燃氣渦輪設備及其控制裝置以及燃氣渦輪的運行方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備燃氣渦輪的燃氣渦輪設備及其控制裝置以及燃氣渦輪的運行方法。本申請主張基于2013年9月6日申請于日本的日本專利申請2013-185230號的優(yōu)先權，并將其內容援用于本說明書中。
【背景技術】
[0002]燃氣渦輪具備:壓縮機，壓縮空氣;燃燒器，在通過壓縮機壓縮的空氣中燃燒燃料以生成燃燒氣體;及渦輪，通過燃燒氣體驅動。燃燒器上連接有用于將來自外部的燃料供給到燃燒器的燃料管路。該燃料管路上設置有調節(jié)供給到燃燒器的燃料的流量的燃料流量調節(jié)閥。并且，燃氣渦輪上例如連接有通過燃氣渦輪的驅動來發(fā)電的發(fā)電機。
[0003]作為該燃氣渦輪的運行方法例如有以下專利文獻1中公開的方法。該方法是被稱為調溫控制法的方法，且為通過調節(jié)燃料流量調節(jié)閥的閥開度，以使供燃燒氣體流入的渦輪入口的溫度維持預先確定的上限溫度的方法。
[0004]以往技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利公開平8-42360號公報

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明要解決的技術課題
[0008]燃氣渦輪中，假定在供給到燃燒器的燃料的每單位量的熱量即單位熱量變大的情況下，燃料流量及吸氣量恒定，則渦輪的入口溫度上升。此時，在上述調溫控制法中，通過調小燃料流量調節(jié)閥的閥開度，以使渦輪的入口溫度達到預先確定的上限值，從而減少供給到燃燒器的燃料的流量。
[0009]因此，在上述調溫控制法中，相對于單位熱量的增加，雖然可保持流入到渦輪的入熱量，但是通過渦輪的氣體流量減少，且使燃氣渦輪的輸出減少。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不僅使渦輪的入口溫度保持恒定，還能夠抑制燃氣渦輪輸出的波動的燃氣渦輪設備及其控制裝置以及燃氣渦輪的運行方法。
[0011 ]用于解決技術課題的手段
[0012]作為用于實現(xiàn)上述目的的發(fā)明所涉及的一方式的燃氣渦輪設備的控制裝置，其中，
[0013]所述燃氣渦輪具備:壓縮機，具有調節(jié)吸氣量的吸氣量調節(jié)器;燃燒器，在通過所述壓縮機壓縮的空氣中燃燒燃料以生成燃燒氣體;渦輪，通過所述燃燒氣體驅動;及燃料流量調節(jié)閥，調節(jié)供給到所述燃燒器的所述燃料的流量，該燃氣渦輪設備的控制裝置具有:調溫控制部，控制所述燃料流量調節(jié)閥的閥開度，使供所述燃燒氣體流入的所述渦輪的入口溫度保持恒定;及吸氣量控制部，控制所述吸氣量調節(jié)器，以從外部接收供給到所述燃燒器的所述燃料的每單位量的熱量即單位熱量，且使所述壓縮機的吸氣量相對于所述單位熱量的變化以正相關變化。
[0014]該控制裝置中，燃料流量調節(jié)閥的閥開度通過調溫控制部的控制，使渦輪的入口溫度保持恒定。即，通過調溫控制部來執(zhí)行調溫控制。在進行該調溫控制的過程中，若單位熱量變大，則渦輪的入口溫度變高，因此通過調小燃料流量閥的閥開度，使供給到燃燒器的燃料的流量變少。其結果，渦輪的入口溫度恢復到原來的溫度。渦輪的入口溫度通過調溫控制而恢復到原來的溫度之時，由于燃料流量變少，因此流入到渦輪的氣體的流量也變少。因此，渦輪的入口溫度通過調溫控制恢復到原來的溫度之時，燃氣渦輪的輸出減少。
[0015]因此，該控制裝置的吸氣量控制部控制吸氣量調節(jié)器，使吸氣量相對于燃料的單位熱量的變化以正相關變化。即，若燃料的單位熱量變大，則吸氣量控制部增加通過空氣壓縮機吸入的吸氣量。其結果，流入到渦輪的氣體的流量增加，且使得燃氣渦輪的輸出也增加。因此，在該控制裝置中，即便燃料的單位熱量在調溫控制過程中發(fā)生變化，也能夠抑制燃氣渦輪的輸出波動。
[0016]作為用于實現(xiàn)上述目的的發(fā)明所涉及的另一方式的燃氣渦輪設備的控制裝置，其中，所述燃氣渦輪具備:壓縮機，具有調節(jié)吸氣量的吸氣量調節(jié)器;燃燒器，在通過所述壓縮機壓縮的空氣中燃燒燃料以生成燃燒氣體;渦輪，通過所述燃燒氣體驅動;及燃料流量調節(jié)閥，調節(jié)供給到所述燃燒器的所述燃料的流量，該燃氣渦輪設備的控制裝置具有:調溫控制部，控制所述燃料流量調節(jié)閥的閥開度，使供所述燃燒氣體流入的所述渦輪的入口溫度保持恒定;及吸氣量控制部，控制所述吸氣量調節(jié)器，使所述壓縮機的吸氣量相對于具有所述壓縮機、所述燃燒器及所述渦輪的燃氣渦輪的輸出波動以負相關變化。
