重型燃气轮机控制发展及关键技术探究

田 霖

中国航发燃气轮机有限公司 辽宁 沈阳 110000

引言

对于重型燃气轮机的性能和质量来说,控制系统是其中最为关键的技术系统。同时这个系统也是我们中国历史上一直想要突破的关键技术的其中之一。在2003年的时候,中国社会经济的战略目标是“市场换技术”。为此。国家发改委投资了350亿元,举办了很多次是招标惠东。但是目前中国在这个技术方面还是处于一个被动的状态,核心技术中的控制系统和热端部件都掌握在发达国家市场里。控制系统自主设计已变成中国目前必须突破的一个问题了,这一技术的突破对于中国的重型燃气轮机发展至关重要。所以研究人员需要在了解国内外重型燃气轮机发展的历史的基础之上,探索技术开发的途径,为中国重型燃气轮机的发展努力。

一、控制系统的设计内容和关键性技术

1.主要设计内容。在控制需求的角度来说,重型燃气轮机控制系统的基本内容包括:(1)燃气轮机在启动、关闭、加减机器负荷的时候需要的燃料数量;(2)燃气轮机加速度和转速的上下限制范围;(3)燃气轮机输出功率的控制;(4)燃气轮机燃烧范围温度的限制。在性能质量的角度来说,重型燃气轮机基本的控制参数:(1)功率精度控制在正负0.3%;(2)排气温度精度控制在正负0.5%;(3)转速稳态精度控制为正负0.2%。重型燃气轮机的基本工作是需要保证燃气轮机一直保持安全的工作状态,但是因为社会经济的快速发展,社会竞争力促使着技术的革新。目前对于控制系统的技术要求逐渐加大难度,已经完全超出了性能控制这一个简单的要求。它的设计需求已经上升到必须与社会市场的需求紧密结合起来。在目前来看的话,主要可以分为以下几个方面:首先是功能方面的技术需求,在重型燃气轮机发展的整个过程里面,我们需要提高的是工作的功率和效率。这就需要不断的改变及其本身的结构和增加或者减少一些功能和部件。例如。预混燃烧控制是要依靠体排放燃烧室的设计结构;叶尖间隙的控制需要设计为可调节的。技术和设备结构的改变自然也就会改变控制系统的性能和输入输出的数量。数量的增加自然也就会导致设备结构的耦合度越来越复杂。其次,在成本方面,我们也追求低成本的目标。现在重型燃气轮机挣钱的地方就是在更换和修理热端部件以及调试和运行维护设备。重型燃气轮机未来的市场竞争力主要集中在低的购买价格、低运营成本和低的维护成本,只有满足这样的特征才能够占据市场竞争的主战场。从日常的一些经验来看的话,提高发电机组的可靠性和利用率是改善设备维护的最佳策略。或者我们可以尝试增加在线气路故障特使部件的使用寿命的检测的方法去降低我们的运营成本。其实也就是通过延长机器的使用寿命来降低我们的经济成本。然后,在可靠性这个角度来说,工业生产中气轮机安全运转的重要性远远大于气轮运转的性能。所以说,控制系统的设计急需改变,太多是硬件零件提升系统的难度,因此我们需要降低硬件系统中的冗余,降低生产的成本。最后。就是在环保节约的角度来说,全世界所有的国家都开始将燃气排放的确立为危害环境的源头之一,因此这个问题必须重视。在燃气轮机的设计中汉堡设备的设计必须作为设计中的重要部分,否则设备都无法正常使用。

二、未来控制系统的基本内容

1.未来重型燃气轮机的发展趋势可能是以下几个方面。首先就是我们需要向低环境污染的方向去靠拢,做到低成本、高效率好人大型产业化。其次,积极探索高新技术在其设计方面的应用,采用现将的技术和算法促进改革发展。然后,考虑社会的多元化需求,满足燃煤联合循环的社会大趋势。最后,就是发展学习别的国家的先进技术和设计理念。

2.未来关键技术。未来控制系统主要有低排放燃烧技术、主动间隙技术、延寿控制技术和自适应技术这几个方面。随着重型燃气轮机在社会的快速发展,其运行时产生的环境污染问题也引起了人民和政府的重度关注。为了避免燃气轮机污染严重影响生活,需要根据燃气轮机排放物的成分性质设计相关的清洁生产部件。另外,当前燃气轮机还需要考虑的问题就是节约成本,通过叶尖间隙的控制可以有效的降低能耗,是一个不错的办法。

结束语

重型燃气轮机的发展过程中,控制系统一直是与其密不可分的技术之一,它的性能好坏严重影响整个设备的运行和维护的性能,尤其是整个发电机组的性能。我国最大的四个燃气轮厂商都把控制系统最为最重要的技术,十分重视控制系统技术的研发工作。他们都在这个方面花了很多的紫荆去投入,重型燃气轮机花费的百分之十五到百分之二十都是在控制系统研发的经费开支上。控制系统的研发工作已经成为燃气轮机中重要的分支,都可以和燃烧室、压气机和透平处于同等重要,有着举足轻重的位置。这篇文章中,我们研究分析了重型燃气轮机的关键技术、设备性能和未来的发趋势,他提出未来发展主要的研究方向和潜力,目的是希望可以为这个行业设备在中国的发展加快速度。