燃气轮机与联合循环(第13课 燃气轮机的控制)
《燃气轮机与联合循环》燃气轮机各部件的工作原理PPT精选文档
中间放气，旋转导叶，分轴压气
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
3-2 燃烧室原理与特性
一、燃烧室的作用、结构及特点 1、燃烧室的作用
利用一部分高压空气使燃料燃烧，燃烧产物 与其它高压空气混合后，送至燃气轮机。
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
3-3 透平原理与特性
一、透平的类型、结构及特点 4、透平的结构
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
3-3 透平原理与特性
一、透平的类型、结构及特点 4、透平的结构
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
一、透平的类型、结构及特点 3、两种透平比较
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
3-3 透平原理与特性
一、透平的类型、结构及特点 4、透平的结构 转子：转轴、动叶片
静子：气缸及装在气缸上的静叶片
级：由一列静叶片和其后的一列动叶片构 成的一组工作单元。
工作过程： 燃气轮机与联合循环
3-3 透平原理与特性
一、透平的类型、结构及特点 1、透平的作用
将来自燃烧室的燃气中的热能转化为机械功， 带动压气机并向外界输送净功。 2、压气机的分类
轴流式：燃气在总体上沿轴向流动。 向心式：燃气在总体上沿径向流动。
燃气轮机与联合循环
能源与动力学院
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第三章 燃气轮机各部件的工作原理
浅谈燃气轮机联合循环机组的运行
浅谈燃气轮机联合循环机组的运行前言：随着国家环保法的出台和构建资源节约型环境友好型社会的要求对机组经济环保的运行水平的要求越来越高，浙江大唐国际江山新城热电厂建设两套燃气-蒸汽联合循环供热机组。
全厂配置为：2台S106F燃气轮机、2台燃机发电机、2台余热锅炉、2台供热蒸汽轮机和2台汽轮发电机，以及相应配套设施。
燃气轮机设备为GE公司PG6111FA型燃机（简称6FA）[1]。
通过总结浙江大唐国际江山新城热电厂两台蒸汽联合循环机组投产以来的运行经验，从机组的经济调度管理、节能降耗、运行分析等几个方面介绍6FA蒸汽联合循环机组经济环保运行工作。
1 全面掌握厂内生产状况认真分析内外环境影响及时对系统运行方式进行调整，如我厂对汽机循环水系统根据环境温度和机组负荷情况适时调整循环水泵运行台数，以保证汽轮机经济运行，保证厂用电率达到最低，环境温度高时，为保证机组真空度，提高经济性，使用两泵三塔运行方式，环境温度低时，一台机组运行一台循环泵；减少循环水泵耗电量。
2 调整机组负荷，避免电网考核在保证一次调频不被考核情况下，尽量多带负荷，使机组的效益最大化最大限度避免或减少电网电量考核，发电厂机组负荷或出力接受并跟踪省调遥调负荷指令，发电厂机组负荷只能在允许的范围内波动，否则将会被处以严厉的经济处罚。
保证机组出力时刻跟踪调度负荷指令，保证燃机机组AVC装置的投入率和合格率，鉴于燃机电厂启停频繁优化AVC闭锁定值，提高装置调节性能和稳定性，加强对燃机一次调频的考核管理免考申请的积极申报，调峰补偿核对。
但是投运AGC机组负荷将出现波动，在燃机负荷低于85%机组效率将出现明显拐点严重影响经济性，如果进入低负荷运行将出现机组排放不达标等情况，在部分负荷时段将引起机组排气超温影响机组寿命，为满足一次调频的要求根据环境温度控制燃机FSR输出与温控限值偏差在两个基准值，避免机组进入温控模式，并根据电网公司两个细则积极申请补偿。
燃气轮机蒸汽轮机联合循环
目录
• 联合循环概述 • 燃气轮机部分 • 蒸汽轮机部分 • 联合循环的运行与控制 • 联合循环的应用与发展
01
联合循环概述
联合循环的定义
• 联合循环：是一种将燃气轮机和蒸汽轮机结合使用的发电方式， 通过将两种不同方式的能量转换过程结合在一起，实现更高的 能源利用效率和发电能力。
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背压式蒸汽轮机
将汽轮机的排汽压力高于大气压力，用于驱 动其他设备或供给热用户。
抽汽式蒸汽轮机
在汽轮机中间级上抽出部分蒸汽，用于供热 或驱动其他设备。
饱和蒸汽轮机
利用饱和蒸汽来推动汽轮机叶片转动。
蒸汽轮机的工作原理
高压过热蒸汽进入汽轮机，通过一系列的喷嘴和叶片，将热 能转换为机械能，推动汽轮机转动。蒸汽在汽轮机内膨胀降 温，释放出热能并推动叶片转动，最终以冷凝水的形式排出 。
停车
停车操作则相对简单。首先，需要逐渐降低燃气轮机的负荷，然后逐步关闭燃气轮机的进气口和排气口。在燃气 轮机完全停止运行后，需要关闭相关的辅助系统，如润滑油系统和冷却水系统等。最后，需要对整个系统进行全 面的检查，确保所有设备都处于安全的状态。
正常运行与控制
正常运行
在正常运行状态下，燃气轮机和蒸汽轮机都处于稳定的工作状态。此时，需要密切关注各种参数的变 化，如燃气轮机的排气温度、蒸汽轮机的蒸汽压力等，以确保系统的正常运行。同时，还需要对各种 设备的状态进行定期检查，及时发现并处理可能出现的问题。
控制策略
为了确保联合循环系统的稳定性和经济性，需要采取一系列的控制策略。例如，可以根据实际情况调 整燃气轮机和蒸汽轮机的负荷分配，以达到最优的运行效果。同时，还可以通过调节燃气轮机的进气 温度和压力等参数，实现对整个系统的优化控制。
燃气轮机联合循环机组旁路控制说明
燃气轮机联合循环机组旁路控制说明王铭东方电气自动控制工程有限公司四川德阳618000摘要:本文对燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的调节方式、控制方式及其作用进行了简单的介绍和分析。
