[發明專利]用于控制燃氣渦輪組的方法

有效

• 申請號: 201410411080.X
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104421002B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: S.里帕里;G.辛格拉;T.米尤維斯森;T.弗雷拉-普羅維達基斯
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: F02C9/28
• 分類號: F02C9/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

技術領域

本發明涉及一種具有連續燃燒的燃氣渦輪組，具體地涉及用于控制燃氣渦輪組的方法。

背景技術

在由兩個燃燒室構成的具有連續燃燒的燃氣渦輪組中，在需要減小功率時，已知借助于燃料控制系統和/或入口導葉來實現燃氣渦輪組的部分負載。在此燃氣渦輪組中，輸出當然可通過閉合壓縮機的入口導葉來減小。此外，功率減小可通過控制給送至燃氣渦輪組的燃料質量流來調整。

在某些情況中，當引起燃氣渦輪組故障的原因出現時或當需要突然減載時，燃氣渦輪組必須盡可能快地卸載以避免任何破壞。同時，應當注意的是，注意減小穿過熱氣體通路的熱應力。大體上，快速卸載(即，比燃氣渦輪組的正常操作期間規則負載梯度更快的卸載梯度)可引起燃氣渦輪組中的高脈動，這潛在地引起對燃燒室的破壞。

US5634327中公開了一種操作具有連續燃燒的燃氣渦輪組的方法，其中首先在兩個渦輪處的入口溫度上采取動作以便提供局部負載操作。負載隨后減小通過調整壓縮機導葉來發生，即，通過將質量流減小至額定負載的50%以下。在此減小期間，第一渦輪處的入口溫度保持恒定，而第二渦輪處的另一個入口溫度連續減小；第二渦輪的出口溫度相反保持恒定。在負載減小通過調整壓縮機導葉來完成之后，入口溫度直接地或以相位移方式減小。

US5481865A中公開了用于調節燃氣渦輪組件的方法，其中燃氣渦輪組件基本上由壓縮機單元、HP燃燒室、HP渦輪、LP燃燒室、LP渦輪和發電機組成，HP燃燒室的燃料質量的評估響應于校正溫度信號來執行，校正溫度信號由LP渦輪的出口處的溫度值形成，其由該處可檢測到的特定溫升減小。該溫度信號被記錄，其中引入LP燃燒室中的燃料量生成的溫升從LP渦輪的出口處的測量溫度減去。LP渦輪的出口處的未校正的溫度用于評估LP燃燒室的燃料量。

US5584171中公開了一種燃氣渦輪發動機控制方法及設備，其用于優化燃料/空氣混合物，尤其是在減小負載狀態期間。在用于生成電功率的大容量燃氣渦輪發動機系統中，系統設計成在驅動發電機單元的渦輪的相對恒定的轉速下操作。渦輪發動機的負載由于電功率需求的變化而整天變化。在正常額定負載條件期間，燃料/空氣混合物的控制是通過燃料供應的變化，燃料供應校正成使渦輪排氣溫度回到期望的額定溫度。在該操作模式期間，壓縮機入口導葉保持在大致恒定開啟位置。為了適應溫度下降到額定溫度操作以下的預定溫度水平以下的減負載狀態，系統切換至入口導葉控制操作模式。在操作的導葉控制模式期間，入口導葉以比正常負載操作的情況更精確的溫度校正靈敏度控制。在減負載狀態期間的這種更精確的入口導葉控制確保了減負載期間的改善的燃料/空氣混合物，且隨后改善的效率和最小NOx化合物排放，尤其是在變化的環境溫度條件期間，其中冷空氣以其它方式增加空氣供應。

甚至相關的專利文獻如上文提到，需要一種解決或至少緩解伴隨燃氣渦輪組的快速卸載的高脈動的解決方案。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于控制燃氣渦輪組的方法，燃氣渦輪組沿工作流體的流動方向包括第一燃燒室、連接在第一燃燒室下游的第一渦輪、通過自動點燃而操作的連接在第一渦輪下游的第二燃燒室、連接在第二燃燒室下游的第二渦輪，以及連接成由第一渦輪和第二渦輪驅動的負載，該方法包括以下步驟：測量第一渦輪的出口處的溫度TAT1；根據比率S1R與溫度TAT1之間的預定映射表、基于測量溫度TAT1來確定給送至第一燃燒室的導引件的燃料質量流與給送至第一燃燒室的總燃料質量流的比率S1R；采用預定比率S1R與預定增壓器比率S1R之間的較大一個來用于控制給送至燃氣渦輪組的第一燃燒室的燃料流。

根據本發明的一個可能的實施例，該方法還包括以下步驟：測量負載減小時的負載的卸載梯度；確定測量的卸載梯度大于預定卸載梯度，通過該預定卸載梯度，負載經歷規則卸載過程。

根據本發明的一個可能的實施例，預定映射表在試運行程序中確定，其中試運行程序包括以下步驟：確定燃氣渦輪中的給定入口導葉處的第一脈動頻率和大于第一脈動頻率的第二脈動頻率；根據在燃氣渦輪的試運行程序期間在燃氣渦輪中觀察到第一或第二脈動頻率時的離散地變化的比率S1R來測量離散溫度TAT1，其中對應于溫度TAT1的最大值的比率S1R確定為鼻比率(nose ratio)S1R；將溫度TAT1和對應比率S1R儲存為映射表用于隨后使用。

根據本發明的一個可能的實施例，預定增壓器比率S1R等于鼻比率S1R的1.1到1.5倍。

根據本發明的一個可能的實施例，預定增壓器比率S1R等于鼻比率S1R的1.2到1.4倍。