CN113294246B - 一种燃气轮机可转导叶控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机可转导叶控制方法，通过获取燃气轮机运行数据计算可转导叶的折合转速，依据折合转速计算可转导叶的叶片角度；确定液压系统的行程值与可转导叶的叶片角度的线性关系，通过控制液压系统的行程值进而控制可转导叶的叶片角度，并进行燃气轮机可转导叶试运行控制。液压系统采用电动控制，控制精度高，本发明通过试验的方法找到进口导叶和低压转速的关系，对可转导叶进行角度控制，能够提高燃气轮机可转导叶的控制精度，提高了低压压气机效率，保障燃气轮机的顺利运行。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机技术领域，具体属于一种燃气轮机可转导叶控制方法。
背景技术
传统的燃机控制采用低压压气机空气为介质机械驱动联动环完成可转静叶动作，现在可转静叶由3级改为4级，同时采用步进电机进行调整好可转导叶转动机构后，四列可转导叶即可实现一缸联动，可转导叶控制程序针对进口导叶进行动作控制。传统的燃气轮机叶片存在控制精度低，液压系统对可转导叶卡滞，无法按照控制指令到规定角度的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃气轮机可转导叶控制方法，能够提高燃气轮机可转导叶的控制精度，提高了低压压气机效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃气轮机可转导叶控制方法，获取燃气轮机运行数据计算可转导叶的折合转速，依据折合转速计算可转导叶的叶片角度；
确定行程值与可转导叶的叶片角度的线性关系，通过控制行程值进而控制可转导叶的叶片角度，并进行燃气轮机可转导叶试运行控制。
优选的，所述折合转速的计算公式如下：
式中：
为燃气轮机中燃气发生器的进口温度，单位K；
n实际为低压压气机转速传感器数值的平均值。
优选的，所述折合转速与可转导叶的叶片角度对应关系如下：
当0≤n折合≤6000时，所述进口可转导叶角度为-29°；
当6000≤n折合≤8000时，所述进口可转导叶角度与折合转速的线性公式为＝a*n折合-b(a≥0.02；b≥100)；
当n折合＞8000时，所述进口可转导叶角度＝0°。
优选的，所述液压控制系统的行程值与可转导叶的叶片角度关系式为X＝CY+D(C>1；D>20)；
式中：X为液压控制系统的行程值；Y为可转导叶的角度值。
优选的，在进行燃气轮机可转导叶试运行控制前，对可转导叶的装配进行检查，可转导叶在转角范围内自由转动，无刮蹭。
优选的，在试运行控制中，可转导叶的控制指令发出2s后，进行控制指令和反馈偏差的判断，若控制的可转导叶的叶片角度与反馈的可转导叶的叶片角度大于1°时，仅进行预警；若控制的可转导叶的叶片角度与反馈的可转导叶的叶片角度大于2°时，需进行故障报警。
优选的，在试运行控制中，当转速传感器测得的物理转速信号失效时，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警，可转导叶保留当前位置，是否停机人为进行判断。
优选的，在试运行控制中，当转速传感器的采样数值不正常跳变时，进行报警。
优选的，在试运行控制中，当两只转速传感器均报警时，若可转导叶角度大于-15°，控制系统以5°/s的速率使可转导叶降至-15°并停止动作，机组工况保持不变；若可转导叶角度小于等于-15°，可转导叶角度保持当前值，机组工况保持不变，人为判断是否需要停机。
优选的，在试运行控制中，当燃气发生器进口处的温度传感器断线故障时，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警；可转导叶保留当前位置，人为判断是否需要停机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种燃气轮机可转导叶控制方法，通过获取燃气轮机运行数据计算可转导叶的折合转速，并依据折合转速计算可转导叶的叶片角度，然后通过液压系统的控制可转导叶的叶片角度，液压系统采用电动控制，控制精度高。本发明通过试验的方法找到进口导叶和低压转速的关系，对可转导叶进行角度控制，保障燃气轮机的顺利运行。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供了一种燃气轮机可转导叶控制方法，包括以下步骤，
步骤1：可转导叶与折合转速的控制方法；
不同于原型机可转导叶转角受高压压气机出口压力控制，本发明中先获取燃气轮机运行数据计算可转导叶的折合转速，找出低压压气机可转导叶角度与低压压气机折合转速绑定并呈线性关系。
折合转速的计算方法；
式中：
燃气发生器进口温度，单位K。
n实际：两只低压压气机转速传感器数值取平均值。
步骤2：可转导叶角度的控制方法；
在调整好可转导叶转动机构后，四列可转导叶即可实现一缸联动，可转导叶控制程序针对进口导叶进行动作控制。
当机组工况运行、限制保护、正常停机、故障停机等情况下，机组按以下规律进行调节：
(1)区间1：0≤n折合≤6000，进口可转导叶角度-K1°；
(2)区间2：6000＜n折合≤8000，进口可转导叶角度＝a*n折合-b(a≥0.02；b≥100)；
(3)区间3：n折合＞8000，进口可转导叶角度＝0°；
步骤3：可转导叶角度与液压控制系统行程值的关系；
控制系统需将行程值换算成可转导叶角度公式如下：
X＝CY+D(C>1；D>20)；
X：行程值，单位mm；
