閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)以及閥控制方法
【專(zhuān)利摘要】閥控制裝置(50)設(shè)置于燃?xì)鉁u輪機(jī)(12)，對(duì)壓力調(diào)整閥(44)的開(kāi)度進(jìn)行控制，該燃?xì)鉁u輪機(jī)(12)具備：燃燒器(22)，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)(24)，其通過(guò)由燃燒器(22)生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥(42)，其對(duì)向燃燒器(22)供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；以及壓力調(diào)整閥(44)，其在向燃燒器(22)供應(yīng)燃料的燃料流路(40)上配置于流量調(diào)整閥(42)的上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整。而且，閥控制裝置(50)具備：負(fù)載降低探測(cè)部(52)，其探測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)(12)的負(fù)載的降低；以及壓力控制部(56)，其在由負(fù)載降低探測(cè)部(52)探測(cè)到負(fù)載降低的情況下，根據(jù)負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)(12)的輸出，來(lái)控制壓力調(diào)整閥(44)的開(kāi)度。由此，即使負(fù)載急劇地下降，閥控制裝置(50)也將抑制燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出變得不穩(wěn)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)以及閥控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)、以及閥控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]若在執(zhí)行燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行的期間，燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載降低，則有時(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)急劇地上升。
[0003]例如，在包含通過(guò)燃?xì)鉁u輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)且與商用電力系統(tǒng)系統(tǒng)互連的發(fā)電設(shè)備以及對(duì)電力進(jìn)行消耗的負(fù)載設(shè)備在內(nèi)的工廠設(shè)備中，在發(fā)電設(shè)備從商用電力系統(tǒng)切斷、且轉(zhuǎn)移至發(fā)電設(shè)備僅對(duì)工廠設(shè)備內(nèi)的負(fù)載設(shè)備送電的單獨(dú)運(yùn)行等情況下，燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)上升。在此情況下，燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求急劇地降低(負(fù)載降低)相當(dāng)于由發(fā)電設(shè)備向商用電力系統(tǒng)送電了的量的喪失量。故而，向燃?xì)鉁u輪機(jī)所具有的燃燒器進(jìn)行供應(yīng)的燃料必須不被急劇地縮減。
[0004]但是，由于負(fù)載降低的探測(cè)延遲、燃料流路上殘余的燃料向燃燒器的供應(yīng)、對(duì)燃料流量進(jìn)行調(diào)整的流量調(diào)整閥或?qū)θ剂蠅毫M(jìn)行調(diào)整的壓力調(diào)整閥的動(dòng)作延遲等，實(shí)際上存在燃?xì)鉁u輪機(jī)的機(jī)械輸出的下降會(huì)延遲、工廠設(shè)備內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的上升會(huì)發(fā)生的情況。
[0005]故而，在轉(zhuǎn)移至單獨(dú)運(yùn)行的情況下，需要在抑制頻率的上升的同時(shí)確保燃燒穩(wěn)定性。
[0006]為此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載了一種燃?xì)鉁u輪機(jī)燃料控制裝置，在負(fù)載切斷或者來(lái)自送電系統(tǒng)的切斷發(fā)生時(shí)，以第I有效時(shí)間將多個(gè)預(yù)混合燃燒用燃料系統(tǒng)當(dāng)中預(yù)定的預(yù)混合燃燒用燃料系統(tǒng)的燃料流量設(shè)定為預(yù)定的可保持火焰的第I最小燃料流量，以第2有效時(shí)間將擴(kuò)散燃燒用燃料系統(tǒng)的燃料流量設(shè)定為預(yù)定的可保持火焰的第2最小燃料流量。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第3828738號(hào)公報(bào)
[0010]如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載，若單獨(dú)運(yùn)行后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的請(qǐng)求輸出始終是確定的值，則在負(fù)載切斷或者來(lái)自送電系統(tǒng)的切斷發(fā)生時(shí)，將燃料流量設(shè)定為預(yù)定的值是有效的。
[0011]然而，在單獨(dú)運(yùn)行前后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的請(qǐng)求輸出不變?yōu)榇_定的值的情況下，每次所需的燃料量也不同，因此若不根據(jù)單獨(dú)運(yùn)行后的請(qǐng)求輸出來(lái)設(shè)定適當(dāng)?shù)娜剂峡刂崎y的開(kāi)度，則有可能導(dǎo)致頻率的變動(dòng)或燃燒不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明鑒于這樣的事實(shí)而提出，其目的在于，提供即使負(fù)載急劇地下降也能抑制燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出變得不穩(wěn)定的閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)、以及閥控制方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]為了解決上述課題，本發(fā)明的閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)、以及閥控制方法采用以下的手段。