国内投 运的M 701F 型燃气轮机肩负着电网要求的日起停、调峰、调频需求。
其中旁路系统起到极其重要的功能性作用。
关键词：燃气轮机联合循环机组；旁路系统机械化工_________________________________________________________________________________科技风2〇17年8月上D 01：10.19392/j . cnki . 1671-7341.201715118燃气轮机联合循环机组由以下三部分构成:燃气轮机、蒸 汽轮机、发电机，机组的主要做功部分是燃气轮机和余热锅炉。
燃气轮机在做功的同时，将高温度的排气排人余热锅炉进行二 次利用，加热余热锅炉中的除盐水，进行蒸汽输出。
蒸汽进人 蒸汽轮机进行做功，旁路控制阀和主蒸汽调节阀用于调节气包 压力及控制蒸汽品质。
旁路控制参数的设定关系着机组的优 化运行。
本文着重介绍、分析了我公司联合循环燃机旁路系统 的逻辑和工作状况。
1旁路控制系统分析M 701F 型燃气轮机配置的旁路系统为100%流量阀门。
随着燃机的启动，旁路系统可以让余热锅炉出口蒸汽的温度、压 力快速提升，让汽机尽快进汽做功。
旁路系统还兼具着保护汽 轮机的功能，当机组发生跳机或甩负荷时，旁路系统迅速将主 蒸汽隔离，避免汽机超压。
旁路控制系统功能介绍：(>燃气轮机启动时，排气温度低，锅炉出口蒸汽温度、压 力不达标，旁路系统将这些蒸汽排人凝汽器，并尽快让蒸汽品 质达到进气要求提升汽机启动时间。
(d )燃气轮机运行时，旁路控制阀跟踪主蒸汽压力设定，配 合主蒸汽调节阀进行压力控制，避免蒸汽压力波动。
(,燃气轮机处于跳闸、甩负荷等极端状态时，旁路阀将蒸 汽隔离，避免汽机超压，确保机组安全。
燃气轮机及其联合循环课后题答案（姚秀平主编版）上海电力学院
燃气轮机及其联合循环课后题答案（姚秀平主编版）上海电力学院第一章3和4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。
燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。
汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。
其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。
燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。
5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量；汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量；而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。
由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。
6、ISO基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。
ISO环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa，相对湿度60%。
7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组；燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。
8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热；后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。
两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。
9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。
10、余热型：优点是技术成熟。
系统简单、造价低、启停速度快。
缺点是余热锅炉效率低、汽轮机的功率和效率也低，所以不仅机组功率不大，而且效率也不高。
补燃型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量大幅度提高，从而使机组的容量增大、效率提高；同时机组的变工况性能也可得到改善。
第十三讲：气体动力循环-燃气轮机循环
c
oi
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· ·
工程热力学
opt
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p w 和 opt
' 净
的关系
' 净
opt
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>
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地面上，尺寸次要，省燃料，取 opt 空中，尺寸重要，取 opt w 提高 t
工程热力学
' 净
受材料耐热限制 取最佳
有无 其它 途径
' 净 ' 1 k 1 k
oi
1
4
工程热力学
影响燃气机实际循环热效率的因素 燃
c w ' t 1 1 q k 1 c k 1 ' ·
' 净 ' 1 k 1 k
oi
1
' t 一定， ' 一定，有最佳 有最 opt t · ' opt t 右移
气体动力循环分类
活塞式 piston engine 汽车，摩托，小型轮船 叶轮式 Gas turbine cycle y 航空，大型轮船，移动电站 联合循环的顶循环
