CN117553288A - 一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃气轮机控制技术领域，具体涉及一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法，方法包括：获取燃气轮机发电功率P、压气机进口温度T1、透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA、实际透平冷却空气系统冷却水流量F，并根据获取的数据分别对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC基于PID控制器进行闭环控制，并根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量。本发明实施例提供的控制方法，使得即使在机组特性发生改变后，也能实现对透平冷却空气系统冷却水流量的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机控制技术领域，具体涉及一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法。
背景技术
在碳达峰、碳中和总体目标下，新能源装机占比逐年上升，但风、光等发电方式具有间歇性与波动性，对电力系统的稳定性提出了挑战。重型燃气轮机发电方式具有启停迅速，负荷响应速度快等优点，可以为新型电力系统的稳定性提供支撑。燃气轮机的燃气温度极高，必须对透平高温部件进行冷却。通常做法是从压气机抽气作为透平冷却空气，利用透平冷却空气冷却透平的高温部件，防止高温部件损坏。为进一步降低透平冷却空气的温度以达到更好的冷却效果，透平冷却空气系统利用余热锅炉给水来冷却透平冷却空气。
透平冷却空气系统冷却水来自高压给水泵，经透平冷却空气系统后可返回凝汽器或者高压汽包，分别由余热锅炉侧流量调节阀FCVH(flow control valve of heatrecovery steam generator side)和凝汽器侧流量调节阀FCVC(flow control valve ofcondenser side)调节返回高压汽包与凝汽器的冷却水流量，透平冷却空气系统如图1所示。余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC开度的变化都会影响透平冷却空气系统冷却水流量。在目前的燃气轮机控制逻辑中，对FCVC采取闭环控制，由燃气轮机发电功率计算凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量的设定值，与实际透平冷却空气系统冷却水流量做差，经PID控制器计算FCVC的开度。对FCVH采取开环控制，由燃气轮机发电功率计算余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值，由预先设定的函数关系计算FCVH的开度。在燃机发电功率较小时，通过FCVC控制透平冷却空气系统冷却水流量，FCVH处于全关状态，透平冷却空气系统冷却水全部返回凝汽器；当燃气轮机发电功率较大时，FCVH开启，FCVC逐渐关闭，通过FCVH控制透平冷却空气系统冷却水流量，透平冷却空气系统冷却水进入高压汽包。
在目前的控制逻辑中，对FCVH采取开环控制，这就要求在计算FVCH开度过程所涉及到的函数关系必须非常准确。在燃气轮机机组服役时间较短时，开环控制可以满足控制要求，随着机组服役时间的增加，机组出现老化等原因会导致机组特性发生变化，如果仍采取开环控制，由于开环控制的有差特性，会导致透平冷却空气系统冷却水流量无法稳定在设定值附近，控制效果变差。透平冷却空气系统冷却水流量过大会导致透平冷却空气温度过低，影响机组发电效率；透平冷却空气系统冷却水流量过小会影响透平冷却效果，甚至触发跳机信号，导致机组跳机。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有的燃气轮机机组特性发生改变后，开环控制导致透平冷却空气系统冷却水流量无法稳定在设定值附近，控制效果下降的问题，本发明提供了一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法，使得即使在机组特性发生改变后，也能实现对透平冷却空气系统冷却水流量的精确控制。
本发明提供了一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法，包括：
获取燃气轮机发电功率P、压气机进口温度T1、透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA、实际透平冷却空气系统冷却水流量F；
基于燃气轮机发电功率P及第一预设函数计算修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVH0进行修正，得到修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1；基于燃气轮机发电功率P及第二预设函数计算透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度的设定值TASV，将其与透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA的差值输入第一PID控制器对所述修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1进行进一步修正，得到余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH；
将余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F之差输入第二PID控制器计算余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH，并将余热锅炉侧流量调节阀FCVH前后的压差Δp作为前馈信号经过前馈函数处理后输入第二PID控制器；
基于燃气轮机发电功率P及第三预设函数计算修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVC0进行修正，得到凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC；
将凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值输入第三PID控制器计算并基于预设上下限进行限幅后得到凝汽器侧流量调节阀FCVC的开度UC；
根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量。
在一种可选的实施例方式中，所述第一PID控制器对所述修正后透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1进行进一步修正，并根据预设修订量的上下限值对进一步的修正量限幅。
在一种可选的实施例方式中，所述根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量，包括：
当燃机负荷小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，将余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH设置为0％，通过凝汽器侧流量调节阀FCVC控制透平冷却空气系统冷却水流量；
