專利名稱：燃?xì)鉁u輪機(jī)組的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪機(jī)組的控制方法以及實施上述方法的燃?xì)鉁u輪機(jī)組。
在順序燃燒的燃?xì)鉁u輪機(jī)組中，例如帶有兩個燃燒室的燃?xì)鉁u輪機(jī)組中，將一個燃燒室設(shè)置在高壓側(cè)，而將另一個燃燒室設(shè)置在低壓側(cè)，這就牽涉到要根據(jù)溫度測量來控制兩部分燃料的分配量。為了能對上述燃料量適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制，必須測量從各燃燒室流出的熱氣流的溫度。對新一代的燃?xì)鉁u輪機(jī)組而言，熱氣流溫度相當(dāng)高，通常大大超過1100℃(有上升的趨勢)，因此，隨著溫度上升，很難對溫度進(jìn)行測量。而且，在整個檢測期間，不能確保測量的重復(fù)性，因此，根據(jù)這種測量結(jié)果對燃料進(jìn)行控制是沒有保障的。
本發(fā)明將設(shè)法解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種控制燃料量的方法和本文開始所提到的那種燃?xì)鉁u輪機(jī)組，為了檢測溫度必須在現(xiàn)場對供給不同燃燒室的燃料量進(jìn)行控制，并確保在技術(shù)上切實可行而且具有重復(fù)性。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于從現(xiàn)有的控制方案出發(fā)，只需很容易地檢測高壓渦輪機(jī)下游的溫度。至于為了進(jìn)行控制可能需要的其他參數(shù)(如過程壓力等)可按現(xiàn)有技術(shù)中已描述的公知原理進(jìn)行測量。
按照本發(fā)明的方法，從測出的高壓渦輪機(jī)下游的溫度可直接推斷出高壓燃燒室中的溫度，因而，可根據(jù)在低壓燃燒室內(nèi)測得的溫度信號直接控制供給高壓燃燒室的燃料量。同時，在低溫燃燒室內(nèi)直接測得的高壓渦輪機(jī)的排氣溫度可作為對低壓燃燒室燃料控制的信息，從而也可以對點(diǎn)火有目的地采取措施。一方面借助于按本發(fā)明所測量的溫度對高壓燃燒室產(chǎn)生作用，另一方面也對低壓燃燒室運(yùn)行所需的燃料量進(jìn)行控制。
這對于順序燃燒尤其重要，在此燃燒過程中，低壓燃燒室必須按自燃過程工作。在這種結(jié)構(gòu)中，必須保證維持引起自燃所需的最低溫度。
本發(fā)明技術(shù)方案的有利且適宜的改進(jìn)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在其它從屬權(quán)利要求中。
下面參照附圖
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，圖中省略了所有對于直接理解本發(fā)明并非必需的部件，圖中的箭頭表示介質(zhì)的流動方向。
唯一的一幅附圖表示順序燃燒的燃?xì)鉁u輪機(jī)組的一部分。
現(xiàn)在參照附圖，該圖示出了燃?xì)鉁u輪機(jī)組的一部分，即包括順序燃燒的那些部分。從壓縮機(jī)系統(tǒng)(未示出)流出的壓縮空氣流入用燃料2運(yùn)行的預(yù)混燃燒器3，如歐洲專利EP-A1-0321809中所描述的那樣，此文獻(xiàn)是本說明書不可缺少的組成部分。接著，在結(jié)構(gòu)為環(huán)形燃燒室的高壓燃燒室4中形成第一熱氣流。在高壓燃燒室4下游運(yùn)行的是第一渦輪機(jī)，即高壓渦輪機(jī)5，在高壓燃燒室4中形成的熱氣流6在高壓渦輪機(jī)5內(nèi)部分膨脹。從這種連接關(guān)系中可看出，在高壓渦輪機(jī)5的動葉列的上游，導(dǎo)葉列7作用于高壓燃燒室4的端部。上述局部膨脹的特點(diǎn)是使高壓渦輪機(jī)5的排氣8仍具有較高的溫度。相應(yīng)地，上述高壓渦輪機(jī)5包括幾級動葉片，最好包括1-3級動葉片。在高壓渦輪機(jī)5下游運(yùn)行的是第二燃燒室，即低壓燃燒室9，它根據(jù)自燃原理工作。低壓燃燒室9的形狀大體是可使流體流過的環(huán)形管道，最好將一股氣態(tài)燃料10噴入該管道。當(dāng)高壓渦輪機(jī)5的排氣8的溫度達(dá)850℃時，噴入的燃料10發(fā)生自燃。低壓燃料室9基本上被分成預(yù)混區(qū)11和燃燒區(qū)12，其中，預(yù)混區(qū)11有一排渦旋件(未示出)。這些渦旋件有利于阻止焰鋒倒流。大致在低壓燃料室9的預(yù)混區(qū)11的端部沿其四周分布有一些燃料噴管16，它們的作用是噴射燃料10。