专利名称:一种燃气轮机起动过程中燃料闭环控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型为解决现有燃气轮机起动过程中燃料开环控制容易导致超温或悬挂问题，公开了一种燃气轮机起动过程中燃料闭环控制装置，适用于地面燃气轮机、航空发动机以及其它起动过程中对燃料控制要求高的动力装置中，在燃气轮机起动过程中增加了燃料质量流量计、压气机测速传感器、排气端温度传感器。燃气轮机点火成功后，燃气轮机控制器通过燃料质量流量计、速度传感器、温度传感器，实时检测和调整燃料量，从而实现燃气轮机起动过程中的燃料闭环控制。
【专利说明】-种燃气轮机起动过程中燃料闭环控制装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型主要设及一种燃气轮机起动过程中燃料量控制装置，具体来说，燃气 轮机起动过程中，基于压气机转速或基于排气温度控制燃料量的装置。
【背景技术】
[0002] 燃气轮机起动过程中对燃料控制精度要求较高，采用传统的开环控制方案难W保 证起动的时效与可靠性，另外，传统的起动控制中由于采用机械液压结构，采用闭环控制实 现难度较大，因此，起动过程仅采用开环控制，但随着电子控制技术的发展，起动过程采用 闭环控制已具备相应硬件及技术条件，同时，起动过程中开环控制易导致起动超温或悬挂 问题，降低了起动的可靠性，本实用新型就在此背景下提出的。
【发明内容】
[0003] 本实用新型为解决燃气轮机起动过程中易出现超温或悬挂等现象，W及开环起动 可靠性低等问题，进而提出了一种基于压气机转速或祸轮排气温度的燃料控制装置。
[0004] 为解决上述技术问题，根据本实用新型的一方面，提供了一种燃气轮机起动过程 中燃料闭环控制装置，包括燃料计量与控制单元A和燃气发生器单元B，其特征在于：
[0005] --所述燃料计量与控制单元A包括通过燃料管路依次连接的燃料箱、过滤器、燃 料累、稳压阀、主燃料阀，其中，
[0006] 所述燃料累的出口和稳压阀的进口之间通过燃料管路连通，所述燃料累的进口和 稳压阀的进口之间还设有一带安全阀的燃料管路；所述主燃料阀通过并联的主燃料控制阀 和副燃料控制阀与燃气轮机的燃烧室的燃料进口连通；
[0007] 所述燃料计量与控制单元A还包括燃气轮机控制器、燃气轮机测速装置、变频器、 燃料质量流量计，其中，所述燃气轮测速装置、变频器和燃料质量流量计均与所述燃气轮机 控制器通信连接；所述变频器与所述燃料累的驱动马达电连接，为所述燃料累提供驱动电 力；所述燃料质量流量计设置在所述稳压阀和主燃料阀之间的燃料管路上或设置在所述燃 料箱和燃料累之间的燃料管路上；
[000引一所述燃气发生器单元B包括进气端、压气机、燃烧室、祸轮及排气端；所述排气 端上设置一与所述燃气轮机控制器通信连接的排气端温度传感器；所述燃烧室的燃料进口 还通过一燃料管路与所述主燃料阀的出口连通。
[0009] 优选地，所述压气机和祸轮间通过转动传动轴连接。
[0010] 优选地，所述燃气轮机控制器通过所述变频器调节燃烧室的实际燃料供应量。
[0011] 优选地，所述燃气轮机控制器通过燃气轮机测速装置、燃料质量流量计、温度传感 器，实时检测和调整燃料量，从而实现燃气轮机起动过程中的燃料闭环控制。
[0012] 本实用新型相对于现有技术的显著优点为通过压气机转速或祸轮排气温度闭环 控制起动过程燃料量，提高了可靠性，并能有效控制和减少起动过程中喘振或悬挂等现象 发生。
【附图说明】
[0013] 图1为燃气轮机起动过程燃料闭环控制装置
[0014] 图2为燃气轮机起动过程基于经验值燃料控制逻辑流程图
[0015] 图3为燃气轮机起动过程基于发动机数学模型燃料控制逻辑流程图
[0016] 图4为基于燃气轮机数学模型祸轮排气温度计算流程图
[0017] 图5为基于燃气轮机数学模型压气机转速计算流程图
【具体实施方式】
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。
[0019] 实施例一
[0020] 控制装置连接方式如图1所示，燃料控制原理及流程如图2所示。如图1所示，本 实用新型的实现燃气轮机起动过程中燃料闭环控制的装置，包括燃料计量与控制单元A和 燃气发生器单元B。
[0021] 所述燃料计量与控制单元A包括通过燃料管路依次连接的燃料箱1、过滤器10、燃 料累11、稳压阀13、主燃料阀14,所述燃料累11的出口和稳压阀13的进口之间通过燃料管 路连通，所述燃料累11的进口和稳压阀13的进口之间还设有一带安全阀12的燃料管路； 所述主燃料阀14通过并联的主燃料控制阀6和副燃料控制阀7与燃气轮机的燃烧室17的 燃料进口连通。
