随着全球变暖和环境污染问题日益严重,电力工业对能源清洁和高效的要求逐渐增加。重型燃气轮机及其联合循环机组凭借发电效率高、排放污染小、占地耗水少和启停快速的优势,在火力发电领域具有不可替代的地位,已愈加受到国家重视。控制系统在重型燃气轮机系统中占有非常重要的地位,是保障燃气轮机性能和安全的关键,但目前我国仍然没有自己的燃气轮机控制系统,一直受制于国外。学习和研究燃气轮机控制策略,对国外先进的燃气轮机控制技术消化和吸收,有助于突破国外的技术垄断,对燃气轮机控制系统自主开发以及燃气轮机的国产化都有重要意义。本文以GE 9FA燃气轮机为研究对象,对GE 9F系列燃气轮机控制系统进行分析,按照功能主要将控制系统划分为主控制系统,伺服控制系统和顺序控制系统分别研究。其中主控制系统为燃机提供燃料信号,内含8个控制子系统,每个控制系统都单独运算生成燃料基准值,最后经过一个最小值选择门选出唯一的燃料基准作为输出,从而实现对燃气轮机的控制。伺服控制系统中,压气机进口导叶(IGV)控制系统通过改变压气机进口导叶的角度来改变进入燃气轮机的空气流量,从而调整机组的排气温度;燃料控制系统负责燃烧模式的切换,来提高燃烧效率,降低污染物的排放。顺序控制系统主要与主控制系统配合来控制燃气轮机在启动过程的各个设备,并实时监测设备状态,完成燃气轮机的自动启动。为了便于验证燃气轮机控制系统的控制效果,论文还建立了燃气轮机的整体模型。模型采用了模块化的建模思路,在Matlab/Simulink平台中,根据燃机运行的物理过程以及各部件特性建立,并考虑到了冷却抽气,将压气机和透平分段建模。通过将模型的仿真结果同燃气轮机的设计参数进行比较,验证了模型的准确性。最后根据燃气轮机控制策略进行控制器设计,并在国产控制平台三冗错控制系统(TMFR)中通过硬件控制器实现;同时将燃气轮机模型移植在TMFR中,完成控制系统与燃机模型对接,进行动态仿真试验,验证整个燃气轮机控制系统的有效性,并得出燃气轮机控制系统分析结论。