抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及燃气轮机，尤其涉及一种抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着现代工程热物理科学技术与工业的高速发展，燃气轮机的应用场景不断拓展，管道压缩站、船舶动力、工业驱动及发电等领域对燃气轮机的安全性、可靠性与运行效率提出了愈发严苛的要求。作为燃气轮机的“大脑”，控制系统不仅需确保机组在常规工况下高效稳定运行，更要在各类故障或恶劣工况下，通过精准控制手段避免灾难性后果，最大限度降低损失，保障人员生命与财产安全。在燃气轮机的各类控制环节中，燃料控制是核心，合理的燃料量供给是机组安全稳定运行的重中之重。燃气轮机内部结构复杂，各部件运行环境差异极大，燃烧室、涡轮等关键部件需长期在高温、高压工况下工作，这对燃料量控制技术提出了极高要求：一方面，需精准匹配燃料供给量与机组工况需求，避免因燃料过量导致部件超温超压，或因燃料不足引发机组出力不足；另一方面，需在保证部件安全的前提下，充分发挥燃气轮机的工作性能，兼顾运行稳定性与高效性；再一方面，过渡态的控制保护也是燃料量控制的重要组成部分，如在燃气轮机启动加速过程中燃料量的剧烈变化。

2、因此出现了专利号为zl202511374171.5的中国发明专利，该专利公开了一种燃气轮机燃料调控和状态保护控制方法，包括11路燃料调控回路，按照其不同的功能和作用可分为过渡态控制回路、保护限制控制回路、主控制回路和燃料量边界限制回路四大类。其中，过渡态控制回路用于输出燃气发生器加速率燃料量限制、燃气发生器减速率燃料量限制和动力涡轮加速率燃料量限制，保护限制控制回路用于输出最大燃气发生器转速保护限制、最大压气机出口压力保护限制、最大压气机出口温度保护限制和最大动力涡轮进口温度保护限制，主控制回路用于输出燃气发生器转速燃料量控制输出和动力涡轮转速燃料量控制输出，燃料量边界限制回路用于输出最小燃料量限制和最大燃料量限制。目前，燃气轮机并网运行后，燃料控制系统以动力涡轮转速调节为主控回路，该回路由功率偏差、一次调频、转速偏差三大调节环节协同构成。

3、现有技术中至少存在如下问题：根据电力行业规范，电力系统稳态频率偏差限值为±0.2hz，而燃气轮机并网运行后，电网频率小幅扰动会触发一次调频功能持续动作，进而造成机组负荷频繁小幅波动，影响机组运行稳定性。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，研制一种抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法、装置及存储介质，本发明既能削弱频率小幅波动带来的叠加调节效应，又可平抑负荷震荡，提升机组并网运行的平稳性与经济性，有效提高了燃气轮机机组运行的稳定性。

2、本发明解决技术问题的技术方案为：一方面，本发明提供了一种抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法，应用于抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控系统，抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控系统包括燃气轮机机组和燃料控制器，燃气轮机机组包括燃气发生器和动力涡轮，燃料控制器包括过渡态控制回路、保护限制控制回路、主控制回路和燃料量边界限制回路，燃料量边界限制回路用于输出最小燃料量限制输出和最大燃料量限制输出，包括以下步骤：

3、s1、主控制回路包括燃气发生器转速燃料量控制回路、动力涡轮转速燃料量控制回路和功率燃料量控制回路，主控制回路根据工况切换动力涡轮转速燃料量控制回路和功率燃料量控制回路，燃料控制器从过渡态控制回路输出值、保护限制控制回路输出值和主控制回路输出值中选取出最小值；

4、s2、燃料控制器从步骤s1的输出值和最小燃料量限制输出值中选取出最大值；

5、s3、燃料控制器从步骤s2的输出值和最大燃料量限制输出值中选取出最小值，该最小值为最优选择输出。

6、作为优化，在步骤s1中，主控制回路以目标功率和实测功率作为输入条件，按公式一计算功率燃料量控制输出，公式一为：

7、

8、式中：为功率燃料量控制输出，为功率实测值，为功率目标值，为功率燃料量控制输出的比例增益参数，为最优选择输出，为功率燃料量控制输出的积分增益参数，为积分调节中间量。

