本發(fā)明涉及燃機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)合循環(huán)機(jī)組天然氣溫度全程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、天然氣溫度對燃機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行有重要影響。

2、(1)天然氣溫度的高低直接影響燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒效率。較高的天然氣溫度有助于燃料的充分燃燒，從而提高輪機(jī)的熱效率。然而，過高的溫度可能導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部件過熱，進(jìn)而影響輪機(jī)的整體性能和壽命

3、(2)天然氣溫度的變化還會影響燃?xì)廨啓C(jī)的燃料消耗量。在較低的溫度下，天然氣燃燒不完全，導(dǎo)致燃料浪費(fèi)和污染物排放增加。適宜的溫度條件下，天然氣能夠更充分地燃燒，降低燃料消耗，同時(shí)減少有害物質(zhì)的排放。

4、(3)天然氣溫度的穩(wěn)定對于燃?xì)廨啓C(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。溫度波動過大可能導(dǎo)致輪機(jī)內(nèi)部熱應(yīng)力變化，影響機(jī)械部件的可靠性和壽命。因此，保持天然氣溫度的穩(wěn)定性對于確保燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行具有重要意義。

5、為了提升燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行效率、降低燃料消耗以及確保運(yùn)行穩(wěn)定性，需要合理控制和調(diào)整天然氣的溫度。通過技術(shù)手段和管理措施，確保天然氣溫度在適宜范圍內(nèi)，可以有效優(yōu)化燃機(jī)性能。

6、現(xiàn)有燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的天然氣溫度控制系統(tǒng)如下：一般燃機(jī)電廠配置天然氣加熱器，如圖1所示。天然氣加熱器由兩個(gè)熱交換區(qū)組成，分別為熱水側(cè)和天然氣側(cè)，通過熱水和天然氣的熱交換實(shí)現(xiàn)天然氣的加熱功能。熱水來自燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠余熱鍋爐中壓省煤器出口的中壓給水管道，回水排放至余熱鍋爐低壓省煤器入口的凝結(jié)水管道。

7、現(xiàn)有的技術(shù)中，天然氣溫度的控制采用控制熱水回水調(diào)門的開度來實(shí)現(xiàn)，控制策略為采用基于偏差的簡單pid進(jìn)行控制。天然氣溫度設(shè)定值-天然氣溫度實(shí)際值＞0時(shí)，減小熱水回水調(diào)門的開度；天然氣溫度設(shè)定值-天然氣溫度實(shí)際值＜0時(shí)，增大熱水回水調(diào)門的開度。如圖2所示。現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：

8、缺點(diǎn)1.由于來自中壓給水的熱水溫度不是恒定不變的，熱水的溫度可能會隨著機(jī)組工況的不同而出現(xiàn)擾動?，F(xiàn)有單回路pid難以克服這種熱水溫度的擾動。

9、缺點(diǎn)2.機(jī)組在運(yùn)行過程中，機(jī)組負(fù)荷指令是不斷變化的，負(fù)荷指令的變化意味著所需天然氣的流量的變化。進(jìn)一步講，天然氣流量變化時(shí)，加熱天然氣所需要的熱量值會實(shí)時(shí)改變。而當(dāng)前這種單回路簡單pid回路未考慮到加熱天然氣所需熱量動態(tài)改變的問題。

10、缺點(diǎn)3.機(jī)組在機(jī)組啟動或低負(fù)荷階段時(shí)，天然氣的溫度隨著熱水的溫度升高而升高。此時(shí)由于天然氣溫度的設(shè)定值需要實(shí)時(shí)不斷手動改變，若此時(shí)投入單回路pid，則會增加電廠運(yùn)行人員的手動操作工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組天然氣溫度控制系統(tǒng)在機(jī)組啟動或低負(fù)荷階段時(shí)，天然氣溫度的設(shè)定值需要實(shí)時(shí)不斷手動改變，增加電廠運(yùn)行人員的手動操作工作。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題的：一種聯(lián)合循環(huán)機(jī)組天然氣溫度全程控制系統(tǒng)，包括第一控制回路和第二控制回路，在機(jī)組啟動和低負(fù)荷階段，第一控制回路工作，在機(jī)組高負(fù)荷及滿負(fù)荷階段，切換為第二控制回路工作，兩個(gè)控制回路均輸出天然氣溫度調(diào)節(jié)閥控制指令控制天然氣溫度調(diào)節(jié)閥；第一控制回路包括第三pid控制裝置，第三pid控制裝置接收溫差設(shè)定值以及溫差實(shí)際值，輸出天然氣溫度調(diào)節(jié)閥控制指令，所述溫差指的是加熱器水側(cè)入口溫度與加熱器出口天然氣溫度的偏差。

3、有益效果：現(xiàn)有技術(shù)pid控制裝置的設(shè)定值為天然氣加熱器出口的天然氣溫度設(shè)定值，本發(fā)明改進(jìn)后的第一控制回路的第三pid控制裝置的設(shè)定值為溫差(加熱器水側(cè)入口溫度-加熱器出口天然氣溫度)設(shè)定值。通過第三pid控制裝置控制加熱器入口水溫與出口燃料溫度的偏差，這樣在機(jī)組啟動過程中，天然氣溫度會自動隨著水溫的升高而升高，而不需要運(yùn)行人員手動實(shí)時(shí)改變天然氣溫度設(shè)定值，減少了運(yùn)行人員的操作工作。

