低热值煤气燃气轮机控制系统的研究与应用

摘要

随着电力生产对节能及环保要求的提高，燃气轮机得到了广范的应用。钢铁企业有大量的剩余低热值煤气，利用低热值煤气燃气轮机发电可将其能源回收，减少对环境的污染。为了使低热值煤气能作为燃气轮机燃料，就要在控制系统中增加对低热值气体燃料的控制部分。 本文在国内外对低热值煤气燃气轮机发电项目的研究与应用的基础上，以通钢的PG6561B L型低热值混合煤气燃气轮机联合循环发电机组为对象，针对低热值煤气燃料工艺进行相应控制系统的深入研究与讨论，并将其应用到生产实际中。 应用在通化整体煤气化燃气轮机项目上的SPEEDTRONIC<'TM> Mark V燃气轮机控制系统是GE公司非常成功的SPEEDTRONIC<'TM>系列控制系统的最新发展。该燃气轮机控制系统提供许多功能，包括燃料、空气和散热的控制；起动、停机和盘车冷却时的燃机燃料和辅机的顺序控制；发电机与电力系统的同期和电压调整；监控所有透平控制和辅助功能：保护避免不安全和不利的运行工况。燃气轮机的控制系统程序叫CSP(控制顺序程序)，包括主控算法、顺序控制算法和保护功能。 本文分五个章节，主要论述了控制系统的总体方案、前置煤气混合及压缩系统的控制、燃气轮机控制系统。同时对燃气轮机控制系统的先进技术及燃气轮机控制系统的新发展加以介绍。重点是对煤气压缩机控制系统和低热值煤气燃气轮机气体燃料控制系统的论述。本文详细地说明了合成煤气切换的不同模式，包括气体燃料未被选择、从液体燃料变换到气体燃料、正常运行模式以及从气体燃料变换到液体燃料。

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2国内外燃气轮发电机组及其控制系统的发展状况

1.3低热值煤气燃气轮发电机组控制系统的研究与应用的主要内容

第二章低热值煤气燃机发电控制系统总体方案

2.1低热值煤气联合循环发电工艺系统说明

2.1.1燃气轮机发电系统

2.1.2煤气净化混合压缩系统

2.1.3余热锅炉系统

2.1.4蒸汽轮机发电系统

2.2控制系统的布局及实现方案

2.2.1中央控制系统

2.2.2煤气压缩机组控制系统

2.2.3燃气轮发电机组控制系统

2.3整体式控制系统(ICS)

第三章前置煤气系统及煤气压缩机的控制

3.1前置煤气系统及煤气压缩机的控制系统总述

3.2煤气混合系统控制及实现

3.3煤气压缩机的顺序控制系统

3.4煤气压缩机的主控系统

3.4.1轴流压缩机防喘振控制系统

3.4.2离心压缩机防喘振控制系统

3.4.3煤气压缩机组等压力——静叶串级调节系统

3.4.4煤气压缩机系统打回流控制

3.4.5氮气密封差压调节控制

3.4.6气液分离器液位控制

3.5煤气压缩机的保护系统

第四章低热值煤气燃气轮机控制系统

4.1燃气轮机控制系统固件描述

4.1.1硬件配置

4.1.2软件配置

4.1.3应用软件简介

4.2燃气轮机顺序控制系统(SCS)

4.3燃气轮机主控系统(MCS)

4.3.1起动控制

4.3.2转速控制

4.3.3加速控制

4.3.4低热值煤气燃气轮机组的温度控制

4.3.5停机控制

4.3.6压气机压比限制负荷限制及手动控制

4.4模糊PID控制器的设计

4.4.1模糊控制系统基本原理

4.4.2参数自整定模糊PID控制器系统结构

4.4.3模糊控制量的精确化

4.4.4模糊PID控制器在燃气轮机主控系统中的应用

4.4.5数学模型

4.5燃气轮机的IGV控制系统

4.5.1 IGV温度控制

4.5.2部分转速进口导叶基准

4.5.3 IGV温度控制基准

4.6低热值煤气燃气轮机的燃料控制系统

4.6.1液体燃料控制

4.6.2气体燃料控制

4.6.3高压氮气清吹的控制

4.6.4燃料的切换控制

4.7 IBH的控制

4.7.1 IBH系统组成及工作原理

4.7.2 CPR限制模糊控制器

4.8保护系统

4.9燃气轮机改进工艺的控制

4.9.1 LCI系统的控制

4.9.2低热值气体燃料长明火技术

4.9.3低热值气体燃料变压力控制

4.9.4用TRT透平作为煤气系统的调整机构

4.9.5高焦炉煤气分别压缩后再混合

第五章结论

参考文献

致谢