本發(fā)明涉及一種燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法，用來控制燃氣輪機的排氣溫度，來保證整個聯(lián)合循環(huán)機組的高發(fā)電效率和長壽命，屬于燃氣輪機控制和保護
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來，隨著世界清潔能源政策調(diào)整，基于燃氣輪機的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式受到越來越多的重視，燃氣輪機首先將排出的高溫“廢氣”送入余熱鍋爐中，再加熱水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，推動后端的汽輪機做工。這種發(fā)電方式具有較高的發(fā)電效率，但是，燃氣輪機和汽輪機在啟動特性上存在較大的差異，在機組啟動特性上存在很大的差異，啟動過程中，容易出現(xiàn)余熱鍋爐、汽輪機的金屬熱應(yīng)力過大，使得余熱鍋爐過熱器管壁腐蝕速度加快，汽輪機熱沖擊增大，嚴重影響汽輪機和余熱鍋爐的使用壽命。特別是燃氣輪機的調(diào)節(jié)速率要快于汽輪機，在燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組進行冷態(tài)啟動時，燃氣輪機排氣溫度上升速率過快，會間接導致余熱鍋爐的出口蒸汽溫度上升過快，使得汽輪機受到過大的熱沖擊，減少了設(shè)備壽命。反之，當機組進行熱態(tài)啟動時，如果燃氣輪機排氣溫度上升速率過慢，也會間接導致余熱鍋爐的出口蒸汽溫度上升過慢，使得汽輪機受到過多的冷卻，降低了發(fā)電效率。因此，本發(fā)明的目的是為了提供一種燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法，它可以在整個燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組啟動過程中，通過調(diào)節(jié)燃氣輪機的出口排氣溫度，保證它的變化速率與汽輪機啟動特性一致，減少機組后端設(shè)備特別是汽輪機在啟動過程中的熱應(yīng)力沖擊，確保汽輪機的使用壽命，同時又防止過多冷卻，提高發(fā)電效率。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了實現(xiàn)上述目地，本發(fā)明提出了一種燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法，其特征在于包括以下步驟：燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組應(yīng)在汽輪機第一級金屬處裝有溫度傳感器，可以實時獲取汽輪機第一級金屬溫度測量值stt；將汽輪機第一級溫度信號stt發(fā)給溫度調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置將溫度控制目標gttr設(shè)定為stt加上一定閾值sth，通過pi控制器調(diào)節(jié)燃氣輪機的排氣溫度gtt，實現(xiàn)汽輪機所需進氣溫度與余熱鍋爐出口蒸汽溫度的匹配。進一步地，如果汽輪機第一級金屬處裝有2個溫度傳感器時，將2個溫度測量值的高值作為汽輪機第一級金屬溫度信號stt，如果汽輪機第一級金屬處裝有3個溫度傳感器時，將3個溫度測量值的中間值或平均值作為汽輪機第一級金屬溫度信號stt。進一步地，當調(diào)節(jié)裝置將溫度控制目標gttr設(shè)定為stt加上一定閾值sth時，閾值sth根據(jù)汽輪機第一級溫度信號stt從設(shè)定的插值表上插值獲得，初始設(shè)定的溫度控制目標gttr應(yīng)保持在燃氣輪機排氣溫度的可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。進一步地，在溫度調(diào)節(jié)過程中，如果溫度控制目標gttr低于燃氣輪機排氣溫度的可調(diào)節(jié)范圍的最小值gttmin，則將溫度控制目標gttr設(shè)定為最小值gttmin，如果溫度控制目標gttr超過了燃氣輪機排氣溫度的可調(diào)節(jié)范圍的最大值gttmax，則將溫度控制目標gttr設(shè)定為最大值gttmax。進一步地，pi控制器的結(jié)構(gòu)可以為，其中fsrt表示最終輸出的燃氣輪機燃料量，kp和ki的參數(shù)則可以根據(jù)各類魯棒控制器設(shè)計方法獲得，但溫度控制的調(diào)節(jié)速率受設(shè)定溫度速率限制。進一步地，pi控制器的結(jié)構(gòu)可以為，其中igvt表示最終輸出的壓氣機進口導葉角度，kp和ki的參數(shù)則可以根據(jù)各類魯棒控制器設(shè)計方法獲得，但溫度控制的調(diào)節(jié)速率受設(shè)定溫度速率限制。