燃机控制系统讲义

第一节 燃气轮机的主控系统

主控系统是指燃气轮机的连续调节系统，单轴燃气轮机控制系统设置了几种自动改变燃气轮机燃料消耗率的主控制系统(见表11—1)和每个系统对应的输出指令——FSR（FUEL STROKE REFERENCE燃料行程基准）．此外还设置了手动控制燃料行程基准。 上述6个FSR量进入最小值选择门，选出6个FSR中的最小值作为输出，以此作为该时刻实际执行用的FSR控制信号。因而虽然任何时刻6个系统各自都有输出，但只有一个控制系统的输出进入实际燃料控制系统(见图11一1)。

一、启动控制系统

启动控制系统仅控制燃气轮机从点火开始直到启动程序完成这一过程中燃料Gf (在Mark-V系统中通过启动控制系统输出FSRSU)。燃气轮机启动过程中燃料需要量变化范围相当大。其最大值受压气机喘振(有时还受透平超温)所限．最小值则受熄火极限或零功率所限。这个上下限随着燃气轮机转速大小而变，在脱扣转速时这个上下限之间的范围最窄。沿上限控制燃料量可使启动最快，但燃气轮机温度变化剧烈，会产生较大的热应力，导致材料

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的热疲劳而缩短使用寿命。

启动控制过程是开环的，根据程序系统来的一组逻辑信号来分段输出预先设置的FSRSU，整个启动控制的过程用图11-2曲线表示。图11-3则给出了FSRSU的控制算法。

当燃气轮机被启动机带到点火转速(约20％n0 L14HM=1)并满足点火条件L83SUFI=1时，受其控制的伪触点闭合，控制常数FSKSU-F1（典型值为22 .0％FSR）和压气机气流温度系数CQTC(通常为0. 9—1．25)相乘通过NOT MAX最终赋给FSRSU,以建立点火FSR值。为了点燃火焰并提供燃烧室之间的联焰，在火花塞打火时，点火FSR相对较大。

当下列条件之一满足时，就算作点火成功：①至少两个火焰检测器检测到火焰并超过2s; ②所有4个火焰检测器均检测到火焰。

如果点火成功，控制系统给出L83SUWU=1, L83SU-F1=0。允许FSKSU-WU (典型值为10.9％FSR／s)赋给FSRSU，以建立暖机FSR值。FSR水平的降低是为了减少转子的热应力。在从点火FSR到暖机FSR的转变过程中．用了一个一阶滤波器，使得过渡过程变得缓和，该滤波器时间常数为FSKSU—TC(典型值1s)。燃气轮机暖机过程中FSRSU值保持不变，转速则在逐渐上升，实际燃料流量Gf也随之缓慢增加，使处于冷态的燃气气透平逐渐被加热。一般暖机持续60s结束，由启动程序给出暖机完成逻辑，即L2WX=1。

暖机完成后，程序启动加速逻辑L83SUAR=1。受其控制的4个伪触点动作，使FSKSU—IA控制常数[典型值为0．05％FSR(s)]作为斜升速率进入积分器的输入端，使得FSRSU输出在暖机值的基础上逐渐增加。随着燃油量的增加．燃气轮机转速逐步升高。控制常数FSKSU一AR(典型值为24。8％)规定了FSRSU积分斜升的上限值。一但达到该值．图中上部比较器条件成立，使RISING置1，受控触点动作切断积分器的输入。FSKSU-AR的常数值通过NOT MAX直接送人下部作为FSRSU输出。在合闸后L83SUMX置1，又通过积分器输入斜升速率FSKSU-IM(典型值为5％FSR／S)．使FSRSU继续上升。一直斜升到控制常数FSRMAX给定的最大FSR值作为FSRSU输出。至此启动控制系统自动退出。

逻辑控制算法(未列出)保证L83SUFI、L83SUWU、L83SUAR和L83SUMX在任何时刻都仅有一项可能为“真”．以此保证了有序的输出和对FSRSU的控制。而且FSRSU输出的变化必须在主保护允许逻辑L4为“真”的条件下才能实现．否则上述所有控制信号为零，FSRSU将直接被箝位于零。

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二、转速控制系统

转速控制是燃气轮机最基本的控制系统，Mark-V系统有“有差控制”(Droop Speed)与无差控制”(Isoch speed)两种控制方式。当发电机并网运行时应选用“有差”控制方式。当发电机单机运行时可选用“无差”控制方式。这里仅介绍“有差”控制。

有差转速控制简图见图11_4。有差转速控制算法根据要求的转速基准信号(Speed reference)TNR与实际转速TNH之差，正比例地改变FSR，实现

FSRN—FSRNo=(TNR—TNH)×KDroop (11-1)

式中 FSRN——有差转速控制的输出FSR；

FSRN0——燃气轮机在额定转速下空载的FSR值(在这里作为控制常数存人存储

单元)；

图11-4有差转速控制系统原理图

KDroop——决定有差转速控制不等率的控制常数

(调峰的燃气轮机δ一般取4％)。

式(11-1)用曲线来表示就是有差转速调节静态特性。当FSRN=FSRN0时，由式(11．1)可知，此时TNH=TNR，即转速基准TNR正好就是空载时的转速TNH。当FSRN由FSKN。值变到额定负荷值FSRNB时，转速的变化是额定负荷下的(TNR—TNH)，它正好就是有差转速控制的不等率δ。所以有

