一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法与流程

1.本发明涉及燃气轮机燃气流量阀门控制技术领域，具体涉及一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法。


背景技术：

2.燃气轮机广泛应用于发电、船舶和机车动力、管道增压等能源、国防、交通领域，是关系国家安全和国民经济发展的高技术核心装备。现有国产重型燃气轮机的天然气通常分三路管线进入燃烧器参与燃烧，分别为包括燃气流量阀a的主a燃气管线、包括燃气流量阀b的主b燃气管线和包括先导流量阀的先导燃气管线。对于燃气轮机来说，其燃料的控制是整个控制策略中最核心也是最基础的部分。为了保证天然气在燃气轮机燃烧器中能够安全、稳定地燃烧，同时能够满足氮氧化物（nox）的排放要求，控制系统需要通过控制三路管线中流量阀的开度对进入燃气轮机燃烧的天然气流量进行调节。但燃气轮机在运行过程中存在着不同的阶段及工况，而每个阶段及工况所需要的天然气流量又是不同的，因此在不同的阶段及工况下如何准确地控制天然气的流量对于燃气轮机的安全运行具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术存在的上述技术问题，提供了一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，本发明可通过天然气及燃气轮机运行时的相关实际参数计算并修正各流量阀的开度，从而准确控制燃气轮机在不同阶段及工况下的天然气流量，最终保障燃气轮机的安全运行。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，其特征在于：先分别计算出燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的流量系数，再根据流量系数分别输出开度指令控制燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的开度；所述流量系数和开度指令均基于开度实现模块得出，所述开度实现模块包括质量流量实现模块、天然气压缩系数实现模块、天然气密度实现模块、流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块；其中，质量流量实现模块用于根据天然气参数计算天然气质量流量；天然气压缩系数实现模块用于根据天然气参数和流量阀参数计算天然气压缩系数；天然气密度实现模块用于根据天然气压缩系数、天然气参数和流量阀参数计算天然气密度；流量系数实现模块用于根据天然气质量流量、天然气密度、天然气参数、流量阀参数和阀门压差系数计算流量系数；阀门流量系数转开度模块用于根据流量系数输出开度指令；
阀门开度转压差系数模块用于根据开度指令输出阀门压差系数。
5.所述开度实现模块的数量为三个，该三个开度实现模块分别与燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀连接。
6.所述天然气参数包括天然气的热流量、燃气热值、燃气比重和比热比，所述流量阀参数包括流量阀的阀前压力、阀前温度和差压；其中，所述天然气质量流量由质量流量实现模块根据热流量和燃气热值计算得出；所述计算天然气压缩系数由天然气压缩系数实现模块根据燃气比重、阀前压力和阀前温度计算得出；所述天然气密度由天然气密度实现模块根据燃气比重、阀前压力、阀前温度和天然气压缩系数计算得出；所述流量系数由流量系数实现模块根据天然气质量流量、比热比、天然气密度、阀前压力、差压和阀门压差系数计算得出。
7.所述流量阀参数中，阀前压力和阀前温度分别通过设置在流量阀前端的压力传感器和温度传感器测量得出，差压通过连接在流量阀两端的差压传感器测量得出。
8.采用本发明的优点在于：1、本发明的阀门开度控制方法基于设计了六个子模块的开度实现模块实现，通过开度实现模块的六个子模块，就能够根据燃气轮机所需要天然气的相关参数及各流量阀（燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀）实际运行时的相关参数实时计算并修正各流量阀的开度，从而准确控制燃气轮机在不同阶段及工况下的天然气流量，最终保障燃气轮机的安全运行。
