一种燃气轮机透平的自动智能冷却系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业系统控制技术领域，尤其涉及一种燃气轮机透平的自动智能冷却 系统和方法。
【背景技术】
[0002] 某型燃气轮机自压气机出口抽出的空气通过冷却水进行冷却，然后这部分已被冷 却的空气来冷却燃机内部部件（转子和叶片等）。经燃机空气冷却器冷却的空气，回注后冷 却透平各级动叶。其中，燃机空气冷却器冷却方式为水冷，冷却水取自联合循环电站高压给 水，被加热的冷却水流向凝汽器（路线一）和高压汽包（路线二）。路线一用于机组启动过 程和燃机低负荷运行以及紧急状况下。
[0003] 燃机空气冷却器出口空气温度可以调节。一方面，燃机空气冷却器设置有手动旁 路阀，该阀门根据控制信号，通过调节阀门开度调节进入燃机空气冷却器的空气流量，进而 控制冷却空气出口温度。另一方面，温度控制信号还可控制高压给水流量，将转子冷却空气 的温度控制在允许范围内。
[0004] 在燃机空负荷运行时，透平排气温度大概300°C左右，透平各级动叶等部件温度不 会超过材料本身所能承受极限温度值，如果短时间运行并不影响燃机使用寿命，所以透平 空气冷却器不需要运行。在带负荷运行时，由于透平排气温度很高，透平空气冷却器需要运 行。
[0005] 现有技术中的燃机空气冷却器，不论燃机是空负荷运行或者带负荷运行，燃机空 气冷却器都处于运行状态，无法实现自动控制。
[0006] 有鉴于此，亟待提出一种燃气轮机透平的自动智能冷却系统和冷却方法。
【发明内容】
[0007] (一）要解决的技术问题
[0008] 本发明要解决的技术问题就是如何提供一种燃气轮机透平的自动智能冷却系统 和冷却方法。
[0009] (二）技术方案
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气轮机透平的自动智能冷却系统， 包括数据采集器、空气冷却装置、控制器和执行装置；
[0011] 所述数据采集器采集燃气轮机以及空气冷却装置的参数，并将采集到的参数发送 给控制器；所述空气冷却装置包括冷却器；所述冷却器的入口连接冷却水驱动单元，出口 连接凝汽器和余热锅炉；
[0012] 所述控制器对获取的参数进行分析，并通过信号连接执行装置以及燃气轮机的控 制系统，进而控制执行装置和燃气轮机。
[0013] 优选地，所述冷却水驱动单元为水泵，且所述水泵的马达控制中心为燃气轮机的 马达控制中心。
[0014] 优选地，所述数据采集器包括：
[0015] 第一温度传感器和第一压力传感器，分别用于检测回注燃机转子的空气温度、压 力；
[0016] 第二温度传感器和第二压力传感器，分别用于检测冷却器入口空气温度、压力；
[0017] 第三温度传感器和第三压力传感器，分别用于检测冷却器出口空气温度、压力；
[0018] 第四温度传感器和第四压力传感器，分别用于检测冷却器的冷却水入口温度、压 力；
[0019] 第五温度传感器和第五压力传感器，分别用于检测冷却器的冷却水出口温度、压 力；
[0020] 流量传感器，用于检测冷却器的冷却水流量；
[0021] 液位传感器，用于检测所述冷却器的疏水液位。
[0022] 优选地，所述执行装置包括：
[0023] 冷却器进水阀，用于控制进入冷却器的冷却水流量；
[0024] 回注空气流量调节阀，用于控制进入燃气轮机透平的冷却空气流量；
[0025] 凝汽器侧流量控制阀，用于控制从冷却器出口进入凝汽器的冷却水流量；
[0026] 余热锅炉侧流量控制阀，用于控制从冷却器出口进入余热锅炉的冷却水流量；
[0027] 冷却器放泄阀，用于控制冷却器冷却水的排放。
[0028] 优选地，所述燃气轮机的控制系统控制燃气轮机的启动、点火和跳闸。
[0029] 优选地，所述控制器包括：实现控制算法的主DPU，以及进行输入信号采集和控制 信号继电器输出的IO板卡；所述DPU与IO板卡采用数据总线进行通讯。
[0030] 本发明还提供一种燃气轮机透平的自动智能冷却方法，包括以下步骤：
[0031] SI.启动水泵，并在燃气轮机启动前，进行燃气轮机启动条件检测；若满足启动条 件，则启动燃气轮机，否则返回继续进行启动条件检测；所述启动条件包括冷却器疏水液位 不高，水泵处于运行状态，凝汽器侧流量控制阀、余热锅炉侧流量控制阀和冷却器进水阀在 自动位置；
[0032] S2.当燃气轮机上升至点火转速时，进行燃气轮机点火条件检测；若满足启动条 件，则燃气轮机点火，否则，返回继续进行点火条件检测；所述点火条件包括冷却器进水温 度低于设定值，以及凝汽器侧冷却水流量大于设定的冷却器最小冷却水量；
[0033] S3.燃气轮机启动期间，开启凝汽器侧流量控制阀，调节冷却器的水流量，随着燃 气轮机负荷的增加，凝汽器侧流量控制阀逐渐打开；当燃气轮机处于高负荷状态时，开启余 热锅炉侧流量控制阀；燃气轮机满负荷运行时，锅炉侧控制阀为主要阀门，凝汽器侧流量控 制阀作为备用控制，用于保持冷却器的最小冷却水量，避免管路中蒸汽的产生；
[0034] S4.进行冷却器出水温度、水流量以及疏水液位的故障检测报警甚至停止燃气轮 机、阀门的相应动作；异常情况时，切断冷却器进水阀，打开凝汽器侧流量阀；所述异常情 况包括：甩负荷或者孤岛运行或者燃机跳闸或者冷却器水流量低。
[0035] 优选地，所述S3中，燃气轮机启动期间，设定凝汽器侧流量控制阀的水流量为一 个定值，且设定凝汽器侧流量控制阀的开度低限；
[0036] 燃气轮机处于负荷运行期间时，设定凝汽器侧流量控制阀的水流量为燃气轮机负 荷的函数，且切换速率设定；
[0037] 燃气轮机处于高负荷状态时，设定余热锅炉侧流量控制阀的水流量，且所述余热 锅炉侧流量控制阀的水流量通过冷却器水流量与凝汽器侧流量控制阀的两端差压来进行 控制。
[0038] 优选地，所述S3还包括：
[0039] S31.监测燃气轮机透平转子的温度，根据监测得到的温度值调节回注空气流量调 节阀的开度，控制进入透平的冷却空气流量。
[0040] 优选地，所述S4中冷却器出水温度故障检测报警包括：S41.设定冷却器出水温度 报警限，采用第五温度传感器获取冷却器出水温度，一旦测得高于出水温度，则进行报警； 所述出水温度报警限是冷却器出水压力的函数；
[0041] 所述水流量故障检测报警包括：S42.设定冷却器的最小冷却水量，采用流量传感 器获取冷却器的水流量，一旦测得水流量低于最小冷却水量，则进行报警；其中，最小冷却 水量是冷却器进口水温的函数；
[0042] 所述疏水液位故障检测报警包括：S43.预设冷却器疏水液位高阈值和高高阈值； 采用液位传感器采集冷却器疏水液位，当所述冷却器疏水液位高于高阈值时，报警并开启 冷却器放泄阀；当所述冷却器疏水液位高于高高阈值时，报警、开启冷却器放泄阀并且燃 气轮机跳闸，且控制器控制进水阀关闭