[发明专利]一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统及方法

权利要求书

1.一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于包括：转速采集及信号转换装置(1)、控制器(2)、高速开关阀(3)；

在涡轮进气入口设置高速开关阀(3)，通过转速采集及信号转换装置(1)采集涡轮实时转速作为控制反馈变量，提供给控制器(2)，控制器(2)将所述涡轮实时转速与预设目标转速进行比较，根据比较结果输出对高速开关阀(3)的控制指令，实现对进气流量的控制，从而使涡轮输出功率自动适应负载需求。

2.根据权利要求1所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：转速采集及信号转换装置(1)、控制器(2)、高速开关阀(3)构成闭环控制回路。

3.根据权利要求1所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：目标转速被设置为额定转速n0附近的一个转速区间，该区间界限分别为控制目标转速下限nL和控制目标转速上限nH；系统开始工作时先开启高速开关阀，此时涡轮转子从零开始升速，随后在每一个控制周期内，按如下逻辑输出高速开关阀的控制指令：采集当前涡轮转速n，n高于nH时关阀；n低于nL时开阀；n介于两者之间时，即当前转速在目标转速范围内则维持原阀控指令。

4.根据权利要求3所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：升速过程中，转速超过目标转速上限后，在控制时延τa和关阀时延τb1之和的时间范围内，转速将继续上升，这部分上升的数值为转速上超调量ΔnH；降速过程中，转速低于目标转速上限后，在控制时延τa和开阀时延τb2之和的时间范围内，转速将继续下降，这部分下降的数值为转速下超调量ΔnL。

5.根据权利要求1所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：增加负载反馈环节，用于修正转速控制目标：即涡轮目标转速上下限不再是固定的值，而是根据当前负载大小实时调整；调整的方法具体为：负载增大时，调高目标转速上下限；负载减小时，调低目标转速上下限。

6.根据权利要求5所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：在涡轮动力装置输出动力给负载装置时，在负载装置之前设置采集点，通过设置采集模块对该采集点的负载信号进行采集，该负载信号表征当前负载的大小。

7.根据权利要求6所述的一种超高速涡轮负载自适应稳速控制系统，其特征在于：增加负载反馈环节后，初始目标转速被设置为额定转速n0附近的一个转速区间，该区间界限分别为控制目标转速下限nL和控制目标转速上限nH；系统开始工作时先开启高速开关阀，此时涡轮转子从零开始升速，随后在每一个控制周期内，按如下逻辑输出高速开关阀的控制指令：采集当前涡轮转速n和表征当前负载大小的某物理量I，根据I修正当前nH和nL值；n高于nH时关阀；n低于nL时开阀；n介于两者之间时维持原阀控指令。

8.一种基于权利要求5所述超高速涡轮负载自适应稳速控制系统的超高速涡轮负载自适应稳速控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：在转速采集及信号转换装置、控制器、高速开关阀构成的闭环控制回路中增加负载反馈环节，用于修正转速控制目标；

步骤二：在涡轮动力装置输出动力给负载装置时，在负载装置之前设置采集点，通过设置采集模块对该采集点的负载信号进行采集，该负载信号表征当前负载的大小；

步骤三：设置初始目标转速：初始目标转速为额定转速n0附近的一个转速区间，该区间界限分别为控制目标转速下限nL和控制目标转速上限nH；

步骤四：系统开始工作时先开启高速开关阀，此时涡轮转子从零开始升速，随后在每一个控制周期内，按增加负载反馈环节后的控制逻辑输出高速开关阀的控制指令，实现超高速涡轮负载自适应稳速控制。

9.根据权利要求8所述超高速涡轮负载自适应稳速控制方法，其特征在于：增加负载反馈环节即涡轮目标转速上下限根据当前负载大小实时调整；负载增大时，调高目标转速上下限；负载减小时，调低目标转速上下限。

10.根据权利要求9所述超高速涡轮负载自适应稳速控制方法，其特征在于：所述增加负载反馈环节后的控制逻辑具体是指：采集当前涡轮转速n和表征当前负载大小的物理量I，根据I修正当前nH和nL值；n高于nH时关阀；n低于nL时开阀；n介于两者之间时维持原阀控指令。