δ=(FSRNB—FSRN0)／KDroop

转速基准TNR信号增减时，静态特性线作上下平移。若机组尚未并网。则轮机转速

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TNH随之变动(此时TNH=TNR)。若机组已经并网．则TNR变化只改变轮机出力：TNR升．出力就增加；TNR降。出力就减小。所以TNR又称为转速负荷基准。

图11—4(b)表示控制转速基准TNR的变化．TNR由中间值选择输出。TNR的最大值

限制是107％。这保证若δ=4％，即使电网频率高达103％时，机组仍能带满负荷。若机组要做超速试验，则把此上限改为113％·，以便在空载时燃气轮机可以把转速升高到这个数值。

TNR的最小值限制由逻辑信号来确定。若L83TNROP=l，则STARTUP(启停值60％)进人中间值选择，作为TNR的下限，这时转速控制就有可能在60％n0起介入启动控制。运行状态L83TNROP=0，此时OPERATING(运行值95％)输人中间值选择作为TNR的下限，95％的下限可以保证即使电网频率低到95％，仍能通过TNR把轮机负荷降到零。

通常就是图11—4(b)中间的输入通过中间值选择器成为输出的TNR。图中z与加法器组成数字积分器，．L83JDn给出积分速率(L83JDn：n=0，l，2， ?，5，相应于不同的速率)，L70R和L70L决定积分的方向。L70R=1、L70 L=0时，积分升高TNR(升转速／负荷)；反之积分降低TNR(降转速／负荷)；L70R与L70L都为“假”时。积分中止，TNR保持不变。 当燃气轮机启动程序完成以后，逻辑量L83TRESI=1，则切除积分器，将预置控制的常数PRESET=100. 3％赋给TNR，以备同期并网。一经并网L83TRESI=0．而TNR则停留在100 .3％(略带负荷，以免电网频率波动造成发电机逆功率)。以后就可以通过升(或降)TNR来增(或减)机组出力。当发电机断路器跳闸时，则L83TRESI置“1”．TNR复位到100. 3％，为下次并网作准备。

三、加速控制系统

加速控制系统将转子实际转速信号TNH对时间求导，计算出转子角加速度TNHA，若角加速度实测值超过了给定值TNHAR，则减小加速控制FSR值FSRACC，以减小角加速度，直到该值不大于给定值为止。若角加速度值小于给定值，则不断增大FSRACC，迫使加速控制系统自动退出控制。角加速度为正值时就是转速增加的动态过程。加速控制系统仅限制转速增加的动态过程的加速度，对稳态(静态)不起作用，对减速过程也不起作用。由此可见加速控制系统其实质是角加速度限制系统。加速控制系统主要在两种加速过程发挥作用。

(1)在燃气轮机突然甩去负荷后帮助抑制动态超速。燃气轮机甩去负荷后的过渡过程中，初期转速还未上升多少，FSRN下降也不多，但此时加速度却很大，使FSRACC降得很小，其介人主控系统后就能在此期间快速地降低FSR，减小转子动态超速。

(2)在启动过程中限制轮机的加速率，以减小热部件的热冲击。前已阐明，启动过程中，暖机完成以后，启动控制系统输出FSRSU，在暖机值FSKSUWU (10. 9％FSR)的基础上以FSKSUIA(0.5％FSR／s)的速率斜升到FSKSUAR(24 .8％FSR)。然后以更高的速率FSKSUIM(5％FSR／s)继续斜升。而转速控制系统在启动过程中以TNKRl- 0(9%TNH／min)的速率斜升TNR(直到TNH到达95％)。转速控制系统输出FSRN为

FSRN=(TNR—TNH)×FSKRN2+FSKRNl

式中FSKRNl——轮机全速空载FSR值(典型值=14 .7％FSR)。

若TNH完全跟上TNR的变化，则FSRN=FSKRNl。实际由于转子的惯性。TNH总是滞后于TNR．因此启动过程中TNH总是大于FSKRN1。

在到达运行转速(95％n0)附近，由FSRSU或FSRN经最小值选择后的FSR可能超过FSRN1不少，因此温度将比空载值高不少，也具有较大的加速度。而到达运行转速．TNR启动斜升立即停止。FSR回到全速空载值，温度相应下降。此温度变化较剧烈，将造成热冲击。加入加速度控制则通过限制加速度延缓到达运行转速前的加速过程，间接地抑制了这个

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过程中的温度上升，缓和了启动结束阶段的温度变化。

加速控制系统控制算法见图11-5．最终经中间值选择门输出FSRACC信号。它有三个输人：

(1)控制常数FSRMAX(100％FSR)——给定的最大极限。

(2)FSRMIN——一个可变的最小极限FSR值。根据启停过程各个不同阶段所给定的限制曲线，经过压气机进气温度修正系数∞形修正后的输出。给出最小FSR极限的目的在于防止过渡过程中燃烧室贫油熄火。

(3)通过一系列运算后经加法器的输人。一般情况下，它就是这三个值的中间值而作为FSRACC输出。下面专门讨论这个值的由来。

转速信号TNH经微分器和加速基准TNHAR在减法器中相减，其输出为 △ω=TNHAR一△TNH／△t 在燃气轮机未进人加速控制前，也就是转速的上升速率未超出加速基准TNHAR前其角速度差值△ω>0，那么FSR的差值为正。即 △FSR=FSKACC2×△ω>0

