[發明專利]包括內插工作曲線偏差的燃氣輪機的運行

有效

• 申請號: 201680032701.0
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN107771243B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: K·豪斯曼;C·塞勒;D·瓦爾
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: F02C9/28
• 分類號: F02C9/28;F02C7/228
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本發明涉及一種用于在部分負載運行期間運行燃氣輪機(1)的運行方法，該方法包括以下步驟：預設在預定溫度值(T0)處的功率設定值(LS)；確定所述燃氣輪機(1)的、溫度(T)相關于功率(L)的兩條工作曲線(FL)，其中功率設定值(LS)被布置在工作曲線(FL)之間；確定在基本恒定的預定溫度值(T0)處兩條工作曲線(FL)的功率差(LU)；確定在基本恒定的預定溫度值(T0)處所預設的功率設定值(LS)與兩條工作曲線(FL)中的一條工作曲線的功率偏差(LA)；基于功率差(LU)和功率偏差(LA)來計算內插工作曲線偏差(IFA)，其中溫度(T)是渦輪機出口溫度(ATK)或以計算方式確定的渦輪機入口溫度。

技術領域

本發明涉及一種用于在部分負載運行期間運行燃氣輪機的方法。在這種部分負載運行期間，燃氣輪機通常遵循以合適控制參數預編程的控制系統，所述控制參數例如也可以作為更大運行范圍上的工作曲線而被提供。因此，例如在所謂的功率運行期間，也就是說，在燃氣輪機的輸出功率被設定為控制參數的運行期間，可以在控制系統中預先確定運行曲線的集合，其中預定的溫度值與燃氣輪機的選定功率值相關聯。該溫度值對應于與用于確定燃氣輪機的功率相關的溫度值，其中該溫度值例如可以是渦輪機入口溫度或渦輪機出口溫度。相關的工作曲線在功率運行期間被用作參考值，借助于該參考值可以建立期望的功率值。換句話說，這些工作曲線被用作控制設定值的集合，燃氣輪機控制系統將功率值調節至所述控制設定值的集合。

背景技術

然而，除了這樣的溫度值之外，這些工作曲線例如還可以包括：關于可變壓氣機導向擋板(壓氣機導向靜葉)的位置的運行參數、以及其他運行參數，這些其他運行參數例如是噴射到燃氣輪機中的水的量、或者燃氣輪機中各個燃燒器或燃燒器級的燃料量分配，以適當地調節燃氣輪機的功率。

工作曲線通常在燃氣輪機中針對多樣化的運行行為而被單獨建立，并且被存儲在燃氣輪機的控制系統中。在這種情況下，工作曲線被確定以使得在工作曲線的每個點處均可以實現燃氣輪機的穩定運行。具體而言，燃氣渦輪機不同燃燒器的具體燃料分配作為運行參數而存儲在各條工作曲線中，并且通常在工作曲線內部不會改變或僅輕微改變。如果當前燃氣輪機的運行將沿著預定的第一工作曲線改變為根據第二工作曲線來執行，則需要在這些工作曲線之間改變，其中第二工作曲線偏離第一工作曲線。如果兩條相關的工作曲線相對比較靠近，則可以在第一工作曲線與第二工作曲線之間進行直接轉換，而無需考慮燃氣輪機運行中的不穩定性。但是，如果兩條工作曲線相距較遠，則這種改變導致燃氣輪機可能轉換到不穩定的運行范圍，在最差的情況下，這甚至會導致燃氣輪機的緊急停機。

雖然在現有技術(例如在EP 2 071 157A1)中，確實描述了這種工作曲線之間的改變，但是該現有技術未能充分考慮在各條工作曲線之間改變期間的不穩定運行模式的問題。因此，例如EP 2 071 157A1教導了各條工作曲線之間的任意改變，但沒有指出由于可適用于新工作曲線的新運行參數而可能導致不穩定的運行。

特別地，由于燃氣輪機的各個燃燒器或燃燒器級在兩條工作曲線之間的不同燃料分配，所以在兩條工作曲線之間的改變期間，可能在燃燒室中發生相對突變，這使得燃氣輪機運行至少暫時變得不穩定。盡管在沿著工作曲線的運行期間，通常通過適當控制燃氣輪機而基本穩定地保持在工作點上，但是這種控制大部分只是為了補償較小的偏差而設計的。關于這一點，沿著工作曲線的少量偏差在大多數情況下的表現沒有問題。然而，在跨多條工作曲線運行時產生的偏差有時不能被燃氣輪機控制系統無干擾地消除。

DE102006008483A1教導了與此有關的另一種方法，根據該方法，基于燃氣輪機的燃料氣體比(例如，先導比、缸容積比和主比)來確定燃料流量控制閥的閥位置的命令值。在這種情況下，例如也可以有針對性地通過線性內插，來計算入口導向靜葉的開度，從而得到1500℃的渦輪機入口溫度。針對內插，在這種情況下提供了如下表值，所述表值在某些點處使某些開度與燃氣輪機的功率和進氣溫度相關聯。然而，這種方法的缺點是無法實現依賴于燃氣輪機運行的工作曲線。