CN111664015B - 天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置 - Google Patents

天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置。其中，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，该方法包括：获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据天然气发动机的空气流量和燃气流量确定喷射***的第一燃气喷射量；控制喷射***以预定方式执行喷射，其中，预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断扭矩变化量是否小于卸载标定量；若扭矩变化量小于卸载标定量，则控制喷射***停止喷射操作。本发明解决了现有的天然气预混型发动机无法满足发电机组的瞬态调速率需求的技术问题。

Description

天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置
技术领域
本发明涉及控制技术领域，具体而言，涉及一种天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置。
背景技术
现有技术中，非道路发电用天然气发动机一般采用进气预混型的设计路线，如图1所示，首先燃气通过零压阀稳定到一个大气压，经过燃气控制阀后和空气在混合器中混合，混合气经过增压后由节气门来控制进入气缸内的流量，即由节气门来控制最终的发动机负荷需求。
与柴油发动机相比天然气发动机存在气路的延迟，预混型天然气发动机控制燃气的阀离气缸更远，且响应性更差，在载荷发生变化时发动机转速波动较大，或者突加及突减负荷时导致转速下跌及上冲较大甚至熄火，单纯靠转速PID控制很难满足发电机组的瞬态调速率，尤其是针对调速率等级要求高的发电机组，现有的天然气预混型发动机无法满足需求。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置，以至少解决现有的天然气预混型发动机无法满足发电机组的瞬态调速率需求的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种天然气发动机的瞬态响应控制方法，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，包括：获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
可选的，在获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化之前，上述方法还包括：获取上述天然气发动机的当前运行参数，其中，上述当前运行参数包括以下至少之一：发动机实际转速、发电转速控制扭矩、运行状态；检测上述当前运行参数是否满足对应的预设条件，其中，上述预设条件包括以下至少之一：上述实际转速处于预设转速范围内、上述发电转速控制扭矩大于预定扭矩、上述运行状态为非故障状态；若检测到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件，则执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，若检测到上述当前运行参数未满足上述对应的预设条件，则返回执行上述获取上述天然气发动机的当前运行参数，直到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件。
可选的，上述第一燃气喷射量为上述喷射***当前待喷射的燃气量，上述第二燃气喷射量为零。
可选的，在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之前，上述方法还包括：获取上述天然气发动机中的燃气阀与上述喷射***中混合器之间的距离；依据上述距离确定对应的上述预定时间段。
可选的，若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
可选的，若上述扭矩变化量大于或等于上述卸载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种天然气发动机的瞬态响应控制***，包括：天然气发动机，其中，上述天然气发动机包括：与气源设备连接的零压阀，与上述零压阀连接的燃气阀，与上述燃气阀连接的第一混合器，与上述第一混合器连接的增压器，与上述增压器连接的节气门，分别与上述节气门和气缸连接的喷射***；控制器，与上述天然气发动机连接，用于获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
可选的，上述喷射***包括：高压燃气瓶，用于提供燃气；切断阀，与上述高压燃气瓶连接，用于在上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量的情况下开启阀门；稳压器，与上述切断阀连接，用于对上述燃气进行稳压处理；喷射装置，与上述稳压器连接，用于根据上述第一燃气喷射量和上述第二燃气喷射量对稳压处理后燃气进行喷射；第二混合器，分别与上述节气门、上述喷射装置和上述气缸连接，用于将上述节气门输出的第一混合气体和上述喷射装置喷射的燃气混合得到第二混合气体，并将上述第二混合气体输送至气缸。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种天然气发动机的瞬态响应控制装置，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，包括：获取单元，用于获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；确定单元，用于若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；第一控制单元，用于控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；判断单元，用于在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；第二控制单元，用于若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，上述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述非易失性存储介质所在设备执行任意一项上述的天然气发动机的瞬态响应控制方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，上述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，上述程序运行时执行任意一项上述的天然气发动机的瞬态响应控制方法。
