大型燃气发电机组一键启动控制系统及控制方法

摘要

本发明涉及一种大型燃气发电机组控制系统领域，特别涉及一种大型燃气发电机组一键启动控制系统及控制方法，包括一键启动核心控制单元，一键启动核心控制单元连接燃气电动阀门、空燃比控制单元、启动马达、发动机的控制单元和发电机的控制单元，煤气供给管道通过燃气电动阀门连接空燃比控制单元，空燃比控制单元连接发动机的控制单元，发动机的控制单元连接发电机的控制单元，启动马达连接发动机的控制单元。本发明采用电气元件实现控制功能，替代了多步骤的人工操作，使用有效、直观，并且一键启动效果良好，以电子功率表和热电偶等元件为检测元件，可靠性高，基本不需要维护，价格低廉，适用性广。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型燃气发电机组控制系统领域，特别涉及一种大型燃气发电机组一键 启动控制系统及方法。

背景技术

大型燃气发电机组由于转速低，燃气与空气混合比例（以下简称空燃比）控制复杂， 发电机励磁和同期检测并网难度高、并网后燃气发电机组稳定性控制难度大等诸多因素的 影响，一键启动一直是困扰开发人员的技术难题。大型燃气发电机组由燃气进气，发动机 控制单元，空燃比控制单元，发电机控制单元，一键启动核心控制单元等控制部分组成。 由于空燃比控制单元受传感器技术的影响在启动初期无法调节出合适的空燃比，以至成为 阻碍一键启动控制的最大技术难点。以往大型燃气发电机组的启动过程多为人工多步骤启 动，是在启动马达拖动发动机达到启动转速后，由人工打开燃气控制阀门，燃气阀门的打 开过程需要有一定技巧。即尽可能的缓慢打开，目的是控制燃气进入量，人工寻找合适的 启动空燃比。由于燃气阀门由小向大逐渐控制燃气进入流量，所以在阀门缓慢开启的过程 中总会出现达到理想空燃比的时机，理想空燃比出现时机组便启动成功。机组启动成功后 空燃比控制单元逐渐发挥作用，随着转速的升高和功率的增加以及燃气甲烷浓度的变化， 动态的调整燃气进入量。机组启动成功需要并网时则需要由专人操作发电机控制单元，其 过程是励磁单元开启并适当调节励磁电流，使发电机输出电压达到额定值，发电机组输出 电压达到额定值时打开同期检测单元进行并网，并网成功后发动机操作人员将对发动机进 行加负载调整。上述过程需要发动机操控人员和并网操作人员密切配合，以达到燃气发电 机组从启动到并网发电的过程，该方式主要缺点是存在较大人力浪费，并且启动过程持续 时间长，很难提高工作效率。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种可以克服上述缺陷， 使用方便、响应速度快的大型燃气发电机组一键启动控制系统及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的大型燃气发电机组一键启动控制系统，包括一键启动核心控制单元，一键启动核 心控制单元连接燃气电动阀门、空燃比控制单元、启动马达、发动机的控制单元和发电机的 控制单元，煤气供给管道通过燃气电动阀门连接空燃比控制单元，空燃比控制单元连接发动 机的控制单元，发动机的控制单元连接发电机的控制单元，启动马达连接发动机的控制单元。

所述的大型燃气发电机组一键启动控制系统的燃气供给管道上设置有燃气电动阀门、空 燃比控制系统，在发电机组进气管路上增加燃气电动阀门，使燃气进入量精确的电动控制， 替代了多步骤的人工操作，使用有效可靠性高，基本不需要维护，价格低廉，适用性广，同 时，发电机控制系统增加并网信号反馈输出，供一键启动核心控制单元采集应用。

进一步地优选，发动机与启动马达齿轮啮合连接，发动机和发电机同轴连接。

进一步地优选，发动机上设置有温度测量元件和功率检测装置。

进一步地优选，温度测量元件采用K型热电偶，功率检测装置采用电子功率表，K型热电 偶和电子功率表连接一键启动核心控制单元。发动机本体装有测量排温的温度测量元件K型热 电偶，功率检测单元为电子功率表，以RS485通讯的方式将功率数据上传至一键启动核心控制 单元，发动机其他运行参数由相关仪表采集并传送至一键启动核心控制单元，供一键启动核 心控制单元参考使用。

进一步地优选，发电机上设置电子功率表和温度探测装置，电子功率表和温度探测装置 连接一键启动核心控制单元。发电机组功率检测部分采用电子功率表，以便一键启动核心控 制单元检测发电机组输出功率，发电机组的排气管处连接温度探测装置，供一键启动核心控 制单元采集发动机排温。

进一步地优选，发电机的控制单元的励磁启动开关和同期检测控制开关采用继电器。发 电机控制单元励磁启动开关由手动开关升级为继电器控制，以便更好的执行一键启动核心控 制单元发来励磁启动信号；发电机控制单元同期检测控制开关由手动开关升级继电器控制， 有效执行并网信号。发电机控制单元的励磁控制继电器和同期并网继电器与一键启动核心控 制单元连接，执行励磁启动和同期并网命令，一键启动核心控制单元连接发电机控制单元， 采集并网状态信号。