使加法器的输出值大于原有FSR值，也就是FSRACC>FSR，从而使得加速控制系统处于退出控制状态。

当燃气轮机加速度大于加速基准TNHAR时，△ω<0，△FSR <0，此时FSRACC

在启动过程中，TNHAR是从一张5个点的对照表中计算出来的(见图11-6和表ll-2)，这张表是燃气轮机转速TNH的一个函数。TNHAR应能产生一个温和上升的点火温度：在低转速时慢慢上升，而在轮机到达设计转速(>60％)时较快地上升。在接近满转速时减小TNHAR，以有利于向全速空载过渡而不超调。一且燃气轮机到达全速，则加速基准THNAR被设定成常数值TAKR1(典型值1％／s)。这样该基准即防止在甩负荷或其他扰动时超速。在点火和暖机期间也选择该固定基准．以防止在启动过程的这些阶段中加速控制限制燃料供应。

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四、温度控制系统

燃气轮机的透平叶轮和叶片在高温、高速下工作，它们不仅承受高温，而且还承受巨大的离心应力。叶片、叶轮的材料的强度随着温度的上升显著降低，对于燃气轮机来说，这些受热零部件的强度余量本来就不大，所以在运行中必须使透平进气温度限制在一定范围内。否则，将会使透平受热部件的寿命大大降低，甚至就会引起透平叶片烧毁、断裂等严重事故。所以，温度控制是燃气轮机调节的主要任务之一。 (一)、透平等T3*线的控制原理

透平前温T3*对燃气轮机而言是至关重要的，一般情况下燃气轮机的功率和效率随T3*温度的增高而增大。为了使机组获得最大的出力和最高的效率，希望机组能在最高的T3*温度下安全可靠地运行，为此设置了聪温度的温控器。因为燃气轮机大多采用环管型的燃烧室，虽设置有燃料流量分配器，但也难以做到每个燃烧室出口的温度即透平前温T3*都很均匀，并且T3*温度一般都很高，如Ms9001E燃机的透平前温高达1124℃．MS9001F高达1280℃，这么高的透平前温要直接测量与控制是非常困难的。在大气温度不变时，燃机处于透平前温为最大值的工况可靠运行时，其他各种参数都随透平转速和透平前温的确定而相应确定下来，这是稳态工况。因此可以通过测量燃气轮机的排气温度来间接反映透平前温T3*的大小。两者的变化趋势是相同的，而T4*温度远低于透平前温T3*，且排气温度T4*的温度场也因燃气经过透平时有所混合而比较均匀，所以T4*便于测量和控制。在大气温度不变的情况下，要控制透平前温T3*为常数，只要控制排气温度T4*为某一相应的数值就可以了，这是很简单的一种温控器。由于大气温度在无时无刻地变化着，如果还要维持燃气轮机的透平前温为常数时，就不能只控制排气温度T4*了，要相应对T4*作修正。一般可用大气温度、压气机出口压力等参数来修正巧温度。例如用大气温度ta修正，为维持T3*不变，当大气温度升高时排气温度对也需相应的增高；当大气温度降低时排气温度也需相应降低。也可以使用压气机出口压力p2，当大气温度增高时，压气机出口压力降低，为使T3*为常数，T4*温度增高。相反，为维持对为常数，当大气温度降低时，压气机出口压力升高，则T4*温度降低。所以，大气温度变化时，为使T3*为常数，排气温度T4*和压气机出口压力之间有一条关系曲线，这就是温控基准线。 (二)温度控制的作用

(1)在燃气温度超过允许值时，发出信号去减少燃料量，使燃气温度不超过允许值。 (2)在必要时(尖峰运行和尖峰超载运行)可以提高温度的限制值。运行中这个限制值是逐渐提高的，使机组的受热部件承受较小的热应力。

(3)和超温保护系统一起，在各通道所测的温度值的差额超过某一定值时发出警报。机组不论用何种方式加载，一旦机组进入温度控制便会自动切断加载回路。停止加载。 (三)温度控制简化原理图

透平内部温度限是在第一级喷嘴处，称为工作温度。由于这里的温度长期维持在1100℃以上．故无法直接测量此温度。通常通过测量透平排气温度和压气机出口压力．计算得到工作温度。压气机出口压力代表通过透平的压力降，还要对大气温度作修正。由于冷空气密度大于暖空气，对于同样的负荷，冷天压气机出口压力将比暖天高，因此冷天透平有较

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高的压降和温降，所以为了保持同样的工作温度，排气温度必须保持在较低值。

Mark-V温度控制系统简化原理示于图11—7。经过算法处理后代表温度反馈的计算排气温度平均值(信号)TTXM与温控基准TTRX在减法器相减，输出信号为

△T=TTRX一TTRM

这个差值与FSR在加法器中相加之和作为中间值选择的一个输人，通常就是这个输人作为中间值，通过中间值选择成为FSRT。中间值选择的另外两个输入FSRMAX和FSRMIN为中间值选择设置最大和最小值极限。

排气温度超过温控基准时，△T<0，这时FSRT

排气温度低于温控基准时，△T>0，这时FSRT>FSR，FSRT便被最小选择门所阻挡，使温度控制系统退出控制。

燃气轮机排气温度随负荷增加而升高．通常在最大功率附近进人温度控制。在并网发电时，升高转速基准TNR增加功率，到一定值时，排气温度升到温控基准就开始进入温度控制的限制。从此若再升高TNR(由于FSRN为最小选择门所阻挡，转速控制系统退出控制)也无法提高出力。温控基准为燃气轮机设置了运行工况(功率、温度等)的上限。 (四)排气温度信号的处理

