发明名称 燃气轮机控制方法及装置
摘要 一种燃气轮机控制方法及装置,用以最佳化燃料/空气混合,特别是在减少负载的情况。在大容量的发电燃气轮机系统中,系统设计使轮机操作于较定值的转动速度以利驱动发电单位。轮机引擎的负载由于电力需求的变化整天都在改变。在正常的额定负载情况下,燃料/空气混合的控制系因燃料供应的改变而执行,使轮机排气温度经校正回复至额定温度。在此操作模式中,压缩机入口导叶维持于实质的常开位置。为容纳减少负载情况,即温度降至额定温度操作以下的预定温度准位,系统切换至入口导叶控制模式操作。在导叶控制模式操作时,入口导叶之控制较正常负载操作时有更为准确的温度校正灵敏度。此种在减载情况下较准确的入口导叶控制可确保减载时燃料/空气混合的改变,而且也改善效率与NOx化合物的排放,特别是在环境温度改变时,冷空气有可能增加空气的供给。
申请公布号 TW255005 申请公布日期 1995.08.21
申请号 TW083111814 申请日期 1994.12.17
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 濑文之;池田启;佐藤勋;志村明;高桥正卫;鹰羽稔
分类号 F23R3/26;F23R3/30 主分类号 F23R3/26
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼;林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1.一种控制燃气轮机引擎系统类的方法,具有: 一燃烧室, 一可控制燃料供应系统开口于燃烧室及一可控制 燃空气供 应系统口于燃烧室,该燃料供应系统及燃烧空气供 应系统 可用以提供一可燃烧燃料及空气混合物给燃烧室, 一轮机可由燃烧室的排气操作驱动,该轮机驱动连 接于负 载,如发电机或类似者, 一压缩机驱动连接轮机,该压缩机组成燃烧空气供 应系统 的一部分, 及可控制入口导引压缩机叶用以控制供至压缩机 的空气量 , 该方法包含控制燃料供应系统及燃烧空气供应系 统于不同 的变化控制速度,即根据燃气轮机引擎系统是增加 或减少 。2.根据申请专利范围第1项之方法,包含: 连续监视轮机排气以侦测由轮机驱动的负载是否 改变及对 应轮机排气温度产生一人Tta, 连续产生一信号Ttd对应于预定的轮机排气温度,及 比较信号Tta及Ttd共选择第一及第二控制模式之一 根据 Tta及Ttd的相对値控制燃烧室中的燃料/空气混合。 3.根据申请专利范围第2项之方法,其中该第一控制 模式 系一排气温度控制模式,其中压缩机入口叶系维持 于一设 定位置及排气温度仅由改变燃料供应而校正至所 需的Ttd 温度。4.根据申请专利范围第3项之方法,其中该控 制模式系一 入口导叶控制模式,其中排气温度由控制压缩机入 口导叶 而校正至所需的Ttd温度。5.根据申请专利范围第3 项之方法,其中该排气温度控制 模式系维持于系统的额定负载操作,即使轮机排气 温度在 预定最低値之上及所需温度Ttd之下,及其中该入口 导叶 控制在减载情况,当该轮机排气温度落至所需温度 Ttd之 下预定最低値以下时,切换工作。6.根据申请专利 范围第5项之方法,其中该排气温度控制 模式的燃料供应系以对应1度C/s的轮机排气温度校 正速率 加以控制。7.根据申请专利范围第6项之方法,其中 在该入口导叶控 制模式中,压缩机入口导叶系控制于对应0.1度C/s轮 机排 气温度的速率。8.根据申请专利范围第7项之方法, 其中在所需温度Ttd之 下之该预定最低値系1度C。9.根据申请专利范围第 6项之方法,其中该排气温度控制 模式,燃料供应控制仅在响应偏离所需温度Ttd5度C 时才 启始。10.根据申请专利范围第8项之方法,其中在 该入口叶控制 模式中,以导叶控制之空气供应系在响应偏离所需 温度 Ttd1度C时才启始。11.