[發明專利]變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法

有效

• 申請號: 201810823256.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109083748B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 田擁勝;譚春青;尹釗;王濤;高慶;曾德堂;孫文超
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C9/54
• 分類號: F02C9/54;F02C9/26;F02C9/22;G01M15/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供了一種變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法，包括通過臺架實驗確定動力渦輪的導葉角度VGV與燃氣輪機的高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6間的相互關系；判斷燃氣輪機是否進入大功率模式；根據制定的大功率控制方法，在判斷進入大功率模式后開始執行；仿真模擬執行大功率控制方法，驗證大功率控制方法的有效性。本公開能夠有效避免燃氣輪機因某一個參數達到最大限制值而無法繼續增加工況，使燃氣輪機的最大輸出功率得到了有效提高。

技術領域

本公開涉及燃氣輪機領域，尤其涉及一種變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法。

背景技術

變幾何燃氣輪機具有良好的機動性及變工況特性，如何優化控制規律，通過調整流道的幾何形狀使其性能在不同工況下保持最優具有重要意義。

三軸式燃氣輪機的最大輸出功率往往受到高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃燒室出口溫度T4三者的限制。當燃氣輪機在標準大氣環境下工作時，根據設計目標NH、NL、T4往往可同時達到最大限制值，此時燃氣輪機輸出功率最大。然而，當大氣環境發生變化或發動機部件性能蛻化，壓氣機及渦輪部件的匹配關系隨之改變，這可能就會導致燃氣輪機因NH、NL、T4三個參數中某一個參數率先達到最大允許值而無法繼續提高輸出功率。此時，如何通過調節動力渦輪導葉角度、制定合適的控制策略在燃氣輪機不超溫不超轉的前提下提高燃氣輪機最大輸出功率就顯得尤為重要。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法，包括：步驟S1：通過臺架實驗確定動力渦輪的導葉角度VGV與燃氣輪機的高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6間的相互關系；步驟S2：判斷燃氣輪機是否進入大功率模式；步驟S3：在步驟S2進入大功率模式后，根據步驟S1中導葉角度VGV與高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6間相互關系，分別通過對燃油流量和/或導葉進行控制，使燃氣輪機維持大功率輸出。

在本公開的一些實施例中，還包括：步驟S4：仿真模擬步驟S3，驗證變幾何三軸式燃氣輪機大功率控制方法的有效性。

在本公開的一些實施例中，步驟S1中，在測量燃油流量不變的情況下，導葉角度VGV增大，高壓軸相對轉速NH和低壓軸相對轉速NL增大，燃氣發生器出口總溫T6減小。

在本公開的一些實施例中，步驟S2中包括：子步驟S21：若高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6均未達到最大限制值，則燃氣輪機未進入大功率模式；燃油流量為閉環控制，通過油門桿角度調節；導葉角度VGV為開環控制；子步驟S22：若高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6均達到最大限制值，則啟動步驟S3。

在本公開的一些實施例中，步驟S3中對燃油流量進行控制，燃油流量與高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL、燃氣發生器出口總溫T6三個參數中裕度最小的參數形成閉環控制，燃油流量的控制目標為參數高壓軸相對轉速NH、低壓軸相對轉速NL和燃氣發生器出口總溫T6的最大允許值。

在本公開的一些實施例中，步驟S3中對導葉進行控制，高壓軸相對轉速NH達到最大允許值，導葉角度VGV與燃氣發生器出口總溫T6形成閉環控制，控制目標為燃氣發生器出口總溫T6達到最大允許值，導葉角度VGV減小。

在本公開的一些實施例中，步驟S3中對導葉進行控制，低壓軸相對轉速NL達到最大允許值，導葉角度VGV與燃氣發生器出口總溫T6形成閉環控制，控制目標為燃氣發生器出口總溫T6達到最大允許值，導葉角度VGV減小。