[發明專利]一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法

有效

• 申請號: 202011500840.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112596415B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 胡靜;林賢良;姚峻;李華峰;邱亞鳴;姚洋陽
• 申請（專利權）人: 上海明華電力科技有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法，其特征在于，該方法根據影響燃燒的邊界條件的變化、實時的燃燒穩定性和排放水平情況，及時自動調整燃燒控制參數來實時調節擴散燃料量和IGV排氣溫度設定值；其中對擴散燃料量和IGV排氣溫度設定值采用帶前饋的閉環控制；

所述的對擴散燃料量采用帶前饋的閉環控制包括將環境空氣濕度百分比作為擴散燃料量閉環控制的前饋量，采用函數對擴散燃料量進行修正；根據空氣濕度與氮氧化物排放濃度成反比的物理特性，在空氣濕度百分比上升時適當增加擴散燃料量，在空氣濕度百分比下降時則減少擴散燃料量；通過空氣濕度對擴散燃料量的修正，減少空氣濕度低工況下排放超標的概率；

所述的對擴散燃料量采用帶前饋的閉環控制包括將燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動用于擴散燃料量的閉環控制；

將燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動用于擴散燃料量的閉環控制包括以下步驟：

步驟1、將探頭采集的燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動時域信號，用快速傅里葉變化計算出低、中、高關鍵特征頻段下的FFT幅值；

步驟2、當某頻段實測FFT幅值高于各檔定值且持續時間超過延時定值后，根據該頻段表征的燃燒不穩定原因，相應增加或減少設定的擴散燃料量偏置；

步驟3、待閉環調整的擴散燃料量起效燃燒趨于穩定設定延時后，再逐步緩慢把動態增或減的擴散燃料量偏置取消；

所述的IGV排氣溫度設定值采用帶前饋的閉環控制包括將燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動用于IGV排氣溫度設定值的閉環控制；

將燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動用于IGV排氣溫度設定值的閉環控制包括以下步驟：

步驟1、將探頭采集的燃燒室壓力脈動和燃燒室外壁振動時域信號，用快速傅里葉變化計算出低、中、高關鍵特征頻段下的FFT幅值；

步驟2、當某頻段實測FFT幅值高于各檔定值且持續時間超過延時定值后，根據該頻段表征的燃燒不穩定原因，增加IGV溫度設定值的偏置，同時IGV溫度設置最高限制保證燃機運行安全；

步驟3、待閉環調整的空氣量起效燃燒趨于穩定，燃燒室壓力脈動幅值或燃燒室外壁振動幅值恢復到低檔幅值定值范圍以下后，再逐步緩慢把動態增或減的溫度設定值偏置取消。

2.根據權利要求1所述的一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法，其特征在于，該方法在燃機燃燒優化控制系統中新增輸入變量，包括環境濕度、天然氣低位熱值、表征燃燒穩定性的燃燒室壓力脈動和外壁振動、表征污染物排放水平的氮氧化物濃度。

3.根據權利要求1所述的一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法，其特征在于，所述的對擴散燃料量采用帶前饋的閉環控制包括將取自天然氣成分分析儀的天然氣低位熱值作為擴散燃料量閉環控制的前饋量，采用設計低位熱值與實測低位熱值的比值乘以擴散燃料量計算設定值，根據實測天然氣成分提前修正擴散燃料量。

4.根據權利要求1所述的一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法，其特征在于，所述的方法將煙氣的氮氧化物濃度作為閉環控制中減少擴散燃料量的使能條件，當實測氮氧化物濃度低于濃度使能設定值，且燃燒室壓力脈動和外壁振動各頻段幅值均在正常范圍內時，閉鎖擴散燃料量進一步減少。

5.根據權利要求1所述的一種帶前饋的燃機燃燒優化閉環控制方法，其特征在于，該方法將煙氣氮氧化物濃度用于IGV排氣溫度設定值的閉環控制，當實測氮氧化物濃度高于濃度設定值且燃燒室壓力脈動和外壁振動各頻段幅值正常，同時擴散燃料量閉環控制效果不佳時，適當減少IGV排氣溫度設定值，使IGV開度增大進入燃機空氣量增大，降低污染物排放濃度。