[0015]本發(fā)明的第一形態(tài)所涉及的閥控制裝置設(shè)置于燃?xì)鉁u輪機(jī)，至少對(duì)壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；以及所述壓力調(diào)整閥，其在向所述燃燒器供應(yīng)燃料的燃料流路上配置于所述流量調(diào)整閥的上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整，所述閥控制裝置具備:探測(cè)單元，其探測(cè)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載的降低；以及壓力控制單元，其在由所述探測(cè)單元探測(cè)到所述負(fù)載的降低的情況下，根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出，來(lái)控制所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0016]根據(jù)本構(gòu)成，閥控制裝置設(shè)置于燃?xì)鉁u輪機(jī)，至少對(duì)壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制。該燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體的燃燒器，通過(guò)由燃燒器生成的燃燒氣體來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)、對(duì)向燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整的流量調(diào)整閥、以及在向燃燒器供應(yīng)燃料的燃料流路上配置于流量調(diào)整閥的上游側(cè)來(lái)對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整的壓力調(diào)整閥。
[0017]而且，由探測(cè)單元來(lái)探測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載的降低。若燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載降低，則存在趕不上與負(fù)載相應(yīng)的燃料量的降低從而燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出變得不穩(wěn)定的可能性。
[0018]在此，例如基于燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出來(lái)反饋控制流量調(diào)整閥的開(kāi)度，從而進(jìn)行燃料流量的調(diào)整。但是，即使基于負(fù)載降低后的氣體來(lái)對(duì)流量調(diào)整閥進(jìn)行了反饋控制，若配置于比流量調(diào)整閥更上游側(cè)的壓力調(diào)整閥不成為適當(dāng)?shù)拈_(kāi)度，則也不能抑制頻率的上升或燃燒不穩(wěn)定。
[0019]為此，在探測(cè)單元探測(cè)出負(fù)載的降低的情況下，由壓力控制單元根據(jù)負(fù)載的降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出，來(lái)控制壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。與負(fù)載的降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出相應(yīng)的控制，亦即前饋控制。由此，若燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載降低，則由壓力調(diào)整閥進(jìn)行控制使得燃料壓力成為與負(fù)載相應(yīng)的適當(dāng)值。故而，配置于比壓力調(diào)整閥更下游側(cè)的流量調(diào)整閥所執(zhí)行的燃料流量的控制能被控制為成為與負(fù)載相應(yīng)的適當(dāng)值。
[0020]因此，基于本構(gòu)成，即使負(fù)載急劇地下降，也能抑制燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出變得不穩(wěn)定。
[0021]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，所述壓力控制單元根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值來(lái)求取表示向所述燃燒器供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值，并基于該燃料請(qǐng)求值來(lái)決定所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0022]根據(jù)本構(gòu)成，根據(jù)負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值來(lái)求取表示向燃燒器供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值，并基于該燃料請(qǐng)求值來(lái)決定壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，因此能精度良好地控制負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0023]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，具備:空氣流量計(jì)算單元，其基于所述輸出請(qǐng)求值來(lái)計(jì)算向壓縮機(jī)流入的空氣流量，該壓縮機(jī)向所述燃燒器導(dǎo)入壓縮空氣，所述壓力控制單元使用表示構(gòu)成所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的各設(shè)備的入口出口的狀態(tài)量的熱平衡數(shù)據(jù)，來(lái)導(dǎo)出與由所述空氣流量計(jì)算單元計(jì)算出的所述空氣流量、大氣溫度、以及所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述燃料請(qǐng)求值。