9.2、本发明将阀门开度控制的方法划分六个子功能，结构清晰，可以快速分析各功能之间的耦合关系，便于燃气轮机的调试。
10.3、本发明将阀门流量系数转开度和阀门开度转差压系数设置成独立的功能函数，易于调试修正。
11.4、本发明将输入参数的单位进行了转化，燃气轮机燃料天然气相关参数进行定值处理，引入了部分无量纲参数，在控制精度保证的前提下，简化了控制回路。
12.5、本发明在国产自主知识产权的燃气轮机进行了实际运行验证，燃气轮机流量阀开度控制精准可靠，完全满足燃气轮机的运行要求。
附图说明
13.图1为本发明的原理框图；图2为燃气流量阀a开度实现的原理框图；图3为中燃气流量阀b开度实现的原理框图；图4为先导流量阀开度实现的原理框图；图5为质量流量实现模块的原理框图；图6为天然气压缩系数实现模块的原理框图；图7为天然气密度实现模块的原理框图；图8为流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合控制燃气流量阀a开度的原理框图；
图9为流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合控制燃气流量阀b开度的原理框图；图10为流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合控制先导流量阀开度的原理框图。
具体实施方式
14.如图1所示，本发明提供了一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，该燃气轮机的燃气流量阀门包括燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀，其具体控制方法为：先分别计算出燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的流量系数，再根据燃气流量阀a的流量系数、燃气流量阀b的流量系数和先导流量阀的流量系数分别输出对应于燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的开度指令，以控制燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的开度。
15.为保障各流量阀门开度的有效控制，本发明针对性的设置了三个开度实现模块，并使这三个开度实现模块分别与燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀连接。基于连接后的开度实现模块，各流量阀（燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀，下同）的流量系数和开度指令均由开度实现模块得出。具体的，所述开度实现模块包括质量流量实现模块、天然气压缩系数实现模块、天然气密度实现模块、流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块；其中，质量流量实现模块用于根据天然气参数计算天然气质量流量。
16.天然气压缩系数实现模块用于根据天然气参数和流量阀参数计算天然气压缩系数。
17.天然气密度实现模块用于根据天然气压缩系数、天然气参数和流量阀参数计算天然气密度。
18.流量系数实现模块用于根据天然气质量流量、天然气密度、天然气参数、流量阀参数和阀门压差系数计算流量系数。
19.阀门流量系数转开度模块用于根据流量系数输出开度指令。
20.阀门开度转压差系数模块用于根据开度指令输出阀门压差系数。
21.需要说明的是，本发明需要的天然气参数包括天然气的热流量、燃气热值、燃气比重和比热比，需要的流量阀参数包括流量阀的阀前压力、阀前温度和差压。而在流量阀参数中，阀前压力和阀前温度分别通过设置在流量阀前端的压力传感器和温度传感器测量得出，差压通过连接在流量阀两端的差压传感器测量得出。
22.进一步的，上述各模块涉及到的具体参数及计算方法为：所述天然气质量流量由质量流量实现模块根据热流量和燃气热值计算得出。
23.所述计算天然气压缩系数由天然气压缩系数实现模块根据燃气比重、阀前压力和阀前温度计算得出。
24.所述天然气密度由天然气密度实现模块根据燃气比重、阀前压力、阀前温度和天然气压缩系数计算得出。
25.所述流量系数由流量系数实现模块根据天然气质量流量、比热比、天然气密度、阀
前压力、差压和阀门压差系数计算得出。