在本发明实施例中，采用在天然气发动机中增设分别与节气门和气缸连接的喷射***的方式，通过获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作，达到了优化发电机组的瞬态响应性的目的，从而实现了使得天然气预混型发动机满足发电机组的瞬态调速率需求的技术效果，进而解决了现有的天然气预混型发动机无法满足发电机组的瞬态调速率需求的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据现有技术的一种进气预混型发动机的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制***的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先，为方便理解本发明实施例，下面将对本发明中所涉及的部分术语或名词进行解释说明：
零压阀：是指将燃气管道中的高压燃气减压稳压至一个大气压附近的阀门，该阀门为机械阀，还可以通过手动操作调节。
节气门：是指用于控制燃气与空气的混合气的阀门。
发电转速控制扭矩：发电机组中常用的发电转速有1500rpm和1800rpm，以该转速为目标转速，当发电负荷变化时电控***利用转速PID闭环获得当前的需求扭矩，该需求扭矩即发电转速控制扭矩。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种天然气发动机的瞬态响应控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本申请实施例中，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，图2是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；
步骤S104，若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；
步骤S106，控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；
步骤S108，在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；
步骤S110，若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
在本发明实施例中，采用在天然气发动机中增设分别与节气门和气缸连接的喷射***的方式，通过获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作，达到了优化发电机组的瞬态响应性的目的，从而实现了使得天然气预混型发动机满足发电机组的瞬态调速率需求的技术效果，进而解决了现有的天然气预混型发动机无法满足发电机组的瞬态调速率需求的技术问题。
可选的，在本申请实施例中，上述第一燃气喷射量为上述喷射***当前待喷射的燃气量，上述第二燃气喷射量为零。
在一种可选的实施例中，若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
可选的，在上述可选的实施例中，若上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况为瞬态加载工况，且负荷增加量超过预定负载值；若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况并非瞬态加载工况，且负荷增加量未超过预定负载值，因此，返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，直至检测到上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量。
在另一种可选的实施例中，若上述扭矩变化量大于或等于上述卸载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
可选的，在上述可选的实施例中，若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况为卸载工况；若上述扭矩变化量大于或等于上述卸载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况并非卸载工况，返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，直至检测到上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量。
需要说明的是，本申请实施例适用于针对发电机组瞬态调速率要求高的天然气发动机上，通过在天然气发动机中增设分别与节气门和气缸连接的喷射***，当发动机负荷和转速满足预设条件，且检测到天然气发动机的当前工况为瞬态加载工况后，根据节气门后的空气流量和通过预混燃气阀燃气流量，计算当前喷射***需要喷射的第一燃气喷射量，减少了从增压前燃气阀到节气门后该段管路的延迟时间，同时随着正常预混路径上的燃气量增加，通过喷射装置的第一燃气量逐渐减少至零，具体可以根据从增压前燃气阀到新增混合器的距离引起的延迟时间来控制第一燃气量逐渐减少至零，本申请实施例通过考虑喷射开启时的空气流量和燃气流量以及对应的延迟时间，保证切换的平稳过渡，同时如果天然气发动机出现卸载工况，则立刻停止喷射***驱动。
需要说明的是，在本申请实施例中，上述瞬态加载标定量、扭矩变化量、预定步长、第一燃气喷射量、卸载标定量、预定时间段、预设转速范围、发电转速控制扭矩、预定扭矩等的具体取值均根据现有技术中实际情况确定，并不具体限定，以可以实现本申请实施例为准。
仍需要说明的是，上述卸载标定量具体为负值。
作为一种可选的实施例，针对瞬态调速率要求高的气体机发电机组，本申请实施例可以实现控制需求，并且，需要说明的是，本申请实施例中可以仅在瞬态变化大时采用喷射***，稳态工况下还可以继续沿用原发动机控制方法及装置。
由于预混型天然气发动机的燃气阀离气缸距离较远，发动机越大则延迟距离越长，在瞬态加载工况下单纯靠发动机本身的转速闭环是无法满足发电机组对调速率的要求，本申请实施例通过检测天然气发动机的瞬态加载工况，采用喷射***进行燃气喷射的方式来提高瞬态响应性，从而改善发电机组的瞬态调速率。
作为一种可选的实施例，在获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化之前，上述方法还包括：
步骤S202，获取上述天然气发动机的当前运行参数，其中，上述当前运行参数包括以下至少之一：发动机实际转速、发电转速控制扭矩、运行状态；
步骤S204，检测上述当前运行参数是否满足对应的预设条件，其中，上述预设条件包括以下至少之一：上述实际转速处于预设转速范围内、上述发电转速控制扭矩大于预定扭矩、上述运行状态为非故障状态；
