燃气轮机辅机控制系统的设计分析

燃气轮机辅机控制系统的设计分析

姚伟杰

（浙江内曼格机械制造有限公司浙江省桐乡市314500）

摘要：燃气轮机的辅机控制系统在整个燃气轮机的控制系统设计中,具有与主机控制系统一样重要的地位,都能够直接影响到燃气轮机在实际运行过程中的使用性能,还会减少燃气轮机的使用年限。本文以GE公司研制的9FA燃气轮机中的辅机控制系统设计作为研究对象，通过对此型号的辅机控制系统的功能进行分析，进而完成了对GE9FA燃气轮机辅机控制系统总体设计的分析，并且指出燃气轮机在运行过程中设计保护措施对安全工作重要性。

关键词：9FA辅机；控制系统；设计分析

一、9FA辅机控制系统的主要功能

燃气轮机是技术含量非常高的机械设备，GE公司研发的9FA燃气轮机控制系统具有良好应用性能、操作投资少以及排污量小等特点。辅机是燃气轮机一个重要的组成部分，辅机功能的优劣直接影响到燃气轮机的实际运行性能的实现。燃气轮机辅机控制系统实现了对进入气量进行有效调节的控制功能，通过对进气进行调节的控制功能保证了在高温回收的工作状态下，实现热能消耗能够保持在比较低的水平上工作运行，辅机具备了非常强的耐高温性能。

利用火焰监控设备对燃气轮机的点火过程和火焰的运行情况进行全面的探测，如果点火失败控制系统会马上启动吹扫程序，对轮机内部进行清扫无需人工的介入完全实现了机器的自动化。一般情况下如果点火失败会导致排放出去的温度立刻上升，通过火焰监视设备可以及时地发现问题。所以说辅机具备非常强的探测功能，确保燃气轮机的平稳安全的运行。

当燃气轮机运转起来达到了正常的运行状态，为了降低热疲劳现象在燃机的相关部件中产生，实行了带火停机的控制操作。关闭输送燃料的闸门，这时燃机将无法自动运转，必须借助盘车系统帮助燃机能够正常的工作。另外，为了确保燃机不受外界停电的干扰，专门设计有机组的启动设备，通过利用蓄电池装置对燃机进行供电，避免了突然断电所带来的干扰。

通过上述分析可以看出，保护装置的设计并不受到燃油控制系统的制约，在燃气轮机出现任何不正常的状况时，保护装置能够迅速做出反应并且对其进行有效的应急处理。

二、9FA燃气轮机辅机控制系统总体设计分析

（一）硬件总体设计

1.控制器的设置

GE公司研制的9FA型燃气轮机辅机控制系统，实现了全面采用自动化系统，从而更好地实现了机组功能的有效协调的控制以及将辅机众多终端进行有序控制等功能。在辅机自动化系统中对其进行了有线网络的连接，将不同功能的辅助机组进行网络连接。增加了彼此之间在机组工作时的通讯联系，通过网络平台实现相互间的数据交换。网桥通讯模式对机组的运行环境要求非常的高，机组之间的数据交换主要是通过光缆完成的。为了更好的确保辅助系统各个功能之间的通讯联系与数据交换，还应该对其进行一些保护措施，如机柜总线的设置。

9FA辅助控制自动化系统具备了高度的安全可靠性的特征，其应用范围主要集中在开环控制和对系统进行保护的方面居多。因此在辅机设计中，必须确保辅机控制系统符合燃气轮机运行安全的要求，最大程度上实现辅机自动化控制系统与主机控制系统的完美连接。辅机控制系统与主机控制系统分属于两个CPU,二者具有同步运行的特点起到相互之间的监督作用。当二者出现不一致时，辅机控制程序就会发出停止燃机运行的指令，避免事故的发生，确保燃气轮机能够稳定安全的正常工作。

2.网络系统设计

单就辅机网络系统设计而言，主要包括一部分的网站控制网、终端管理网和办公局域网。对辅机网络系统进行构建，最重要的是充分发挥网络系统的作用。将操作人员的工作网站与工程师网站实现有效的连接，实现双方的实时通信，进而对出现的问题数据进行快速的处理。要想准确的对辅机各个机组的数据进行有效的处理，只能是通过专业人员的数据分析和检查，才能确保网络系统的安全顺利的工作。

（二）燃气轮机机组保护系统

对燃气轮机进行机组保护系统设置，其中最重要的作用是避免事故的发生，确保机组能够安全正常的运行工作。通过对各个机组进行保护设计，实现轮机在实际运转的过程中，及时发现机器运行的异常。从而避免机组系统和机器零件不要受到破坏，最大程度上保护机组系统的安全运转。燃气轮机机组的保护系统主要包括燃机、余热锅炉、汽轮发电机和空盒子系统这四个方面组建而成。另外，还有燃机电站进行了报警设置，如果出现运行不当的情况立刻发出报警信号，加强燃机电站安全运行的保障。还有燃机运行速度一旦发现异常，就会使控制系统的调节功能，使其恢复正常的运转速。辅机通过各种保护措施的设计，从而保障燃气轮机的正常安全运行。

1.燃机超速保护

燃机超速保护措施的设计，在整个辅机控制系统中，设置了两个不同的超速检测回路，并且分别在两个设置的超速检测回路中配置按照了三个可以自由转动的监测探头，实现了全方位无死角的检测工作。大大提高了检测的准确度，通过两个超速检测回路的设置，进一步加强了燃机运行速度的监测和控制，确保了燃机稳速运转。

2.火焰检测保护系统

对于火焰的有效控制是对燃气轮机安全启动与运行的最为重要的保护设计，通过燃机燃烧室内安装的火焰检测探头，对燃烧室内的具体火焰情况进行不间断的监测。并且进行火焰检测设备传输过来的数据在表柜中进行分析，对有可能出现的危险情况做出有效的应急措施。火焰检测保护系统的设置，防范了燃机起动过程中的危险性，增加了可靠的安全性。

3.手动停机回路

为了确保燃机运行中的安全，分别在中央控制室、燃气机和机柜室这三个区域设置安装了一个手动的按钮实行停机操作的设计。通过手动停机按钮分别与安全保障模块、信号通信模块相连接，从而完成一个手动回路的设置。

参考文献

[1]陈文炎.GE9FA燃气轮机若干关键技术特点[J].热力发电，2007(11)：56-57.

[2]高顺华,侯大立.燃气轮机在线分析诊断及视情维修系统在长输管道上的开发及应用[J].燃气轮机技术.2014(04).

作者简介

姚伟杰（1988-08），男，汉族，籍贯：浙江省桐乡市，学历：大学本科，研究方向：燃气辅机，压力容器。