[0022] 所述燃料计量与控制单元A还包括燃气轮机控制器4、燃气轮机测速装置2、变频 器3、燃料质量流量计5,其中，所述燃气轮测速装置2、变频器3和燃料质量流量计5均与所 述燃气轮机控制器4通信连接；所述变频器3与所述燃料累11的驱动马达电连接，为所述 燃料累11提供驱动电力；所述燃料质量流量计5设置在所述稳压阀13和主燃料阀14之间 的燃料管路上或设置在所述燃料箱1和燃料累11之间的燃料管路上。
[0023] 燃气发生器单元B包括进气端15、压气机16、燃烧室17、祸轮18及排气端8 ;所述 排气端8上设置一与所述燃气轮机控制器4通信连接的排气端温度传感器9 ;所述燃烧室 17的燃料进口还通过一燃料管路与所述主燃料阀14的出口连通。
[0024] 如图2所示，在进行燃料控制时，燃料计量与控制单元A与单位B同时工作，当所 述燃气轮机处于起动过程时，按照基于压气机转速燃料控制逻辑和基于排气温度燃料控制 逻辑来控制燃料供应量：
[0025] SS1.基于压气机转速燃料控制逻辑：根据燃气轮机测速装置2测得不同状态下压 气机的实际转速，与每一个状态要求的转速N。进行对比，当测量转速与转速N。之差的绝对 值不大于最大误差时，增大燃料供应量，当测量转速与转速N。差值的绝对值大于最大误差 时，切换到基于排气温度燃料控制逻辑；
[0026] SS2.基于排气温度燃料控制逻辑：通过温度传感器测量不同状态下祸轮排气温 度，与每一个状态所要求的温度T。进行对比，当测量温度与温度T。差值的绝对值小于最大 误差时，增大转速，当测量温度与温度T。之差的绝对值大于最大误差时，若出现喘振或悬 挂现象，则停止燃气轮机的起动，若未出现喘振或悬挂现象，则减小燃料供应量，将排气温 度与温度T。之差的绝对值稳定在最大误差之内后继续进行起动。燃气轮机每一状态下的 转速N。与温度T。按经验计算公式给定为N。和T。_。。
[0027] 实施例二
[002引控制装置连接方式如图1所示，燃料控制原理及流程如图3所示。其中对比温度 T。按图4流程计算得出，对比转速N。按图5流程计算得出。
[0029] 燃气轮机每一状态下转速N。与温度T。通过燃气轮机数学模型仿真计算得到，其 流程为：
[0030] 由进气温度Ti，压气机压比JT。，压气机效率n。及空气的绝热指数丫。计算出压气 机出口温度了2，
【权利要求】
1. 一种燃气轮机起动过程中燃料闭环控制装置，所述燃气轮机包括燃料计量与控制单 元A和燃气发生器单元B，其特征在于： 所述燃料计量与控制单元A包括通过燃料管路依次连接的燃料箱（1)、过滤器（10)、燃 料累（11)、稳压阀（13)、主燃料阀（14)，其中， 所述燃料累（11)的出口和稳压阀（13)的进口之间通过燃料管路连通，所述燃料累 (11)的进口和稳压阀（13)的进口之间还设有一带安全阀（12)的燃料管路；所述主燃料阀 (14)通过并联的主燃料控制阀（6)和副燃料控制阀（7)与燃气轮机的燃烧室（17)的燃料 进口连通； 所述燃料计量与控制单元A还包括燃气轮机控制器（4)、燃气轮机测速装置（2)、变频 器（3)、燃料质量流量计巧），其中，所述燃气轮测速装置（2)、变频器（3)和燃料质量流量计 (5)均与所述燃气轮机控制器（4)通信连接；所述变频器（3)与所述燃料累（11)的驱动马 达电连接，为所述燃料累（11)提供驱动电力；所述燃料质量流量计（5)设置在所述稳压阀 (13)和主燃料阀（14)之间的燃料管路上或设置在所述燃料箱（1)和燃料累（11)之间的燃 料管路上； --所述燃气发生器单元B包括进气端（15)、压气机（16)、燃烧室（17)、祸轮（18)及排 气端巧）；所述排气端（8)上设置一与所述燃气轮机控制器（4)通信连接的排气端温度传 感器巧）；所述燃烧室（17)的燃料进口还通过一燃料管路与所述主燃料阀（14)的出口连 通。2. 根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述压气机（16)和祸轮（18)间通过 转动传动轴连接。3. 根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述燃气轮机控制器（4)通过所述变 频器（3)调节燃烧室的实际燃料供应量。4. 根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述燃气轮机控制器（4)通过燃气轮 机测速装置（2)、燃料质量流量计巧）、温度传感器巧），实时检测和调整燃料量，从而实现 燃气轮机起动过程中的燃料闭环控制。
【文档编号】F02C9-28GK204283626SQ201420774188
【发明者】曾德堂, 谭春青, 高庆, 张华良, 刘锡阳, 董学智, 陈海生 [申请人]中国科学院工程热物理研究所