一种控制燃气轮机引擎系统 类的方法,其有: 一燃烧室, 一可控制燃料供应系统开口于燃烧室及一可控制 燃烧空气 供应系统开口于燃烧室,该燃料供应系统及燃烧空 气供应 系统可提供可燃烧燃料及空气给燃烧室, 一轮机可由燃烧室排气操作驱动,该轮机系驱动连 接于负 载,如发电机或类似者, 一压缩机驱动连接于轮机,该压缩机组成燃烧空气 供应系 统的一部分, 及可控制之入口导件压缩机叶用以控制供应至压 缩机的空 气量, 该方法包含: 在压缩机及轮机定値转速操作该系统以驱动发电 机, 连续产生一第一电气信号对应于所需的轮机排气 温度, 连续产生一第二电气信号对应于实际侦测的轮机 排气温, 连续比较第一及第一信号产生代表所需与实际温 度之间差 异的电气温度差异信号, 及利用温度差信号选择第一及第二控制模式之一 根据第及 第二信号相对値控制燃料/空气混合。12.根据申请 专利范围第11项之方法,其中该第一控制模 式系一排气温度控制模式,其中压缩机入口叶系维 持于一 设定位置及排气温度仅改变燃料供应而校正至所 需的温度 Ttd。13.根据申请专利范围第12项之方法,其中该第 二控制模 式系一入口导叶控制模式,其中排气温度由控制压 缩机入 口导叶而校正至所需的Ttd温度。14.根据申请专利 范围第13项之方法,其中该排气温度控 制模式系维持于系统的额定负载操作,即维持轮机 排气温 度在预定最低値之上在所需温度Ttd之下,及其中该 入口 导叶控制在减载情况,当该轮机排气温度落至预定 最低値 之下在所需的温度下方时,即切换工作。 9.15.根据申请专利范围第14项之方法,其中在该排 气温 度控制模式中,燃料供应系控制于对应1度C/s轮机 排气温 度校正速率的速率。 9.16.根据申请专利范围第15项之方法,其中在该入 口导 叶控制模式中,压缩机入口导叶系控制于对应0.1度 C/s轮 机排气温度的速率。 9.17.根据申请专利范围第16项之方法,其中在所需 温度 Ttd之下之该预定最低値系1度C。 9.18.根据申请专利范围第17项之方法,其中该排气 温度 控制模式,燃料供应控制仅在响应偏离所需温度Ttd 5度C 时才启始。 9.19.根据申请专利范围第18项之方法,其中在该入 口导 叶控制模式中,以导叶控制之空气供应系在响应偏 离所需 温度Ttd1度C时才启始。 9.20.一种控制燃气轮机引擎系统类的系统,其有: 一燃烧室, 一可控制燃料供应系统开口于燃烧室及一可控制 燃烧空气 供应系统开口于燃烧室,该燃料供应系统及燃烧空 气供应 系统可提供可燃烧燃料及空气给燃烧室, 一轮机可由燃烧室排气操作驱动,该轮机系驱动连 接于负 载,如发电机或类似者, 一压缩机驱动连接于轮机,该压缩机组成燃烧空气 供应系 统的一部分, 及可控制之入口导件压缩机叶用以控制供应至压 缩机的空 气量, 该控制系统包含: 速度控装置可在压缩机及轮机定値转速操作该系 统以驱动 发电机, 第一电气信号产生装置用以连续产生一第一电气 信号对应 于所需的轮机排气温度, 第二电气信号产生装置用以连续产生一第二电气 信号对应 于实际侦测的轮机排气温, 比较装置用以连续比较第一及第一信号产生代表 所需与实 际温度之间差异的电气温度差异信号, 及装置可利用温度差信号选择第一及第二控制模 式之一根 据第一及第二信号相对値控制燃料/空气混合。 9.21.根据申请专利范围第20项之控制系统,其中该 第一 控制模式系一排气温度控制模式,其中压缩机入口 叶系维 持于一设定位置及排气温度仅改变燃料供应而校 正至所需 的温度Ttd。 9.22.根据申请专利范围第21项之控制系统,其中该 第二 控制模式系一入口导叶控制模式,其中排气温度由 控制压 缩机入口导叶而校正至所需的Ttd温度。 9.23.根据申请专利范围第22项之控制系统,其中该 排气 温度控制模式系维持于系统的额定负载操作,即维 持轮机 排气温度在预定最低値之上在所需温度Ttd之下,及 其中 该入口导叶控制在减载情况,当该轮机排气温度落 至预定 最低値之下在所需的温度下方时,即切换工作。图 示简单说明: 第1图系由本发明控制系统及方法所控制的燃气轮 机及发 电机系统的截面说明。 第2图系说明通过第1图引擎压缩机入口导叶最大 空气入口 供应的百分比,为轮机操作情况的函数; 第3图系压缩机压力函数的轮机排气温度,说明利 用本发 明较佳实施例控制系统及方法的操作; 第4图系说明本发明较佳实施例引擎控制程序;及
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