[0024]根據(jù)本構(gòu)成，由空氣流量計(jì)算單元基于燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值來(lái)計(jì)算向壓縮機(jī)流入的空氣流量，該壓縮機(jī)向燃燒器導(dǎo)入壓縮空氣。而且，燃料請(qǐng)求值是作為與由空氣流量計(jì)算單元計(jì)算出的空氣流量、大氣溫度、以及燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的值，從表示構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的各設(shè)備的入口出口的狀態(tài)量的熱平衡數(shù)據(jù)導(dǎo)出的。
[0025]因此，基于本構(gòu)成，從燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱平衡求取與負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的燃料請(qǐng)求值，決定壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，因此能精度良好地決定負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0026]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，所述壓力控制單元使用表示所述輸出請(qǐng)求值與所述燃料請(qǐng)求值的關(guān)系的第I信息，來(lái)導(dǎo)出與所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述燃料請(qǐng)求值。
[0027]根據(jù)本構(gòu)成，從表示負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值與燃料請(qǐng)求值的關(guān)系的第I信息導(dǎo)出燃料請(qǐng)求值，決定壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，因此直到壓力調(diào)整閥的開(kāi)度被決定為止所進(jìn)行的運(yùn)算量會(huì)降低，故能以簡(jiǎn)易的構(gòu)成來(lái)決定負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0028]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，所述壓力控制單元使用表示所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值與所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度的關(guān)系的第2信息，來(lái)導(dǎo)出與所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述開(kāi)度。
[0029]根據(jù)本構(gòu)成，從表示燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值與壓力調(diào)整閥的開(kāi)度的關(guān)系的第2信息導(dǎo)出壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，因此直到壓力調(diào)整閥的開(kāi)度被決定為止所進(jìn)行的運(yùn)算量會(huì)降低，故能以簡(jiǎn)易的構(gòu)成來(lái)決定負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0030]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，所述壓力控制單元基于對(duì)所述燃燒器的燃燒狀態(tài)造成影響的參數(shù)，來(lái)校正已導(dǎo)出的所述開(kāi)度。
[0031]根據(jù)本構(gòu)成，使用第2信息所導(dǎo)出的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度是基于對(duì)燃燒器的燃燒狀態(tài)造成影響的參數(shù)來(lái)進(jìn)行校正的，因此能精度良好地決定負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。上述參數(shù)例如是大氣溫度、燃料熱量(卡路里)、燃料溫度、以及燃料供應(yīng)壓力等。
[0032]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，所述壓力控制單元使用表示基于所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速所計(jì)算的燃料流量的指令值，基于從第3信息導(dǎo)出的所述燃料請(qǐng)求值來(lái)決定所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，所述第3信息表示該指令值與表示向所述燃燒器供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值的關(guān)系。
[0033]根據(jù)本構(gòu)成，使用表示基于負(fù)載的降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速所計(jì)算的燃料流量的指令值來(lái)計(jì)算燃料請(qǐng)求值，因此能精度更良好地決定負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。此外，關(guān)于上述指令值，由于流量調(diào)整閥的開(kāi)度與燃料流量對(duì)應(yīng)，因此還包含流量調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0034]在上述第一形態(tài)下，優(yōu)選地，在所述負(fù)載的降低量超過(guò)預(yù)定的閾值的情況下，所述壓力控制單元根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出來(lái)控制所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0035]根據(jù)本構(gòu)成，在負(fù)載的降低量小的情況下，沒(méi)有進(jìn)行與針對(duì)壓力調(diào)整閥的負(fù)載的降低相應(yīng)的控制，因此能抑制因?qū)?yīng)于負(fù)載的降低來(lái)控制壓力調(diào)整閥所帶來(lái)的失火等的危險(xiǎn)性。