GE重型燃气轮机的排气室中有18或24对热电偶用以测量排气温度(在MS6000机组中为18对，在MS9000机组中为24对)。热电偶的输出信号接入《R》模块中的TBQA卡，由此再分别送到 的TCQA卡。卡件提供冷端补偿和热电偶异常情况的偏置信号。通过软件冷端补偿计算后得出反映排气温度的TTXD向量。编号为1，4，7， ? ，22的热电偶信号接人控制机，成为TTXDR向量；编号为2，5，8，? 。23的热电偶接人机，成为TTXDS向量；编号为3，6，9， ? ，24的热电偶接人机．成为TTXDT向量。

图11-8温度信号处理方框图

为了增加可靠性，排气温度信号TTXD经过一定的处理后得到排气温度信号计算值TTXM。信号处理的基本方法见图11-8。

(R>的各个控制机把自身得到热电偶信号与通过数据交换网络取得另两台控制机的热电偶信号，按实际位置排列成TTXDl _n。再按从最高温度到最低温度的顺序，把全部排气温度信号编排出新的向量TTXD2__ n。该信号直接送往燃烧检测保护，同时还送往下部功能块，从该向量中剔除小于X值的信号。X值为

X=TTXD2_2一TTKXCD

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式中TT'XD2_2——向量TTXD2_n中第二高的信号；

TTKXCO——控制常数(典型值为278℃／500F)。 以此可以剔除故障热电偶的不正常信号，避免计算误差。剔除故障热电偶倌号后组成新的向量，再经第二个功能块，去除一个最高值和一个最低值。在此基础上由第三个功能块把余下的信号进行平均，得出排气温度信号的平均值TTXM。

(五)温度控制基准

用燃气轮机排气温度间接控制燃气轮机工作温度时，温控基准随环境温度而变化，因而应用温控基准随压气机出口压力而变的温控线和随燃料量而变的温控线以达到同样的效果。 Mark—V控制的单轴燃气轮机常采用图11-9所示温控曲线。

(1)等排气温度温控线为 TTKn_I =常数

(2)压气机排气压力CPD偏置(修正)的温控线为 TTRXP= TTKn_I 一[CPD—TTKn_C]×TTKn_S 式中TTKn_S——温控线“CPD偏置”的斜率；

TTKn_C——温控线“CPD偏置”和“等排气温度温控线”交点的横坐标值。 (3)FSR或DWATT偏置(修正)的温控线为 TITRXS=TTKn_I一[FSR—TTKn_ K]×TTKn_M 或 TTRXS= TTKn_I一[DWATT一TTKn_LD]×TTKn _LG

式中 TTKn_M——温控线“FSR偏置”的斜率；

TTKn _LG——温控线“DWATT偏置”的斜率；

TTKn_ K——温控线“FSR偏置”和“等排气温度温控线”交点的横坐标值； TTKn _LD——温控线“DWATT偏置”和“等排气温度温控线”交点的横坐标值。

Mark-v将三种温控线确定的温控基准中的最小值选出作为实际执行的温控基准TTRX，通常TTRXP被选出作为执行的温控基准或称为主工作温控基准，而TTRXS作为后备温控基准。TTKn_I仅在很高的环境温度下或启动时可能被选出来使用。

如果机组全速后，压气机出口压力信号低于运行转速计算的最小值，则温度基准被减小。这一故障以“CPD信号丢失”报警。该故障允许备用温度偏置在接近额定燃烧基准温度运行，直至故障被消除。

通常，在具有冗余压气机排气压力传感器(96CD)的设计中，FSR温度控制备用曲线是用不着的。在这种设计中，燃气轮机不允许在少于两个96CD压力传感器情况下运行，在具有恒定的可设置有差斜率的设计中，当96CD发生故障时．冗余的功率传感器反馈DWATT用作温度控制备用曲线。 (六)Mark-V超温保护系统

Mark-V超温保护系统见图12-4。当机组在某大气温度下运转时，燃气轮机温控器投入运行后，可使透平前温维持在额定参数，排气温度和压气机出口压力相应处于温控基准线上的某点。当大气温度升高时，此点在温控器的控制下沿温控基准线TTRX向左上方移；当大气温度降低时，此点在温控器的控制下沿温控基准线向右下方移动。当温控器发生故障时，则透平前温T3*失控，有可能燃料流量过大而使透平前温T3*超过额定参数，其故障轻者会使透平叶片的寿命下降，重者会致使透平叶片烧毁。为了防止此类故障造成的恶果，Mark-V保护系统设置了三道超温保护。Mark-v的超温报警和遮断的算法见图12-5。现将超温保护原理说明如下。

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(七)燃烧监测保护

为了准确地测量透平排气温度场是否均匀，应在透平排气通道中尽可能多地布置测温热电偶。Mark-V控制和保护系统在排气通道安装了18～24根(Ms6000为18根，MS9000为24根)均布的排气测温热电偶。理想情况是这些热电偶所测的排气温度数据完全相等，但实际上是不可能的，即使机组在稳定正常运转时，排气温度场也不可能完全均匀，各热电偶的读数总是有所差别。因此有必要规定一个合理的标准，确定机组在正常情况下允许各热电偶测量结果有多大的温度差，或者称允许的分散度S allow。一旦超出这个规定值，我们认为机组或测温仪器不正常。