26.本发明在实际应用时，各流量阀对应的开度实现模块分别接收上述天然气的四个参数和流量阀的三个参数，通过对这些参数进行相关处理后即可得到对应的流量系数和开度指令，进而实现各流量阀开度的准确控制，保障燃气轮机的安全运行。
27.下面以某国产燃气轮机为例结合附图对本发明进行完整的说明。
28.如图1所示，该国产燃气轮机采用3路燃气管线进入燃气轮机燃烧器，3路管线配置三个流量阀门，分别是燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀，并分别设置流量阀差压测点、流量阀阀前压力测点和流量阀阀前温度测点，用于测量各流量阀的阀门差压
△
p1、阀前压力p1和阀前温度t1。其中，燃气轮机流量阀a的开度实现模块共接收7类信号，分别是：流量阀a的天然气热流量q
th1
、燃气热值t
lhv
、燃气比重gg和比热比γ，流量阀a的差压
△
p1、流量阀a的阀前压力p1和流量阀a的阀前温度t1。流量阀a的开度实现模块对接收到的数据进行处理后，输出开度指令d1控制流量阀a的开度。
29.燃气轮机流量阀b的开度实现模块共接收7类信号，分别是：流量阀b的天然气热流量q
th2
、燃气热值t
lhv
、燃气比重gg和比热比γ，流量阀b的差压
△
p2、流量阀b的阀前压力p2和流量阀b的阀前温度t2。流量阀b的开度实现模块对接收到的数据进行处理后，输出开度指令d2控制流量阀b的开度。
30.燃气轮机先导流量阀的开度实现模块共接收7类信号，分别是：先导流量阀的天然气热流量q
th3
、燃气热值t
lhv
、燃气比重gg和比热比γ，先导流量阀的差压
△
p3、先导流量阀的阀前压力p3和先导流量阀的阀前温度t3。先导流量阀的开度实现模块对接收到的数据进行处理后，输出开度指令d3控制先导流量阀的开度。
31.如图2所示，燃气轮机流量阀a的开度实现方法为：燃气流量阀a的开度实现模块内部包括6个子模块，分别是流量阀a质量流量实现模块、流量阀a天然气压缩系数实现模块、流量阀a天然气密度实现模块、流量阀a流量系数实现模块、流量阀a阀门流量系数转开度模块和流量阀a阀门开度转压差系数模块。其中，流量阀a质量流量实现模块接收流量阀a天然气热流量q
th1
和燃气热值t
lhv
，处理后输出流量阀a的质量流量w1至流量阀a流量系数实现模块。
32.流量阀a天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、流量阀a阀前压力p1和流量阀a阀前温度t1，处理后输出流量阀a的天然气压缩系数z1至流量阀a天然气密度实现模块。
33.流量阀a天然气密度实现模块接收燃气比重gg、流量阀a阀前压力p1、流量阀a阀前温度t1和天然气压缩系数z1，处理后输出流量阀a天然气密度ρ1至流量阀a流量系数实现模块。
34.流量阀a流量系数实现模块接收流量阀a的质量流量w1、比热比γ、流量阀a天然气密度ρ1、流量阀a阀前压力p1、流量阀a差压
△
p1和流量阀a阀门压差系数x
t1
,处理后输出流量阀a流量系数k
v1
至流量阀a阀门流量系数转开度模块。
35.流量阀a阀门开度转压差系数模块接收流量阀a开度指令d1，处理后输出流量阀a阀门压差系数x
t1
至流量阀a系数实现模块。
36.流量阀a阀门流量系数转开度模块接收流量阀a流量系数k
v1
,处理后输出流量阀a开度指令d1,完成流量阀a阀门开度的控制。
37.如图3所示，燃气轮机流量阀b的开度实现方法为：燃气流量阀b的开度实现模块内部包括6个子模块，分别是流量阀b质量流量实现模块、流量阀b天然气压缩系数实现模块、流量阀b天然气密度实现模块、流量阀b流量系数实现模块、流量阀b阀门流量系数转开度模块、流量阀b阀门开度转压差系数模块。其中，流量阀b质量流量实现模块接收流量阀b天然气热流量q
th2
和燃气热值t
lhv
，处理后输出流量阀b的质量流量w2至流量阀b流量系数实现模块。
38.流量阀b天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、流量阀b阀前压力p2和流量阀b阀前温度t2，处理后输出流量阀b的天然气压缩系数z2至流量阀b天然气密度实现模块。
39.流量阀b天然气密度实现模块接收燃气比重gg、流量阀b阀前压力p2、流量阀b阀前温度t2和天然气压缩系数z2，处理后输出流量阀b天然气密度ρ2至流量阀b流量系数实现模块。
