[发明专利]一种防止燃气轮机起动过程冷热悬挂的装置与方法

权利要求书

1.一种防止燃气轮机起动过程冷热悬挂的装置，包括燃气轮机单元A和测量控制单元B，所述燃气轮机单元A和测量控制单元B通信连接，其特征在于，

--所述燃气轮机单元A，包括起动电机、压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮、负载和回热器，所述起动电机、压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮和负载依次布置，其中，所述起动电机与压气机之间、压气机与涡轮之间、涡轮与动力涡轮之间、动力涡轮与负载之间通过传动装置传动连接，所述压气机包括进气端和排气端，所述压气机产生的高压气体经其排气端通入所述回热器的冷侧，所述高压气体在所述回热器的冷侧被加热后通入所述燃烧室并与通入其中的燃料混合燃烧，所述燃烧室产生的高温高压燃气依次经所述涡轮、动力涡轮后通入所述回热器的热侧，用以进一步加热所述回热器冷侧的高压气体；

--所述测量控制单元B，包括控制器、燃料质量流量计、测速装置和温度传感器，所述控制器分别与所述燃料质量流量计、测速装置和温度传感器通信连接，所述燃料质量流量计设置于所述燃烧室的燃料供应管路上，所述测速装置设置于所述燃气轮机的传动轴处，所述温度传感器设置于所述动力涡轮的排气管路上，所述控制器通过燃料质量流量计、测速装置以及温度传感器分别采集燃烧室的燃料质量流量、压气机的转速、动力涡轮后的排气温度，根据压气机转速或动力涡轮后的排气温度控制燃料质量流量；

所述控制器包括基于转速的起动阶段燃料量闭环控制模式和基于动力涡轮后排气温度的起动阶段燃料量闭环控制模式；在燃气轮机起动点火成功之后，通过测速装置以及温度传感器实时监测燃气轮机压气机转速及动力涡轮后的排气温度，所述控制器进入基于转速的起动阶段燃料量闭环控制模式或进入基于动力涡轮后排气温度的起动阶段燃料量闭环控制模式；

其中，

所述基于转速的起动阶段燃料量闭环控制模式为：通过测速装置测量燃气轮机压气机转速N，与当前状态要求的设定转速N₀进行对比，当燃气轮机压气机转速N与设定转速N₀差值的绝对值不大于最大误差ε₁时，所述控制器发出计算燃料量m₁，当燃气轮机压气机转速N与设定转速N₀差值的绝对值大于最大误差ε₁时，持续时间t>t₁后，则停止燃气轮机的起动，其中，t₁为控制器预先设定的系统延迟时间，用以判断燃气轮机压气机转速N与设定转速N₀差值是否处于稳定状态，而非随机的波动；

所述基于动力涡轮后排气温度的起动阶段燃料量闭环控制模式为：通过所述温度传感器测量动力涡轮后的排气温度T，与当前状态要求的设定温度T₀进行对比，若动力涡轮后的排气温度T与设定温度T₀差值的绝对值不大于最大误差ε₂时，所述控制器计算燃料量m₂，若动力涡轮后的排气温度T与设定温度T₀差值的绝对值大于最大误差ε₂，持续时间t>t₂后，则停止燃气轮机的起动,其中，t₂为控制器预先设定的系统延迟时间，用以判断动力涡轮后的排气温度T与设定温度T₀差值是否处于稳定状态，而非随机的波动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还包括燃气轮机燃料量最小值选择控制模式，所述控制器基于转速的起动阶段燃料量闭环控制模式确定燃料量m₁，控制器基于动力涡轮后的排气温度的起动阶段燃料量闭环控制模式确定燃料量m₂，将两种不同控制模式下的燃料量进行对比，即对比燃料量m₁和燃料量m₂的大小，若燃料量m₁＜燃料量m₂，则控制器最终选择基于转速的起动阶段燃料量闭环控制模式，向燃烧室增加燃料量m₁；若燃料量m₂＜燃料量m₁，则控制器最终选择基于动力涡轮后的排气温度起动阶段燃料量闭环控制模式，向燃烧室增加燃料量m₂。