[0036]本發(fā)明的第二形態(tài)所涉及的燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；壓力調(diào)整閥，其相對(duì)于所述流量調(diào)整閥配置于上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整；以及上述記載的閥控制裝置，其對(duì)所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制。
[0037]本發(fā)明的第三形態(tài)所涉及的閥控制方法設(shè)置用于燃?xì)鉁u輪機(jī)，至少對(duì)壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；以及所述壓力調(diào)整閥，其在向所述燃燒器供應(yīng)燃料的燃料流路上配置于所述流量調(diào)整閥的上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整，所述閥控制方法包含--第I工序，探測(cè)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載的降低；以及第2工序，在探測(cè)到所述負(fù)載的降低的情況下，根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)?渦輪機(jī)的輸出，來(lái)控制所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
[0038]發(fā)明效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明，具有即使負(fù)載急劇地下降也能抑制燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出變得不穩(wěn)定這樣的卓越效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的工廠設(shè)備的構(gòu)成圖。
[0041]圖2是表示在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下的燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出的變化的例子的圖表。
[0042]圖3是表示在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下，壓力調(diào)整閥的縮減規(guī)定開(kāi)度小的情況下的工廠設(shè)備內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的變化的例子的圖表。
[0043]圖4是表示在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下，壓力調(diào)整閥的縮減規(guī)定開(kāi)度大的情況下的工廠設(shè)備內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的變化的例子的圖表。
[0044]圖5是表示用于進(jìn)行本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的壓力控制部的功能的功能框圖。
[0045]圖6是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低探測(cè)部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。
[0046]圖7是表示在進(jìn)行了本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的情況下的、壓力調(diào)整閥的開(kāi)度的時(shí)間變化和工廠設(shè)備內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的時(shí)間變化的圖表。
[0047]圖8是表示用于進(jìn)行本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的壓力控制部的功能的功能框圖。
[0048]圖9是表示用于進(jìn)行本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的壓力控制部的功能的功能框圖。
[0049]圖10是表示用于進(jìn)行本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的壓力控制部的功能的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的閥控制裝置、燃?xì)鉁u輪機(jī)、以及閥控制方法的一實(shí)施方式。
[0051]〔第I實(shí)施方式〕
[0052]圖1是第I實(shí)施方式所涉及的工廠設(shè)備10的整體構(gòu)成圖。工廠設(shè)備10具備:由燃?xì)鉁u輪機(jī)12以及發(fā)電機(jī)14構(gòu)成的發(fā)電設(shè)備16 ;以及對(duì)電力進(jìn)行消耗的負(fù)載設(shè)備18。[0053]燃?xì)鉁u輪機(jī)12具備:壓縮機(jī)20、燃燒器22、以及渦輪機(jī)24。
[0054]壓縮機(jī)20通過(guò)被旋轉(zhuǎn)軸26進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而對(duì)從空氣取入口取入的空氣進(jìn)行壓縮來(lái)生成壓縮空氣。燃燒器22對(duì)從壓縮機(jī)20導(dǎo)入了車(chē)室28的壓縮空氣噴射燃料來(lái)產(chǎn)生高溫/高壓的燃燒氣體。渦輪機(jī)24通過(guò)在燃燒器22產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。此夕卜，壓縮機(jī)20的空氣的吸氣量通過(guò)設(shè)置于壓縮機(jī)20的入口處的入口引導(dǎo)翼(Inlet GuideVane，以下，稱(chēng)為“IGV”。)的開(kāi)閉來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