步骤S206，若检测到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件，则执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，若检测到上述当前运行参数未满足上述对应的预设条件，则返回执行上述获取上述天然气发动机的当前运行参数，直到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件。
在上述可选的实施例中，上述天然气发动机的当前运行参数还可以包括：节气门后空气流量和流经燃气阀的燃气流量，进而可以依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量。
作为一种可选的实施例，在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之前，上述方法还包括：
步骤S302，获取上述天然气发动机中的燃气阀与上述喷射***中混合器之间的距离；
步骤S304，依据上述距离确定对应的上述预定时间段。
在上述可选的实施例中，具体可以获取上述天然气发动机中的燃气阀与上述喷射***中混合器之间的距离，确定与上述距离对应的预定时间段，进而在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量。
图3是根据本发明实施例的一种可选的天然气发动机的瞬态响应控制方法的流程图，如图3所示，上述可选的方法包括如下步骤：
步骤S401，获取上述天然气发动机的当前运行参数。
在上述步骤S401中，上述当前运行参数包括以下至少之一：发动机实际转速、发电转速控制扭矩、运行状态。
步骤S402，检测上述当前运行参数是否满足对应的预设条件。
在上述步骤S402中，上述预设条件包括以下至少之一：上述实际转速处于预设转速范围内、上述发电转速控制扭矩大于预定扭矩、上述运行状态为非故障状态。
在上述步骤S402中，若检测到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件，则执行步骤S403，若检测到上述当前运行参数未满足上述对应的预设条件，则返回执行上述步骤S401，直到上述当前运行参数满足上述对应的预设条件。
步骤S403，获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；
步骤S404，判断扭矩变化量是否大于瞬态加载标定量；
在上述步骤S404中，若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则执行步骤S405，若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则返回执行上述步骤S403，直至上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量。
步骤S405，依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；
步骤S406，控制上述喷射***以预定方式执行喷射，在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量；
在上述步骤S406中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；并且在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，执行步骤S407。
步骤S407，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；
在上述步骤S407中，若上述扭矩变化量小于卸载标定量，则执行步骤S408，若上述扭矩变化量大于或等于卸载标定量，则返回执行上述步骤S403，直至上述扭矩变化量小于卸载标定量。
步骤S408，控制上述喷射***停止喷射操作。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述天然气发动机的瞬态响应控制方法的***实施例，图4是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制***的结构示意图，如图4所示，上述天然气发动机的瞬态响应控制***，包括：天然气发动机40和控制器42，其中：
上述天然气发动机40包括：与气源设备401连接的零压阀402，与上述零压阀402连接的燃气阀403，与上述燃气阀403连接的第一混合器404，与上述第一混合器404连接的增压器405，与上述增压器405连接的节气门406，分别与上述节气门406和气缸407连接的喷射***41；控制器42，与上述天然气发动机40连接，用于获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
可选的，上述喷射***41包括：高压燃气瓶411，用于提供燃气；切断阀412，与上述高压燃气瓶411连接，用于在上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量的情况下开启阀门；稳压器414，与上述切断阀412连接，用于对上述燃气进行稳压处理；喷射装置415，与上述稳压器414连接，用于根据上述第一燃气喷射量和上述第二燃气喷射量对稳压处理后燃气进行喷射；第二混合器416，分别与上述节气门406、上述喷射装置415和上述气缸407连接，用于将上述节气门输出的第一混合气体和上述喷射装置喷射的燃气混合得到第二混合气体，并将上述第二混合气体输送至气缸。
在本发明实施例中，采用在天然气发动机中增设分别与节气门和气缸连接的喷射***的方式，通过获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作，达到了优化发电机组的瞬态响应性的目的，从而实现了使得天然气预混型发动机满足发电机组的瞬态调速率需求的技术效果，进而解决了现有的天然气预混型发动机无法满足发电机组的瞬态调速率需求的技术问题。
可选的，在本申请实施例中，上述第一燃气喷射量为上述喷射***当前待喷射的燃气量，上述第二燃气喷射量为零。
在一种可选的实施例中，若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
可选的，在上述可选的实施例中，若上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况为瞬态加载工况，且负荷增加量超过预定负载值；若上述扭矩变化量小于或等于上述瞬态加载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况并非瞬态加载工况，且负荷增加量未超过预定负载值，因此，返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，直至检测到上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量。