当燃机负荷大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，使余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH不再固定0％保持全关状态，由第二PID控制器计算其开度，余热锅炉侧流量调节阀FCVH开度逐渐开大，同时使凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC小于余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH，在第三PID控制器的作用下，FCVC会逐渐关闭；待凝汽器侧流量调节阀FCVC全关后，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量。
当透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发时，将第一PID控制器和第二PID控制器设定为跟踪状态，跟踪值为透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发的前一时刻各自对应输出值，将凝汽器侧流量调节阀FCVC的最小开度设置为预设值，并根据燃气轮机发电功率调节透平冷却空气系统冷却水流量，待透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失预设时间后，取消第一PID控制器和第二PID控制器的跟踪状态，并将凝汽器侧流量调节阀的最小开度值恢复为0％，若此时燃气轮机发电功率小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则FCVH开度固定为0％，由凝汽器侧流量调节阀FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量；若燃气轮机发电功率大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则第三PID控制器控制凝汽器侧流量调节阀逐渐关闭，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量。
本发明实施例对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略，使两个调节阀在不同工况下协调配合，避免互相干扰。
在一种可选的实施例方式中，所述第一预设函数为燃气轮机发电功率与修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系，第三预设函数为燃气轮机发电功率与修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系。
在一种可选的实施例方式中，所述预设修正函数为燃气轮机压气机进口温度与修正系数之间的对应关系。
在一种可选的实施例方式中，所述前馈函数为：
其中，UFF为第二控制器的前馈量，k为待调系数。
在一种可选的实施例方式中，所述透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度的设定值TASV与透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA的差值、余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值、凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值均通过减法器获取。
在一种可选的实施例方式中，所述开度UH、开度UC、预设修订量的上下限取值均通过对应数值的常数块设置。
在一种可选的实施例方式中，将修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1与修正量FSVHPI求和后再与凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC取大值后得到余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH。
本发明实施例避免了FSVH低于FSVC，当燃机负荷大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，一旦FSVH低于FSVC，会错误地使FCVH逐渐关闭，而FCVC打开，使透平冷却空气系统的冷却水未做功便直接返回凝汽器，造成能量的浪费，且会对凝汽器真空泵造成额外的负担。
本发明实施例通过设计PID控制器，将FCVH的开环控制调整为闭环控制，即使机组特性发生改变，也可以使透平冷却空气系统冷却水流量稳定在设定值附近，提高控制效果；在FCVH的控制过程中考虑了压气机进口温度、透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度以及FCVH阀前后差压等因素的影响，合理调节透平冷却空气系统冷却水流量，提高机组发电效率；通过设计FCVC与FCVH两个冷却水流量调节阀的协调策略，使两个调节阀在不同工况下协调配合，避免互相干扰，共同实现对透平冷却空气系统冷却水流量的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例方式，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。
图1是本发明实施例提供的透平冷却空气系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的燃气轮机发电功率与修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系，及燃气轮机发电功率与修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系的示意图；
图4是本发明实施例提供的燃气轮机压气机进口温度与修正系数之间的对应关系的示意图；
图5是本发明实施例提供的燃气轮机发电功率与透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度设定值的之间的对应关系的示意图；
图6是本发明实施例提供的余热锅炉侧流量调节阀FCVH开度控制逻辑结构的示意图；
图7是本发明实施例提供的凝汽器侧流量调节阀FCVC开度控制逻辑结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例，提供了一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法，可用于计算机设备终端，图2是根据本发明实施例的燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，获取燃气轮机发电功率P、压气机进口温度T1、透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA、实际透平冷却空气系统冷却水流量F。
步骤S102，基于燃气轮机发电功率P及第一预设函数计算修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVH0进行修正，得到修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1。
本发明实施例中，第一预设函数为燃气轮机发电功率与修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系，具体如图3所示。其中的预设修正函数为燃气轮机压气机进口温度与修正系数之间的对应关系，具体如图4所示。
