一种重型燃气轮机调节阀的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了重型燃气轮机领域的一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，其包括：控制器，连接阀门控制模件，输出伺服线圈指令；阀门控制模件，其数量为多块，均连接伺服阀，根据燃机调节阀开度和伺服线圈指令计算伺服电流并输出到伺服阀，所述燃机调节阀开度由燃机调节阀反馈至阀门控制模件；伺服阀，基于伺服电流调节燃机调节阀开度。本发明专利技术通过设置多个阀门控制模块，实现对燃机调节阀的冗余控制，避免单块控制模件故障导致燃机调节阀就立刻关闭，机组非正常停机，造成燃机超温，影响燃机叶片生命周期的情况。命周期的情况。命周期的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种重型燃气轮机调节阀的控制系统


[0001]本专利技术涉及一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，属于重型燃气轮机


技术介绍

[0002]重型燃气轮机作为发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在当代2030碳达峰2060碳中和背景下，燃机作为主力调峰机组，燃机发电显得更加重要。重型燃气轮机对调节阀的控制性能要求更高、更快，如果燃机调节阀波动过大的话，可能恶化燃烧工况，影响燃机安全稳定运行。燃机调节阀能够保持稳定，对燃机的安全性，对生产的稳定性有重要意义。
[0003]重型燃气轮机均采用燃机控制系统(TCS)控制，燃料量控制、天然气压力控制、空气进气控制都是通过燃机调节阀来实现，一个燃机调节阀是三线圈输入的伺服阀来控制的，控制总电流是三路伺服阀线圈电流叠加。每路伺服阀线圈电流由阀门控制模件经运算后给出。
[0004]燃机从开始的启动、升速到定速、同期并网带负荷，以及燃烧调整，都是通过燃机调节阀来实现，其中包括燃料量调节阀(2～5个不等)和燃机压气机进气可调导叶(1～3个不等)。压气机进气可调导叶的控制同样重要，其还对燃机排气超温、喘振有重大保护作用。
[0005]阀门控制模件的主要工作原理是通过采集阀门的当前位置反馈与控制系统发出的指令构成比较环节，然后通过比例积分加偏置运算，最终输出调节电流控制调节阀门的开度，使阀门的开度到达期望值并保持稳定。
[0006]各燃机制造厂商一般配备其专用的阀门控制模件，但其都是单卡控制一个调门，这样的控制是不太可靠的，如果单块控制模件故障的话，燃机调节阀就立刻会关下来，会使机组非正常停机，更严重的可能会造成燃机超温，影响燃机叶片生命周期。如果是某路伺服阀线圈故障的话，总的伺服线圈电流瞬间减少，势必造成一个调门下降再开启的动态调节过程，这会影响到燃机燃烧品质。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，通过设置多个阀门控制模块，实现对燃机调节阀的冗余控制，避免单块控制模件故障导致燃机调节阀就立刻关闭，机组非正常停机，造成燃机超温，影响燃机叶片生命周期的情况。
[0008]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0009]本专利技术提供了一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，包括：
[0010]控制器，连接阀门控制模件，输出伺服线圈指令；
[0011]阀门控制模件，其数量为多块，均连接伺服阀，根据燃机调节阀开度和伺服线圈指令计算伺服电流并输出到伺服阀，所述燃机调节阀开度由燃机调节阀反馈至阀门控制模件；
[0012]伺服阀，基于伺服电流调节燃机调节阀开度。
[0013]进一步的，单块阀门控制模件伺服电流计算表达式为：
[0014]YR＝P*(POSMOD
‑
POS)+I+AP*k
[0015]其中，YR为单块阀门控制模件伺服电流输出值，POSMOD为伺服线圈指令，POS为燃机阀门开度，P为比例系数，I为积分运算值，AP为伺服电流偏置值，k为补偿系数。
[0016]进一步的，所述控制器还用于集中进行多块阀门控制模件的积分运算，并将积分运算值同时分配到每块阀门控制模件。
[0017]进一步的，所述燃机调节阀将燃机调节阀开度反馈信号通过信号分配器分成多路，分别连接到每块阀门控制模件。
[0018]进一步的，所述伺服阀通过调节液压装置实现燃机调节阀的开度调节。
[0019]进一步的，所述控制器为DPU控制器。
[0020]进一步的，所述阀门控制模件的数量为三块。
