[发明专利]一种燃气轮机转速预测保护控制方法

摘要

一种燃气轮机转速预测保护控制方法，涉及燃气轮机转速保护、加速度保护和热端部件的热冲击保护。该方法是利用转速和加速度信号进行预测计算，预测出在当前时刻至转速稳定时刻的整个过渡过程中，燃气轮机转子转速和加速度是否可能超出各自的限值。如果不会超出限值，则对正常控制量限幅后输出；如果可能超出限值，则计算保证燃气轮机安全的最佳控制量。本发明相对于传统方法，为燃气轮机提供了更为精准的保护，并避免了不必要的停机，很大程度上减少了转速系统的动作对燃气轮机热端部件所造成的热冲击。

主权项

1.一种燃气轮机转速预测保护控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 1).输入单元：根据燃气轮机的额定工作状态，以设定的燃气轮机停机转速下限值t、报警转速下限值w、报警转速上限值停机转速上限值转速常值向量R、加速度下限向量 A、加速度上限向量加速度变化率下限向量D、加速度变化率上限向量转速调节系统给出的控制量d以及经过滤波的转速信号s和加速度信号a作为输入参数；设定值满足所述向量R、A、D和的取值个数相同，且R严格升序排列，A中的所有取值都小于等于0，中的所有取值都大于等于0，D中的所有取值都小于0，中的所有取值都大于0；2).预测保护控制单元：在每个控制周期按照如下步骤计算转速燃料行程基准，具体步骤为： A).利用关于转速的四个函数a(·)、d(·)和分别计算当前加速度下限值 a＝a(s)、当前加速度上限值当前加速度变化率下限值d＝d(s)和当前加速度变化率上限值其中关于转速的四个函数a(·)、d(·)和是以转速常值向量R为插值节点，分别以A、D和为节点处的函数值进行线性插值得到的函数；B).若满足下面四条中的任意一条： i)s＜tii)a＜aiii)iv)则本周期转速燃料行程基准＝0，并输出停机报警； C).若且则计算中间参数β：其中函数y(x)是由二阶常微分方程： 以初值x＝s、y＝a求解得到； 其中ξ满足y(ξ)＝0，ξ≥s，且y(x)＞0；设控制周期为Δ；设燃气轮机加速度到燃料行程基准的转换系数为Ω，即得到1个单位的加速度需要增加多少燃料行程基准；最终，本周期转速燃料行程基准＝上一周期转速燃料行程基准+转速燃料行程基准增量，其中： D).若且a≤a＜0，则中间参数β为：其中函数y(x)是由二阶常微分方程： 以初值x＝s、y＝a求解得到； 其中ξ满足y(ξ)＝0，ξ≤s，且y(x)＜0；Δ和Ω的定义如C)中所述；最终，本周期转速燃料行程基准＝上一周期转速燃料行程基准+转速燃料行程基准增量，其中： E).将得到的本周期转速燃料行程基准传递给燃料行程基准选择与燃料阀控制模块，后者驱动燃料阀实现燃料控制，从而控制燃气轮机转子的转速，实现转速保护； F).若β＜0或者β≥1，则输出保护报警。