步骤S103，基于燃气轮机发电功率P及第二预设函数计算透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度的设定值TASV，将其与透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA的差值输入第一PID控制器对修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1进行进一步修正，得到余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH。
本发明实施例中的第二预设函数为燃气轮机发电功率与透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度设定值的之间的对应关系，具体如图5所示。
本发明实施例为了防止TA与TASV经PID控制器的修正导致透平冷却空气系统冷却水流量严重偏离设计值，对修正量的上下限进行限幅。
步骤S104，将余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F之差输入第二PID控制器计算余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH，并将余热锅炉侧流量调节阀FCVH前后的压差Δp作为前馈信号经过前馈函数处理后输入第二PID控制器。由于调节阀FCVH前后的压差对透平冷却空气系统冷却水流量影响较大，因此本发明实施例将调节阀FCVH前后的压差Δp作为前馈信号引入PID控制器，减小FCVH阀后压力波动对透平冷却空气系统冷却水流量造成的影响。本发明实施例中的前馈函数为：
其中，UFF为第二PID控制器的前馈量，k为待调系数，需在现场调试确定。
步骤S105，基于燃气轮机发电功率P及第三预设函数计算修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVC0进行修正，得到凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC。
本发明实施例中的第三预设函数为燃气轮机发电功率与修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系具体如图3所示。
步骤S106，将凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值输入第三PID控制器计算并基于预设上下限进行限幅后得到凝汽器侧流量调节阀FCVC的开度UC；
步骤S107，根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量。目的是使两个调节阀在不同工况下协调配合，避免互相干扰。
上述步骤S102-步骤S104为对余热锅炉侧流量调节阀FCVH进行闭环控制的过程，在FCVH的控制过程中考虑了压气机进口温度、透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度以及FCVH阀前后差压因素的影响，合理调节透平冷却空气系统冷却水流量，提高机组发电效率。
上述步骤S105-步骤S106为对凝汽器侧流量调节阀FCVC进行闭环控制的过程。
需要说明的是，对余热锅炉侧流量调节阀FCVH进行闭环控制设置和对凝汽器侧流量调节阀FCVC进行闭环控制设置的过程，不分先后顺序。
在一实施例中，上述步骤S107，包括：
A1:当燃机负荷小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值(例如是105MW，此值与燃气轮机机组特性有关，这里以某燃气轮机机组的参数为例)时，将余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH设置为0％，通过凝汽器侧流量调节阀FCVC控制透平冷却空气系统冷却水流量；
A2:当燃机负荷大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，使余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH不再固定0％保持全关状态，由第二PID控制器计算其开度，余热锅炉侧流量调节阀FCVH开度逐渐开大，同时使凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC小于余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH，在第三PID控制器的作用下，FCVC会逐渐关闭；待凝汽器侧流量调节阀FCVC全关后，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量；为了保证透平冷却空气系统冷却水流量不会过低，将PID控制器计算得到的FCVH开度的下限调整为30％(此值与燃气轮机机组特性有关，这里以某燃气轮机机组的参数为例)。
A3:当透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发时，将第一PID控制器和第二PID控制器设定为跟踪状态，跟踪值为透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发的前一时刻各自对应输出值(即FCVH开度保持透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发前一时刻的开度不再改变)，将凝汽器侧流量调节阀FCVC的最小开度设置为预设值(例如设定为20％，此值与燃气轮机机组特性有关，这里以某燃气轮机机组的参数为例)，并根据燃气轮机发电功率调节透平冷却空气系统冷却水流量(增大透平冷却空气系统冷却水流量避免透平冷却空气系统冷却水流量过低导致机组跳机，此时由于FCVH开度不变，由FCVC根据燃气轮机发电功率调节透平冷却空气系统冷却水流量)，待透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失预设时间(例如是120s，此值与燃气轮机机组特性有关，这里以某燃气轮机机组的参数为例)后，取消第一PID控制器和第二PID控制器的跟踪状态，并将凝汽器侧流量调节阀的最小开度值恢复为0％，若此时燃气轮机发电功率小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则将FCVH开度固定为0％，由凝汽器侧流量调节阀FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量；若燃气轮机发电功率大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则第三PID控制器控制凝汽器侧流量调节阀逐渐关闭，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量。
本发明实施例通过设置FCVC与FCVH两个透平冷却空气系统冷却水流量调节阀的协调策略，使两个调节阀在不同工况下协调配合，避免互相干扰，共同实现对透平冷却空气系统冷却水流量的精确控制。
