一种燃气内燃机组的控制方法与流程

1.本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种燃气内燃机组的控制方法。


背景技术：

2.一般情况下，燃气内燃机组(以下简称机组)的额定功率为3905kw, 当供气浓度在30％
‑
50％之间时，机组正常运行时的负荷率应达到90％以上，而实际上，在不同浓度时，机组常常出现负荷率仅为75％，甚至仅为65％的情况。这在供气充足的情况下，严重影响机组的出力，增大了能耗，影响发电任务的完成。
3.针对上述情况，机组厂家一般会通过“黄钥匙”(机组参数控制软件) 调整机组的点火角和缸温曲线等方法来解决负荷率低的问题。然而，这种方法存在以下问题：1、调整不及时，设备出现问题时，厂家不会实时在现场进行调整；2、费用高，现场工人即使掌握了“黄钥匙”的调整方法，仍需从厂家处每年购置“黄钥匙”，费用成本较高；3、在浓度低于30％或者高于45％时，即使调整点火角或者缸温曲线，对机组负荷率的提高也非常有限，负荷率基本上不会超过300kw。
4.基于此，现有技术确实有待于改进。


技术实现要素：

5.本发明需解决的技术问题是现有的燃气内燃机组的控制方法存在负荷率仍然较低的问题。
6.为了解决上述问题，本发明提供一种燃气内燃机组的控制方法，其采用的技术方案如下：
7.所述控制方法包括：
8.在确定所述当前负荷率低于预设负荷率的情况下，根据所述燃气内燃机组的涡轮增压器的转速，以及所述燃气内燃机组的节气阀的开度，调整所述燃气内燃机组的运行状态。
9.可选地，当所述节气阀的开度大于或等于第一预设开度，且所述涡轮增压器的转速比额定转速至少小第一预设转速的情况下，所述调整所述燃气内燃机组的运行状态，包括以下中的至少一种：
10.开启所述燃气内燃机组的轴流风机，将空气进气温度控制在第一预设温度以内；
11.调整所述燃气内燃机组的中冷器的运行温度，将所述中冷器的温度控制在第二预设温度以内；
12.增大所述燃气内燃机组的混气装置的高浓气的进气量，降低所述燃气内燃机组的预处理入口的负压，调高所述燃气内燃机组的预处理出口的气体浓度；
13.先调大所述空气门的开度，将所述步进电机的步进数控制在第一步进范围内，然后根据所述预处理出口的气体浓度以及所述燃气内燃机组的气缸温度再以1
°
为步进开度逐步调小空气门的开度。
14.可选地，当所述节气阀的开度大于或等于第一预设开度，且所述涡轮增压器的转速比额定转速小第一预设转速的情况下，所述调整所述燃气内燃机组的运行状态，还包括：
15.更换进气角度较小的喷嘴环，以提高所述涡轮增压器的转速。
16.可选地，所述第一预设开度为所述节气阀的最大开度的80％；和/或，
17.所述第一预设转速为30r/s；和/或，
18.所述第一预设温度为30℃；和/或，
19.所述第二预设温度为40℃；和/或，
20.所述第一步进范围为600至800。
21.可选地，当所述涡轮增压器的转速已达额定转速，且所述节气阀的开度低于第二预设开度的情况下，所述调整所述燃气内燃机组的运行状态，包括以下中的至少一种：
22.开启所述燃气内燃机组的空气预热功能，将空气进气温度控制第三预设温度以上；
23.调整所述燃气内燃机组的中冷器的运行温度，将所述中冷器的运行温度控制预设温度范围；
24.减小所述燃气内燃机组的混气装置的高浓气的进气量，增大所述燃气内燃机组的预处理入口的负压，调低所述燃气内燃机组的预处理出口的气体浓度；
25.先调小所述燃气内燃机组的空气门的开度，将所述燃气内燃机组的步进电机的步进数控制在第二步进范围内，然后根据所述预处理出口的气体浓度以及所述燃气内燃机组的气缸温度再以1
°
为步进开度逐步调大空气门的开度。
26.可选地，当所述节气阀的开度大于或等于第一预设开度，且所述涡轮增压器的转速比额定转速小第一预设转速的情况下，所述调整所述燃气内燃机组的运行状态，还包括：
27.更换进气角度较大的喷嘴环，以降低所述涡轮增压器的转速。
28.可选地，所述第二预设开度为50
°
；和/或，
29.所述第三预设温度为40℃；和/或，
30.所述预设温度范围为40℃至50℃；和/或，
31.所述第二步进范围为
‑
1300至
‑
1100。
32.本发明的有益效果是：
33.当燃气内燃机组的负荷率低于预设负荷率时，通过涡轮增压器的转速以及节气阀的开度，来调整进入气缸的单位体积的燃气量，使得负荷率达到85％以上，从而实现提高燃气内燃机组的负荷率的目的。
具体实施方式