[0055]在車(chē)室28與燃燒器22之間設(shè)置有旁通管30，在因渦輪機(jī)24的負(fù)載變動(dòng)而成為了燃燒器22內(nèi)的空氣變得不足的狀態(tài)的情況下，旁通管30成為在打開(kāi)燃燒器旁通閥32時(shí)將車(chē)室28內(nèi)的空氣導(dǎo)入至燃燒器22內(nèi)的流路。另外，在壓縮機(jī)20與渦輪機(jī)24之間，設(shè)置有用于將冷卻用的空氣從壓縮機(jī)20向渦輪機(jī)24導(dǎo)入的抽氣管34。
[0056]此外，渦輪機(jī)24、壓縮機(jī)20、以及發(fā)電機(jī)14由旋轉(zhuǎn)軸26進(jìn)行連結(jié)，渦輪機(jī)24中生成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力由旋轉(zhuǎn)軸26傳遞至壓縮機(jī)20以及發(fā)電機(jī)14。然后，發(fā)電機(jī)14通過(guò)渦輪機(jī)24的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電機(jī)14與負(fù)載設(shè)備18連接，將已發(fā)電的電力向工廠設(shè)備10內(nèi)的負(fù)載設(shè)備18進(jìn)行供應(yīng)。另外，發(fā)電機(jī)14與商用電力系統(tǒng)系統(tǒng)互連，將已發(fā)電的電力向工廠設(shè)備10外的送電網(wǎng)即商用電力系統(tǒng)進(jìn)行供應(yīng)。
[0057]此外，在發(fā)電設(shè)備16與負(fù)載設(shè)備18之間的送電線(xiàn)上設(shè)置有斷路器36A，在發(fā)電設(shè)備16與商用電力系統(tǒng)之間的送電線(xiàn)上設(shè)置有斷路器36B。
[0058]另外，在燃燒器22設(shè)置噴嘴38，并使用壓縮空氣來(lái)使從噴嘴38供應(yīng)的燃料燃燒。
[0059]在向燃燒器22供應(yīng)燃料的燃料流路40上，具備:對(duì)向燃燒器22供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整的流量調(diào)整閥42、以及在燃料流路40上配置于流量調(diào)整閥42的上游側(cè)來(lái)對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整的壓力調(diào)整閥44。向燃燒器22供應(yīng)的燃料量是通過(guò)對(duì)流量調(diào)整閥42以及壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度進(jìn)行控制而被控制的。
[0060]閥控制裝置50具備:負(fù)載降低探測(cè)部52、流量控制部54、以及壓力控制部56。
[0061]負(fù)載降低探測(cè)部52探測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)12的負(fù)載的降低(以下，稱(chēng)為“負(fù)載降低”。)。
[0062]流量控制部54通過(guò)對(duì)流量調(diào)整閥42的開(kāi)度進(jìn)行控制，來(lái)對(duì)向燃燒器22供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行控制。具體而言，流量控制部54基于燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出來(lái)反饋控制流量調(diào)整閥42的開(kāi)度，從而進(jìn)行燃料流量的控制。
[0063]壓力控制部56通過(guò)對(duì)壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度進(jìn)行控制，來(lái)對(duì)向燃燒器22供應(yīng)的燃料壓力進(jìn)行控制。具體而言，壓力控制部56對(duì)壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度進(jìn)行控制，使得在燃料流路40上流動(dòng)的燃料壓力成為給定值。
[0064]此外，燃?xì)鉁u輪機(jī)12的負(fù)載降低的情況是指，例如發(fā)電設(shè)備16與商用電力系統(tǒng)之間的送電線(xiàn)斷線(xiàn)或斷路器36B的開(kāi)閘等，從發(fā)電設(shè)備16向商用電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)被切斷等情況。在這樣的情況下，燃?xì)鉁u輪機(jī)12的負(fù)載會(huì)急劇地下降。
[0065]參照?qǐng)D2，以切斷了對(duì)商用電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)的情況為例，來(lái)說(shuō)明在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下的燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出的變化。
[0066]若對(duì)商用電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)被切斷，則轉(zhuǎn)移至發(fā)電設(shè)備16僅對(duì)工廠設(shè)備10內(nèi)的負(fù)載設(shè)備18進(jìn)行送電的單獨(dú)運(yùn)行。故而，如圖2所示，燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出將急減相當(dāng)于向商用電力系統(tǒng)送電了的量的喪失量(喪失負(fù)載)。即，燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出請(qǐng)求成為負(fù)載設(shè)備18所具有的負(fù)載(系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載)相當(dāng)量。[0067]另外，流量調(diào)整閥42以及壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度也對(duì)應(yīng)于負(fù)載降低而縮減，向燃燒器22供應(yīng)的燃料會(huì)降低。然而，存在如下情況:由于負(fù)載降低的探測(cè)延遲、燃料流路40上殘余的燃料向燃燒器22的供應(yīng)、流量調(diào)整閥42或壓力調(diào)整閥44的動(dòng)作延遲等，實(shí)際上燃?xì)鉁u輪機(jī)12的機(jī)械輸出的下降會(huì)延遲，工廠設(shè)備10內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的上升會(huì)發(fā)生。