工程热力学
按结构
气体动力循环
Gas Power Cycle
工程热力学
气体动力循环
本章基本要求
熟练掌握分析动力循环的一般方法，活塞式内 燃机循环以及燃气轮机装置循环的组成、热效率计 算及提高气体动力循环效率的方法和途径。
1 k k 1 T k k w净 c pT1 1 w净 令 0
T3
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浅议燃气轮机的控制技术
浅议燃气轮机的控制技术摘要：燃气轮机的控制是保证燃气轮机可靠性运行的关键，为此，本文对燃气控制技术进行了研究。
首先，结合现代控制理论对燃气轮机控制过程中的一些问题进行了阐述;其次，对于燃气轮机系统构成进行分析以及工作原理进行分析;最后，对燃气轮机今后的发展提出了看法。
本文分别讨论了燃气轮机的拉制问题，频域设计方法，开环最优控制和自适应控制等，希望能够起到借鉴意义。
关键词：燃气轮机;控制系统;监控检测引言航空工业的发展限制了中国燃气轮机的发展，它在一段时间内仍然处于停滞状态。
伴随着对于国内外相关优秀技术的不断学习，我们燃气轮机的相关技术取得了很大进步。
燃气轮机所涉及的学科很多，如材料，测量和控制。
随着造船和航空业的快速发展，燃气轮机技术已然得到改善。
1燃气轮机的控制问题作為动力单元，燃气轮机包括了很多部件，有燃烧室相关部件、压气机及涡轮机等。
燃气轮机应用较为广泛，其被常用于发电、车辆、船舶及航空等领域。
燃气轮机通过使用中间冷却、多轴、可变几何及回热等方式来满足整体负荷的匹配和相关机械性能的要求。
燃气轮机系统很复杂并且具有相对多的控制变量，燃气轮机是一个复杂的多变量控制系统[1]。
其系统对于不同的工况条件有一定的非线性。
燃气轮机的控制目标在不同的应用中是不同的，民用的重点是低油耗，而军用的重点是加速，但压缩机喘振会对军用燃气轮机产生过热影响，而在其运行期间涡轮叶片也会对其产生过热影响。
此时就需要控制器，控制器就是要在各种约束条件下使其达到正常运行的规格，对于控制器的设计，通常采用现代频域法，另外，还分别应用了开环最优控制和自适应控制[2]。
本文将对此进行讨论并简要描述与控制系统设计密切相关的建模、预测和检测问题。
2开环最优及自适应控制如今，开环最优控制和自适应控制都应用在燃气轮机系统中。
就以下状态来说，可以将其描述成为开环最优控制，假设其系统有：状态方程：X=f（x，μ，t）;初始条件：X|t0=x0末端条件：h（xT）=0;约束条件：g（x，μ，t）≥U;性能指标：J=k（xT，T）+∫Tt0L（x，μ，t）dt开环最优控制解决了μ，因此可以在控制变量、状态变量、结束条件等的约束下优化其性能指标。
燃气轮机与联合循环
song
1
主要内容
一、燃气轮机与联合循环的概论
二、燃气轮机的主要部件结构、原理
三、联合循环的余热锅炉
四、PG6111FA型燃气轮发电机组特 点
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2
电厂汽水系统
汽水电厂基本流程系统：给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→ 凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。
锅炉
汽轮机
发电机
给水泵
凝汽器
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的做功能力小 ❖ 4.与汽轮机不同点 ❖ 气缸壁薄 ❖ 级数少 ❖ 转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气冷却 ❖ 没有调节级
❖ 其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更加显 著
song
28
三、联合循环的余热锅炉
❖ 1.作用：接收燃气轮机的排气余热，产生汽轮机 所需要的蒸汽。
❖ 2.类型 ❖ （1）按照汽水系统的特点，可分为单压式、多压
式。 ❖ （2）按照锅内汽水流程的特点，可分为汽包式和
直流式。
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❖ (3)按照汽水循环方式的不同，可分为自然循环式 和强制循环式。
❖ (4)按照炉内烟气的流动方向，可分为卧式和立式 。
❖ 3.余热锅炉的特点 ❖ (1)热力特性变化大 ❖ (2)燃气温度低、流量大，传热方式以对流为主。 ❖ (3)炉内烟气的速度和温度分布很不均匀。 ❖ (4)汽水系统形式多样。 ❖ (5)变工况时烟气侧和蒸汽侧热力 变化不协调。 ❖ (6)需要适应燃气轮机快速启动的要求。
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3.压气机的增压原理。
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4. 轴流式压气机的特性线
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温控曲线
(T4 )c
TX 1
A
R
TX 2
TX 3
D
p2 , Pgt
T T 1 t t
* 3 * 4
1 1
k 1 g
g
k 1 1 1 c b t
0 . 24 * 2
T 130 . 0 877 . 0 p
* 4
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
（PI）
Vstart Vshut Vacc
功率测量元件
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
功率控制主回路