9、作为优化，功率目标值的选取包括以下步骤：

10、s11、判断燃气轮机的最小负荷保护进程是否触发，若触发，则将功率目标值设定为额定功率的5%，并进行步骤s15，若未触发，则进行步骤s12；

11、s12、判断正常停机保护进程或慢车保护进程是否触发，若触发，则将功率目标值设定为额定功率的1/60，然后进行步骤s15，若未触发，则进行步骤s13；

12、s13、判断燃气轮机机组是否处于并网发电模式、燃机功率手动调节模式且燃机功率大于额定功率的1/30，若处于，则功率目标值跟随手动设定值，并进行步骤s15，若未处于，则进行步骤s14；

13、s14、当步骤s11、s12和s13条件均不满足时，功率目标值保持额定功率1/30的默认值；

14、s15、对前述所选取的功率目标值进行限幅，将功率目标值限制在0mw和额定功率之间；

15、s16、对步骤s15所选取的功率目标值进行限速处理。

16、作为优化，在步骤s16中，上升速率依据从0mw连续加载至额定负荷所需时间进行设定；下降速率依据从额定负荷连续减载至0mw所需时间进行设定。

17、作为优化，在步骤s1中，主控制回路根据工况切换动力涡轮转速燃料量控制回路和功率燃料量控制回路，包括以下步骤：

18、s21、按照公式二实时计算动力涡轮转速偏差，公式二为：

19、

20、式中：为动力涡轮转速偏差，为动力涡轮实测，为动力涡轮目标值；

21、s22、判断燃气轮机是否处于并网发电模式、燃机功率手动调节模式激活、燃机功率大于额定功率的1/30，且动力涡轮转速偏差大于动力涡轮转速偏差阈值，若处于，则切换至动力涡轮燃料量控制回路，若不处于，则切换至功率燃料量控制回路。

22、作为优化，在步骤s22中，切换至动力涡轮燃料量控制回路时，按照公式三计算功率燃料量控制输出，公式三为：

23、

24、式中：为功率燃料量控制输出；

25、按照公式四计算动力涡轮燃料量控制输出，公式四为：

26、

27、式中：为动力涡轮燃料量控制输出，为动力涡轮实测，为动力涡轮目标值，为动力涡轮燃料量控制输出的比例增益参数，为最优选择输出，为动力涡轮燃料量控制输出的积分增益参数，为积分调节中间量。

28、作为优化，在步骤s22中，切换至功率燃料量控制回路时，按照公式五计算动力涡轮燃料量控制输出，公式五为：

29、

30、式中：为动力涡轮燃料量控制输出。

31、作为优化，在步骤s22中，按照公式六计算动力涡轮转速偏差阈值的最大值，动力涡轮转速偏差阈值设定为动力涡轮转速偏差阈值最大值的80%～85%，公式六为：

32、

33、式中：为动力涡轮转速偏差阈值的最大值，为电网频率和目标频率的偏差，为电网目标频率，为动力涡轮额定转速。

34、另一方面，本发明提供了一种抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现所述的抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法。

35、再一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现所述的抑制负荷扰动的燃料控制逻辑调控方法。

36、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

37、本发明在现有燃料控制逻辑中增加功率燃料量控制回路，以燃气轮机实测功率作为计算条件，得到功率调控所需燃料增量；将功率燃料量控制回路作为燃机并网后的主调节回路之一，用于快速且精确的调节燃气轮机负荷至目标值；当电网频率和目标频率的偏差超出阈值时，主调节由功率燃料量控制回路切换至动力涡轮转速燃料量控制回路；当电网频率和目标频率的偏差小于阈值时，主调节由动力涡轮转速燃料量控制回路切换至功率燃料量控制回路。本发明既能削弱频率小幅波动带来的叠加调节效应，又可平抑负荷震荡，提升机组并网运行的平稳性与经济性，有效提高了燃气轮机机组运行的稳定性。