五、停机控制系统

正常停机从操作员选择STOP指令、控制系统给出停机信号L94X开始。如果发电机断路器是闭合的，数字给定点开始以正常速率下降以减少FSR和负荷，直到逆功率继电器动作使发电机断路器开路，此后FSR将逐步下降、减速。犹如其启动过程一样。升温和降温速度过快同样会影响机组部件的使用寿命，停机控制中就是通过控制系统控制停机过程中FSRSD的递减速率来合理控制热应力的大小。

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图11．11所示为停机控制的算法。围11-12所示为FSRSD控制曲线。从图中可以看出。FSRSD渐变速率FSKSDn分别由渐变控制逻辑L83JSDl一L83JSD5和FSRMIN来控制。 在停机逻辑L94X为“假”时L83SDR为“真”。这时主保护L4为“真”，因而控制逻辑L83JSDl为“真”，相应的变化率FSKSDl约为0. 1％FSR(s)。一旦失去主保护，则L4为“假”，那么L83JSD2为“真”，相应的FSKSD2约为5%FSR(s)。这是由于失去主保护出现遮断，因而以较快的速率增加FSRSD使其退出控制。实际上，FSR将被箝位于零。

当发电机断路器打开时，停机FSR即FSRSD从当前脚以设定速率FSKSD3[典型值为0 .05％FSR／s]向下斜降到FSRMIN，然后FSRSD即取代了FSRMIN(FSRMIN=FSRSD)，此时控制逻辑L60SDM为“真”，使L83JSD3为“假”，抑制了FSKSD3的输入，并以修正的速率下降。当转速降到一个定义的界限值K60RB(20％n。)以下时，如果燃气轮机还没有熄火．那么L83RB将为“真”，使控制逻辑L83JSD4为“真”，允许FSKSD4[典型值0.1％FSR(s)]控制常数的辅入使FSRSD下降。当FSRSDB斜降至火焰检测器检测到任意一个失去火焰时，经延时1s后控制逻辑L28CAN反转，使L83JSD5逻辑为“真”，FSRSD即以FSKSD5[典型值1％FSR(s)]快速下降，直到熄火时关闭燃料。上述的分析是停机控制FSRSD的工作过程，

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而实际的停机过程还将受到其他一些控制逻辑的控制和制约。

FSRMIN是能持续维持燃烧室中燃烧的最小流量燃料，设置FSRMIN是为了确保其他形式的FSR控制不会发出引起熄火的燃料水平的指令。

利用线性插值法计算FSRMIN，该线性插值是修正转速TNHCOR的一个函数。停机期间采用常数FSKMINDl、FSRMlND2、FSKMIND3、FSKMlND4以及相应的转速常数FSKMlNN1、FSKMlNN2、FSKMINN3、FSKMINN4从一个4点线性插值得到FSRMIN(典型值见表11_3)。

如果FSKMIND4设定得过低，则机组在甩负荷或同期时可能熄火。如果FSRMIND4设定的过高，则机组在达到100％n0转速后会继续升速，因为转速控制不能将FSR降到FSRMIND4规定的水平以下。

此外，在停机过程中，如果发电机解列后，延时8min机组还在运行．则机组被遮断。如果熄火前机组转速降到K60RB(20％n0)，则延时30s也将被遮断。

六、手动FSR控制系统

操作员可以手动控制FSR，但一般仅在控制器故障或调试时才用。手动控制燃料行程基准FSRMAN也将作为最小值选择门MIN SEL的诸项输入之一。

图11_13所示为手动FSRMAN算法。中间值选择门的输出为FSRMAN。它的输入信号有FSRMAX的最大值和零，由此构成FSRMAN的最大和最小极限。在手动控制时，第三个输入信号通常就是中间值。一旦FSRMANB成立，L60FSRS逻辑置1。发出通报信号。

CLMP功能块是用于限制在手动控制下FSRMAN的增减速率的箝位(CLAMP)功能。它

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根据控制常数FSKRMANl的正负值为上下极限，通过微分器使手动控制指令FSRMAN_CMD的增减变化速率箝制在上下极限变化速率之内。

在通电过程pup—init为“真”，相应的5个伪触点动作。不仅切断了由FSRMAN_CMD通过中选门的输出，而且把FSRMAX作为FSRMAN输出，使手动控制退出控制。

FSR预置关闭开关逻辑L43FSRS的动作和前者相类似。当L43FSRS=1时，相应3个伪触点动作，把当前FSR作为控制信号输出，同时进人手动控制FSR指令输入到数字积分器。

七、FSR最小选择门

上述6个燃料行程基准输到FSR最小值选择门，选出其中最小值赋给FSR作为选用的燃料行程基准。任何时刻仅有一个系统的燃料行程基准通过最小值选择门，进入控制。

FSR最小值选择门保证了上述各控制系统的协同配合。例如，燃气轮机点火时，FSR=FSRSU．处于启动控制，而其他控制系统都处于退出控制状态。这是由于：

(1)转速远低于转速基准(此时转速基准设置为启动最小值)，FSRN=FSRMAX。 (2)转子正由启动装置驱动，转速增加不会太快，加速控制系统不可能进人控制FSRACC=FSRMAX.