40.流量阀b阀门流量系数实现模块接收流量阀b的质量流量w2、比热比γ、流量阀b天然气密度ρ2、流量阀b阀前压力p2、流量阀b差压
△
p2和流量阀b阀门压差系数x
t2
,处理后输出流量阀b流量系数k
v2
至流量阀b阀门流量系数转开度模块。
41.流量阀b阀门开度转压差系数模块接收流量阀b开度指令d2，处理后输出流量阀b阀门差压系数x
t2
至流量阀b系数实现模块。
42.流量阀b阀门流量系数转开度模块接收流量阀b流量系数k
v2
,处理后输出流量阀b开度指令d2,完成流量阀b阀门开度的控制。
43.如图4所示，燃气轮机先导流量的阀开度实现方法为：燃气先导流量阀的开度实现模块内部包括6个子模块，分别是先导流量阀质量流量实现模块、先导流量阀天然气压缩系数实现模块、先导流量阀天然气密度实现模块、先导流量阀流量系数实现模块、先导流量阀阀门流量系数转开度模块、先导流量阀阀门开度转压差系数模块。其中，先导流量阀质量流量实现模块接收先导流量阀天然气热流量q
th3
和燃气热值t
lhv
，处理后输出先导流量阀的质量流量w3至先导流量阀流量系数实现模块。
44.先导流量阀天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、先导流量阀阀前压力p3和先导流量阀阀前温度t3，处理后输出先导流量阀的天然气压缩系数z3至先导流量阀天然气密度实现模块。
45.先导流量阀天然气密度实现模块接收燃气比重gg、先导流量阀阀前压力p3、先导流量阀阀前温度t3和天然气压缩系数z3，处理后输出先导流量阀天然气密度ρ3至先导流量阀流量系数实现模块。
46.先导流量阀阀门流量系数模块接收先导流量阀的质量流量w3、比热比γ、先导流量阀天然气密度ρ3、先导流量阀阀前压力p3、先导流量阀差压
△
p3和先导流量阀阀门压差系数x
t3
, 处理后输出先导流量阀流量系数k
v3
至先导流量阀阀门流量系数转开度模块。
47.先导流量阀阀门开度转压差系数模块接收先导流量阀开度指令d3，处理后输出先导流量阀阀门压差系数至先导流量阀系数实现模块。
48.先导流量阀阀门流量系数转开度模块接收先导流量阀流量系数k
v3
,处理后输出先导流量阀开度指令d3,完成先导流量阀阀门开度的控制。
49.如图5所示，各流量阀的天然气质量流量的实现方法为：流量阀a质量流量实现模块接收到流量阀a天然气热流量q
th1
和燃气热值t
lhv
后，将
热流量q
th1
与3.6相乘的结果除以燃气热值t
lhv
，即可输出流量阀a的质量流量w1。
50.流量阀b质量流量实现模块接收流量阀b天然气热流量q
th2
和燃气热值t
lhv
后，将热流量q
th2
与3.6相乘的结果除以燃气热值t
lhv
，即可输出流量阀b的质量流量w2。
51.先导流量阀质量流量实现模块接收先导流量阀天然气热流量q
th3
和燃气热值t
lhv
后，将热流量q
th3
与3.6相乘的结果除以燃气热值t
lhv
，即可输出先导流量阀的质量流量w3。
52.其中，热流量需求单位为kj/s,热值单位为mj/kg,质量流量的单位为kg/h。
53.如图6所示，各流量阀的天然气压缩系数的实现方法为：流量阀a的天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、流量阀a阀前压力p1和流量阀a阀前温度t1，处理后输出流量阀a的天然气压缩系数z1。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以1.785的结果进入10的x方功能块的x，10的x方功能块的输出与流量阀a阀前压力p1相乘，再与49951相乘，结果进入相除功能块的分子。流量阀a阀前温度t1与273.15相加后与1.8相乘，相乘结果的3.825次方后进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出数值与1相加，再被1除后，输出流量阀a的天然气压缩系数z1。
