一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置及控制方法与流程

本发明涉及一种气源燃气轮机的燃料热值控制装置及控制方法。

背景技术：

随着社会的不断发展，国家大力倡导能源的高效、清洁利用，以天然气为燃料的燃气–蒸汽联合循环发电机组的装机容量逐年增加，使得电力行业对天然气的依赖性也不断增加。

天然气作为燃气轮机常规燃料，但不同的气源，其热值往往存在较大差异，如不同管道的气源混合使用，由于各路气源存在流量及成分存在一定的波动，以至于混合后进入燃气轮机的燃料的热值会存在波动，为了使燃气轮机的燃烧室的燃烧工况处于可接收的波动范围，必须对进入燃烧室的燃料的热值进行监控和控制。

目前，工程上多采用dcs系统对该流程进行24小时监控，由于dcs系统较为复杂，且需要运行值班人员24小时轮班值守，值班人员往往主要关注主要动力设备的运行情况，对热值的监控往往容易忽视，且气源热值对燃烧室的影响有较长的滞后性，多数情况是设备停产，大修时才可能被发现，使得燃气轮机燃烧室效率和使用寿命被大大缩短。

技术实现要素：

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置及控制方法，能够远程、实时监控及调节进入燃烧室的燃料热值，使得操作便捷、精准。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置，其包括：

至少两条气源管路；

至少两流量阀，与各所述气源管路一一相对应设置，所述流量阀的进口与所述气源管路相连；

混合装置，其进口连通各流量阀的出口；

燃料浓度探测器，设于所述混合装置的出口；

控制器，与所述燃料浓度探测器及各所述流量阀均采用电连接；及

远程控制端，与所述控制器通信连接；

所述燃料浓度探测器用于检测所述混合装置的出口处的燃料浓度，并将燃料浓度信号传输至所述控制器，所述控制器将所述燃料浓度信号转换成燃料热值信号，并将所述燃料热值信号输送至所述远程控制端，所述远程控制端根据所述燃料热值信号发出控制信号至所述控制器，所述控制器根据所述控制信号控制各所述流量阀的开度。

作为优选方案，所述远程控制端包括控制组件、储存组件及显示器；

所述控制组件用于接收所述控制器输出的燃料热值信号，并反馈控制信号至所述控制器，所述储存组件用于储存所述燃料热值信号并将其发送至所述显示器，所述显示器用于显示所述燃料热值信号的实时变化曲线。

作为优选方案，所述混合装置包括顺次连接的混合器及旋流器，所述混合器的进口连通各流量阀的出口。

作为优选方案，所述远程控制端为pc或者移动终端。

作为优选方案，所述远程控制端与所述控制器采用无线通信连接。

作为优选方案，所述燃料浓度探测器为甲烷浓度探测器。

作为优选方案，所述多气源燃气轮机的燃料热值控制装置还包括：

燃烧室，其进口连通所述混合装置的出口，所述燃料浓度探测器串接于连通所述混合装置与所述燃烧室的管路上；

透平组件，其进口连通所述燃烧室的出口；及

压气机，其吸气口与外部环境连通，所述压气机的排气口连通所述燃烧室。

同样的目的，本发明的第二方面还提供一种多气源燃气轮机的燃料热值控制方法，其包括以下步骤：

燃料浓度探测器检测各气源混合后的燃料浓度，并将燃料浓度信号传输至所述控制器；

控制器将所述燃料浓度信号转换成燃料热值信号，并将所述燃料热值信号输送至所述远程控制端；

远程控制端根据所述燃料热值信号发出控制信号至所述控制器；

控制器根据所述控制信号控制各所述流量阀的开度。

作为优选方案，所述远程控制端根据所述燃料热值信号发出控制信号至所述控制器的步骤具体包括以下步骤：

根据所述燃料热值信号判断所述燃料热值是否处于预置的燃料热值预警值范围内；

当燃料热值超出预置的预警值范围内时，输出第一控制信号，使得控制器控制各流量阀调节开度；

当燃料热值处于预置的预警值范围内时，输出第二控制信号，使得控制器控制各流量阀保持在当前开度。

作为优选方案，所述远程控制端还能够储存所述燃料热值信号，并显示所述燃料热值信号的实时变化曲线。

本发明实施例一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置及方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

在燃气轮机接入多路气源时，通过设置燃料浓度探测器能够实时采集燃料浓度，并通过控制器将燃料浓度转化成燃料热值并传输至远程控制端，远程控制端可发送控制信号至控制器，控制各气源管路上的流量阀的开度调节，能够远程、实时监控及调节进入燃烧室的燃料热值。

附图说明

图1是本发明实施例中一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种多气源燃气轮机的燃料热值控制方法的流程示意图；

