[發明專利]一種燃氣輪機喘振監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201610256836.7
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN107304717A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 卜守國
• 申請（專利權）人: 北京澳爾金石油技術開發有限公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C9/20;F02C9/18;F02C9/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種燃氣輪機喘振監測裝置及方法，用來監測燃氣輪機運行過程中的壓氣機喘振，屬于燃氣輪機控制和保護技術領域。

背景技術

壓氣機是燃氣輪機中的一種重要組成部件，它和燃燒室、透平在同一軸線上，它的作用是對進口空氣進行壓縮，為后端的燃燒室提供高壓空氣，高壓空氣到燃燒室后，與燃料混合產生激烈的燃燒反應，這種高溫高壓的混合氣體進入到燃氣輪機透平后做功發電。其中壓氣機的喘振是壓氣機設計、運行必須考慮的重要因素，它影響著整個燃氣輪機的性能和安全。因此對其發生進行監測和相應的控制策略對于燃氣輪機的設計和運行至關重要。

傳統的監測方法就是在燃氣輪機壓氣機前后端布置大量的壓力探頭來探測壓氣機的壓力波動，這種方法成本較高，并且壓力探頭本身也容易發生故障引起誤報警。另一方面，再監測到壓氣機喘振信號后，傳統方法通常是直接進行壓氣機防喘放氣，這會導致燃氣輪機效率出現極大的下降。

鑒于此，本發明的目的是為了提供一種燃氣輪機喘振監測裝置及方法，通過采用壓氣機本身自帶的進出口壓力傳感器和壓氣機特性線，在燃氣輪機運行過程中，通過軟件分析來實時監測燃氣輪機運行點與喘振警告的裕度，并在燃氣輪機運行點靠近喘振警告值時，優先采用調節壓氣機進口導葉IGV的方法，而只在運行點完全超過喘振警告值時，才進行壓氣機防喘放氣。這樣的方式可以保證燃氣輪機既有足夠的安全可靠性，又可以防止過早進行防喘放氣給燃氣輪機效率帶來大的損失。

發明內容

為了實現上述目地，本發明提出了一種燃氣輪機喘振監測裝置及方法，其特征在于包括以下步驟：

首先獲取燃氣輪機壓氣機進口壓力實測值P1和壓氣機出口壓力實測值P2，得到壓氣機壓比CPR；然后根據壓氣機進氣溫度T1修正轉速實測值SPD，得到修正轉速SPDR，并和壓氣機進口導葉角度IGV，通過二維插值實時獲得壓氣機的喘振警告值CPRL；最后在根據壓氣機壓比CPR與壓氣機喘振警告值CPRL之差，進行比較判斷，根據輸出結果，進行相應的IGV控制調節、防喘放氣和跳閘動作。

進一步地，壓氣機壓比CPR的計算方式為：CPR＝，其中壓氣機進口壓力實測值P1和壓氣機出口壓力實測值P2的單位必須一致，如果CPR超出允許的壓比范圍，立刻給出警告，并發出停機信號。

進一步地，修正轉速SPDR的計算方式為：，其中壓氣機進氣溫度T1的單位為開爾文K。

進一步地，進行IGV控制調節的條件為CPRL-CPR＜CPRIGV，其中CPRIGV表示一個固定的閾值，為壓氣機壓比設計值的2％。

進一步地，進行防喘放氣的條件為CPRL-CPR＜0。

進一步地，進行燃氣輪機跳閘的條件為CPRL-CPR＜-CPRS，其中CPRS表示一個固定的閾值，為壓氣機壓比設計值的4％。

進一步地，燃氣輪機喘振監測裝置的防喘動作條件全部滿足時，跳閘的優先級最高，IGV控制調節的優先級最低。

進一步地，濾波器建議使用二階巴特沃斯低通濾波。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性的技術效果：①采用壓氣機本身自帶的進出口壓力傳感器和壓氣機特性線，再進行軟件分析，無需在燃氣輪機壓氣機上添加額外的探頭，具有更低的成本，也易于工程實現；②實時監測燃氣輪機運行點與喘振警告的裕度，按照危險程度來分別進行相應的IGV調節、防喘放氣和跳閘動作，既可以保證燃氣輪機既有足夠的安全可靠性，又可以防止進行不必要的防喘放氣和跳閘給燃氣輪機帶來效率和部件壽命的損失；③通過壓氣機進氣溫度將轉速折算到ISO條件下，可以保證本發明方法適用于各種進氣條件下的燃氣輪機機組，保證該方法應用的魯棒性和抗干擾能力。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種燃氣輪機喘振監測裝置及方法方塊圖；

圖2是基于本發明的燃氣輪機喘振監測裝置示意圖；

圖3是基于本發明的燃氣輪機喘振判斷邏輯圖；

圖4是本發明實施例的燃氣輪機喘振監測結果圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例一