34.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
35.本发明提供了一种燃气内燃机组的控制方法，该控制方法中，当燃气内燃机组的负荷率低于预设负荷率时，通过涡轮增压器的转速以及节气阀的开度，来调整进入气缸的单位体积的燃气量，使得负荷率达到 85％以上，从而实现提高燃气内燃机组的负荷率的目的。
36.示例地，该控制方法包括：在确定所述当前负荷率低于预设负荷率的情况下，根据所述燃气内燃机组的涡轮增压器的转速，以及所述燃气内燃机组的节气阀的开度，调整所
述燃气内燃机组的运行状态。
37.其中，根据所述燃气内燃机组的涡轮增压器的转速，以及所述燃气内燃机组的节气阀的开度，调整所述燃气内燃机组的运行状态，主要包括两种情况。
38.情况1，
39.当节气阀的开度大于或等于第一预设开度，且涡轮增压器的转速比额定转速小第一预设转速的情况下，调整所述燃气内燃机组的运行状态，包括以下中的至少一种：
40.第一种方式，开启燃气内燃机组的轴流风机，将空气进气温度控制在第一预设温度以内；
41.第二种方式，调整燃气内燃机组的中冷器的运行温度，将中冷器的运行温度控制在第二预设温度以内；
42.第三种方式，增大燃气内燃机组的混气装置的高浓气的进气量，降低燃气内燃机组的预处理入口的负压，调高燃气内燃机组的预处理出口的气体浓度；
43.第四种方式，先调大空气门的开度，将步进电机的步进数控制在第一步进范围内，然后根据预处理出口的气体浓度以及所述燃气内燃机组的气缸温度再以1
°
为步进开度逐步调小空气门的开度。并且，在调整过程中要保证所述燃气内燃机的气缸温度在250℃以上，而且随着调小空气门的开度，燃气内燃机的气缸温度有上升趋势，并逐步稳定在额定温度
±
25℃范围内。
44.其中，第一预设开度可以为节气阀的最大开度的80％，第一预设转速可以为30r/s。也就是，当节气阀的开度大于或等于最大开度的80％，且涡轮增压器的转速比额定转速至少小30r/s的情况下，可采取上述的四种方式，提高负荷率。
45.在第一种方式中，第一预设温度可以为30℃。该方式中，开启轴流风机后，通过控制轴流风机，将燃气内燃机组的空气进气温度控制在 30℃以下，以避免空气进气温度过高，一定程度提高燃气内燃机组的负荷率。
46.在第二种方式中，第二预设温度可以为40℃。该方式中，通过调整中冷器台散运行温度，将中冷器的温度控制在40℃以下，以避免中冷器的温度过高，一定程度也可提高燃气内燃机组的负荷率。
47.在第三种方式中，可通过增大混气装置中高浓气的进气量，以及降低预处理入口的负压，来调高预处理出口的气体浓度，从而一定程度提高燃气内燃机组的负荷率。
48.需要说明的是，理论上，通过增大混气装置的高浓气的进气量，可以提高负荷率，但是，由于生产经营中高浓气的价格远远高于低浓气的价格，因此在实际运行时，考虑发电成本的情况下，不会增大高浓气的进气量。
49.在第四种方式中，第一步进范围可以为600至800。
50.因混合器的步进电机的开度内部设定程序为：随着空气门的调大，步进电机的步进数将增大；随着空气门的调小，步进电机的步进数将减小。因此，该方式中，可先调大空气门的开度，以将步进电机的步进数控制在800左右(例如600至800)，然后，可具体根据预处理出口的气体浓度，以及每台燃气内燃机组的气缸温度情况，对空气门的开度进行更精细的调整。
51.其中，在情况1中，调整燃气内燃机组的运行状态，还可包括：
52.第五种方式，更换涡轮增压器的喷嘴环和涡壳，以提高涡轮增压器的转速。例如，
可利用现有的涡轮增压器，通过更换进气角度较小的喷嘴环以及涡轮增压器的涡壳，以提高涡轮增压器的转速，进而提高涡轮增压器的效率，从而进一步提高燃气内燃机组的负荷率。
53.需要注意的是，上述五种方式可同时采取，也可只采取其中的任意一种或多种方式。该控制方法通过以上的参数调整，可使得燃气内燃机组的负荷至少提高300kw～600kw，进而将燃气内燃机组的负荷率提高至85％以上。
54.情况2，
55.当涡轮增压器的转速已达额定转速，且节气阀的开度低于第二预设开度的情况下，调整所述燃气内燃机组的运行状态，可包括以下中的至少一种：
56.第一种方式，开启燃气内燃机组的空气预热功能，将空气进气温度控制第三预设温度以上；
57.第二种方式，调整燃气内燃机组的中冷器台散运行温度，将中冷器的温度控制预设温度范围；
58.第三种方式，减小燃气内燃机组的混气装置的高浓气的进气量，增大燃气内燃机组的预处理入口的负压，调低燃气内燃机组的预处理出口的气体浓度；
