重型燃機壓氣機可調(diào)進口導葉位置控制方法及實驗研究.pdf

1、為了達到環(huán)保指標的要求，近來年潔凈發(fā)電技術(shù)一直是重要的發(fā)展方向。燃氣發(fā)電作為受到普遍關(guān)注的潔凈發(fā)電技術(shù)，是以燃氣輪機作為動力機械來實現(xiàn)發(fā)電的。燃氣輪機在運行時，特別是在啟停狀態(tài)下，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和進氣量、進氣方向的不匹配，容易發(fā)生喘振;在燃氣輪機應用于聯(lián)合循環(huán)的過程中，如能根據(jù)負荷的大小和排氣溫度來快速、準確的調(diào)節(jié)進氣量和進氣方向，就能獲得較高的聯(lián)合循環(huán)效率。燃氣輪機的進氣量和進氣方向靠壓氣機中的可調(diào)進口導葉(InletGuide Van

2、e，下文簡稱IGV)調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的IGV位置控制采用PID算法，當IGV的累積控制偏差超過20％時，機組保護系統(tǒng)介入，機組跳閘。故亟待研究一種優(yōu)化的控制算法，使IGV位置控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)迅速、精確。在此背景下，本文基于燃氣輪機壓氣機IGV位置控制機構(gòu)及其工作原理，圍繞著如何設(shè)計一個適用該機構(gòu)的、輸出效果優(yōu)良的控制策略，開展了原理和實驗研究。
　　本文首先研究了燃氣輪機壓氣機IGV位置控制機構(gòu)的重要部件及其工作原理，根據(jù)機構(gòu)學，流體動力學

3、的基本原理建立IGV位置控制系統(tǒng)的數(shù)學模型;基于MATLAB/Simulink平臺中的SimHydraulics工具箱建立IGV控制系統(tǒng)仿真模型，并利用系統(tǒng)參數(shù)辨識的方法，獲得IGV位置控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù);通過分析傳遞函數(shù)的伯德圖，根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原理，推導優(yōu)化的PI控制策略，針對系統(tǒng)存在的時滯環(huán)節(jié)，加入史密斯預估補償器進行時滯補償，結(jié)合MATLAB/Simulink平臺中的仿真模型，進行仿真實驗。仿真結(jié)果表明IGV位置控制系統(tǒng)在

4、加入了該優(yōu)化的控制策略之后具有良好的控制效果，驗證了所設(shè)計的優(yōu)化控制策略的可行性。
　　基于壓氣機IGV位置控制機構(gòu)及其組件的原理性研究，以及位置控制系統(tǒng)優(yōu)化控制策略的設(shè)計，本文設(shè)計并搭建了IGV液壓伺服系統(tǒng)位置控制實驗臺。根據(jù)實驗的要求基于LabVIEW軟件平臺編寫數(shù)據(jù)采集和儀器控制的上位機軟件。基于IGV實際應用中的典型工況條件，進行了實驗研究。通過數(shù)據(jù)采集軟件采集實驗數(shù)據(jù)，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，對比仿真結(jié)果，驗證了設(shè)計的優(yōu)化