Y：角度值，单位°。
步骤4：液压控制系统信号与行程的关系；
可转导叶给定信号：A0，4-20mA，对应行程0-100mm；
可转导叶给定信号：AI，4-20mA，对应行程0-100mm。
进行燃气轮机可转导叶试运行控制时，首先进行装配前检查：
IGV(进口可转导叶)在-K1°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。(K1≥29)
S0(0级可转导叶)在-K1+3°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
S1(1级可转导叶)在-K1+9°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
S2(2级可转导叶)在-K1+11°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
依据装配要求进行装配；
IGV(进口可转导叶)的安装角度为-K1°。
S0(0级可转导叶)的安装角度为-K1+3°。
S1(1级可转导叶)的安装角度为-K1+9°。
S2(2级可转导叶)的安装角度为-K1+11°。
实施例
一种燃气轮机可转导叶控制方法，包括以下3个方法；
一、叶片控制方法。
1)控制方法。
在调整好可转导叶转动机构后，四列可转导叶即可实现一缸联动，可转导叶控制程序针对进口导叶进行动作控制。
当机组工况运行、限制保护、正常停机、故障停机等情况下，机组按以下规律进行调节：
a)区间1：0≤n折合≤6000，进口可转导叶角度＝-29°；
b)区间2：6000≤n折合≤8000，进口可转导叶角度＝a*n折合-b(a≥0.02；b≥100)，为了消除转速测量值波动对可转导叶角度的动态影响，在此区间内，1秒间隔折合转速差值在+30rpm范围内时可转导叶角度不变化。
c)区间3：n折合＞8000，进口可转导叶角度＝0°
可转导叶角度与液压控制系统行程值的关系，控制系统需得行程值换算成可转导叶角度公式如下：
X＝CY+D(C>1；D>20)
X：行程值，单位mm；
Y：角度值，单位。
液压控制系统信号与行程的关系：
可转导叶给定信号：A0，4-20mA，对应行程0-100mm；
可转导叶给定信号：AI，4-20mA，对应行程0-100mm。
二、调试方法；
试验前的准备工作。
检查可转导叶执行机构的动作是否正常：输人4-20mA对应行程为0-100mm，进口可转导叶的对应角度为Y＝X-D/C(X为行程值)。检查满足准备工作要求后，进入装配前检查工作。
装配前检查；
进口可转导叶在-29°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
0级可转导叶在-26°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
1级可转导叶在-20°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
2级可转导叶在-18°到0°的范围内能够自由转动，无刮蹭。
检查满足要求后，进入装配步骤。
装配要求：进口可转导叶的安装角度为-29°。
0级可转导叶的安装角度为-26°。
1级可转导叶的安装角度为-20°。
2级可转导叶的安装角度为-18°。
检查满足装配要求要求后，进行发动机正常试车。
三、保护方法；
a)闭环保护措施。
可转导叶给定指令发出2s后，进行给定指令和反馈偏差判断，若大于1°时，仅进行预警；若大于2°时，需进行故障报警。控制系统不允许机组进行升降工况，排查故障能否在线修复，如无法在线修复，人为判断是否需要停机。
b)转速信号失效的保护措施
当测得的物理转速信号失效，包括：
当一只或两只转速传感器断线，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警，可转导叶保留当前位置，是否停机人为进行判断。
当转速传感器采样数值不正常跳变，进行报警(判断传感器故障条件为5ms周期间隔差值大于40rpm)。当仅一只转速传感器报警，可人为将该转速值进行屏蔽，不参与计算。
当两只转速传感器均报警时，若可转导叶角度大于-15°，控制系统以5°/s的速率使可转导叶降至-15°并停止动作，机组工况保持不变；若可转导叶角度小于等于-15°，可转导叶角度保持当前值，机组工况保持不变。人为判断是否需要停机。
c)温度信号故障的保护措施
燃气发生器进口温度相关的传感器断线故障时，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警、可转导叶保留当前位置，人为判断是否需要停机。
经过调试后不同于原型机可转导叶转角受高压压气机出口压力控制，改进型低压压气机可转导叶角度与低压压气机折合转速绑定并呈线性关系，各特征折合转速对应的可转导叶转角如下表所示。
Claims (1)
1.一种燃气轮机可转导叶控制方法，其特征在于，获取燃气轮机运行数据计算可转导叶的折合转速，依据折合转速计算可转导叶的叶片角度；
确定行程值与可转导叶的叶片角度的线性关系，通过控制行程值进而控制可转导叶的叶片角度，并进行燃气轮机可转导叶试运行控制；
所述折合转速的计算公式如下：
式中：
为燃气轮机中燃气发生器的进口温度，单位K；
n实际为低压压气机转速传感器数值的平均值；
所述折合转速与可转导叶的叶片角度对应关系如下：
当0≤n折合≤6000时，所述可转导叶角度为-29°；
当6000≤n折合≤8000时，所述可转导叶角度与折合转速的线性公式为=a*n折合-b（a≥0.02；b≥100）；