59.第四种方式，先调小燃气内燃机组的空气门的开度，将燃气内燃机组的步进电机的步进数控制在第二步进范围内，然后根据所述预处理出口的气体浓度以及所述燃气内燃机组的气缸温度再以1
°
为步进开度逐步调大空气门的开度，在调整过程中要保证燃气内燃机的气缸温度在400℃以下，而且随着调大空气门的开度，燃气内燃机的气缸温度有下降趋势，并逐步稳定在额定温度
±
25℃范围内。
60.其中，第二预设开度可以为50
°
。也就是，当涡轮增压器的转速已达额定转速，且节气阀的开度低于50
°
的情况下，可采取上述的四种方式，提高负荷率。
61.在第一种方式中，第三预设温度可以为40℃。该方式中，可开启燃气内燃机组的空气预热功能，将空气进气温度控制在40℃以上，以避免空气进气温度过低，一定程度可提高负荷率。
62.在第二种方式中，预设温度可以为40℃至50℃。该方式中，通过调整中冷器台散运行温度，将中冷器的温度控制在45℃左右(例如40 ℃至50℃之间)，以避免中冷器的温度过高或过低，使得中冷器的温度维持在相对稳定的状态，一定程度也可提高燃气内燃机组的负荷率。
63.在第三种方式中，可通过减小混气装置中高浓气的进气量，以及增大预处理入口的负压，来调低预处理出口的气体浓度，从而一定程度提高燃气内燃机组的负荷率。
64.需要说明的是，由于生产经营中高浓气的价格远远高于低浓气的价格，因此在实际运行时，考虑发电成本的情况下，可优先考虑通过该方式提高负荷率，以降低成本。
65.在第四种方式中，第二步进范围可以为
‑
1300至
‑
1100。
66.先调小空气门的开度，将步进电机的步进数控制在
‑
1200左右(例如
ꢀ‑
1300至
‑
1100)，然后，具体根据预处理出口的气体浓度，以及每台燃气内燃机组的气缸温度情况，对空气门的开度进行更精细的调整。
67.其中，在情况2中，调整燃气内燃机组的运行状态，还可包括：
68.第五种方式，更换涡轮增压器的喷嘴环，以降低涡轮增压器的转速。例如，可利用
现有的涡轮增压器，通过更换进气角度较大的喷嘴环，以降低涡轮增压器的转速，增大节气阀的开度，避免节气阀出现卡涩，从而保证燃气内燃机组能正常加负荷运行，进一步提高燃气内燃机组的负荷率。
69.需要注意的是，上述五种方式可同时采取，也可只采取其中的任意一种或多种方式。该控制方法通过以上的参数调整，可使得燃气内燃机组的负荷至少提高200kw～500kw，进而将燃气内燃机组的负荷率提高至85％以上。
70.该控制方法中，可优选通过参数调整，及时解决高、低浓度时燃气内燃机组负荷率不高的情况。如果参数调整不能将负荷率提高至 85％以上，则可通过涡轮增压器涡轮侧的改造，进一步提高负荷率，使得负荷率提高至85％以上。
71.在一个具体实施方式中，预处理出口的气体浓度为30％，预处理入口的负压为
‑
3.7kpa，6#燃气内燃机组出现负荷达到2890kw运行的情况时，涡轮增压器转速已接近额定转速690r/s，节气阀的开度为 50.4％，此时空气温度为35℃，中冷器的温度为33℃，步进电机的步进数为
‑
380，空气门的开度为53
°
，燃气内燃机组无法加载负荷。
72.上述情况下，通过开启空气预热功能，将空气温度调整为45℃，并将中冷器的温度提高至40℃，步进数调整到
‑
1200，空气门的开度调整至50
°
，预处理入口的负压调整至
‑
4.2kpa，预处理出口的气体浓度为
‑
26.5％，此时，燃气内燃机组的负荷提高至3150kw，负荷率为 80.67％。
73.进一步地，将涡轮增压器的喷嘴环更换为国产3档的进气角度后，燃气内燃机组的负荷提高至3550kw，负荷率为90.91％。
74.该控制方法中，通过对步进电机的步进数、空气门的开度、中冷器的温度等参数的调整，以及对混气装置中高浓气的进气量的调整，以及对节气阀的开度的调整，从而提高燃气内燃机组的负荷，确保燃气内燃机组高负荷地正常运行。
75.另外，如果参数调整后，燃气内燃机组的负荷率仍不能达到85％以上，则可以根据预处理出口的气体浓度情况，利用现有的涡轮增压器相关零部件，对涡轮增压器的涡轮侧进行改造，更换合适角度的喷嘴环，或更换涡轮增压器的涡壳等，改变涡轮增压器的效率，以达到在提高负荷的情况下，相应参数不超限的目的。
76.其中，参数调整和涡轮增压器改造均是通过调整进入气缸的单位体积的燃气量，来实现提高负荷率的目的。
77.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。