CN113606180B - 一种压气机控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压气机控制方法和装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，所述控制方法包括可调静叶初始角度设定步骤、负荷因子计算步骤、负荷因子比较步骤和可调静叶调整步骤。本发明还涉及了相应的控制装置。该控制方法和装置通过调节各级可调静叶叶片的角度，能使得压气机前各级负荷增加均匀，压气机裕度即达到最高，生成了可适应压气机不同工况的多级可调静叶最优控制规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种压气机控制方法和装置，具体而言，涉及一种燃气轮机多级可调静叶的控制方法和装置。
背景技术
随着现代重型燃机技术指标愈发先进，作为燃机三大部件之一的压气机入口流量与级负荷要求也越来越高，这使得压气机内部流动更加复杂，也更容易出现失速喘振等流动失稳现象，威胁燃机运行安全。
对于燃机变工况运行(主要是低转速运行)，因转速低，动叶旋转的切线速度不足，压气机各级加功量与气体压缩程度低，气体达不到预期的压缩状态，会使得压气机后面级的流通面积不足，处于堵塞状态；因后面级堵塞而使得前面级背压偏高，处于近失速状态，这就是压气机低转速运行出现的典型现象——“前喘后堵”。
为了扩展压气机可运行的工作范围，保障压气机运行稳定，燃机机型可采用了多级可调静叶(VGVs)的技术。在燃机处于非设计工况运行时，各排可转动角度的VGV叶片可以转动调节到一定角度，改善压气机前面级的流动状态，重新分配压气机前面级各级负荷。从而达到扩宽压气机前面级失速裕度以及提高压气机运行效率的效果。
如专利CN105715574B公开了一种导叶调节控制装置，包括可变几何出口导叶及对应的数据采集与处理系统，通过数据采集于处理系统发出调节指令，步进调整出口导叶前部的安装角，避免在变工况下运行时，由于导叶进口冲角过大，造成流动分离或者堵塞，同时由于导叶后部保持不动，导叶转动对排气扩散段与燃烧室流动影响很小。具体来讲，该技术是根据阈值步进调整出口导叶前部的安装角。
又如专利CN102852840B公开了一种用于轴流压缩系统变工况的可调导/静叶控制方法，涉及燃气轮机技术，针对目前带有可调导/静叶的多级轴流压缩系统，通过能够在线调节导/静叶角度的控制器，在压缩系统变工况运行时，调节导/静叶的角度值，达到效率寻优的目的。
可见，上述现有技术采用了角度阈值或者多次试验的方法以提升燃气轮机的工作效率，但是对于如何提升压气机的失速裕度以及在特定工况下如何调整压气机的可调静叶，特别是对于多级可调静叶的研究，还相对缺乏。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种压气机控制方法，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压气机控制方法，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
可调静叶初始角度设定步骤，其中根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
负荷因子计算步骤，其中对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
负荷因子比较步骤，其中对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
可调静叶调整步骤，根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正。
优选的，所述负荷因子计算步骤中的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度。
优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶。
优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上。
优选的，所述可调静叶调整步骤中，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度；
若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。
优选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，在所述可调静叶调整步骤中，对所述可调静叶的角度调整N度。
优选的，在所述可调静叶调整步骤中，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
优选的，所述控制方法还包括压气机通流算例建立步骤，其中形成待分析的所述压气机的通流算例，利用所述通流算例进行所述负荷因子计算步骤。
优选的，所述控制方法还包括压气机工况设定步骤，其中向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，所述可调静叶初始角度设定步骤中利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度。
优选的，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速。
优选的，所述控制方法还包括近失速点控制步骤，所述近失速点控制步骤先于所述负荷因子比较步骤进行，在所述近失速点控制步骤中利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点。
优选的，所述预设参数为所述压气机的气体流量。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压气机控制装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制装置包括可调静叶初始角度设定模块、负荷因子计算模块、负荷因子比较模块和可调静叶调整模块；
所述可调静叶初始角度设定模块根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
所述负荷因子计算模块对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
所述负荷因子比较模块对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
所述可调静叶调整模块根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正。
优选的，所述负荷因子计算模块使用的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度。
优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶。
优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上。
优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度；
若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。
优选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，对所述可调静叶的角度调整N度。
优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
优选的，所述控制装置还包括压气机通流算例建立模块，所述压气机通流算例建立模块形成待分析的所述压气机的通流算例，所述负荷因子计算模块利用所述通流算例进行所述负荷因子的计算。
