一种燃气轮燃料控制系统仿真装置及其测试方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107783427A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201610728767.5(22)申请日2016.08.26(71)申请人动力智控（唐山）科技有限公司地址063000河北省唐山市高新区创业中心创新大厦F102室(72)发明人刘月(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种燃气轮燃料控制系统仿真装置及其测试方法(57)摘要本发明搭建了一种燃气轮机燃料控制系统的仿真装置，并设计了其测试方法，具体的是：1）搭建了可以模拟燃气轮机燃料控制系统的电液伺服系统，其子物理过程与电厂运行的燃机完全一致，可以有效的为仿真测试提供硬件支持。有别于现有技术，本发明可以提供执行机构/传感器等对控制系统的影响；2）设计了仿真测试方法，利用该方法可以找出现有技术所不能发觉的问题，为控制系统的优化提供一种方便、快捷、有效的途径。CN107783427ACN107783427A权利要求书1/1页1.一种模拟燃气轮机燃料控制的装置，其特征在于，包括：执行部分：采用液压缸及操纵座；反馈部分：采用LVDT反馈操纵座位置信息；控制部分：采用伺服阀控制液压缸，具备快速关闭功能及危急遮断功能；动力部分：主泵采用恒压变量泵；辅助部分：油箱、基础座、测压装置、风冷装置、油位和油温报警等；系统具有精密调节、快关、危急遮断功能。2.如权利要求1所述的装置结构，其特征在于，采用恒压变量泵提供动力，带动液压缸及操纵座的方式来模拟燃料控制系统的执行机构部分。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，采用LVDT的方式接收位置信号，通过控制器实现执行机构的动作，并且由于操纵座的设计可实现快速关闭、危机遮断的功能。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，配合燃气轮机控制系统主控设备，可以实现液压系统标定和伺服调节，油温报警，泵远方控制功能。5.一种模拟燃气轮机燃控控制系统的仿真测试方法，其特征在于，包括：将多个控制阀构成的控制阀组等效为1个控制阀；控制阀开度采用百分比的形式表示；采用曲线拟合的方式将燃料流量、转速和FSR联系起来；设计一个PI转速控制器，采用最小值选择的方式，实现对燃料系统的精确控制。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，虽然其响应时间和跟随精度不能完全与实际燃气轮机的控制阀组一致，但该等效处理可以将真实阀门的响应时间和跟随精度等问题引入燃料控制系统中。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，由于控制阀在实际应用中主要使用阀门特性趋近线性变化的部分，如果燃料行程基准(FuelStrokeReference，FSR)也采用百分比的形式，那么在数值上也等同于FSR，所以控制阀的开度直接使用FSR来表示。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据成熟机型的运行数据，采用曲线拟合的方法近似求出料流量、转速和FSR关系，实现阀门开度与燃料量的转化。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，设计一个转速控制器：式中：为转速控制燃料行程基准；FSR为燃料行程基准；为转速目标值与转速实际值的偏差；为调节系数；为一阶惯性时间常数，通过对关键参数的优化，可以提高控制系统的鲁棒性，相对于现有技术，本发明在一定程度上弥补了燃气轮机模型以及执行机构模拟的不足，有利于优化燃气轮机控制系统逻辑及控制参数。2CN107783427A说明书1/5页一种燃气轮燃料控制系统仿真装置及其测试方法技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机技术领域。尤其涉及一种燃气轮燃料控制阀仿真装置及其测试方法。背景技术[0002]凭借较高的热转化率，重型燃气轮机在舰船、地面发电和工业驱动等多个领域得到了广泛的应用。重型燃气轮机的研发获到了国家层面的大力支持，自2003年以来，国家发改委先后组织了多次“打捆招标”期望以市场换技术，但目前诸如热端部件制造、DLN燃烧以及自动控制系统等核心技术仍被国外公司垄断。因此，研发拥有完全独立自主知识产权的重型燃气轮机控制系统刻不容缓。[0003]燃机控制系统在研发过程中为了节约成本、降低风险、缩短调试周期，其性能的仿真测试将是必不可少的部分。目前，GE、西门子、三菱等燃气轮机制造厂商均搭建了相应的仿真测试平台。GE委托Emprise公司搭建了针对“9H”燃气轮机的仿真测试平台，可以用来模拟冷却、启动等操作；西门子利用SIMATICS7-400PLC搭建了一个HIL仿真测试平台，该平台自带实时非线性燃气轮机模型，采用分布式控制策略具备按需增删IO测试点的能力，可全方位对控制系统进行性能验证；三菱搭建的燃气轮机仿真实验室包括监控区域、仿真测试区域以及人员培训区域，在对控制系统进行验证的同时也可以满足用户进行岗前培训、在岗轮训等。国内