[0021]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0022]一、本专利技术通过设置多个阀门控制模块，实现对燃机调节阀的冗余控制，避免单块控制模件故障导致燃机调节阀就立刻关闭，机组非正常停机，造成燃机超温，影响燃机叶片生命周期的情况。
[0023]二、本专利技术在常规的阀门控制算法基础上加入了伺服阀线圈电流故障判断，在伺服阀输入电流发生故障时，引入补偿系数k，在燃机调节阀的伺服阀三路伺服电流任意一路或者两路有故障的情况下，通过改变补偿系数k，快速调节燃机调节阀的总伺服电流，从而使燃机调节阀保持稳定，可实现不停机无扰处理伺服阀线圈故障工况，避免波动过程。
[0024]三、本专利技术将积分作用从阀门控制模件分拆到控制器中集中运算，并同时分配给三块阀门控制模件，避免了燃机调节阀的三个位置反馈各自存在不同静差情况下，燃机调节阀伺服电流的持续波动。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的燃机调节阀控制的硬件系统结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的阀门控制模件具体控制算法示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例提供的优化后的阀门控制模件积分项与常规的对比图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0029]实施例：
[0030]请参阅图1，本专利技术的一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，包括燃机调节阀，其中燃机调节阀采用三块阀门控制模件冗余控制，三块阀门控制模件分别接到燃机调节阀伺服阀的三路线圈上，燃机调节阀的反馈信号通过信号分配器，分成三路分别连接到三块阀门控制模件上，阀门控制模件通过输出伺服电流到伺服阀，最后伺服阀通过调节液压装置实现燃机调节阀的开度调节，其中，燃机调节阀是三路线圈输入的伺服阀来控制的，控制总电流是三个伺服阀线圈输入电流叠加。需要说明的是，燃机调节阀控制线圈指令通过DPU控
制器给出，控制器将线圈指令传递给阀门控制模件，阀门控制模件根据自身读取的燃机调节阀开度反馈信号与控制器传过来的指令通过算法计算出伺服阀电流并输出到伺服阀。
[0031]为了验证本专利技术的效果，将此系统应用于现有的燃机控制项目燃机调节阀的控制中。该方法是由如图1所示的一套装置来验证，启动液压油系统。在上位机软件强制线圈指令(POSMOD)，强制到一个固定值，记录燃机调节阀的位置反馈和三块阀门控制模件的电流值，并做好历史数据记录。
[0032]第一种实验：切断一路伺服阀电流，观察燃机调节阀阀门有没有晃动，观察另外两块阀门控制模件电流历史趋势图和燃机调节阀的位置反馈，可以看到切除的那路伺服阀电流，快速平均补偿分配到另外两块阀门控制模件，燃机伺服阀总电流快速稳定调节，燃机调节阀的开度只发生微小波动。
[0033]第二种实验：随意切除两路伺服阀电流，切除的两路伺服阀电流快速补偿到剩下的那块阀门控制模件，燃机伺服阀总电流快速稳定调节，燃机调节阀的开度微小波动。在将切除的伺服阀电流恢复的过程中，模件输出电流均能瞬间分配，整个过程，燃机调节阀伺服阀总电流快速调节，燃机调节阀开度只有微小快速波动过程。
[0034]以下对图2所示本系统采用的阀门控制模件的算法进行分析，并与常规阀门控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，其特征是，包括：控制器，连接阀门控制模件，输出伺服线圈指令；阀门控制模件，其数量为多块，均连接伺服阀，根据燃机调节阀开度和伺服线圈指令计算伺服电流并输出到伺服阀，所述燃机调节阀开度由燃机调节阀反馈至阀门控制模件；伺服阀，基于伺服电流调节燃机调节阀开度。2.根据权利要求1所述的一种重型燃气轮机调节阀的控制系统，其特征是，单块阀门控制模件伺服电流计算表达式为：YR＝P*(POSMOD
‑
POS)+I+AP*k其中，YR为单块阀门控制模件伺服电流输出值，POSMOD为伺服线圈指令，POS为燃机阀门开度，P为比例系数，I为积分运算值，AP为伺服电流偏置值，k为补偿系数。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊超，王勇，曹伟平，陈子静，郁健雄，
申请(专利权)人：南京国电南自维美德自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：