电站燃气轮机功率主控系统方块图 ( Pgt ) c -功率给定值； ( Pgt ) h -功率实测值； Pgt -功率偏差值； nc - 转速给定值； n -转速实测值； 阀位功控计算值； VcP -阀位功控给定值； VcT -阀位温控给定值； Vcm -阀位手控给定值； Vc -阀位有效给定值； Vh -阀位实测值； V -阀位偏差值； Vstart -阀位启动给定值； Vshut -阀位停机给定值； Vacc -阀位加速度限制给定值
电站燃气轮机功率主控系统方块图 ( Pgt ) c -功率给定值； ( Pgt ) h -功率实测值； Pgt -功率偏差值； nc - 转速给定值； n -转速实测值； 阀位功控计算值； VcP -阀位功控给定值； VcT -阀位温控给定值； Vcm -阀位手控给定值； Vc -阀位有效给定值； Vh -阀位实测值； V -阀位偏差值； Vstart -阀位启动给定值； Vshut -阀位停机给定值； Vacc -阀位加速度限制给定值
（2）反馈通道的调 节过程
2．电网频率扰动下的自动调节
Vcm VcT
n
功 ( Pgt ) c ( Pgt ) 率 调 节 ( Pgt ) h 器
Vw
转 速 调 节 器 （ P）
nc
n
VcPx
V cP
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
功率测量元件
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
功率控制主回路
二、温度控制
温度主控系统
VcP
温 T4 度 调 节 (T4 )h 器 （PI）
Vcm
(T4 )c
V cTx
限幅 器
VcT
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
n -转速偏差值； Vw -阀位空载给定值； VcPx -
功率主控系统的静态特性
n 0 n (P )c n c gt 0 )0 gt (P
1．功率给定值扰动（变化）下的自动调节
Vcm VcT
n
功 ( Pgt ) c ( Pgt ) 率 调 节 ( Pgt ) h 器
第三节 燃气轮机的控制
主控项目
功率控制、温度控制、启动控制、加速度控制、 停机控制、手动控制 ——通过燃料调节 每时刻只允许一个项目起作用 ——最小值选择器自动选择
辅控项目
防喘、辅助温控等
——通过IGV调节
一、功率控制
功率主控系统
n
功 ( Pgt ) c ( Pgt ) 率 调 节 ( Pgt ) h 器
Vw
转 速 调 节 器 （ P）
nc
n
VcPx
V cP
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
（PI）
Vstart Vshut Vacc
功率测量元件
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
功率控制主回路
（1）前向通道的调 节过程
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
（PI）
Vstart Vshut Vacc
功率测量元件
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
功率控制主回路
（1）暂态漂移过程 ——暂态一次调频 （2）自动校正过程 ——解除一次调频
3．功率与频率联合扰动下的自动调节
——基本等同于两个过程的简单叠加
4．内扰作用下的自动调节
如燃料压力、热值变化
Vcm VcT
Vw
转 速 调 节 器 （ P）
nc
n
VcPx
V cP
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
（PI）
Vstart Vshut Vacc
功率测量元件
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
功率控制主回路
排气温度测量元件
温度控制主回路
(T4 )c
TX 1
A
R
TX 2
TX 3
D
p2 , Pgt
三、启动控制与加速度控制
Vcm VcT
n
功 ( Pgt ) c ( Pgt ) 率 调 节 ( Pgt ) h 器
Vw
转 速 调 节 器 （ P）
nc
n
VcPx
V cP
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
温控过程
VcP
温 T4 度 调 节 (T4 )h 器 （PI）
Vcm
(T4 )c
V cTx
限幅 器
VcT
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
Vstart Vshut Vacc
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
Vcm VcT
n
功 ( Pgt ) c ( Pgt ) 率 调 节 ( Pgt ) h 器
Vw
转 速 调 节 器 （ P）
ncபைடு நூலகம்
n
VcPx
V cP
最 小 值 选 择 器
Vc
V
Vh
伺 服 放 大 器
电 液 伺 服 阀
油 动 机
传 动 机 构
燃 料 调 节 阀
燃 气 轮 机
（PI）
Vstart Vshut Vacc
燃 气 轮 机
Vstart Vshut Vacc
位置测量元件
燃料阀位 控制子回路
排气温度测量元件
温度控制主回路
燃气轮机温度主控系统方块图 （T4） （T4） h -排气温度实测值； T4 -排气温度偏差值； VcTx -阀位温控计算值； c -排气温度主控给定值； VcT -阀位温控给定值； VcP -阀位功控给定值；Vcm -阀位手控给定值；Vc -阀位有效给定值；Vh -阀位实测值； V -阀位偏差值； Vstart -阀位启动给定值； Vshut -阀位停机给定值； Vacc -阀位加速度限制给定值