图中，1、气源管路；2、流量阀；3、混合装置；31、混合器；32、旋流器；4、燃料浓度探测器；5、控制器；6、远程控制端；7、燃烧室；8、透平组件；9、压气机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置，其包括：至少两条气源管路1、至少两流量阀2、混合装置3、燃料浓度探测器4、控制器5及远程控制端6；至少两流量阀2与各所述气源管路1一一相对应设置，所述流量阀2的进口与所述气源管路1相连，混合装置3的进口连通各流量阀2的出口，燃料浓度探测器4设于所述混合装置3的出口用于检测混合装置3出口的燃料浓度值，控制器5与所述燃料浓度探测器4及各所述流量阀2均采用电连接，远程控制端6与所述控制器5通信连接。

基于上述技术方案，来自不同途径的多种气源的天然气分别通过不同的气源管路1输入，并经流量阀2后进入混合装置3内形成混合均匀的天然燃料，混合后的天然燃料用于输出至燃烧室内进行燃烧；本实施例中，该多气源燃气轮机的燃料热值控制装置的具体控制过程为：所述燃料浓度探测器4用于检测所述混合装置3的出口处的燃料浓度，并将燃料浓度信号传输至所述控制器5，所述控制器5将所述燃料浓度信号转换成燃料热值信号，并将所述燃料热值信号输送至所述远程控制端6，所述远程控制端6根据所述燃料热值信号发出控制信号至所述控制器5，所述控制器5根据所述控制信号控制各所述流量阀2的开度，从而对燃料热值进行调节。

由上可知，本实施例中的多气源燃气轮机的燃料热值控制装置能够通过远程控制端6远程、实时地监控及调整燃料热值，可取代监控室的dcs值班人员对其监控的作用，使得监控及调节更加便捷、可靠，从而提高燃气轮机的燃烧室使用效率及使用寿命。

优选地，本实施例中，为了更好地实时监控燃料热值数据，并为运行工况分析提供实时数据，所述远程控制端6包括控制组件、储存组件及显示器(附图中未一一示出)；所述控制组件用于接收所述控制器5输出的燃料热值信号，并反馈控制信号至所述控制器5，所述储存组件用于储存所述燃料热值信号并将其发送至所述显示器，所述显示器用于显示所述燃料热值信号的实时变化曲线。

进一步地，本实施例中，为了将多路气源进行均匀混合，所述混合装置3包括顺次连接的混合器31及旋流器32，所述混合器31的进口连通各流量阀2的出口，所述旋流器32的出口限定成所述混合装置3的出口。

为了远程监控及调节，所述远程控制端6可以为通过局域网接收信号的接收装置，也可以是通过互联网接收信号的装置，如pc或者移动终端。

优选地，本实施例中，所述远程控制端6与所述控制器5采用无线通信连接。

进一步地，由于甲烷为天然气中主要的燃烧成分，本实施例中的燃料浓度探测器4为甲烷浓度探测器，用于检测混合后的天然气中甲烷的浓度。

如图1所示，本实施例中的多气源燃气轮机的燃料热值控制装置还包括燃烧室7、压气机9及透平组件8，燃烧室7的进口连通所述混合装置3的出口，所述燃料浓度探测器4串接于连通所述混合装置3与所述燃烧室7的管路上，压气机9的吸气口与外部环境连通，所述压气机9的排气口连通所述燃烧室7，透平组件8的进口连通所述燃烧室7的出口；混合后的天然气进入燃烧室7内，与来自压气机9的压缩空气进行混合燃烧，燃烧后的高温高压气体进入透平组件8完成膨胀做功。

同样的目的，本发明的第二方面提供一种如第一方面的多气源燃气轮机的燃料热值控制装置的控制方法，具体如图2所示，其包括以下步骤：

s10:燃料浓度探测器4检测各气源混合后的燃料浓度，并将燃料浓度信号传输至所述控制器5；

s20:控制器5将所述燃料浓度信号转换成燃料热值信号，并将所述燃料热值信号输送至所述远程控制端6；

s30:远程控制端6根据所述燃料热值信号发出控制信号至所述控制器5；

s40:控制器5根据所述控制信号控制各所述流量阀2的开度。

具体地，上述步骤s30具体包括以下步骤：

根据所述燃料热值信号判断所述燃料热值是否处于预置的燃料热值预警值范围内；

当燃料热值超出预置的预警值范围内时，输出第一控制信号，使得控制器5控制各流量阀2调节开度，直到燃料热值处于预置的燃料热值预警值内，此时处于往复循环的动态平衡过程中；

当燃料热值处于预置的预警值范围内时，输出第二控制信号，使得控制器5控制各流量阀2保持在当前开度。

本实施例中，为了能够在远程控制端6实时监控燃料热值数据，所述远程控制端6还能够储存所述燃料热值信号，并显示所述燃料热值信号的实时变化曲线。

综上，本发明实施例提供一种多气源燃气轮机的燃料热值控制装置及其控制方法，在燃气轮机接入多路气源时，通过设置燃料浓度探测器能够实时采集燃料浓度，并通过控制器将燃料浓度转化成燃料热值并传输至远程控制端，远程控制端可发送控制信号至控制器，控制各气源管路上的流量阀的开度调节，能够远程、实时监控及调节进入燃烧室的燃料热值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。