在另一种可选的实施例中，若上述扭矩变化量大于或等于上述卸载标定量，则返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
可选的，在上述可选的实施例中，若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况为卸载工况；若上述扭矩变化量大于或等于上述卸载标定量，则确定该天然气发动机的当前工况并非卸载工况，返回执行上述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，直至检测到上述扭矩变化量大于上述瞬态加载标定量。
需要说明的是，本申请实施例适用于针对发电机组瞬态调速率要求高的天然气发动机上，通过在天然气发动机中增设分别与节气门和气缸连接的喷射***，当发动机负荷和转速满足预设条件，且检测到天然气发动机的当前工况为瞬态加载工况后，根据节气门后的空气流量和通过预混燃气阀燃气流量，计算当前喷射***需要喷射的第一燃气喷射量，减少了从增压前燃气阀到节气门后该段管路的延迟时间，同时随着正常预混路径上的燃气量增加，通过喷射装置的第一燃气量逐渐减少至零，具体可以根据从增压前燃气阀到新增混合器的距离引起的延迟时间来控制第一燃气量逐渐减少至零，本申请实施例通过考虑喷射开启时的空气流量和燃气流量以及对应的延迟时间，保证切换的平稳过渡，同时如果天然气发动机出现卸载工况则立刻停止喷射***驱动。
作为一种可选的实施例，针对瞬态调速率要求高的气体机发电机组，本申请实施例可以实现控制需求，并且，需要说明的是，本申请实施例中可以仅在瞬态变化大时采用喷射***，稳态工况下还可以继续沿用原发动机控制方法及装置。
由于预混型天然气发动机燃气阀离气缸距离较远，发动机越大则延迟距离越长，在瞬态加载工况下单纯靠发动机本身的转速闭环是无法满足发电机组对调速率的要求，本申请实施例通过检测天然气发动机的瞬态加载工况，采用喷射***进行燃气喷射的方式来提高瞬态响应性，从而改善发电机组的瞬态调速率。
需要说明的是，本申请中的图4中所示天然气发动机的瞬态响应控制的具体结构仅是示意，在具体应用时，本申请中的天然气发动机的瞬态响应控制可以比图4所示的天然气发动机的瞬态响应控制具有多或少的结构。
此外，仍需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
实施例3
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述天然气发动机的瞬态响应控制方法的装置实施例，在本申请实施例中，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，图5是根据本发明实施例的一种天然气发动机的瞬态响应控制装置的结构示意图，如图5所示，上述天然气发动机的瞬态响应控制装置，包括：获取单元50、确定单元52、第一控制单元54、判断单元56和第二控制单元58，其中：
获取单元50，用于获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；确定单元52，用于若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；第一控制单元54，用于控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；判断单元56，用于在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；第二控制单元58，用于若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。
此处需要说明的是，上述获取单元50、确定单元52、第一控制单元54、判断单元56和第二控制单元58对应于实施例1中的步骤S102至步骤S110，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在计算机终端中。
需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
上述的天然气发动机的瞬态响应控制装置还可以包括处理器和存储器，上述获取单元50、确定单元52、第一控制单元54、判断单元56和第二控制单元58等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元，上述内核可以设置一个或以上。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质实施例。可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述非易失性存储介质所在设备执行上述任意一种天然气发动机的瞬态响应控制方法。
可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述非易失性存储介质包括存储的程序。
可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以下功能：获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
根据本申请实施例，还提供了一种处理器实施例。可选地，在本实施例中，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述任意一种天然气发动机的瞬态响应控制方法。
本申请实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据天然气发动机的空气流量和燃气流量确定喷射***的第一燃气喷射量；控制喷射***以预定方式执行喷射，其中，预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在控制第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断扭矩变化量是否小于卸载标定量；若扭矩变化量小于卸载标定量，则控制喷射***停止喷射操作。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取上述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若上述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据上述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定上述喷射***的第一燃气喷射量；控制上述喷射***以预定方式执行喷射，其中，上述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制上述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断上述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若上述扭矩变化量小于上述卸载标定量，则控制上述喷射***停止喷射操作。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取非易失性存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的非易失性存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天然气发动机的瞬态响应控制方法，其特征在于，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，包括：