54.流量阀b天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、流量阀b阀前压力p2和流量阀b阀前温度t2，处理后输出流量阀b的天然气压缩系数z1。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以1.785的结果进入10的x方功能块的x，10的x方功能块的输出与流量阀b阀前压力p2相乘，再与49951相乘，结果进入相除功能块的分子。流量阀b阀前温度t2与273.15相加后与1.8相乘，相乘结果的3.825次方后进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出数值与1相加，再被1除后，输出流量阀b的天然气压缩系数z2。
55.先导流量阀天然气压缩系数实现模块接收燃气比重gg、先导流量阀阀前压力p3和先导流量阀阀前温度t3，处理后输出先导流量阀的天然气压缩系数z3。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以1.785的结果进入10的x方功能块的x，10的x方功能块的输出与先导流量阀阀前压力p3相乘，再与49951相乘，结果进入相除功能块的分子。先导流量阀阀前温度t3与273.15相加后与1.8相乘，相乘结果的3.825次方后进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出数值与1相加，再被1除后，输出先导流量阀的天然气压缩系数z3。
56.其中，燃气比重gg和天然气压缩系数均为无量纲参数，阀前天然气压力单位为kpag,阀前温度单位为℃。
57.如图7所示，各流量阀的天然气密度的实现方法为：流量阀a天然气密度实现模块接收燃气比重gg、流量阀a阀前压力p1、流量阀a阀前温度t1和天然气压缩系数z1，输出流量阀a天然气密度ρ1。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以28.96443，再乘以流量阀a阀前压力p1与101.325相加的数值，结果进入相除功能块的分子。流量阀a阀前温度t1与273.15相加后乘以流量阀a天然气压缩系数z1,再乘以8.3144598后，进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出为流量阀a天然气密度ρ1。
58.流量阀b天然气密度实现模块接收燃气比重gg、流量阀b阀前压力p2、流量阀b阀前温度t2和天然气压缩系数z2，输出流量阀b天然气密度ρ2。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以28.96443，再乘以流量阀b阀前压力p2与101.325相加的数值，结果进入数值相除功能块的分子。流量阀b阀前温度t2与273.15相加后乘以流量阀b天然气压
缩系数z2,再乘以8.3144598后，进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出为流量阀b天然气密度ρ2。
59.先导流量阀天然气密度实现模块接收燃气比重gg、先导流量阀阀前压力p3、先导流量阀阀前温度t3和天然气压缩系数z3，输出先导流量阀天然气密度ρ3。其具体处理过程为：燃气比重gg乘以28.96443，再乘以先导流量阀阀前压力p3与101.325相加的数值，结果进入数值相除功能块的分子。先导流量阀阀前温度t3与273.15相加后乘以先导流量阀天然气压缩系数z3,再乘以8.3144598后，进入相除功能块的分母。相除功能块的分子与分母相除后的输出为先导流量阀天然气密度ρ3。
60.其中，燃气比重gg和天然气压缩系数均为无量纲参数，阀前天然气压力单位为kpag,阀前温度单位为℃，天然气密度单位为kg/m3。
61.如图8所示，基于流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合实现流量阀a开度的方法为：流量阀a阀门流量系数实现模块接收流量阀a的质量流量w1、比热比γ、流量阀a天然气密度ρ1、流量阀a阀前压力p1、流量阀a差压
△
p1和流量阀a阀门压差系数x
t1
,处理后输出流量阀a流量系数k
v1
至流量阀a阀门流量系数转开度模块。流量阀a阀门开度转压差系数模块接收流量阀a开度指令d1，处理后输出流量阀a阀门压差系数至流量阀a流量系数实现模块。流量阀a阀门流量系数转开度模块接收流量阀a流量系数k
v1
，处理后输出流量阀a开度指令d1。其具体处理过程为：流量阀a差压
△
p1除以流量阀a阀前压力p1与101.325相加的数值后，得出比值系数x1。比热比γ除以1.4得出比热比系数f
γ