当n折合＞8000时，所述可转导叶角度=0°；
在试运行控制中，可转导叶的控制指令发出2s后，进行控制指令和反馈偏差的判断，若控制的可转导叶的叶片角度与反馈的可转导叶的叶片角度大于1°时，仅进行预警；若控制的可转导叶的叶片角度与反馈的可转导叶的叶片角度大于2°时，需进行故障报警；
液压控制系统的行程值与可转导叶的叶片角度关系式为X=CY+D（C>1；D>20）；
式中：X为液压控制系统的行程值；Y为可转导叶的角度值；
在进行燃气轮机可转导叶试运行控制前，对可转导叶的装配进行检查，可转导叶在转角范围内自由转动，无刮蹭；
在试运行控制中，当转速传感器测得的物理转速信号失效时，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警，可转导叶保留当前位置，是否停机人为进行判断；
当转速传感器的采样数值不正常跳变时，进行报警；
当两只转速传感器均报警时，若可转导叶角度大于-15°，控制系统以5°/s的速率使可转导叶降至-15°并停止动作，机组工况保持不变；若可转导叶角度小于等于-15°，可转导叶角度保持当前值，机组工况保持不变，人为判断是否需要停机；
当燃气发生器进口处的温度传感器断线故障时，控制系统自动保留前一周期采样数值，进行断线报警；可转导叶保留当前位置，人为判断是否需要停机。
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|---|---|
| CN (1) | CN113294246B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1374871A (en) * | 1971-10-15 | 1974-11-20 | Westinghouse Electric Corp | Digital computer control system for monitoring and controlling operation of industrial gas turbine apparatus |
| CA1070387A (en) * | 1974-08-08 | 1980-01-22 | Westinghouse Electric Corporation | Digital/analog interface system especially useful in turbine and power plant control system |
| US4266401A (en) * | 1977-12-22 | 1981-05-12 | The Garrett Corporation | Gas turbine engine fuel control |
| CN108005795A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-08 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种压气机进口导叶角度实时控制装置及方法 |
| CN108223140A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种三轴式燃气轮机动力涡轮进口导叶控制规律优化方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279568A (en) * | 1978-10-16 | 1981-07-21 | United Technologies Corporation | Vane angle control |
| US4423594A (en) * | 1981-06-01 | 1984-01-03 | United Technologies Corporation | Adaptive self-correcting control system |
| US5357748A (en) * | 1992-11-09 | 1994-10-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Compressor vane control for gas turbine engines |
| US6735955B2 (en) * | 2001-10-10 | 2004-05-18 | Goodrich Pump & Engine Control Systems, Inc. | Control system for positioning compressor inlet guide vanes |
| DE102004054608B4 (de) * | 2004-09-21 | 2006-06-29 | Repower Systems Ag | Verfahren zur Regelung einer Windenergieanlage und Windenergieanlage mit einem Rotor |
| CN101260858B (zh) * | 2008-04-17 | 2010-04-21 | 山东电力研究院 | 大型水轮机导叶同步性调整与控制方法 |
| ES2571212T3 (es) * | 2009-07-21 | 2016-05-24 | Alstom Technology Ltd | Método para el control de motores de turbina de gas |
