[发明专利]包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法

权利要求书

1.一种包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，该燃气轮机包括：燃气发生器、动力涡轮导叶角度可调的动力涡轮以及回热器，该控制方法包括：

步骤A：建立包含回热器的变几何三轴式燃气轮机仿真模型；

步骤B：基于上述仿真模型，制定最优动力涡轮出口温度的控制规律；

步骤C：建立燃油流量与高压轴相对转速之间的闭环控制；

步骤D：建立动力涡轮导叶角度与动力涡轮出口温度之间的闭环控制；

步骤E：设置超转保护，避免燃气轮机超转。

2.根据权利要求1所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤A中，通过流体三维计算获取各压气机和涡轮部件特性，基于部件特性图建立部件级燃气轮机仿真模型。

3.根据权利要求1所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤B包括：

步骤B1：以多组大气温度、高压轴相对转速、动力涡轮相对转速以及动力涡轮导叶角度为所述仿真模型的输入参数；

步骤B2：分别计算每组工况下下对应的最优动力涡轮出口温度；

步骤B3：利用RBF神经网络，以多组大气温度、高压轴相对转速以及动力涡轮相对转速作为输入参数，以与之对应的最优动力涡轮出口温度作为输出参数，训练神经网络，实现最优排气温度控制规律的制定。

4.根据权利要求3所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤B1中：

大气温度在233.15K至323.15K之间按等差数列选取10个参数；

高压轴相对转速在0.75至1之间按等差数列选取10个参数；

动力涡轮相对转速在0.4至1.1之间按等差数列选取8个参数。

5.根据权利要求3所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤B2中：

对任一组特定的大气温度、高压轴相对转速和动力涡轮相对转速，通过调节动力涡轮导叶角度获得不同的动力涡轮出口温度以及燃气轮机效率，求得在动力涡轮出口温度不超限的情况下最高效率所对应的动力涡轮出口温度，该动力涡轮出口温度即为该工况下的最优动力涡轮出口温度。

6.根据权利要求1所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤C中：通过燃油流量控制杆控制高压轴相对转速，从而间接控制燃气轮机的输出功率，使燃气轮机满足动力需求。

7.根据权利要求1所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤D中：通过调节动力涡轮导叶角度，改变动力涡轮喷嘴的喉道面积，从而调节燃气轮机进气流量和动力涡轮出口温度，使动力涡轮出口温度满足所述步骤B中制定的动力涡轮出口温度的控制规律。

8.根据权利要求1所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤E中：

当高压轴将要超转时，控制燃油流量维持高压轴相对转速在其最大限制值；

当低压轴将要超转时，控制燃油流量维持低压轴相对转速在其最大限制值；

当动力涡轮轴将要超转时，控制燃油流量维持动力涡轮轴相对转速在其最大限制值。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，还包括步骤F：通过仿真计算，验证上述控制方法的有效性。

10.根据权利要求9所述的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，所述步骤F中，基于步骤A的仿真模型和步骤B至步骤E的控制方法进行联合仿真，验证该控制方法的有效性。