,将流量阀a的开度转压差系数模块（x1=-5%,y1=0.61；x2=0%,y2=0.61；x3=5%,y3=0.59；x4=10%,y4=0.53；x5=15%,y5=0.51；x6=20%,y6=0.48；x7=30%,y7=0.49；x8=50%,y8=0.5；x9=70%,y9=0.5；x10=80%,y10=0.51；x11=90%,y11=0.52；x12=100%,y12=0.54）的输出与0.1进行比较，选大值后作为流量阀a压差系数x
t1
与f
γ
进行相乘，相乘的结果与x1进行比较，分两种情况，x1＜f
γ
x
t1
和x1≥f
γ
x
t1
。当x1＜f
γ
x
t1
时，x1除以3，再除以f
γ
x
t1，
用1减去该结果，得出膨胀系数y1。流量阀a阀前压力p1加上101.325后乘以流量阀a天然气密度ρ1，再乘以x1,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y1,进入除法功能块的分母，流量阀a的质量流量w1进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出流量阀a的流量系数k
v1
。当x1≥f
γ
x
t1
时，2除以3，得出膨胀系数y1。流量阀a阀前压力p1加上101.325后乘以流量阀a天然气密度ρ1，再乘以f
γ
，再乘以x
t1
,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y1,进入除法功能块的分母，流量阀a的质量流量w1进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出流量阀a的流量系数k
v1
。k
v1
进入流量阀a流量系数转开度模块（x1=-5,y1=-5%；x2=0,y2=0%；x3=0.66,y3=5%；x4=1.55,y4=10%；x5=2.47,y5=15%；x6=4.07,y6=20%；x7=6.13,y7=30%；x8=10.86,y8=50%；x9=15.86,y9=70%；x10=18.01,y10=80%；x11=19.91,y11=90%；x12=21.4,y12=100%），输出流量阀a开度指令d1。
62.其中，比热比系数f
γ
、比值系数x1、压差系数x
t1
、膨胀系数y1和流量系数k
v1
均为无量纲参数，质量流量w1单位为kg/h,天然气密度ρ1单位为kg/m3，阀前压力p1单位为kpag，差压
△
p1单位为kpa，开度指令d1单位为%。
63.如图9所示，基于流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合实现流量阀b开度的方法为：流量阀b阀门流量系数模块接收流量阀b的质量
流量w2、比热比γ、流量阀b天然气密度ρ2、流量阀b阀前压力p2、流量阀b差压
△
p2和流量阀b阀门差压系数x
t2
,处理后输出流量阀b流量系数k
v2
至流量阀b阀门流量系数转开度模块。流量阀b阀门开度转压差系数模块接收流量阀b开度指令d2，处理后输出流量阀b阀门压差系数至流量阀b流量系数实现模块。流量阀b阀门系数模块接收流量阀b流量系数k
v2
,处理后输出流量阀b开度指令d2。其具体处理过程为：流量阀b差压
△
p2除以流量阀b阀前压力p1与101.325相加的数值后，得出比值系数x2,比热比γ除以1.4得出比热比系数f
γ
, 将流量阀b的开度转压差系数模块（x1=-5%,y1=0.69；x2=0%,y2=0.69；x3=5%,y3=0.65；x4=10%,y4=0.55；x5=15%,y5=0.51；x6=20%,y6=0.5；x7=30%,y7=0.48；x8=40%,y8=0.49；x9=50%,y9=0.47；x10=60%,y10=0.46；x11=80%,y11=0.47；x12=100%,y12=0.48）的输出与0.1进行比较，选大值后作为流量阀a压差系数x
t1
与f
γ
进行相乘，相乘的结果与x2进行比较，分两种情况，x2＜f
γ
x
t2
和x2≥f
γ
x
t2
。当x2＜f
γ
x
t2
时，x2除以3，再除以f
γ
x
t2，
