C200微型燃气轮机结构及控制研究.pdf

VoL 第23卷第4期 《燃气轮机技术》 23No．4 2010年12月 GASTURBINETECHNoLOGY Dec．．2010 C200微型燃气轮机结构及控制研究 肖小清，郑国荣，阚伟民，陈 迅，王 标，王 涛 (广东电网公司电力科学研究院，广州510080) 摘要：随着微网技术的发展，以微型燃气轮机为核心的分布式供能系统的重要性日益显现。本文首先分析 C200型燃气轮机的工作原理、燃气轮机主体结构和控制系统的组成及分工，之后通过对燃气轮机进 Capstone 行启停、变负荷等试验，并对试验数据分析处理，进一步了解该类型燃气轮机的特性，为深入了解微型燃气轮 机的运行特性、控制机理以及进行模型仿真等打下基础。 关键词：微型燃气轮机；控制系统；运行特性；微网；双模式 中图分类号：TK471 文献标识码：B 文章编号：1009—2889(2010)04—0018—04 热、电、冷三联产技术由于其具有能量梯级利用 置、储能元件、整流逆变电子元件以及断路器等多个 的特点，能够使得总能源利用效率达到70％以上， 元件，具有集成度高、现场安装简便的特点，其大致 在当前的节能减排及低碳经济背景下越来越受到关 的工作原理如图1所示。在箱装式的燃气轮机内主 注。微网，作为智能电网技术的一个重要基础，正越 要的组成模块包括：微燃发电机组模块、燃料计量模 来越得到关注。随着微网技术的发展，分布式联产 块、低压燃气机组燃料压缩模块、进气模块、电气制 系统的接入问题找到了突破口，其中，以微型燃气轮 动模块、发电机控制模块、整流逆变模块、负荷控制 机为核心的分布式供能系统的重要性13益显现。目 模块、两个电池控制模块、通讯模块、出口开关模块 前微型燃气轮机生产厂商主要集中在欧美国家，如 等。 图2为燃气轮发电机组的结构图，主要的部件 美国的Capstone公司、Honeywell公司、IngersollRand 包括压缩机、燃烧室、透平、回热器和永磁发电机。 公司、德国的Bowman公司等。其中Capstone公司 的微型燃气轮机由于其体积小、噪音低、控制简单等 转动部件安装在一根由独特的空气轴承支撑的单轴 具有更为明显的优势。 上，并以最大每分钟60000转的转速旋转。空气由 C200微型燃气轮机容量为200kW，可进气滤网进入机组后，首先经过永磁发电机对发电 Capstone 以实现并网和孤网两种模式下运行，使得微网系统 机进行冷却，然后进入压缩机压缩，再进入回热器吸 的接入和控制更为灵活：既可以作为一个独立的配 收烟气余热成为高温空气进入燃烧室中，在燃烧室 电系统，又可以和大电网连接。另一方面，多台 中与燃气一起燃烧成为高温高压烟气，进入透平做 功后到回热器由空气冷却后排向大气。 C200微型燃气轮机还可以通过MultiPac(并联)功 能组成一个燃气轮机组，由一个指令统一控制，满足 与大型燃气轮机不同，C200微型燃气轮机的转 更大功率需求，这种并联扩展能力使得机组的运行 速是根据负荷的不同而不断调节的，从空载时的 34 更为灵活。 000r／rain到满负荷时达到60000r／min。