(3)燃气轮机点火排气温度还很低，温控系统不可能进入控制，FSRT=FSRMAX。

(4)在启动过程没有停机信号，当然停机控制退出控制，FSRSD=FSRMAX (5)非手动情况下，FSRMAN=FSRMAX，手动控制退出。

启动过程中，暖机阶段转速低．排气温度也低，加速度也低，只有启动控制系统才可能进入控制。暖机后的加速过程中转速控制系统、启动控制系统最有可能介人控制，温度控制和加速控制只是后备限制。

点火、暖机都由启动控制系统控制。暖机以后，开始仍由启动控制系统按启动加速率提升FSR，排气温度TTXM和转速TNH随之上升。到200s左右，TNH达到40％n0 左右，转速控制介人，TNR按启动上升速率上升，因此TNH也近似于以直线上升。但FSR上升速率已较启动控制系统控制启动加速FSR上升速率低，启动控制系统由此时起退出控制。再以后可能是转速控制或加速控制的复杂过程，启动程序完成，转速便停在100.3％．加速立即停止，所以FSR降下来，稳定在全速空载值上，等待并网。

并网运行时，启动控制、加速控制都处于FSRMAX，因而处于退出状态。可能进入控制的是转速控制和温度控制。在负荷不太高的情况下，排气温度达不到温控基准，温控系统退出控制，由转速控制系统控制运行。升降转速基准就可以增减出力。出力增加到一定程度，排气温度升到温控基准，温控系统便进入控制，此时FSRT不断减小．到低于FSRN时．转速控制系统便退出控制，负荷便被温控所限，再增加转速基准也不能增加出力(同时程序也禁止调节器增加转速基准)。如果运行选择由“基本”负荷转向“尖峰”负荷．则温控线向上提高一挡，温控系统就退出控制，重新由转速控制接管。这时便又可通过升TRN进一步提高出力，直到排气温度到达尖峰温控线。

需特别说明，上述FSR的输出有赖于主保护逻辑L4为“真”。一旦燃气轮机出现任何原因的遮断。则L4为“假”，最小值选择门的输出被遮断，这时FSR立刻被箝位到零，以此确保切断燃料，保证机组的安全。

图11．14所示为含有6个控制系统总貌，最小值选择门选出6个控制系统要求的FSR

最小值，作为执行控制的

FSR

送往燃料控制系统。

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第二节 燃机主保护L4

（一）燃机主保护L4构成：

LAHCT L4S L4 L4T

L94T

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RESET

（二）L4T保护回路构成：

L4T=L4PST+L4PRET+L4POST+L4IGVT+L3SMT

L4PST

L4PRET

L3SMT

1． L4PST保护状态遮断

L4PST=L4PSTX1+L4PSTX2

L4PSTX1=L5E×L4CT×L45FTX×L63QTX×L86TGT

L5E 手动停机 L4CT 用户遮断 L45FTX 火灾遮断 L63QTX 润滑油压低 L86TGT 发电机滑差

L4PSTX2=L39VT×L2SFT×L3SFLT×L3LFLT4×L12HF

L39VT 振动跳机

L2SFT 启动液体燃料流量超

L3SFLT 控制系统故障

L3LFLT4 液体燃料伺服阀电流负饱和 L12HF 转速信号故障

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L4POST L4T OR L4IGVT

2． L4PRET 点火前遮断

L4PRET=（L3ACS+L3CP+L27QEL）×L28FDX

L3ACS 辅机检查通过 L3CP 用户不允许启动 L27QEL 直流油泵马达电流低 L28FDX 火检有火

辅机检查通过 L3ACS=（L3GFLT+L84TL）×（L3LFLT+L84TG）×L62TT2×L2DWZ2

L3GFLT 气体燃料故障 L3LFLT 液体燃料故障 L84TL 气体燃料转换极限 L84TG 液体燃料转换极限 L62TT2 多次启动次数到

L2DWZ2 柴油机与轮机脱扣失败

3． L4POST 点火后遮断

L4POST=L28FDT+L30SPT+L86TXT+L86TFB+L4POSTX

L28FDT 熄火保护

L30SP 排气温度分散度高 L86TXT 排气温度高

L86TFB 排气温度热电偶开路

L4POSTX=L12H+L26QT×L14HS+L63HLL×L63HGL×L2TVX×L28FDX×L4

L12H 超速

L26QT 润滑油温高 L14HS 转速75% L63HLL 遮断液压油液体燃料侧压力低 L63HGL遮断液压油气体燃料侧压力低 L2TVX 点火允许

4． L3SMT启动设备遮断

L3SMT=｛L63BOG+［（L48DSX+L4DT）+（L4DE+L33CSE）×L14HR×L4］×L14HA｝×L94X×L14HS

L63BOG 启动设备受阻降速 L48DSX 柴油机启动次数 L4DT 柴油机闭锁

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L4DE 柴油机控制信号 L33CSE 启动离合器噛合 L14HR 转速0 % L14HA 转速50 % L14HS 转速75%

5． L4IGVT IGV故障跳闸

第三节．燃机启动程序

一．自动检查启动准备状况

自动起动前，控制系统要检查所有主机、辅机、电源等是否都处于准备好起动的状态。 1．轮机处于零转速，L14HM(点火转速)处于“0“值。

2．润滑油箱温度正常．L26QN(润滑油箱温度正常)处于“1”值· 3．超速螺拴未飞出，L12HBLT(超速螺拴飞出)处于“0”值。 4．所有火焰检测器均未检测火焰．L28FDSCK(无火焰)处于“1”值· 5．没有处在“关机方式(OFF)”，L43O（关机选择）处于“0“状态。 以上五个条件满足时，逻辑量L3STCK1处于“1”值。

6． 压气机放气阀开启，进口可转导叶关小，即处于无故障状态。L86CB(放气阀或进口导叶故障)处于“0”值。

7．L4(运行主保护)处于“0”状态。L4Y(主保护逻辑置“0”)处于“1”值。 8．控制器同意开机。L86MP(控制器不同意)处于“0”值。 9．超速保护已复位。L30VSP(未超速)处于“1”值；