[0068]另外，即使縮減流量調(diào)整閥42的開(kāi)度，若配置于比流量調(diào)整閥42更上游側(cè)的壓力調(diào)整閥44的縮減延遲，則對(duì)燃燒器22的燃料的供應(yīng)會(huì)因燃料壓力上升而比設(shè)想的更多，進(jìn)一步的頻率上升會(huì)發(fā)生。另一方面，若對(duì)燃料縮減過(guò)度，則燃燒穩(wěn)定性會(huì)下降，存在失火的風(fēng)險(xiǎn)。
[0069]圖3是表示在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下，壓力調(diào)整閥44的縮減規(guī)定開(kāi)度小的情況下的工廠設(shè)備10內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的變化的例子的圖表。如圖3所示，若負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度小，則向燃燒器22供應(yīng)的燃料壓力會(huì)下降，隨之針對(duì)負(fù)載的燃料量變得過(guò)少，存在導(dǎo)致伴隨負(fù)載降低的頻率上升后的頻率的大幅度的下降的可能性。
[0070]圖4是表示在負(fù)載降低發(fā)生了的情況下，壓力調(diào)整閥44的縮減規(guī)定開(kāi)度大的情況下的工廠設(shè)備10內(nèi)的電力系統(tǒng)的頻率的變化的例子的圖表。如圖4所示，若負(fù)載降低后的壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度大，則向燃燒器22供應(yīng)的燃料壓力的下降不充分，隨之針對(duì)負(fù)載的燃料量變得過(guò)剩，存在隨著負(fù)載降低的頻率的上升進(jìn)一步變大的可能性。
[0071]如圖3、4所示，若配置于比流量調(diào)整閥42更上游側(cè)的壓力調(diào)整閥44未成為適當(dāng)?shù)拈_(kāi)度，則即使基于負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出來(lái)反饋控制流量調(diào)整閥42，也不能抑制頻率的上升或燃燒不穩(wěn)定。
[0072]為此，在由負(fù)載降低探測(cè)部52探測(cè)出燃?xì)鉁u輪機(jī)12的負(fù)載降低的情況下，本第I實(shí)施方式所涉及的壓力控制部56根據(jù)負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出來(lái)進(jìn)行對(duì)壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度進(jìn)行控制的負(fù)載降低開(kāi)度控制。本第I實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制根據(jù)負(fù)載降低后的燃?xì)鉁u輪機(jī)12的輸出請(qǐng)求值(以下，稱(chēng)為“GT輸出請(qǐng)求值”。)來(lái)求取表示向燃燒器22供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值，并基于該燃料請(qǐng)求值來(lái)決定壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度。
[0073]圖5是表示用于進(jìn)行本第I實(shí)施方式所涉及的負(fù)載降低開(kāi)度控制的壓力控制部56的功能的功能框圖。
[0074]壓力控制部56具備:IGV開(kāi)度計(jì)算部60、燃料請(qǐng)求值導(dǎo)出部62、閥流量計(jì)算部64、以及開(kāi)度決定部66。
[0075]IGV開(kāi)度計(jì)算部60將GT輸出請(qǐng)求值以及大氣溫度的計(jì)測(cè)結(jié)果即大氣溫度計(jì)測(cè)值進(jìn)行輸入。然后，IGV開(kāi)度計(jì)算部60基于GT輸出請(qǐng)求值以及大氣溫度計(jì)測(cè)值來(lái)計(jì)算使得向壓縮機(jī)20流入的空氣流量，并計(jì)算與計(jì)算出的空氣流量相應(yīng)的IGV的開(kāi)度。
[0076]燃料請(qǐng)求值導(dǎo)出部62使用表示構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)12的各設(shè)備的入口出口的狀態(tài)量(溫度、壓力、焓、流量等)的GT熱平衡數(shù)據(jù)，來(lái)導(dǎo)出與由IGV開(kāi)度計(jì)算部60計(jì)算出的空氣流量、大氣溫度計(jì)測(cè)值、以及GT輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的燃料請(qǐng)求值。此外，GT熱平衡數(shù)據(jù)作為燃?xì)鉁u輪機(jī)12的設(shè)計(jì)值而被預(yù)先創(chuàng)建，并存儲(chǔ)在燃料請(qǐng)求值導(dǎo)出部62中。
[0077]然后，壓力控制部56為了決定與燃料請(qǐng)求值相應(yīng)的壓力調(diào)整閥44的開(kāi)度，以閥流量計(jì)算部64來(lái)計(jì)算Cv值。
[0078]閥流量計(jì)算部64基于由燃料請(qǐng)求值導(dǎo)出部62導(dǎo)出的燃料請(qǐng)求值、壓力調(diào)整閥44的入口壓力(針對(duì)壓力調(diào)整閥44的燃料的供應(yīng)壓力)、壓力調(diào)整閥44的出口壓力的設(shè)定值、燃料溫度的計(jì)測(cè)值，來(lái)計(jì)算壓力調(diào)整閥44的Cv值。
[0079]此外，在將燃料請(qǐng)求值設(shè)為W，壓力調(diào)整閥44的入口壓力與出口壓力之差設(shè)為ΔΡ，燃料溫度設(shè)為了 T的情況下，Cv值例如通過(guò)數(shù)式I所示的一般的式子來(lái)計(jì)算。
[0080][數(shù)式I]
[0081]
【權(quán)利要求】
