摘 要：双燃气轮机发电机组是两台燃气轮机通过离合器配合带动一台发电机运行的发电机组，如何控制两台发动机的等功率运行就成为机组控制的核心问题。为此，我们采用了双CPU分别控制两台燃机的转速，并在转速相同的前提下，结合双燃机输出扭矩来共同控制两台燃机的供油量，实现双燃机等功率运行。本文讲解了这中间的控制难点和控制规律。目前该控制方式已经成功应用于我公司QD30C燃机发电机组中。

　　关键词：发电机组、控制器、机组状态、通讯协议

　　第一章 绪论

　　QD30C燃气轮机发电机组是采用两台燃气轮机通过离合器配合带动一台3000kW发电机运行的发电机组。

　　对QD30C机组实施控制需要独立控制两台燃机的工作，在控制燃机工作的同时，要随时检测另一台燃机的工作状况并根据检测结果来调整本身的调节规律。

　　接到起动信号应判断燃机将要单机工作或是并机工作，这要根据另一台燃机是否处于屏蔽状态或停机状态来判断。当一台燃机已经正常工作，另一台燃机无阻力(正常起动时有发电机和离合器的反扭矩)起动的情况。要保证起动曲线能够同时适合于燃机有阻力和无阻力两种条件。

　　双燃机正常工作过程中，其中一台燃机突然停机时，另一台燃机应从并机闭环立即转变为单机闭环控制，但要处理好停机发出的停机信号的真实性，防止干扰造成的误操作。核对信号后，要分清停机的燃机是主燃机停机还是辅燃机，处理方式需加以区分。另外，需区分是起动过程中单台停机还是平衡转速后单台停机。如果是起动过程中单台停机，那么还要判断此燃机在起动失败后再起动是否可以进入平衡转速来并车运行。

　　每台燃机起动进入平衡转速后，判断另一台燃机的状态，根据另一燃机的状态决定自己下一步行动，并确定整台燃机的工作状态。

　　两台燃机同时运行时，发电状态的PID控制规律。两台燃机带载运行，突然加减载时功率分配。

　　第二章 机组的组成

　　QD30C燃气轮机发电机组按照内部功能分为箱体、底盘、进气系统、排气系统、消音装置、燃油系统、滑油系统、电气系统、控制测量系统、发电系统等主要系统。其中与燃机控制相关的系统有燃油系统、电气系统和控制测量系统。

　　2.1燃油系统

　　燃油系统负责将一定压力的燃油从燃油箱输送到燃气轮机，做为发电机组的动力源。燃油从燃油箱经防火阀、调解阀、截止阀至燃机燃烧室，在这里与空气混和而燃烧，推动燃机涡轮旋转，从而带动燃机输出轴恒转速旋转，向外做工，驱动发电机向外供电。控制器控制燃油系统的防火阀、截止阀并通过向调解阀输出可变大小的电流改变调解阀的开度，完成燃机供油量的调解。

　　2.2 电气系统

　　电气系统负责向机组各用电设备(包括控制器)提供电源，并在燃机起动过程中提供足够的电力。控制器控制起动箱经过弱24V起动、24V加速、弱磁升速、48V加速、二次弱磁升速的固定时序，将燃机从静止带动到点火转速，而完成这些所需的电量均由电气系统提供。

　　2.3 控制测量系统

　　测量系统负责将机组运行和非运行状态下的所有燃机和机组相关参数反映到控制器，使控制器能够及时准确地掌握机组参数的任何微小变化，从而能快速做出反应保证机组可靠运行，控制系统的各执行元件就是控制器的反应动作得以有效实施的具体操作机构，其可靠性保证控制器的所有动作能够正确执行。

　　第三章 控制器的系统组成

　　3.1 基本组成模式

　　QD30C燃机发电机组控制器采用两台独立的CPU分别控制左右燃机，同时分担公共数据采集处理，CPU间通过PROFIBUS进行数据交换。CPU负责进行所有的数值运算和状态判别;存储器将控制程序和最近的机组运行数据暂时存储已防止丢失并提供CPU进行运算所需要的数据;开关量输入和模拟量输入将测量系统的数据提供给CPU和存储器;开关量输出和模拟量输出受CPU控制并支配控制系统各执行元件进行相关控制操作。

　　3.2 控制模式

　　按照燃机发电机组的特点，确定控制形式为集中控制。集中控制系统是用一台控制器控制多台被控设备。只需一套控制器通过信号模块控制整个燃机发电机组的所有运行参数。

　　3.3确定输入输出设备

　　3.3.1输入输出设备确定原则：

　　所有输入模拟量都经过相应的传感器和变送器变成标准的电压、电流信号输入;所有开关量输入都是24VDC;输出开关量外加继电器或直接输出;与计算机通讯通过标准的RS422/RS232接口。

　　3.3.2确定一台燃机发电机组需要控制的输入/输出通道数

　　QD30C型燃气轮机发电机组控制和采集的参数如下：

　　模拟量输入中频率信号为左右燃机转速 2路，在燃气轮机发电机组控制系统中，转速的快速、准确测量是确保机组稳定运行的前提。WJ5AI发动机提供了测速电机，输出交流变频变压电信号。控制器通过采集该交流信号的两个波峰之间的周期来计算信号的频率，从而计算出燃机的转速。排气温度是2路热电偶信号，用来保护燃气轮机涡轮在允许的温度下工作，保证燃气轮机的寿命。各种压力和流量、振动、温度，共计36路标准电流/电压/Pt100电阻信号，通过检测重要部位的压力、温度和振动等参数保证燃机的可靠运行，防止因各种附件的故障对燃机造成伤害，此外控制器还测量并显示机组输出的电参数。

　　模拟量输出为供油输出2路可变恒流源信号。

　　开关量输入共计22路。

　　开关量输出共计32路。

　　422/232串口通讯两路，分别连接PC机上位机监控、用户集中监控。

　　确定一台燃机发电机组需要控制的输入/输出通道数后，进行硬件选型，使控制器的硬件I/O口能够完全满足以上所有输入、输出要求且富有余量，QD30C发电机组的控制器采用siemens s7 300 PLC作为自己的硬件基础。

　　第四章 软件设计

　　燃气轮机发电机组的数据采样，数据分析，状态判别，控制时序，输出控制，上下位机之间数据通讯等所有的控制测量功能，都是靠软件来实现的。因此，燃机控制软件和监控程序成为机组的灵魂和大脑，它们的完善程度和正确与否，直接决定着发电机组的运行可靠性和稳定性。

　　4.1 机组控制程序

　　燃气轮机发电机组控制程序主要功能是将从测量系统采集到的数据进行分析比较，经过运算后控制机组的运行，同时在发现故障时及时通知操作者或自动进行停机操作，保护燃机发电机组的正常工作。并与微机监控程序进行数据交换，通过监控程序将数据展示给操作者。

　　4.1.1数值采样

　　控制器巡检各开关量所处状态，巡检各模拟量输入通道，对所有读入的模拟量进行数字滤波，滤波方式采用程序判断滤波法，例如对某采样值M，上一采样值为M1，Lm为极限差值，当M-M1>Lm时，认为采样值M是不真实的采样值，此时强令M=M1。对于转速等重要参数，使用算术平均值法进行滤波，

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