連接在低壓燃料室9下游的是低壓渦輪機(jī)(未示出)，除了發(fā)電機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)組的整個結(jié)構(gòu)安裝在單根公共的轉(zhuǎn)軸13上，圖中示出了軸線14。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可用一個外殼15蓋住。外殼上有一通孔，以便使燃料噴管16穿過。為了避免外殼15上的其它通孔，將用于測量低壓燃燒室9中排氣8的溫度的熱電偶17裝于燃料噴管16中。燃料噴管16的通孔同時還可用作溫度測量線18的入口。然后，在測量/控制系統(tǒng)19中對測量信號進(jìn)行分析，以便對燃料調(diào)節(jié)器20發(fā)出相應(yīng)的指令。燃料噴管16同時被用來容納熱電偶17，這既可以不必在外殼15上加工另外的通孔，又便于更換出現(xiàn)故障的熱電偶17，尤其是安裝和拆卸更加方便。除上述實用的優(yōu)點(diǎn)外，該測量點(diǎn)同時也是低壓燃料室9中的最佳溫度取樣點(diǎn)。原則上熱氣流6的溫度不會接近熱力學(xué)極限，相反，該極限由受進(jìn)氣沖擊的高壓渦輪機(jī)5及其機(jī)械部件預(yù)先確定。此外，預(yù)混區(qū)11應(yīng)具有較強(qiáng)的冷卻作用，使得在通過測量低壓燃燒室9中溫度對燃料進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中可以考慮到某些無法估計的因素。上面所建議的緊靠低壓燃燒室9中自燃點(diǎn)前面的溫度測量點(diǎn)可測出該處排氣8的實際溫度，并可使人們立即得知該溫度究竟是否能引起自燃，這一點(diǎn)對于此文所描述的順序燃燒是十分重要的。借助于對高壓燃燒室4的動態(tài)燃料控制可對過高或過低排氣8的溫度進(jìn)行調(diào)整，在這種情況下，高壓燃燒室4中所產(chǎn)生的熱氣6的溫度過高同樣會對高壓渦輪機(jī)5的低壓燃燒室9的預(yù)混區(qū)11產(chǎn)生不良影響。采用上述原理還有另一個優(yōu)點(diǎn)是通過在每一個燃料噴管16中安裝熱電偶17，可對由燃料噴管16所構(gòu)成的每個燃燒器進(jìn)行獨(dú)立的溫度控制，因此，可對燃料10進(jìn)行特定的控制。因此，通過對一個中等熱負(fù)荷點(diǎn)處的單一的溫度控制就可對各種燃燒所需要的燃料進(jìn)行目標(biāo)控制。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)組的控制方法，上述燃?xì)鉁u輪機(jī)組主要包括一個壓縮機(jī)部件、一個安裝在上述壓縮機(jī)部件下游的第一燃燒室、一臺設(shè)置在第一燃燒室下游的第一渦輪機(jī)、一個設(shè)置在上述第一渦輪機(jī)下游、以自燃方式運(yùn)行的第二燃燒室，該燃燒室的熱氣流沖擊第二渦輪機(jī)，還包括至少一臺發(fā)電機(jī)，其特征在于，通過在緊靠第二燃燒室(9)中自燃點(diǎn)前面處測量第一渦輪機(jī)(5)的排氣(8)的溫度至少對第一燃燒室(4)的燃料量的配給進(jìn)行控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過測量第一渦輪機(jī)(5)的排氣(8)的溫度來控制第二燃燒室(9)的燃料量。
3.實施按照權(quán)利要求1所述方法的燃?xì)鉁u輪機(jī)組，該燃?xì)鉁u輪機(jī)組主要包括一個壓縮機(jī)部件，一個安裝在上述壓縮機(jī)部件下游的第一燃料室、一臺設(shè)置在上述第一燃燒室下游的第一渦輪機(jī)、一個設(shè)置在上述第一渦輪機(jī)下游的第二燃燒室、一臺設(shè)置在第二燃燒室下游的渦輪機(jī)以及至少一臺發(fā)電機(jī)，其特征在于，第二燃燒室裝有沿四周分布的燃料噴管(16)；至少一個燃料噴管(16)與測量該處的優(yōu)勢溫度的熱電偶(17)成一整體。
全文摘要
在一個由最好經(jīng)兩個下游各接有一渦輪機(jī)的燃料室(4，9)進(jìn)行順序燃燒驅(qū)動的燃?xì)鉁u輪機(jī)組中，在緊靠第二燃燒室(9)中自燃點(diǎn)前面處測量第一渦輪機(jī)(5)的排氣(8)的溫度，以便調(diào)節(jié)第一燃燒室(4)的燃料量。利用一體地裝于第二燃燒室(9)的燃料噴管(16)中的熱電偶(17)測量溫度，同時用測得的溫度對第二燃燒室(9)的燃料量(10)進(jìn)行控制。
文檔編號F02C9/28GK1116274SQ9510636
公開日1996年2月7日 申請日期1995年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月26日
發(fā)明者R·阿爾特豪斯 申請人:Abb管理有限公司