重型燃氣輪機控制發展及關鍵技術探究

田 霖

中國航發燃氣輪機有限公司 遼寧 沈陽 110000

引言

對于重型燃氣輪機的性能和質量來說,控制系統是其中最為關鍵的技術系統。同時這個系統也是我們中國歷史上一直想要突破的關鍵技術的其中之一。在2003年的時候,中國社會經濟的戰略目標是“市場換技術”。為此。國家發改委投資了350億元,舉辦了很多次是招標惠東。但是目前中國在這個技術方面還是處于一個被動的狀態,核心技術中的控制系統和熱端部件都掌握在發達國家市場里?？刂葡到y自主設計已變成中國目前必須突破的一個問題了,這一技術的突破對于中國的重型燃氣輪機發展至關重要。所以研究人員需要在了解國內外重型燃氣輪機發展的歷史的基礎之上,探索技術開發的途徑,為中國重型燃氣輪機的發展努力。

一、控制系統的設計內容和關鍵性技術

1.主要設計內容。在控制需求的角度來說,重型燃氣輪機控制系統的基本內容包括:(1)燃氣輪機在啟動、關閉、加減機器負荷的時候需要的燃料數量;(2)燃氣輪機加速度和轉速的上下限制范圍;(3)燃氣輪機輸出功率的控制;(4)燃氣輪機燃燒范圍溫度的限制。在性能質量的角度來說,重型燃氣輪機基本的控制參數:(1)功率精度控制在正負0.3%;(2)排氣溫度精度控制在正負0.5%;(3)轉速穩態精度控制為正負0.2%。重型燃氣輪機的基本工作是需要保證燃氣輪機一直保持安全的工作狀態,但是因為社會經濟的快速發展,社會競爭力促使著技術的革新。目前對于控制系統的技術要求逐漸加大難度,已經完全超出了性能控制這一個簡單的要求。它的設計需求已經上升到必須與社會市場的需求緊密結合起來。在目前來看的話,主要可以分為以下幾個方面:首先是功能方面的技術需求,在重型燃氣輪機發展的整個過程里面,我們需要提高的是工作的功率和效率。這就需要不斷的改變及其本身的結構和增加或者減少一些功能和部件。例如。預混燃燒控制是要依靠體排放燃燒室的設計結構;葉尖間隙的控制需要設計為可調節的。技術和設備結構的改變自然也就會改變控制系統的性能和輸入輸出的數量。數量的增加自然也就會導致設備結構的耦合度越來越復雜。其次,在成本方面,我們也追求低成本的目標?，F在重型燃氣輪機掙錢的地方就是在更換和修理熱端部件以及調試和運行維護設備。重型燃氣輪機未來的市場競爭力主要集中在低的購買價格、低運營成本和低的維護成本,只有滿足這樣的特征才能夠占據市場競爭的主戰場。從日常的一些經驗來看的話,提高發電機組的可靠性和利用率是改善設備維護的最佳策略?；蛘呶覀兛梢試L試增加在線氣路故障特使部件的使用壽命的檢測的方法去降低我們的運營成本。其實也就是通過延長機器的使用壽命來降低我們的經濟成本。然后,在可靠性這個角度來說,工業生產中氣輪機安全運轉的重要性遠遠大于氣輪運轉的性能。所以說,控制系統的設計急需改變,太多是硬件零件提升系統的難度,因此我們需要降低硬件系統中的冗余,降低生產的成本。最后。就是在環保節約的角度來說,全世界所有的國家都開始將燃氣排放的確立為危害環境的源頭之一,因此這個問題必須重視。在燃氣輪機的設計中漢堡設備的設計必須作為設計中的重要部分,否則設備都無法正常使用。

二、未來控制系統的基本內容

1.未來重型燃氣輪機的發展趨勢可能是以下幾個方面。首先就是我們需要向低環境污染的方向去靠攏,做到低成本、高效率好人大型產業化。其次,積極探索高新技術在其設計方面的應用,采用現將的技術和算法促進改革發展。然后,考慮社會的多元化需求,滿足燃煤聯合循環的社會大趨勢。最后,就是發展學習別的國家的先進技術和設計理念。

2.未來關鍵技術。未來控制系統主要有低排放燃燒技術、主動間隙技術、延壽控制技術和自適應技術這幾個方面。隨著重型燃氣輪機在社會的快速發展,其運行時產生的環境污染問題也引起了人民和政府的重度關注。為了避免燃氣輪機污染嚴重影響生活,需要根據燃氣輪機排放物的成分性質設計相關的清潔生產部件。另外,當前燃氣輪機還需要考慮的問題就是節約成本,通過葉尖間隙的控制可以有效的降低能耗,是一個不錯的辦法。

結束語

重型燃氣輪機的發展過程中,控制系統一直是與其密不可分的技術之一,它的性能好壞嚴重影響整個設備的運行和維護的性能,尤其是整個發電機組的性能。我國最大的四個燃氣輪廠商都把控制系統最為最重要的技術,十分重視控制系統技術的研發工作。他們都在這個方面花了很多的紫荊去投入,重型燃氣輪機花費的百分之十五到百分之二十都是在控制系統研發的經費開支上?？刂葡到y的研發工作已經成為燃氣輪機中重要的分支,都可以和燃燒室、壓氣機和透平處于同等重要,有著舉足輕重的位置。這篇文章中,我們研究分析了重型燃氣輪機的關鍵技術、設備性能和未來的發趨勢,他提出未來發展主要的研究方向和潛力,目的是希望可以為這個行業設備在中國的發展加快速度。