《燃气发电机组调速控制系统设计与应用》
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摘 要：文章主要针对燃气发电机组展开介绍,先是围绕燃气发电机组的节能控制技术展开,然后指出了燃气发电机组调速控制的优点和主要设计方案,希望可以将其广泛应用于发电领域.
关键词：燃气发电机组；调速控制系统；设计；应用
1 前言
发电机组在电力行业发挥着十分重要的作用,燃气发电机组的调速控制系统需要相关人员提高重视程度,在机组内部调速控制系统可以很好地推动其匀速工作,减少出现的问题,保证燃气发电机组的正常运行.
2 燃气发电机组
2.1 燃气发电机组的含义
燃气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组.天然气发电机组主要分为两种,一种是联合循环燃气轮机,一种是燃气内燃机.燃气轮机功率比较大,主要用在大、中型电站,燃气内燃机功率比较小,主要用在小型的分布式电站.它是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力[1].
2.2 燃气发电机组的简介
燃气发电机充分利用各种天然气或有害气体作为燃料,变废为宝、运行安全方便,成本效益高,排放污染低,并适宜热、电联产等优点,市场前景十分广阔.我国的天然气资源十分丰富,相对于我国丰富的天然气储量,天然气在我国一次能源消费中所占比例显得太小,未来具有大幅提高的潜力.在我国,由于受到天然气供应的影响,天然气发电尚处于初始阶段.真正大面积的天然气发电作为分布能源站还要假以时日.小规模天然气发电主要是在油田、气田以及机场、酒店、医院等.可以预计,随着天然气供应的愈加充足、供应范围的不断扩大,近几年天然气发电将会得到一个飞速的发展[2].
2.3 燃气发电机组的优点
燃气发电机组具有输出功率范围广,启动和运行可靠高、发电质量好、重量轻、体积小、维护简单、低频噪声小等优点.由于发电机组工作时只有旋转运动,电调反应速度快,工作特别平稳,发电机输出电压和频率的精度高,波动小,在突加空减50%和75%负载时,机组运行非常稳定,优于柴油发电机组的电气性能指标.从冷态启动成功后到满负载的时间仅为30秒钟,而国际规定柴油发电机启动成功后3分钟带负载.燃气轮发电机组可以任何环境温度和气候下保证启动的成功率.由于燃汽轮机处于高速旋转状态,它的振动非常小,而且低频噪声优于柴油发电机组.瓦斯气、桔梗气、沼气等燃料的发电机组不仅运行可靠,成本低,而且能变废为宝,不会产生污染[3].
2.4 燃气发电机组的注意事项
燃气发电机组机房应远离明火区域；燃气发电机组机房应宽敞、明亮且要求安装换气扇以保证良好的通风；燃气发电机组安装时底盘与地基应用平垫铁找平.接触面积应在60%以上,且分布均匀；室内安装照明、开关、线路及其电器应采用防爆措施,且固定牢固；燃气发电机组机房内应符合消防要求,配备灭火器等消防器械；燃气发电机组机房内安装可燃气体报警装置,可燃气体泄露时能及时发现；60kw以下单台燃气发动机燃气管路的外部主要管道内径应不小于2吋,靠近发动机的部分内径应不小于1吋.60kw以上燃气发电机组则分别是3吋和两吋.且必须安装燃气阀门（不锈钢球阀）、型放水阀、防回火装置,燃气管路焊接完成应清理焊渣（用高压空气）；燃气必须脱硫、脱水、除尘[4].
3 燃气发电机组调速控制系统
3.1 变频调控控制系统设计方案
新一代的技术变频器能够采用开环式对转速和转矩进行准确的控制,它的控制指标有动态控制和静态控制.直接转矩控制是以测量电机电流和直流电压来即将输入电机的电流进行控制.这个模型每隔25秒就会产生精确的转矩和磁通值,转矩和磁通比较的精确值会与实际要求的值进行比较,然后通过这个比较值来对开关位置进行确定.通过这个环节可以对转矩和磁通进行测量,然后再调整逆变电路的开关状态进行控制,从而可以达到精确控制的目的[5].
3.2 参数的调整
燃气机调速系统的控制质量取决于组成该系统的各个环节的特性和系统结构.如果控制方案已经确定,则过程控制的各通道的静态和动态特性就已经确定,这样,系统的控制质量就取决调节器各个参数的设置.调节器参数的整定是指决定调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间TD的具体数值.整定的实质是通过改变调节器的参数使其特性与过程特性相匹配,改善调速系统的动态和静态指标及抗扰动能力.为满足燃气发电机组的性能,速度调节器主要采用比例积分微分控制规律（PID）.其中比例控制规律（P）是最基本的控制规律,能较快地克服扰动的影响,使系统稳定下来,但有余差；在比例的基础上引入积分（I）,可消除余差；再加入微分（D）作用,能提高系统的稳定性.燃气发电机组从启动到转速稳定,对参数进行调整.一般调整规律是,先增加增益P直到转速出现不稳定状态,而后减小P直到转速重新稳定；再增加积分I直到转速出现不稳定状态,而后减小I直到转速重新稳定；最后增加微分D直到转速出现不稳定状态,而后减小D直到转速重新稳定.
3.3 PID控制
PID控制作为当前一套较为成熟的控制方式,其是经过了大量的实践经验得出的.另外,其主要是通过按照偏差的比例积分微分来对机电控制系统进行相应的控制.PID控制系统当中的比例,積分等各项都有其自身特殊的作用.对于PID控制系统积分来说,其作用不仅仅能够消除静差,而且在一定程度上还可以提高工作系统的无差度.另外,在比例作用和微分作用的共同工作下,其二者的作用还能够加快过度过程,进而最大程度的提高控制系统的稳定性,以及有效的对控制系统当中的动态特性进行相应的改善.另一方面,由于相关工作人员对于当前的系统控制对象物理特性的掌握程度还不够高、而且对于被控对象的精确数学模型也无法获得,所以在对精确的控制器进行计算时运用古典理论设计是无法完成的,而现代现代控制的理论方式又过于复杂,不利于操作.因此,PID控制得到了有效的应用,其在一定程度上能够很好的适应燃气发电机组发动机电控系统控制各种特性的需求.
4 结束语
燃气发电机组与其它类型的发电机组有很大不同,调速控制系统在其内部也占有十分重要的位置,相关人员需要加强对系统的设计工作,让其更好地应用于电力行业.
参考文献
[1]胡清,沈兵,高申德,等.一种模拟船舶发电机调速控制系统的设计[J].机械工程与自动化,2016（4）：179-180.
[2]李建春.发电机调速器的仿真系统设计[D].吉林大学,2016.
[3]李书才,张力,张华.燃气-蒸汽联合循环机组自启停系统（APS）设计应用研究[C]//中国电机工程学会年会.2016.
[4]张广乐.小型生物质气内燃发电机组控制器开发[D].山东大学,2016.
[5]张丕峰.燃气电厂电气控制系统设计要点探析[J].经贸实践,2017（14）.
[6]刘军,李杭.燃气电厂电气控制系统设计要点探析[J].低碳世界,2016（23）：41-42.
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系统设计引用文献:
[1] 最新超市管理系统设计论文选题参考 超市管理系统设计论文题目选什么比较好
[2] 优秀计算机控制系统设计论文选题 计算机控制系统设计论文题目怎样定
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