10．直流事故油泵电压正常。L27QE(直流事故油泵电压低)处于“0”值。

11．用户允许起动。L3CP(用户允许起动)处于“1”值； 以上六个条件满足，使逻辑L3STCK2置“1”值

12．没有在进行离线诊断。L43DIAG(离线诊断))处于“0”值。 13．振动故障已复位。L39VD3(振动大)处于“0”值。 以上二个条件满足，使逻辑值L3STCK3置“1”。

14.交流电母线电压正常。L27BZ(交流电母线电压正常)处于“1”值。 15.压气机进日空气温度分散度大已复位。L86TCI (压气机进口温度分散度大) )处于“0”值。

16进口导叶伺服系统工作正常。L3IGVFLT(进口导叶故障) 处于“0”值。

以上三个条件满足，使L3STCK0置“1”。

以上全部十六条件满足时，鄂L3STCK0、L3STCK1、L3STCK2、L3STCK3都为“1”时，L3STCK置“1”。

17气体燃料控制系统无故障。L3GFLT(气体燃料控制系统故障)处于“0”值。 18．多次起动计数器已复位。L62TT2 (多次起动计数器计数) 处于“0”值。 以上二个条件满足时，使L3ACS(辅助设备检查)置置“1”。

19．主保护遮断已复位。L3RSX1 (主保护复位) 处于“l”值

20．没有起动命令。L2FZ处于“0”值。 以上二个条件满足。使L3RSl置“l”。

21．发电机断路嚣断开，L52GX1(发电机断路器闭合)处于“0”值．

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22．L3ACS的值为“l”．即第17、第18两个条件满足。

23．、和的通讯联系完好。L3COMFZ (控制器无故障)处于“l”值。 24．L3STCK的值为“1”，即满足1～16的条件。

25．蒸汽系统准备起动。L3SCRDV(蒸汽系统准备起动)处于“1”值。 以上五个条件满足时．L3RS2置“l”。 r 当L3RSl，L3RS2的值为“1”时，也即上述25个条件全部满足时，逻辑量L3RS(起动检查通过)置“1”。

二、进入准备起动状态。

按“START”，紧接着按“EXECUTE”。则“START”闪光。此操作置逻辑量LlSTRSEL为“1”，使逻辑量LlSTART(主起动信号)置“1”，如果此时L43R(遥控方式选择)为“0”。 1． 使逻辑量L1S和L1SX置“l”。显示“起动信号(START SIGNAL)” 2． 保护系统检查起动指令是否许可：

(1)发电机断路器重合闸计时器已复位，逻辑量L2G为“0”。 (2)没在进行停机程序。L94X(正常停机)处于“0”值。 (3)紧急停机按钮已复位。L5E(紧急停机)处于“0”值。

(4)L3ACS(辅助设备检查)处于“l”值。

(5)盘车马达保护已复位。L86CRXT(盘车马达保护)处于“0”值。 {6}多次起动计数器已复位。L62TT2(多次起动计数器)处于“0”值。 以上六个条件满足时，LlXX置“1”。 (7)接到起动指令。LlS为“l”。

(8)压气机没在水清洗。L83BW(压气机永清洗)处于“0”值。 (9)LlXX处于“l”值，即(1)～(6)的条件满足。

(10)控制系统通讯器正常。L3SFLT(控制系统故障)处于“0”值。

以上全部条件满足时，逻辑量LlX (起动主控) L1X2 (起动主控辅)置“l” 3．L1X置“l”时。“START(起动)”闪光。

(1)使逻辑量LlZ (辅机控制)置“0”。使L3SQ(程序在进行)置“1”，L3SQ置“1”，显示“程序在进行（SEQUENCE IN PROGRESS）”。 （2）L1X置“l”，使L30D—STR(起动选择)置“1”，显示“起动选择(START SELECT)”。 4．L1S置“l”，使人工起动次数计数器增加一个数字，L30CMIS置“l”。此时L4(运行主保护)尚处于“0”值，L43AR(自动或遥控选择)处于“1”值。 5．L1X置“l”，逻辑量L1XY(起动使停机复位)置“0”。使逻辑量L48(程序未完成计时器)开始计时，如果在30分钟内程序未完成，则L48置“1”，报警显示“程序未完成”。 三、L1Z置“0”，使辅机起动。 1．使L4QA(辅助滑油泵)置“0”，从而使辅助滑油泵88QA投入运行。

2．如果辅助滑油泵已开动，并且已建立了油压，则L63QT（润滑油压力低）置“0”，同时L52QA(辅助滑油泵在运行)置1，使L52QAl置“l”，现在有L3RS=1，LlX=1，L52QA1=1，L63QT=0使逻辑量L4SX置“1”，

3．L4SX置“1”使L4S（主保护复位）置“1”，同时L4X1，L4X2置1。

四、L4，L4X1，L4X2置“1”，主机开始起动。

1．此时转子尚来转动L14HT(低转速)处于0值， 使L4Y(主保护动作延时)置“0”。使L4CR(盘车／起动马达)置“1”。盘车／起动马达88CR起动。

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2．L52CRZ置“1”使L20TU1X1置“1”，则电磁阀20TU—l带电，关闭液力变扭器的泄油阀。使液力变扭器充油，进入工作状态。 3．L4置“l”使L4HQ(辅助液压泵)置“0”，使辅助液压泵88HQ投入运行。 4．L4置“1”和L52CR置“1”，使L30CTS(总起动次数计数器) 置“1”，总起动次数计数器加1。