1.一種閥控制裝置，設(shè)置于燃?xì)鉁u輪機(jī)，至少對(duì)壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；以及所述壓力調(diào)整閥，其在向所述燃燒器供應(yīng)燃料的燃料流路上配置于所述流量調(diào)整閥的上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整， 所述閥控制裝置具備: 探測(cè)單元，其探測(cè)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載的降低；以及 壓力控制單元，其在由所述探測(cè)單元探測(cè)到所述負(fù)載的降低的情況下，根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出，來(lái)控制所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控制裝置，其中， 所述壓力控制單元根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值來(lái)求取表示向所述燃燒器供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值，并基于該燃料請(qǐng)求值來(lái)決定所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥控制裝置，其中， 具備:空氣流量計(jì)算單元，其基于所述輸出請(qǐng)求值來(lái)計(jì)算向壓縮機(jī)流入的空氣流量，該壓縮機(jī)向所述燃燒器導(dǎo)入壓縮空氣， 所述壓力控制單元使用表示構(gòu)成所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的各設(shè)備的入口出口的狀態(tài)量的熱平衡數(shù)據(jù)，來(lái)導(dǎo)出與由所述空氣流量計(jì)算單元計(jì)算出的所述空氣流量、大氣溫度、以及所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述燃料請(qǐng)求值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥控制裝置，其中， 所述壓力控制單元使用表示所述輸出請(qǐng)求值與所述燃料請(qǐng)求值的關(guān)系的第I信息，來(lái)導(dǎo)出與所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述燃料請(qǐng)求值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控制裝置，其中， 所述壓力控制單元使用表示所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出請(qǐng)求值與所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度的關(guān)系的第2信息，來(lái)導(dǎo)出與所述輸出請(qǐng)求值相應(yīng)的所述開(kāi)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所 述的閥控制裝置，其中， 所述壓力控制單元基于對(duì)所述燃燒器的燃燒狀態(tài)造成影響的參數(shù)，來(lái)校正已導(dǎo)出的所述開(kāi)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控制裝置，其中， 所述壓力控制單元使用表示基于所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速所計(jì)算的燃料流量的指令值，基于從第3信息導(dǎo)出的所述燃料請(qǐng)求值來(lái)決定所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度，所述第3信息表示該指令值與表示向所述燃燒器供應(yīng)的燃料量的燃料請(qǐng)求值的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的閥控制裝置，其中， 在所述負(fù)載的降低量超過(guò)預(yù)定的閾值的情況下，所述壓力控制單元根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出來(lái)控制所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
9.一種燃?xì)鉂?rùn)輪機(jī)，具備: 燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體； 渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；壓力調(diào)整閥，其相對(duì)于所述流量調(diào)整閥配置于上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整；以及 權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的閥控制裝置，其對(duì)所述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制。
10.一種閥控制方法，設(shè)置用于燃?xì)鉁u輪機(jī)，至少對(duì)壓力調(diào)整閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)具備:燃燒器，其使燃料燃燒來(lái)生成燃燒氣體；渦輪機(jī)，其通過(guò)由所述燃燒器生成的燃燒氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；流量調(diào)整閥，其對(duì)向所述燃燒器供應(yīng)的燃料流量進(jìn)行調(diào)整；以及所述壓力調(diào)整閥，其在向所述燃燒器供應(yīng)燃料的燃料流路上配置于所述流量調(diào)整閥的上游側(cè)，對(duì)燃料壓力進(jìn)行調(diào)整， 所述閥控制方法包括: 第1工序，探測(cè)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載的降低；以及 第2工序，在探測(cè)到所述負(fù)載的降低的情況下，根據(jù)所述負(fù)載的降低后的所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出，來(lái)控制所 述壓力調(diào)整閥的開(kāi)度。
【文檔編號(hào)】F02C9/28GK103946516SQ201280044970
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月28日
【發(fā)明者】齋藤昭彥, 園田隆, 宇田敬史, 藤井文倫 申請(qǐng)人:三菱日立電力系統(tǒng)株式會(huì)社