進一步地，也可以同時調(diào)節(jié)燃氣輪機燃料量fsrt和壓氣機進口導葉角度igvt，來實現(xiàn)燃氣輪機排氣溫度的控制。進一步地，該調(diào)節(jié)裝置的投入時間，通常選在燃氣輪機并網(wǎng)以后。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：①以溫度變化特性較慢的汽輪機為控制目標信號，對溫度變化特別較快的燃氣輪機進行控制和調(diào)節(jié)，保證整個燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組具有一致的啟動特性，減少機組后端設(shè)備特別是汽輪機在啟動過程中的熱應(yīng)力沖擊，確保汽輪機的使用壽命，同時又防止過多冷卻，提高發(fā)電效率；②實時調(diào)整，通過實時的采集汽輪機的第一級金屬溫度，不斷的修正燃氣輪機的排氣溫度輸出，具有更好的動態(tài)特性；③算法簡單，工程實現(xiàn)容易，整個架構(gòu)無需改變現(xiàn)有的燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組設(shè)備架構(gòu)，同時pi控制器參數(shù)的選取采用魯棒控制器設(shè)計，從而保證溫度控制具有更高的控制精度。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例提供的一種燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法方塊圖；圖2是基于本發(fā)明的燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)邏輯圖；圖3是基于本發(fā)明的某型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的汽輪機進口溫度變化圖。具體實施方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。實施例一以某型70mw燃氣輪機為應(yīng)用對象，燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法方塊圖如圖1所示，附圖標記101為燃氣輪機的燃料輸入單元，本燃氣輪機的燃料為天然氣。附圖標記103為發(fā)電機單元，附圖標記104為燃氣輪機單元，本實施例中，該燃氣輪機的排氣溫度調(diào)節(jié)范圍為374℃-604℃。將該燃氣輪機啟動到并網(wǎng)狀態(tài)，附圖標記102為基于本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置單元，開始投入工作。附圖標記105為余熱鍋爐單元，附圖標記106為汽輪機單元，本實施例中，汽輪機單元106第一級金屬處裝有2個溫度傳感器，將2個溫度測量值的高值作為汽輪機單元106第一級金屬溫度信號stt發(fā)送給溫度調(diào)節(jié)裝置單元102；然后溫度調(diào)節(jié)裝置單元102將溫度控制目標gttr設(shè)定為stt加上一定閾值sth，閾值sth根據(jù)汽輪機第一級溫度信號stt從設(shè)定的插值表上插值獲得，整個插值表如下：stt(℃)0400500700sth(℃)100100120120通過溫度調(diào)節(jié)裝置單元102中的pi控制器調(diào)節(jié)燃氣輪機單元104的排氣溫度gtt，溫度調(diào)節(jié)通過壓氣機進口導葉角度igvt，通過采用matlab軟件中現(xiàn)代控制器設(shè)計軟件，得到pi控制器參數(shù)為kp為5.31，ki為0.62。因此整個控制器輸出的燃料量。本實施例中基于本發(fā)明的燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)邏輯圖如圖2所示，采用本發(fā)明的燃氣輪機及其整個聯(lián)合循環(huán)機組溫度調(diào)節(jié)裝置及方法，燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的汽輪機進口溫度變化如圖3所示，與現(xiàn)有技術(shù)對比，可以清晰的看到，傳統(tǒng)方法與期望值在變化過程中，會有一段落差，這是因為傳統(tǒng)方法完全忽視燃氣輪機和汽輪機啟動特性不一致，兩個設(shè)備在啟動過程中并沒有交互協(xié)調(diào)作用，而采用本發(fā)明方法，汽輪機進口溫度在啟動過程中，基本能和期望值保持一致，保證汽輪機不會受到過度的熱效應(yīng)沖擊，保證汽輪機設(shè)備的長壽面。當前第1頁12