4、進(jìn)一步地，第一控制回路還包括減法器，減法器接收加熱器水側(cè)入口溫度和加熱器出口天然氣溫度，輸出加熱器水側(cè)入口溫度與加熱器出口天然氣溫度的偏差給第三pid控制裝置。

5、進(jìn)一步地，第二控制回路包括第一pid控制裝置，第一pid控制裝置接收進(jìn)入天然氣加熱器的熱水的實(shí)際熱量值h以及加熱天然氣所需要的熱量需求值h2，輸出天然氣溫度調(diào)節(jié)閥控制指令。

6、更進(jìn)一步地，進(jìn)入天然氣加熱器的熱水的實(shí)際熱量值h為熱水的焓值與熱水流量的乘積。

7、更進(jìn)一步地，第二控制回路還包括第二pid控制裝置，第二pid控制裝置接收加熱器出口天然氣溫度實(shí)際值以及加熱器出口天然氣溫度設(shè)定值，計(jì)算出加熱天然氣所需要的熱量需求值h2。

8、更進(jìn)一步地，第二控制回路還包括加法器，所述加法器接收第二pid控制裝置輸出的加熱天然氣所需要的熱量需求值h2以及燃機(jī)天然氣流量變化引起的熱水熱量需求補(bǔ)償值h1，將h1與h2相加后作為新的h2，送入第一pid控制裝置。

9、進(jìn)一步地，在機(jī)組啟動和低負(fù)荷階段，第一控制回路工作，在機(jī)組高負(fù)荷及滿負(fù)荷階段，切換為第二控制回路工作，具體是因?yàn)榈谝豢刂苹芈泛偷诙刂苹芈愤@兩個(gè)控制回路同一時(shí)刻只有一個(gè)控制回路的控制指令有效。也即，在機(jī)組啟動和低負(fù)荷階段，第一控制回路的控制指令有效，在機(jī)組高負(fù)荷及滿負(fù)荷階段，第二控制回路的控制指令有效。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷＜30％時(shí)，第一控制回路工作；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷≥30％時(shí)，第二控制回路工作。

10、進(jìn)一步地，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組天然氣溫度全程控制系統(tǒng)還包括加熱器，所述加熱器對天然氣管路進(jìn)行加熱。

11、更進(jìn)一步地，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組天然氣溫度全程控制系統(tǒng)還包括天然氣溫度調(diào)節(jié)閥，所述天然氣溫度調(diào)節(jié)閥與加熱器的出水口連通，天然氣溫度調(diào)節(jié)閥接收天然氣溫度調(diào)節(jié)閥控制指令，根據(jù)天然氣溫度調(diào)節(jié)閥控制指令調(diào)節(jié)閥門開度。

12、更進(jìn)一步地，所述加熱器接收余熱鍋爐來的熱水，回水經(jīng)過天然氣溫度調(diào)節(jié)閥之后排放至余熱鍋爐低壓省煤器入口的凝結(jié)水管道。

13、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

14、(1)現(xiàn)有技術(shù)pid控制裝置的設(shè)定值為天然氣加熱器出口的天然氣溫度設(shè)定值，本發(fā)明改進(jìn)后的第一控制回路的第三pid控制裝置的設(shè)定值為溫差(加熱器水側(cè)入口溫度-加熱器出口天然氣溫度)設(shè)定值。通過第三pid控制裝置控制加熱器入口水溫與出口燃料溫度的偏差，這樣在機(jī)組啟動過程中，天然氣溫度會自動隨著水溫的升高而升高，而不需要運(yùn)行人員手動實(shí)時(shí)改變天然氣溫度設(shè)定值，減少了運(yùn)行人員的操作工作。

15、(2)本發(fā)明通過增加第二控制回路的兩個(gè)pid控制裝置，可以克服余熱鍋爐側(cè)熱水溫度的擾動。當(dāng)余熱鍋爐側(cè)熱水溫度發(fā)生擾動變化時(shí)，第二控制回路及時(shí)根據(jù)熱水溫度擾動，提前動作天然氣溫度調(diào)節(jié)閥改變熱水流量，實(shí)際上是熱水溫度變化時(shí)提前動作調(diào)節(jié)閥改變熱水流量，以減小溫度變化對系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動作用。

16、(3)本發(fā)明在第二控制回路中，增加加法器。將“燃機(jī)天然氣流量變化引起的熱水熱量需求補(bǔ)償值h1”與h2相加后，作為新的“加熱天然氣所需要的熱量需求值h2”送入第一pid控制裝置。h2為實(shí)際天然氣流量的函數(shù)(實(shí)際上反映機(jī)組負(fù)荷的變化對該系統(tǒng)的影響，因?yàn)闄C(jī)組負(fù)荷的變化實(shí)際上就是天然氣流量的變化)。也就是說當(dāng)天然氣流量發(fā)生突變時(shí)，溫度控制系統(tǒng)及時(shí)根據(jù)天然氣流量的擾動，提前動作天然氣溫度調(diào)節(jié)閥改變熱水流量，使得天然氣溫度控制速度及精度得到提高。