优选的，所述控制装置还包括压气机工况设定模块，所述压气机工况设定模块向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，所述可调静叶初始角度设定模块利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度。
优选的，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速。
优选的，所述控制装置还包括近失速点控制模块，在所述近失速点控制模块利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点。
优选的，所述预设参数为所述压气机的气体流量。
通过本发明的多级可调静叶控制方法，取得了以下有益效果：
1、该控制方法通过调节各级可调静叶叶片的开启或关闭角度，能使得压气机前各级负荷增加均匀，近乎同时接近失速状态，在这种状态下，压气机裕度即达到最高；
2、在对燃机压气机进行通流分析计算的基础上，生成了可适应压气机不同工况的多级可调静叶最优控制规律；
3、该控制方法，可使得压气机各级叶片的负荷分配更加均衡；
4、能有效确定燃气轮机压气机在低转速运行工况下的最优多级可调静叶控制规律，为机组实际运行调试提供理论参考值，降低了燃机运行调试过程中对机组运行经验的依赖和人为失误的风险。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例1中的控制方法流程图；以及
图2示出了根据本发明的实施例1中的控制装置模块图；以及
图3示出了根据本发明的实施例2中的控制方法流程图；以及
图4示出了根据本发明的实施例2中的控制装置模块图；以及
图5示出了根据本发明的实施例3中的控制方法流程图；以及
图6示出了根据本发明的实施例3中的控制装置模块图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种燃气轮机压气机控制方法，优选的，该控制方法可当燃气轮机压气机处于低转速工况时启用，但是，当压气机处于其他工况时，也可采用该控制方法进行控制调节。同时需要说明的是，其他叶轮机械的压气机同样可采用该控制方式进行调控。
所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，所述控制方法包括如下步骤：
S1，可调静叶初始角度设定步骤，其中根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
S2，负荷因子计算步骤，其中对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
S3，负荷因子比较步骤，其中对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
S4，可调静叶调整步骤，根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正。
若不存在高负荷因子叶片，则调整完成(步骤S5)。
该实施例还包括能实现上述控制方法的控制装置，如图2所示：一种压气机控制装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制装置包括可调静叶初始角度设定模块100、负荷因子计算模块200、负荷因子比较模块300和可调静叶调整模块400；
所述可调静叶初始角度设定模块100根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
所述负荷因子计算模块200对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
所述负荷因子比较模块300对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
所述可调静叶调整模块400根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正。
对可调静叶进行修正后，各级叶片的负荷因子相当，不存在高负荷因子叶片，负荷分配更加均衡，压气机失速裕度提高。
实施例2
如图3所示，一种燃气轮机压气机控制方法，优选的，该控制方法可当燃气轮机压气机处于低转速工况时启用，但是，当压气机处于其他工况时，也可采用该控制方法进行控制调节。同时需要说明的是，其他叶轮机械的压气机同样可采用该控制方式进行调控。
所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，所述控制方法包括如下步骤：
S6，压气机通流算例建立步骤，其中形成待分析的所述压气机的通流算例；
S7，压气机工况设定步骤，其中向所述通流算例输入所述压气机的工况参数；
S1，可调静叶初始角度设定步骤，所述可调静叶初始角度设定步骤中利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速；
S2，负荷因子计算步骤，利用所述通流算例进行所述负荷因子计算，步骤其中对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子，所述负荷因子计算步骤中的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度；
S3，负荷因子比较步骤，其中对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片，优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶，更优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上；
S4，可调静叶调整步骤，根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，优选的，所述可调静叶调整步骤中，判断高负荷因子叶片是否为可调静叶(步骤S401)，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度(步骤S402)，若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度(步骤S403)。可选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，在所述可调静叶调整步骤中，对所述可调静叶的角度调整N度。优选的，在所述可调静叶调整步骤中，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
若不存在高负荷因子叶片，则调整完成(步骤S5)。
另外，本实施例还包括了实现上述控制方法的控制装置，如图4所示。
一种压气机控制装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制装置包括压气机通流算例建立模块500、压气机工况设定模块600、可调静叶初始角度设定模块100、负荷因子计算模块200、负荷因子比较模块300和可调静叶调整模块400。
所述压气机通流算例建立模块500形成待分析的所述压气机的通流算例，所述负荷因子计算模块200利用所述通流算例进行所述负荷因子的计算；
所述压气机工况设定模块600向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，可调静叶初始角度设定模块100利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度，优选的，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速；
所述可调静叶初始角度设定模块100根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
