[发明专利]一种氢混燃气轮机掺氢控制装置系统及控制方法

权利要求书

1.一种氢混燃气轮机掺氢控制装置系统，其特征在于，所述氢混燃气轮机掺氢控制装置系统包括与远程控制装置相连的机组DCS模块、燃气轮机控制TCS模块、可燃气体报警控制模块和火焰探测模块；

所述机组DCS模块和燃气轮机控制TCS模块相连；

所述氢混燃气轮机掺氢控制装置系统还包括与可燃气体报警控制模块依次连接的区域火灾报警控制装置和厂区火灾监控模块；

所述氢混燃气轮机掺氢控制装置系统包括与远程控制装置相连的现场设备装置。

2.根据权利要求1所述的氢混燃气轮机掺氢控制装置系统，其特征在于，所述区域火灾报警控制装置通过modbus通讯与厂区火灾监控模块连接；

优选地，所述区域火灾报警控制装置与火焰探测模块相连；

优选地，所述可燃气体报警控制模块与可燃气体探测模块相连；

优选地，所述现场设备装置包括流量计、压力变送器、温度变送器、调节阀、紧急切断阀、手动关断球阀、逆止阀和氢气分析仪。

3.一种氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述氢混燃气轮机掺氢控制方法采用权利要求1或2所述的氢混燃气轮机掺氢控制装置系统进行；

所述氢混燃气轮机掺氢控制方法为基于串级前馈控制的掺氢比例三冲量随动控制方法，所述三冲量包括氢气含量、氢气流量和天然气流量。

4.根据权利要求3所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述氢混燃气轮机掺氢控制方法由主调回路控制器、副调回路控制器、前馈补偿块、变参数块、无扰切换块和切手动保护块共同实现。

5.根据权利要求4所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述主调回路控制器为氢气含量PID控制器，对掺氢比例进行精调；

优选地，所述主调回路控制器的反馈信号为氢气含量，主调回路控制器的设定值为掺氢比例设定值，二者的偏差经主调回路PID1控制器运算输出作为副调回路氢气流量设定值；

优选地，所述掺氢比例设定值为5～100％。

6.根据权利要求4或5所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述副调回路控制器为氢气流量PID控制器，调节氢气流量反馈信号与设定值的偏差；

优选地，所述副调回路控制器的反馈信号为氢气流量，副调回路控制器的设定值为主调回路偏差经副调回路PID2运算与前馈补偿块输出值叠加运算值，二者的偏差经副调回路PID2控制器运算后输出控制调节阀开度。

7.根据权利要求4～6任一项所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述前馈补偿块包括前馈补偿函数：

其中，f(x)为前馈补偿量，F_NG为标况下的天然气体积流量，H2SP为掺氢比例设定值，K为前馈补偿系数；

优选地，所述变参数块包括根据主调回路偏差分段函数调整主调回路PID1控制器和根据机组负荷分段函数调整副调回路PID2参数。

8.根据权利要求4～7任一项所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述无扰切换块包括三部分：一是M/A站切手动时，主调回路控制器设定值跟踪其测量值，同时消除主回路设定值速率限值块速率限制功能；当M/A站投自动时，恢复设定值速率限制功能；二是M/A站切手动时，主调回路控制器输出跟踪副调回路控制器测量值；三是M/A站切手动时，副调回路控制器输出跟着M/A站手操输出值。

9.根据权利要求4～8任一项所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述切手动保护块为M/A站无法正常投入自动控制的保护措施，当保护切手动条件满足时，将M/A站切为手动。

10.根据权利要求4～9任一项所述的氢混燃气轮机掺氢控制方法，其特征在于，所述氢混燃气轮机掺氢控制方法还包括偏差死区控制；

优选地，所述偏差死区控制包括当偏差的绝对值小于设置的死区宽度时，误差输出强制为0；当偏差的绝对值大于设置的死区宽度时，死区的输入、输出为线性关系、按正常的PID规律控制；

优选地，将主调回路PID1设置偏差死区，在满足系统控制精度范围内，消除PID运算，防止系统频繁过渡调节；将副调回路PID2引入合适的偏差死区宽度，消除因氢气含量大延时、大滞后影响。