[發明專利]一種基于三維軸流的燃氣輪機氣動控制系統

有效

• 申請號: 202110270638.7
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112983653B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 殷愛軍;曹政坤;陳光亮;丁磊;張揚軍;錢煜平;侯躍艷
• 申請（專利權）人: 山東賽馬力發電設備有限公司
• 主分類號: F02C9/54
• 分類號: F02C9/54
• 代理公司: 北京翔石知識產權代理事務所(普通合伙) 11816
• 代理人: 蔡宜飛

本發明涉及一種基于三維軸流的燃氣輪機氣動控制系統，其包括：本發明設置一中控處理器與超聲波檢測器、溫度檢測器、轉速檢測器、流量檢測設備相連接并實時完成數據交換，同時，所述中控處理器根據所述超聲波檢測器檢測的積炭厚度以及壓氣機內軸向流量的變化、實時調節調節閥的開合程度和導葉的開合角度，以提高燃氣輪機燃燒室內的燃燒效果，同時避免燃氣輪機葉輪旋轉速率過快導致燃氣輪機葉輪出現高溫變形或燃氣輪機葉輪旋轉過慢導致效率較低，使得燃氣輪機處在一個穩定的運行狀態，提高燃氣輪機的工作效率和可靠性。

技術領域

本發明領域為氣動控制領域，具體為一種基于三維軸流的燃氣輪機氣動控制系統。

背景技術

燃氣輪機在空氣和燃氣的主要流程中，只有壓氣機(Compressor)、燃燒室(Combustor)和燃氣渦輪(Turbine)這三大部件組成的燃氣輪機循環，通稱為簡單循環，壓氣機從外界大氣環境吸入空氣，并經過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的氣體；然后再進入到渦輪中膨脹做功，推動渦輪帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功，并輸出電功，從渦輪中排出的廢氣排至大氣自然放熱，燃氣輪機應用廣泛，但是現有的燃氣輪機還存在以下問題：

1、傳統燃氣輪機沒有根據燃氣輪機運作狀態實時自動調節燃氣輪機的燃料輸入量，燃料溫度，以及進氣量。

2、傳統燃氣輪機中未將燃燒室內積炭厚度納入控制參數。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，為此本發明提供一種基于三維軸流的燃氣輪機氣動控制系統，其特征在于，包括：

燃氣輪機，其燃燒室內設置有溫度檢測器，以檢測所述燃燒室的溫度變化，所述燃燒室內還設置有進料口，所述進料口上設置有調節閥，用以控制燃料進入燃燒室的量，所述燃燒室外圍設置有超聲波檢測器，以檢測所述燃燒室內壁的積炭厚度；所述燃氣輪機的壓氣機內設置一轉速檢測器，用以檢測壓氣機葉輪轉速，所述壓氣機進氣口設置有導葉，以調節壓氣機進氣量，所述壓氣機內設置流量檢測設備，以檢測在所述壓氣機內軸向截面的不同位置的流量變化；

中控處理器，其與所述超聲波檢測器、溫度檢測器、轉速檢測器、流量檢測設備相連接并實時完成數據交換，同時，所述中控處理器根據所述超聲波檢測器檢測的積炭厚度以及壓氣機內軸向流量的變化、實時調節調節閥的開合程度和導葉的開合角度，其過程包括：

S1、燃氣輪機點火啟動成功進入自轉狀態后，所述中控處理器啟動，檢測壓氣機葉輪轉速n與空氣流速是否符合預設標準，檢測時，包括檢測壓氣機內空氣流速大小是否符合標準以及壓氣機內三維軸向空氣流通是否出現偏差，若符合預設標準則直接進行步驟S3；

S2、若S1中的檢測不符合預設標準，其中：

若壓氣機內空氣流速大小出現偏差時，則所述中控處理器繼續檢測燃燒室內溫度是否出現異常，并控制調節閥開合程度同時相應調節導葉開合角度；

若壓氣機內三維軸向空氣流通出現偏差，則所述中控處理器根據偏差情況調整導葉開合角度，同時相應調節調節閥開合程度；

S3、所述中控處理器檢測燃燒室內溫度時，若燃燒溫度不正常，則檢測燃燒室內積炭厚度是否符合預設標準，若燃燒室內積炭厚度符合預設標準，則根據燃燒室當前溫度和壓氣機葉輪轉速調節調節閥開合程度以及注入燃料的溫度，若燃燒室內積炭厚度不符合預設標準，則根據所述燃燒室內積炭厚度調整調節閥開合程度，同時調節導葉開合角度；

S4、預設檢測周期，每經過一個檢測周期重復S1、S2和S3。