[发明专利]包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法

说明书

本公开提供一种包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，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。本公开提供的包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，针对带回热器的变几何三轴式燃气轮机，通过模型计算，获得最优控制规律，在保证燃气轮机不超温、不超转的前提下提高热效率，获得较为平缓的燃气轮机效率曲线，解决燃气轮机部分工况下效率低的问题。

技术领域

本公开涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法。

背景技术

对于包含回热器的燃气轮机，回热器利用排气余温提高燃烧室进口温度，从而提升热效率。然而，传统的包含回热器的定几何燃气轮机效率随工况的降低而衰减，这极大影响了燃气轮机的经济性。

对于动力涡轮导叶可调的变几何燃气轮机，涡轮导叶可以调节涡轮喉道面积以改变燃气轮机进气流量W1、进而控制排气温度T9。通过优化动力涡轮导叶角度控制规律，使得燃气轮机在部分工况下维持较高的排气温度，提高回热器回热量，从而达到提高燃气轮机热效率的作用。如何制定动力涡轮导叶控制规律，在保证燃气轮机不超限的前提下提高部分工况下的热效率是一个重要的研究方向。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种包含回热器的变几何三轴式燃气轮机控制方法，以缓解现有技术中的包含回热器的定几何燃气轮机的效率随工况的降低而衰减，极大影响了燃气轮机的经济性的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供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。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，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。