所述负荷因子计算模块200对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子，优选的，所述负荷因子计算模块使用的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度；
所述负荷因子比较模块300对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片，优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶，优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上；
所述可调静叶调整模块400根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度，若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。可选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，对所述可调静叶的角度调整N度。优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
通过以上技术方案对可调静叶的初始角度进行修正后，各级叶片的负荷因子相当，不存在高负荷因子叶片，负荷分配更加均衡，压气机失速裕度提高。并且，利用通流算例计算得到压气机可调静叶初始角度，使得初始角度的设定更为合理。
实施例3
如图5所示，一种燃气轮机压气机控制方法，优选的，该控制方法可当燃气轮机压气机处于低转速工况时启用，但是，当压气机处于其他工况时，也可采用该控制方法进行控制调节。同时需要说明的是，其他叶轮机械的压气机同样可采用该控制方式进行调控。
所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，所述控制方法包括如下步骤：
S6，压气机通流算例建立步骤，其中形成待分析的所述压气机的通流算例；
S7，压气机工况设定步骤，其中向所述通流算例输入所述压气机的工况参数；
S1，可调静叶初始角度设定步骤，所述可调静叶初始角度设定步骤中利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速；
S2，负荷因子计算步骤，利用所述通流算例进行所述负荷因子计算，步骤其中对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子，所述负荷因子计算步骤中的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度；
S8，近失速点控制步骤，在所述近失速点控制步骤中利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点(步骤S801)，判断负荷因子是否超过近失速点(步骤S802)，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点，优选的，所述预设参数为所述压气机的气体流量；
S3，负荷因子比较步骤，其中对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片，优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶，更优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上；
S4，可调静叶调整步骤，根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，优选的，所述可调静叶调整步骤中，判断高负荷因子叶片是否为可调静叶(步骤S401)，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度(步骤S402)，若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度(步骤S403)。可选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，在所述可调静叶调整步骤中，对所述可调静叶的角度调整N度。优选的，在所述可调静叶调整步骤中，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
另外，本实施例还包括了实现上述控制方法的控制装置，如图6所示。
一种压气机控制装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制装置包括压气机通流算例建立模块500、压气机工况设定模块600、可调静叶初始角度设定模块100、负荷因子计算模块200、近失速点控制模块700、负荷因子比较模块300和可调静叶调整模块400。
所述压气机通流算例建立模块500形成待分析的所述压气机的通流算例，所述负荷因子计算模块200利用所述通流算例进行所述负荷因子的计算；
所述压气机工况设定模块600向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，可调静叶初始角度设定模块100利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度，优选的，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速；
所述可调静叶初始角度设定模块100根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
所述负荷因子计算模块200对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子，优选的，所述负荷因子计算模块使用的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度；
所述近失速点控制模块700利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点，优选的，所述预设参数为所述压气机的气体流量；
所述负荷因子比较模块300对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片，优选的，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶，优选的，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上；
所述可调静叶调整模块400根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度，若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。可选的，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，对所述可调静叶的角度调整N度。优选的，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
对可调静叶进行修正后，各级叶片的负荷因子相当，不存在高负荷因子叶片，负荷分配更加均衡，压气机失速裕度提高。并且，利用通流算例计算得到压气机可调静叶初始角度，使得初始角度的设定更为合理；还将负荷因子与近失速点进行了比较控制，修正使用的压气机参数将负荷因子最高值降低至近失速点，防止了对于可调静叶的不当修正。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例均实现了如下有益效果：
1、该控制方法通过调节各级可调静叶叶片的开启或关闭角度，能使得压气机前各级负荷增加均匀，近乎同时接近失速状态，在这种状态下，压气机裕度即达到最高；
2、在对燃机压气机进行通流分析计算的基础上，生成了可适应压气机不同工况的多级可调静叶最优控制规律；
