燃氣輪機控制系統

　　燃氣輪機的控制系統包括調節系統、操縱系統和保安系統。控制系統的功能是把機器的工況控制在安全允許的範圍內，以滿足負荷方面的要求和機器本身經濟性和使用壽命方面的要求。各系統的內容和複雜程度隨機器的用途和容量大小而異。機械液壓式控制系統曾在燃氣輪機中占統治地位，但它難於組成高度自動化的複雜系統。後來出現的電子液壓式系統功能強，能完成綜合運算、邏輯判斷等任務，可以組成高度自動化的複雜系統，並能利用電腦和實現遙控，已廣泛用於燃氣輪機控制系統。

　　調節系統　它控制正常運行工況，主要滿足負荷方面的要求，在有些情況下還能滿足經濟性方面的要求。這些要求是靠調節器自動改變燃料消耗率G_f(千克／秒)，有時還轉動壓氣機或透平的可調靜葉，以控制轉速n、燃氣初溫t₃等，使其按預定的調節規律變化來達到的。

　　根據實測轉速n與其給定值n

之間的差值來改變 G _f，以保證符合 n= n 這一調節規律的轉速調節器，在燃氣輪機中得到廣泛的應用。如果最終 G _f的改變量正比於這一差值，便不能達到 n精確地等於 n ，這種調節稱為有差調節。如要隻要存在差值就不斷改變 G _f，則有可能最終消除這個差值，使 n精確地等於 n ，這種調節稱為無差調節。

　　帶動同步發電機的燃氣輪機的基本調節規律是輸出軸轉速n=n

的有差調節。其穩態轉速隨功率下降而增高(見 汽輪機控制系統)。若使正比於轉速的信號加上正比於功率的信號等於某一給定值作為調節規律（稱為功頻調節），也可得到與轉速有差調節同樣的穩態結果。單軸燃氣輪機-發電機（圖1a）使用圖2a、b中的調節系統；分軸燃氣輪機-發電機（圖1b）使用圖2c的調節系統。這些調節系統都有如下功能：①單獨發電情況下，負荷變化時能保持輸出軸轉速在給定值附近，並可通過改變給定值來改變轉速；②並網發電情況下，負荷變化時能保持電網頻率在額定值附近，並自動按各並網機器的調節系統特性來分配負荷變化的份額。當改變某機的給定值時，就能改變該機在電網中分坦負荷的份額，並調整電網頻率。

　　單軸燃氣輪機-電傳動機車(圖1c)的調節規律是

　　　　　　　　　　n＝n(φ)

　　　　　　　　　　G_f＝G_f(n，φ)

式中φ為操縱手柄的位置。其調節系統如圖，無差調節器改變發動機勵磁HB（作為一個可調量），有差調節器改變G_f。其功能是：①在列車運行條件如路面坡度、風力等改變時，保持由φ給定的燃氣輪機工況；②隨φ的變動，使轉速n和功率P按某種給定的關系（可選擇使部分負荷效率最佳的關系）變化。

　　操縱系統　一般包括加速、起動和程序3個控制系統。

　　① 加速控制系統：控制從較低轉速轉變到較高轉速的加速過程。多數情況下加速是伴隨著加載(增加功率)的。加速過程越快、參數偏離穩態工況越大，就可能發生在穩態工況時所沒有的問題，如壓氣機喘振、透平超溫等。艦船、車輛等機動性負荷要求盡可能快的加速。由圖3(n₀表示壓氣機轉速，下角標"0"表示額定值)可知，以一定的裕量沿喘振邊界和沿最大燃氣初溫(t₃

)線過渡，加速最快。在這個最快加速線上，工況參數與時間 τ之間，以及兩個工況參數之間具有某種確定的關系，如 G _f與 τ、 G _f與 n ₀、 t ₃與 n ₀、 G _f與 p ₂（壓氣機出口壓力）、 t ₃與 p ₂等之間的關系。這些關系可用作加速控制規律。

　　② 起動控制系統：起動過程也是一種加速過程(見燃氣輪機變工況性能)。其控制規律的形成原則上與加速過程相同。為瞭避免喘振，起動時常需要轉動壓氣機可調靜葉，或讓壓氣機放氣，或兩者並用。

　　③ 程序控制系統：控制機器(包括輔助設備在內)的全面起停。常用壓氣機轉速或時間作為程序的順序變量。這種系統包括指令、邏輯等部件。

　　保安系統　對轉速、轉子軸向位移、振動和潤滑油參數等值進行超限保護，與汽輪機控制系統相似。t₃、壓氣機喘振和燃燒室熄火是燃氣輪機特有的保安項目。重要的保安項目如轉速、燃氣初溫等的超限值可分為報警、限制和緊急停機等數檔。