获取所述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；
若所述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据所述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定所述喷射***的第一燃气喷射量；
控制所述喷射***以预定方式执行喷射，其中，所述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；
在预定时间段内控制所述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断所述扭矩变化量是否小于卸载标定量；
若所述扭矩变化量小于所述卸载标定量，则控制所述喷射***停止喷射操作；
其中，在预定时间段内控制所述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之前，所述方法还包括：获取所述天然气发动机中的燃气阀与所述喷射***中混合器之间的距离；依据所述距离确定对应的所述预定时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化之前，所述方法还包括：
获取所述天然气发动机的当前运行参数，其中，所述当前运行参数包括以下至少之一：发动机实际转速、发电转速控制扭矩、运行状态；
检测所述当前运行参数是否满足对应的预设条件，其中，所述预设条件包括以下至少之一：所述实际转速处于预设转速范围内、所述发电转速控制扭矩大于预定扭矩、所述运行状态为非故障状态；
若检测到所述当前运行参数满足所述对应的预设条件，则执行所述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量，若检测到所述当前运行参数未满足所述对应的预设条件，则返回执行所述获取所述天然气发动机的当前运行参数，直到所述当前运行参数满足所述对应的预设条件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一燃气喷射量为所述喷射***当前待喷射的燃气量，所述第二燃气喷射量为零。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
若所述扭矩变化量小于或等于所述瞬态加载标定量，则返回执行所述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
若所述扭矩变化量大于或等于所述卸载标定量，则返回执行所述获取天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量。
6.一种天然气发动机的瞬态响应控制***，其特征在于，包括：
天然气发动机，其中，所述天然气发动机包括：与气源设备连接的零压阀，与所述零压阀连接的燃气阀，与所述燃气阀连接的第一混合器，与所述第一混合器连接的增压器，与所述增压器连接的节气门，分别与所述节气门和气缸连接的喷射***；
控制器，与所述天然气发动机连接，用于获取所述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；若所述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据所述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定所述喷射***的第一燃气喷射量；控制所述喷射***以预定方式执行喷射，其中，所述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；在预定时间段内控制所述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断所述扭矩变化量是否小于卸载标定量；若所述扭矩变化量小于所述卸载标定量，则控制所述喷射***停止喷射操作；
其中，所述控制器还用于：获取所述天然气发动机中的燃气阀与所述喷射***中混合器之间的距离；依据所述距离确定对应的所述预定时间段。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述喷射***包括：
高压燃气瓶，用于提供燃气；
切断阀，与所述高压燃气瓶连接，用于在所述扭矩变化量大于所述瞬态加载标定量的情况下开启阀门；
稳压器，与所述切断阀连接，用于对所述燃气进行稳压处理；
喷射装置，与所述稳压器连接，用于根据所述第一燃气喷射量和所述第二燃气喷射量对稳压处理后燃气进行喷射；
第二混合器，分别与所述节气门、所述喷射装置和所述气缸连接，用于将所述节气门输出的第一混合气体和所述喷射装置喷射的燃气混合得到第二混合气体，并将所述第二混合气体输送至气缸。
8.一种天然气发动机的瞬态响应控制装置，其特征在于，天然气发动机中设置有分别与节气门和气缸连接的喷射***，包括：
获取单元，用于获取所述天然气发动机的发电转速控制扭矩在预定步长内的扭矩变化量；
确定单元，用于若所述扭矩变化量大于瞬态加载标定量，则依据所述天然气发动机的空气流量和燃气流量确定所述喷射***的第一燃气喷射量；
第一控制单元，用于控制所述喷射***以预定方式执行喷射，其中，所述预定方式为从第一喷射量开始减小的方式；
判断单元，用于在预定时间段内控制所述第一燃气喷射量降至第二燃气喷射量之后，判断所述扭矩变化量是否小于卸载标定量；
第二控制单元，用于若所述扭矩变化量小于所述卸载标定量，则控制所述喷射***停止喷射操作；
其中，所述装置还用于：获取所述天然气发动机中的燃气阀与所述喷射***中混合器之间的距离；依据所述距离确定对应的所述预定时间段。
9.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的天然气发动机的瞬态响应控制方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的天然气发动机的瞬态响应控制方法。
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