图6所示为本发明实施例提出的余热锅炉侧流量调节阀FCVH开度控制逻辑结构，其中T1为压气机进口温度、P为燃气轮机发电功率、F为实际测量得到的透平冷却空气系统冷却水流量，TA为透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度，TASV为其设定值、FSVH0表示修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值、FSVH1表示压气机进口温度修正后透平冷却空气系统冷却水流量设定值、FSVHPI表示透平冷却空气系统出口透平冷却空气温差对透平冷却空气系统冷却水流量设定值的修正量、FSVH表示余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值、Δp表示FCVH前后差压、UH表示FCVH的开度、LOW表示透平冷却空气系统冷却水流量低信号。(1A)为压气机进口空气温度对余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值的修正函数、(2A)为燃气轮机发电功率计算余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值的函数、(3A)为燃气轮机发电功率计算透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度设定值的函数、(4A)为减法器、(5A)为乘法器、(6A)为常数块10、(7A)为常数块-5、(8A)为第一PID控制器、(9A)为OFF延时模块、(10A)为加法器、(11A)为取大值模块、(12A)为减法器、(13A)为常数块100、(14A)为常数块0、(15A)为常数块30、(16A)为模拟量选择模块、(17A)为第二PID控制器、(18A)为FCVH阀前后差压对FCVH开度指令的前馈函数、(19A)为OFF延时模块、(20A)为高限报警模块、(21A)为模拟量选择模块、(22A)为常数块0。
由燃气轮机发电功率P经函数(2A)计算得到修正前的余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH0，通过设计，使燃气轮机发电功率超过105MW时，FSVH0大于修正前的凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC0，如图3所示。将压气机进口温度T1经修正函数(1A)计算FSVH0的修正系数对FSVH0进行修正得到FSVH1。
利用燃气轮机发电功率P经函数(3A)计算TASV，并将实际温度TA与其设定值TASV的差值经过第一PID控制器得到FSVHPI对FSVH1进行修正。为了防止FSVHPI使透平冷却空气系统冷却水流量严重偏离设计值，对第一PID控制器输出限幅，上限取10，下限取-5。将FSVH1与修正量FSVHPI求和后再与FSVC取大值后得到FSVH，保证FSVH不小于FSVC。
将FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F做差经第二PID控制器得到FCVH的开度指令UH。为了减小FCVH阀后压力波动对透平冷却空气系统冷却水流量的影响，将FCVH阀前后压差Δp经前馈函数(18A)作为第二PID控制器的前馈量。
当燃气轮机发电功率P小于105MW时，此时余热锅炉产生的蒸汽量较少，高限报警模块(20A)输出为0，第二PID控制器输出的上下限为0～100，并选择常数0作为FCVH的开度UH，使FCVH保持全关状态，由FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量，此时透平冷却空气系统冷却水全部返回凝汽器；当燃气轮机发电功率P超过105MW时，此时余热锅炉产生的蒸汽量已经足够多，高限报警模块(20A)输出为1，第二PID控制器输出的上下限变为30～100，以防止透平冷却空气系统冷却水流量过低，同时选择第二PID控制器的输出作为FCVH的开度UH，FCVH随即开大，FCVC受凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC较小的缘故在第三PID控制器的作用下逐渐关闭，透平冷却空气系统冷却水进入高压汽包。
当透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发时，LOW变为1，第一PID控制器与第二PID控制器均保持跟踪状态，跟踪值为透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发前一时刻各自的输出值，此时FCVH保持透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发前一时刻的开度不再改变，由FCVC根据燃气轮机发电功率变化调节透平冷却空气系统冷却水流量。当透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失后，LOW变为0，受OFF延时模块的影响，第一PID控制器与第二PID控制器依然保持跟踪状态，仍由FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量；待透平冷却空气系统冷却水流量低信号连续消失120s后，第一PID控制器与第二PID控制器恢复控制。若此时燃气轮机发电功率P小于105MW，则FCVH保持全关，由FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量；若此时燃气轮机发电功率P超过105MW，则FCVC由于凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC较小的缘故逐渐关闭，由FCVH根据燃气轮机发电功率调节透平冷却空气系统冷却水流量。
以上(1A)的函数关系如图4所示，(2A)的函数关系如图3所示，(3A)的函数关系如图5所示。(18A)的函数关系式为：
其中，UFF为第二PID控制器的前馈量，与第二PID控制器的FF接口连接，k为待调系数，需在现场调试确定。
在一具体实施例中，图7所示为本发明实施例提出的凝汽器侧流量调节阀FCVC开度控制逻辑结构，其中FSVC0为修正前的凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值、FSVC为凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值，UC表示计算得到的FCVC开度。(1B)为压气机进口温度对凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值的修正函数、(2B)为燃气轮机发电功率计算修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值的函数、(3B)为乘法块、(4B)为减法器、(5B)为第三PID控制器、(6B)为常数块20、(7B)为OFF延时模块、(8B)为模拟量选择器、(9B)为常数块0、(10B)为常数块100。由燃气轮机发电功率P经函数(2B)计算得到修正前的凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC0，再根据压气机进口温度T1经修正函数(1B)计算FSVC0的修正系数对FSVC0进行修正得到凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC。将FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F通过第三PID控制器(5B)计算并限幅后得到FCVC的开度UC。UC的上限固定为100，当透平冷却空气系统冷却水流量正常时，透平冷却空气系统冷却水流量低信号LOW为0，UC的下限为0；当透平冷却空气系统冷却水流量过低后LOW变为1，UC的下限变为20，FSVC最小开度变为20％，避免透平冷却空气系统冷却水流量过低导致机组跳机。当透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失后，即LOW变为0，受OFF延时模块的影响，UC的下限仍为20。待透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失120s后，UC的下限变为0。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种燃气轮机透平冷却空气系统冷却水流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取燃气轮机发电功率P、压气机进口温度T1、透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA、实际透平冷却空气系统冷却水流量F；