5．L4置“l”使L20FGXl置“1”。使气体燃料遮断油回油电磁阀20FG带电，关断遮断油回油，遮断油压力正常，为开启遮断阀做好准备。

五、轮机开始转动

1．转速检测器检测到轮机转动时，使L14HR置“0”。使润滑油箱的抽油烟机88VE投入运行。

2．当转速升到6%时，使L14HT置“1”。气体燃料排放电磁阀20VG-1带电关闭；使轮机间冷却风机88BT，排气风机88VG投入运行。

3．当转速升到L14HM(点火转速)时，使L2TV（清吹记时）开始记时。

4．请吹60秒到时，L2TV置“1”并自保持。使L20TU1X置“0”。液力变扭器扭矩变小，转速下降。下降到L14HM(点火转速)=0时复置L2TV，使L20TU1X1置“1”，液力变扭器工作，转速回升。

5． 转速再次上升到L14HM(点火转速)时，使L2TVX．L2TVX1(点火)置“1”，使燃料控制系统FSR置于点火值。L83SUFI(点火FSR)置1 ， L3GCV置“1”，打开气体燃料控制阀；L3GRV置“1”，打开气体燃料的速比／截止阀，由起动控制按点火燃料量向燃烧室喷入气体燃料；使点火变压器95TR一1，95TR一9通电。使燃烧室中的火花塞95SP一1，95SP一9打火。

六、燃烧点着火。

火焰监视器检到火焰后，逻辑量L28FDl，L28FD2，L28FD3，L28FD4为1，只要上述4个火焰检测嚣中的任意2个检测到火焰的存在，L28FD(有火焰)置“1”。使L28FDX置“1”，

1．使L2W(透平暖机计时)开始暖机计时，60秒钟后使L4TM置“0”，扭矩调整到最大扭矩，进行暖机。

2．L28FDX置1 ，2秒钟后，L28FDZ置“l”，表示已稳定燃烧。通过燃料控制，使L83SUWU置“1”。当L83SUWU置“1”时，L83SUFI置0，这样使燃料行程基准(FSR)由点火值改变为暖机值。开始60秒钟的暖机。

3．点火计时器到时，逻辑L2F置1，火花塞停止打火。

七、暖机60秒时间到

1．L2WX置“l”使L83SUAR(加速极限FSR)置“l”，燃料控制系统将FSR上升至加速极限。轮机将开始加速。

2．轮机转速逐步升高，到约50%转速时，L14HA置“l”。导叶全开比较器投入工作；发电机励磁作好准备。

3．轮机转速进一步上升到60%以上时，燃气轮机已自持。转速检测器置Ll4HC和L14HCX为“1”。使L4CR置“0”，盘车／起动马达停电；使L20TU1X置“0”，液力变扭器泄油。起动马达脱扣后，燃气轮机依靠自己的富裕功率继续加速。

4．在60％转速左右，起动控制给出的FSR将大于转速控制给出的FSR。这样燃料控制系统将自动按转速控制的要求进行进入转速控制。

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八、燃气轮机转速上升到97．5%，L14HS 置“1”。进入全速空载FSNL。

1．当润滑油压力正常，辅助润滑油泵88QA停止运行，因为主油泵已正常运行。

2．使L4TK置0。使轮机排气系统1、2号冷却风扇85TK—l、2起动。 3．使L4HQ置“l”。使辅助液压泵停止运行。

4．使L20TVXl置1，电磁阀20TV带电，使进口导叶开大。

5．使L14HSX置1，使L83TNROP（选择最小FSR）置1。 6．使L20CBX置“1”，此时L14HS(运行转速97．5%)己处于1值。压气机放气阀关 7．使L88SRX<电压调节控制器)置1，发电机自动调整电压。

九、发电机自动并入电网。

如果操作员在发电机控制盘上已经选择了自动同期，L52Z (自动同期可能)置“1”。自同期装置硬件无故障，L86S(自同期装置故障)处于“0”值。发电机端电压和电网线路电压均高于给定值，则L60SYN2置“1”。线路电压正常，L27BN(线路电压不能自动同期)处于“0”值，则L69TNM和L83AS置“1”。 1．显示器上显示“SYNCHRONIZING(正在同期)”。

2． L83AS置“1”使自动同期装置投入。同时控制系统调整FSR把轮机转速调整到比电网频率高出约0．3％。并适时合上发电机的断路器。发电机并入电网，并带上少量负荷。

3 ．发电机断路器合闸后，L52GX(发电机断路器合闸)置“l”，显示器“SYNCHRONIZING(正在同期)”消失。

4．如果没有选择负荷，L30D--SPN置“1”，显示器显示“SPINNING RESERVE(旋转备用)

5．如果选择了基本负荷，显示器上显示“BASE(基本负荷)”选择。L70R置“1”使转速／负荷基准上升，负荷增加。CRT显示“LOADINQ(加载)”。负荷继续增加，直到温度控制起作用。

6．如果选择了予选负荷， CRT显示“PRSEL(予选负荷)”，同时使L83PS和L83PS1置“1”。L83PS置“1”使负荷控制系统按予选负荷进行控制，当实际负荷小于予选负荷时，控制系统给出升负荷信号，升高负荷，直到与予选的负荷相等。

十、正常起动程序结束

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