用1减去该结果，得出膨胀系数y2。流量阀b阀前压力p2加上101.325后乘以流量阀b天然气密度ρ2，再乘以x2,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y2,进入除法功能块的分母，流量阀b的质量流量w2进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出流量阀b的流量系数k
v2
。当x2≥f
γ
x
t2
时，2除以3，得出膨胀系数y2。流量阀b阀前压力p2加上101.325后乘以流量阀b天然气密度ρ2，再乘以f
γ
，再乘以x
t2
,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y2,进入除法功能块的分母，流量阀b的质量流量w2进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出流量阀b的流量系数k
v2
。k
v2
进入流量阀b流量系数转开度模块（x1=-5,y1=-5%；x2=0,y2=0%；x3=0.73,y3=5%；x4=1.4,y4=10%；x5=1.9,y5=15%；x6=2.6,y6=20%；x7=4.99,y7=30%；x8=8.7,y8=40%；x9=11.98,y9=50%；x10=16.29,y10=60%；x11=22.75,y11=80%；x12=29.65,y12=100%），输出流量阀b开度指令d2。比热比系数f
γ
、比值系数x2、压差系数x
t2
、膨胀系数y2和流量系数k
v2
均为无量纲参数，质量流量w2单位为kg/h,天然气密度ρ2单位为kg/m3，阀前压力p2单位为kpag，差压
△
p2单位为kpa，开度指令d2单位为%。
64.如图10所示，基于流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块配合实现先导流量阀开度的方法为：先导流量阀阀门流量系数模块接收先导流量阀的质量流量w3、比热比γ、先导流量阀天然气密度ρ3、先导流量阀阀前压力p3、先导流量阀差压
△
p3和先导流量阀阀门压差系数x
t3
,处理后输出先导流量阀流量系数k
v3
至先导流量阀阀门流量系数转开度模块。先导流量阀开度转压差系数模块接收先导流量阀开度指令d3，处理后输出先导流量阀阀门压差系数至先导流量阀流量系数实现模块。先导流量阀阀门流量系数转开度模块接收先导流量阀流量系数k
v3
，处理后输出先导流量阀开度指令d3。其具体处理过程为：先导流量阀差压
△
p3除以先导流量阀阀前压力p3与101.325相加后，得出比值系数x3,比热比γ除以1.4得出比热比系数f
γ
, 将先导流量阀的开度转压差系数模块（x1=-5%,y1=0.62；x2=0%,y2=0.62；x3=5%,y3=0.62；x4=10%,y4=0.54；x5=15%,y5=0.57；x6=20%,y6=0.59；x7=40%,y7=0.6；x8=50%,y8=0.66；x9=60%,y9=0.65；x10=70%,y10=0.63；x11=90%,y11=0.66；x12=100%,y12=0.64）的输出与0.1进行比较，选大值后作为先导流量阀压差系数x
t3
与f
γ
进行相乘，相乘的结果与x3进行比较，分两种情况，x3＜f
γ
x
t3
和x3≥f
γ
x
t3
。当x3＜f
γ
x
t3
时，x3除以3，再除以f
γ
x
t3，
用1减去该结果，得出膨胀系数y3。先导流量阀阀前压力p3加上
101.325后乘以先导流量阀天然气密度ρ3，再乘以x3,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y3,进入除法功能块的分母，先导流量阀的质量流量w3进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出先导流量阀的流量系数k
v3
。当x3≥f
γ
x
t3
时，2除以3，得出膨胀系数y3。先导流量阀阀前压力p3加上101.325后乘以先导流量阀天然气密度ρ3，再乘以f
γ
，再乘以x
t3
,数值开方后，再乘以3.16，乘以膨胀系数y3,进入除法功能块的分母，先导流量阀的质量流量w3进入除法功能块的分子，相除功能块的分子与分母相除后输出先导流量阀的流量系数k
v3
。k
v3