3、该控制方法，可使得压气机各级叶片的负荷分配更加均衡；
4、能有效确定燃气轮机压气机在低转速运行工况下的最优多级可调静叶控制规律，为机组实际运行调试提供理论参考值，降低了燃机运行调试过程中对机组运行经验的依赖和人为失误的风险。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种压气机控制方法，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
可调静叶初始角度设定步骤，其中根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
负荷因子计算步骤，其中对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
负荷因子比较步骤，其中对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
可调静叶调整步骤，根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，所述负荷因子计算步骤中的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度。
2.根据权利要求1所述的压气机控制方法，其特征在于，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶。
3.根据权利要求1所述的压气机控制方法，其特征在于，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上。
4.根据权利要求1所述的压气机控制方法，其特征在于，所述可调静叶调整步骤中，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度；
若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。
5.根据权利要求4所述的压气机控制方法，其特征在于，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，在所述可调静叶调整步骤中，对所述可调静叶的角度调整N度。
6.根据权利要求4所述的压气机控制方法，其特征在于，在所述可调静叶调整步骤中，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
7.根据权利要求1-4任一项所述的压气机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括压气机通流算例建立步骤，其中形成待分析的所述压气机的通流算例，利用所述通流算例进行所述负荷因子计算步骤。
8.根据权利要求7所述的压气机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括压气机工况设定步骤，其中向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，所述可调静叶初始角度设定步骤中利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度。
9.根据权利要求8所述的压气机控制方法，其特征在于，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速。
10.根据权利要求8所述的压气机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括近失速点控制步骤，所述近失速点控制步骤先于所述负荷因子比较步骤进行，在所述近失速点控制步骤中利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点。
11.根据权利要求10所述的压气机控制方法，其特征在于，所述预设参数为所述压气机的气体流量。
12.一种压气机控制装置，所述压气机包括多级动叶和多级静叶，所述多级静叶包括多级可调静叶，所述多级可调静叶中的每一级可调静叶的角度在压气机工作过程中均可被调整，其特征在于，所述控制装置包括可调静叶初始角度设定模块、负荷因子计算模块、负荷因子比较模块和可调静叶调整模块；
所述可调静叶初始角度设定模块根据所述压气机的工作状况确定所述可调静叶的初始角度；
所述负荷因子计算模块对所述压气机的各级所述动叶和可调静叶的负荷进行计算，得到各级所述动叶和可调静叶的负荷因子；
所述负荷因子比较模块对各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子进行比较，识别高负荷因子叶片；
所述可调静叶调整模块根据所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的所述初始角度进行修正，
所述负荷因子计算模块使用的所述负荷因子的计算公式为：
其中，V1为叶片入口气流相对速度，V2为叶片出口气流相对速度，s为栅距，c为弦长，Vω1为叶片入口气流周向速度，Vω2为叶片出口气流周向速度。
13.根据权利要求12所述的压气机控制装置，其特征在于，所述高负荷因子叶片为各级所述动叶和可调静叶中的所述负荷因子最高的所述动叶或可调静叶。
14.根据权利要求12所述的压气机控制装置，其特征在于，所述高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高5％以上。
15.根据权利要求12所述的压气机控制装置，其特征在于，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，若高负荷因子叶片为所述可调静叶，则调整所述高负荷因子叶片的角度；
若高负荷因子叶片为所述动叶，则调整所述高负荷因子叶片的前一级所述可调静叶的角度。
16.根据权利要求15所述的压气机控制装置，其特征在于，当高负荷因子叶片的所述负荷因子相较其他所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最高值偏高N％时，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，对所述可调静叶的角度调整N度。
17.根据权利要求15所述的压气机控制装置，其特征在于，当所述可调静叶调整模块对所述可调静叶的所述初始角度进行修正时，首先进行多次调整尝试，确定所述高负荷因子叶片对所述可调静叶的角度的敏感性后，再调节所述可调静叶。
18.根据权利要求12-17任一项所述的压气机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括压气机通流算例建立模块，所述压气机通流算例建立模块形成待分析的所述压气机的通流算例，所述负荷因子计算模块利用所述通流算例进行所述负荷因子的计算。
19.根据权利要求18所述的压气机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括压气机工况设定模块，所述压气机工况设定模块向所述通流算例输入所述压气机的工况参数，所述可调静叶初始角度设定模块利用所述工况参数确定所述可调静叶的所述初始角度。
20.根据权利要求19所述的压气机控制装置，其特征在于，所述工况参数包括所述压气机的入口温度和转速。
21.根据权利要求19所述的压气机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括近失速点控制模块，在所述近失速点控制模块利用所述通流算例计算得到所述压气机的近失速点，若某一级所述动叶或可调静叶的所述负荷因子超过所述近失速点，则调整所述通流算例中的预设参数，使得各级所述动叶和可调静叶的所述负荷因子的最大值减小至所述近失速点。
22.根据权利要求21所述的压气机控制装置，其特征在于，所述预设参数为所述压气机的气体流量。
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