基于燃气轮机发电功率P及第一预设函数计算修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVH0进行修正，得到修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1；
基于燃气轮机发电功率P及第二预设函数计算透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度的设定值TASV，将其与透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA的差值输入第一PID控制器对所述修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1进行进一步修正，得到余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH；
将余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F之差输入第二PID控制器计算余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH，并将余热锅炉侧流量调节阀FCVH前后的压差Δp作为前馈信号经过前馈函数处理后输入第二PID控制器；
基于燃气轮机发电功率P及第三预设函数计算修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC0，并基于压气机进口温度T1及预设修正函数对FSVC0进行修正，得到凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC；
将凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值输入第三PID控制器计算并基于预设上下限进行限幅后得到凝汽器侧流量调节阀FCVC的开度UC；
根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一PID控制器对所述修正后透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1进行进一步修正，并根据预设修订量的上下限值对进一步的修正量限幅。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据不同的工况对余热锅炉侧流量调节阀FCVH和凝汽器侧流量调节阀FCVC设置相应的协调策略共同控制透平冷却空气系统冷却水流量，包括：
当燃机负荷小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，将余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH设置为0％，通过凝汽器侧流量调节阀FCVC控制透平冷却空气系统冷却水流量；
当燃机负荷大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值时，使余热锅炉侧流量调节阀FCVH的开度UH不再固定0％保持全关状态，由第二PID控制器计算其开度，余热锅炉侧流量调节阀FCVH开度逐渐开大，同时使凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC小于余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH，在第三PID控制器的作用下，FCVC会逐渐关闭；待凝汽器侧流量调节阀FCVC全关后，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量；
当透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发时，将第一PID控制器和第二PID控制器设定为跟踪状态，跟踪值为透平冷却空气系统冷却水流量低信号触发的前一时刻各自对应输出值，将凝汽器侧流量调节阀FCVC的最小开度设置为预设值，并根据燃气轮机发电功率调节透平冷却空气系统冷却水流量，待透平冷却空气系统冷却水流量低信号消失预设时间后，取消第一PID控制器和第二PID控制器的跟踪状态，并将凝汽器侧流量调节阀的最小开度值恢复为0％，若此时燃气轮机发电功率小于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则FCVH开度固定为0％，由凝汽器侧流量调节阀FCVC调节透平冷却空气系统冷却水流量；若燃气轮机发电功率大于或等于余热锅炉侧流量调节阀FCVH处于备用状态的负荷阈值，则第三PID控制器控制凝汽器侧流量调节阀逐渐关闭，由余热锅炉侧流量调节阀FCVH调节透平冷却空气系统冷却水流量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设函数为燃气轮机发电功率与修正前余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系，第三预设函数为燃气轮机发电功率与修正前凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值之间的对应关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预设函数为燃气轮机发电功率与透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度设定值之间的对应关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设修正函数为燃气轮机压气机进口温度与修正系数之间的对应关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前馈函数为：
其中，UFF为第二控制器的前馈量，k为待调系数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透平冷却空气系统出口透平冷却空气温度的设定值TASV与透平冷却空气系统出口透平冷却空气实际温度TA的差值、余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值、凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC与实际透平冷却空气系统冷却水流量F的差值均通过减法器获取。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开度UH、开度UC、预设修订量的上下限取值均通过对应数值的常数块设置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将修正后余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH1与修正量FSVHPI求和后，与凝汽器侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVC取大值后得到余热锅炉侧透平冷却空气系统冷却水流量设定值FSVH。
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