进一步地优选，一键启动核心控制单元由可编程序控制器和液晶触摸屏组成。操作方便， 适用性广。

一种大型燃气发电机组一键启动控制方法，包括以下步骤：

步骤一：按下启动按钮，一键启动核心控制单元控制启动马达开启，启动马达带动发动 机转动；

步骤二：一键启动核心控制单元对其转速进行检测，在达到启动转速后，一键启动核心 控制单元将控制燃气电动阀门开启，启动转速为120-130r/min；

步骤三：在进行步骤二的过程中同时检测发动机的转速，当发动机的转速由启动转速突 然升高到怠速时，燃气电动阀门不再增加开度，发动机启动成功，怠速为360r/min；

步骤四：发动机启动成功后，启动马达停止，按照设定时间维持怠速运行，怠速时间为 10min；

步骤五：怠速运行时间结束后，一键启动核心控制单元将发出指令使发动机由怠速调节 至额定转速，额定转速为600r/min；

步骤六：发动机达到额定转速后，一键启动核心控制单元通过传感器对水温、油温和滑 油压力进行检测，检测参数达标后将发出指令给发电机的控制单元进行励磁启动，水温﹥40 ℃、油温﹥45℃、滑油压力﹥0.25MP；

步骤七：在进行步骤六的过程中，一键启动核心控制单元对发电机的输出电压进行检测， 发电机的输出电压达到要求后，发出并网指令，发电机的控制单元在接到并网指令后将打开 同期检测单元进行并网，并入电网成功后发电机控制单元将反馈并网成功信号给一键启动核 心控制单元，输出电压为400V；

步骤八：一键启动核心控制单元接到并网成功信号后将进入加载模式，将燃气电动阀门 全部打开，燃气的进入量全部由空燃比控制单元控制，同时监测功率的稳定性和发动机各缸 的排温，当发动机功率波动或排温异常时，空燃比控制单元将适当调节空燃比，直至将功率 加载到设定值，功率设定值为500KW。

本发明所具有的有益效果是：

所述的大型燃气发电机组一键启动控制系统及控制方法是根据传统的启动方法和步骤进 行自动化模拟，从而取代相关的人力操作，实现了大型燃气发电机组按下启动按钮即可实现 发动机启动到并网发电以及并网后机组稳定工作的全过程自动化控制。本发明采用电气元件 实现控制功能，替代了多步骤的人工操作，使用有效、直观，并且一键启动效果良好，以电 子功率表和热电偶等元件为检测元件，可靠性高，基本不需要维护，价格低廉，适用性广。

附图说明

图1为本发明的系统方框原理图；

图2为本发明的方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的大型燃气发电机组一键启动控制系统，包括一键启动核心控制 单元，一键启动核心控制单元连接燃气电动阀门、空燃比控制单元、启动马达、发动机的控 制单元和发电机的控制单元，煤气供给管道通过燃气电动阀门连接空燃比控制单元，空燃比 控制单元连接发动机的控制单元，发动机的控制单元连接发电机的控制单元，启动马达连接 发动机的控制单元。

其中，发动机与启动马达齿轮啮合连接，发动机和发电机同轴连接。发动机上设置有温 度测量元件和功率检测装置，温度测量元件采用K型热电偶，功率检测装置采用电子功率表， K型热电偶和电子功率表连接一键启动核心控制单元。发电机上设置电子功率表和温度探测装 置，电子功率表和温度探测装置连接一键启动核心控制单元，发电机的控制单元的励磁启动 开关和同期检测控制开关采用继电器。一键启动核心控制单元由可编程序控制器和液晶触摸 屏组成。

如图2所示，本发明所述的一种大型燃气发电机组一键启动控制方法，包括以下步骤：

步骤一：按下启动按钮，一键启动核心控制单元控制启动马达开启，启动马达带动发动 机转动；

步骤二：一键启动核心控制单元对其转速进行检测，在达到启动转速后，一键启动核心 控制单元将控制燃气电动阀门开启，启动转速为120-130r/min；

步骤三：在进行步骤二的过程中同时检测发动机的转速，当发动机的转速由启动转速突 然升高到怠速时，燃气电动阀门不再增加开度，发动机启动成功，怠速为360r/min；

步骤四：发动机启动成功后，启动马达停止，按照设定时间维持怠速运行，怠速时间为 10min；

步骤五：怠速运行时间结束后，一键启动核心控制单元将发出指令使发动机由怠速调节 至额定转速，额定转速为600r/min；

步骤六：发动机达到额定转速后，一键启动核心控制单元通过传感器对水温、油温和滑 油压力进行检测，检测参数达标后将发出指令给发电机的控制单元进行励磁启动，水温﹥40 ℃、油温﹥45℃、滑油压力﹥0.25MP；

步骤七：在进行步骤六的过程中，一键启动核心控制单元对发电机的输出电压进行检测， 发电机的输出电压达到要求后，发出并网指令，发电机的控制单元在接到并网指令后将打开 同期检测单元进行并网，并入电网成功后发电机控制单元将反馈并网成功信号给一键启动核 心控制单元，输出电压为400V；

步骤八：一键启动核心控制单元接到并网成功信号后将进入加载模式，将燃气电动阀门 全部打开，燃气的进入量全部由空燃比控制单元控制，同时监测功率的稳定性和发动机各 缸的排温，当发动机功率波动或排温异常时，空燃比控制单元将适当调节空燃比，直至将 功率加载到设定值，功率设定值为500KW。上述步骤完成后一键启动系统完成一键启动功能， 在机组的运行中一键启动核心控制单元在线监测功率状况和排温状况，随时自动进行空燃 控制。

本发明一键启动核心控制单元由PLC构成，按照程序设计要求智能控制一键启动过程， 使用方便，功能完善，运行可靠。