[0017]該控制裝置的吸氣量控制部控制吸氣量調節(jié)器，使吸氣量相對于調溫控制過程中的燃氣渦輪的輸出波動以負相關變化。即，若燃氣渦輪的輸出在調溫控制過程中減少，則吸氣量控制部增加通過空氣壓縮機吸入的吸氣量。其結果，流入到渦輪的氣體的流量增加，且使得燃氣渦輪的輸出也增加。因此，在該控制裝置中，能夠抑制調溫控制過程中的燃氣渦輪的輸出波動。
[0018]其中，作為所述其他方式的燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述吸氣量控制部控制所述吸氣量調節(jié)器，以從外部接收供給到所述燃燒器的所述燃料的每單位量的熱量即單位熱量，且使所述吸氣量相對于所述單位熱量的變化以正相關變化。
[0019]并且，從外部接收燃料的單位熱量的任意所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述吸氣量控制部確定變更后的所述吸氣量，以使燃氣渦輪維持所述單位熱量變化前的輸出。
[0020]在該控制裝置中，能夠進一步抑制調溫控制過程中的燃氣渦輪的輸出波動。
[0021]并且，從外部接收燃料的單位熱量的任意所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述吸氣量調節(jié)器具有:入口引導葉片，設置于所述壓縮機的外殼的吸氣口側，且根據開度變更改變吸氣量;及葉片驅動機，變更所述入口引導葉片的開度，所述吸氣量控制部利用所述燃料的單位熱量的變化量與相對于所述入口引導葉片的基準開度的開度變更量之間的預先確定的關系，求出相對于從外部接收的所述燃料的單位熱量的變化量的開度變更量，且在所述開度變更量上加上所述基準開度，以確定指令開度，并將所述指令開度作為指令值而輸出到所述吸氣量調節(jié)器，所述關系為使所述開度變更量相對于從所述燃料的單位熱量減去預先確定的基準單位熱量的變化量具有正相關性的關系。
[0022]并且，將入口引導葉片的指令開度作為指令值而輸出到吸氣量調節(jié)器的所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述關系為能夠獲得使燃氣渦輪相對于所述變化量維持所述單位熱量發(fā)生變化之前的輸出的開度變更量的關系。
[0023]并且，從外部接收燃料的單位熱量的任意所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述吸氣量控制部具有:指令值運算部，從外部接收所述單位熱量并求出表示通過所述吸氣量調節(jié)器調節(jié)的所述吸氣量的變更量的指令值;及輸出時機控制部，控制向所述吸氣量調節(jié)器輸出所述指令值的輸出時機，以在從所述指令值運算部接收所述單位熱量起經過設定時間之后使所述吸氣量發(fā)生變化，所述設定時間根據所述吸氣量控制部從外部接收所述單位熱量起有相應單位熱量的所述燃料到達所述燃燒器為止的到達時間而定。
[0024]此時，所述輸出時機控制部可以從外部接收所述燃料的流量，并利用所述流量確定所述到達時間。
[0025]并且，具有所述輸出時機控制部的任意所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:所述設定時間與所述到達時間相同。
[0026]該控制裝置的吸氣量控制部在單位熱量發(fā)生變化的燃料到達燃燒器之時變更壓縮機的吸氣量。因此，在該控制裝置中，即便燃料氣體的單位熱量在調溫控制過程中發(fā)生變化，也能夠抑制渦輪的入口溫度的變化。
[0027]并且，具有所述輸出時機控制部的任意所述燃氣渦輪設備的控制裝置可以如下:當從外部接收的所述單位熱量變大時，所述設定時間比所述到達時間短；當從外部接收的所述單位熱量變小時，所述設定時間比所述到達時間長。
[0028]當燃料的單位熱量變大時，該控制裝置的吸氣量控制部在該燃料到達燃燒器之前變更壓縮機的吸氣量。并且，相反地當燃料的單位熱量變小時，該控制裝置的吸氣量控制部在該燃料到達燃燒器之后變更壓縮機的吸氣量。因此，在該控制裝置中，即便燃料氣體的單位熱量在調溫控制過程中發(fā)生變化，也能夠抑制渦輪的入口溫度的變化。
[0029]作為用于實現(xiàn)上述目的的發(fā)明所涉及的一方式的燃氣渦輪設備具備:以上任意控制裝置;燃氣渦輪，具有