| US9303565B2 (en) * | 2012-06-29 | 2016-04-05 | Solar Turbines Incorporated | Method and system for operating a turbine engine |
| US10267326B2 (en) * | 2012-09-27 | 2019-04-23 | United Technologies Corporation | Variable vane scheduling |
| US9982607B2 (en) * | 2015-07-20 | 2018-05-29 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Shaft failure detection using passive control methods |
| EP3225812B1 (en) * | 2016-03-29 | 2019-02-27 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | A two-shaft gas turbine, and the control method of opening degree of inlet guide vane of the gas turbine |
| CN107304716A (zh) * | 2016-04-22 | 2017-10-31 | 北京澳尔金石油技术开发有限公司 | 一种燃气轮机故障监测方法及装置 |
| JP2018173004A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの停止方法、及びガスタービンの制御装置、ガスタービンプラント |
| JP2019052586A (ja) * | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 株式会社Ihi | 圧縮機制御装置 |
| CN109356726B (zh) * | 2018-12-14 | 2019-09-13 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法 |
| CN109885023B (zh) * | 2019-02-21 | 2020-10-27 | 杭州汽轮动力集团有限公司 | 一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验系统 |
-
2021
- 2021-06-30 CN CN202110741708.2A patent/CN113294246B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1374871A (en) * | 1971-10-15 | 1974-11-20 | Westinghouse Electric Corp | Digital computer control system for monitoring and controlling operation of industrial gas turbine apparatus |
| CA1070387A (en) * | 1974-08-08 | 1980-01-22 | Westinghouse Electric Corporation | Digital/analog interface system especially useful in turbine and power plant control system |
| US4266401A (en) * | 1977-12-22 | 1981-05-12 | The Garrett Corporation | Gas turbine engine fuel control |
| CN108223140A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-06-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种三轴式燃气轮机动力涡轮进口导叶控制规律优化方法 |
| CN108005795A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-08 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种压气机进口导叶角度实时控制装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 某型燃气轮机可调导叶转角液压伺服比例控制系统设计;孙晓军;《航空发动机》;20090415(第02期);全文 * |
| 燃气轮机联合循环电厂运行中IGV角度的控制;周昭亮;《燃气轮机技术》;19961225(第04期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113294246A (zh) | 2021-08-24 |
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|---|---|---|---|
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