进入先导流量阀流量系数转开度模块（x1=-5,y1=-5%；x2=0,y2=0%；x3=0.69,y3=5%；x4=0.91,y4=10%；x5=1.18,y5=15%；x6=1.47,y6=20%；x7=2.71,y7=40%；x8=3.49,y8=50%；x9=5.38,y9=60%；x10=8.14,y10=70%；x11=16.89,y11=90%；x12=20.34,y12=100%），输出先导流量阀开度指令d3。比热比系数f
γ
、比值系数x3、压差系数x
t3
、膨胀系数y3和流量系数k
v3
均为无量纲参数，质量流量w3单位为kg/h,天然气密度ρ3单位为kg/m3，阀前压力p3单位为kpag，差压
△
p3单位为kpa，开度指令d3单位为%。
65.需要说明的是，上述具体实施过程中涉及部分具体的数值，由于燃气轮机对天然气的成份有一定要求，因此该部分数值主要与燃气轮机的天然气成份有关系。例如，28.96443是天然气比重转化为摩尔质量，8.3144598是天然气的摩尔常数，101325是一个大气压的单位，与天然气的分子量有关。
66.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

技术特征：
1.一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，其特征在于：先分别计算出燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的流量系数，再根据流量系数分别输出开度指令控制燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀的开度；所述流量系数和开度指令均基于开度实现模块得出，所述开度实现模块包括质量流量实现模块、天然气压缩系数实现模块、天然气密度实现模块、流量系数实现模块、阀门流量系数转开度模块和阀门开度转压差系数模块；其中，质量流量实现模块用于根据天然气参数计算天然气质量流量；天然气压缩系数实现模块用于根据天然气参数和流量阀参数计算天然气压缩系数；天然气密度实现模块用于根据天然气压缩系数、天然气参数和流量阀参数计算天然气密度；流量系数实现模块用于根据天然气质量流量、天然气密度、天然气参数、流量阀参数和阀门压差系数计算流量系数；阀门流量系数转开度模块用于根据流量系数输出开度指令；阀门开度转压差系数模块用于根据开度指令输出阀门压差系数。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，其特征在于：所述开度实现模块的数量为三个，该三个开度实现模块分别与燃气流量阀a、燃气流量阀b和先导流量阀连接。3.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，其特征在于：所述天然气参数包括天然气的热流量、燃气热值、燃气比重和比热比，所述流量阀参数包括流量阀的阀前压力、阀前温度和差压；其中，所述天然气质量流量由质量流量实现模块根据热流量和燃气热值计算得出；所述计算天然气压缩系数由天然气压缩系数实现模块根据燃气比重、阀前压力和阀前温度计算得出；所述天然气密度由天然气密度实现模块根据燃气比重、阀前压力、阀前温度和天然气压缩系数计算得出；所述流量系数由流量系数实现模块根据天然气质量流量、比热比、天然气密度、阀前压力、差压和阀门压差系数计算得出。4.根据权利要求3所述的一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，其特征在于：所述流量阀参数中，阀前压力和阀前温度分别通过设置在流量阀前端的压力传感器和温度传感器测量得出，差压通过连接在流量阀两端的差压传感器测量得出。

技术总结
本发明公开了一种燃气轮机燃气流量阀门开度的控制方法，涉及燃气轮机燃气流量阀门控制技术领域，其具体过程为：先分别计算出燃气流量阀A、燃气流量阀B和先导流量阀的流量系数，再根据流量系数分别输出开度指令控制燃气流量阀A、燃气流量阀B和先导流量阀的开度。本发明可通过天然气及燃气轮机运行时的相关实际参数计算并修正各流量阀的开度，从而准确控制燃气轮机在不同阶段及工况下的天然气流量，最终保障燃气轮机的安全运行。最终保障燃气轮机的安全运行。最终保障燃气轮机的安全运行。


技术研发人员：吴志方 程国强 郑晗琪 黎汝坚 李鑫 邹勇 张亚平 苏毅 彭敏 雷严辉 郝洪宇
受保护的技术使用者：东方电气自动控制工程有限公司
技术研发日：2023.02.17
技术公布日：2023/6/4