8.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述燃料回流器包括：

无级调节电动阀，输入端与所述机械液压燃料供给调节器的输出端连接，输出端与所述机械液压燃料供给调节器的输入端连接，所述无级调节电动阀被配置为响应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流或处于关闭状态。

9.一种燃料供给调节方法，其特征在于，包括：

提供一权利要求1-8任一项所述的燃料供给调节装置；

通过机械液压燃料供给调节器根据第一运行参数调节供给至所述燃料喷嘴的燃料量；

通过燃料调节器根据第二运行参数输出第一调节信号、第二调节信号、第三信号与第四信号；

使燃料回流器被应所述第一调节信号处于打开状态以使所述机械液压燃料供给调节器的输出端部分燃料向所述机械液压燃料供给调节器的输入端回流，或响应所述第二调节信号处于关闭状态；

使油路开关响应所述第三调节信号处于打开状态，或响应所述第四调节信号处于关闭状态；

使系统控制器响应所述第四调节信号控制点火电嘴关闭和起动机停机。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的燃料供给调节装置。

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