JP2014058983A - ガスタービンの燃料供給圧力要件を低下させるための圧力制御方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本システム及び方法は、運転可能範囲の拡大とガスタービントリップの減少とをもたらす。本方法によると、ガスタービンは、外気条件及びガスタービン圧縮機圧力比の関数として決定された供給圧力で始動及び運転することが可能になる。それにより、運転可能幅が増大し、またガス燃料圧縮機の必要性が減少又は排除される。本方法は、前記燃料ノズルに対する上流側の第1の必要燃料圧力を決定する段階と、前記第1の必要燃料圧力に基づいて前記ガス制御バルブの上流側の最低許容圧力要件を決定する段階と、前記最低許容圧力要件に基づいて前記圧力制御バルブの制御のための燃料圧力基準を決定する段階と、を含む。
【選択図】 図4
Description
本発明は、従来方式のガス燃料制御原理を具現化した従来型の一定の最悪ケース要件に従うのではなく、ガス燃料供給圧力要件を外気条件の関数としてスライドさせることを可能にすることによって現在の理論的枠組みを変えようとするものである。本発明を具現化したスライディング又は変調圧力制御の目的は、従来方式の制御原理により可能であったよりも低いガス燃料供給圧力でガスタービンを始動及び運転するのを可能にすることにある。従って、上述のように、本発明は、それ以下ではガスタービンが始動しなくなるガス燃料供給圧力要件を、例えば外気温度、外気圧力及びガスタービン負荷の関数として決定するのを可能にする圧力制御方法及びシステムを提供する。
燃料圧力=f(CPD、燃料流量、燃料温度、ノズルAe)であり、ここで、CPD=圧縮機吐出圧力であり、またノズルAe=ノズル有効面積(上流側及び下流側の圧力、速度及び温度に応じて決まる「補正」物理的面積。この補正面積は、「吐出係数」(Cd)と呼ばれる倍増係数を使用する。)である。
M=燃料流量(lb/sec)
Pcc=CPD−燃焼器圧力損失
Ae=ノズル有効面積
g=重力による加速度(ft/sec2)
k=比熱比(CP/CV)
R=一般ガス定数(lbf.ft/lbm.R)
T=燃料温度(ランキン度)、である。
燃料供給圧力(fx)=P4+配管圧力損失+ガス制御バルブ圧力損失
として算出することができる。
12 主燃料パイプ
14、16、18、20 分配パイプ
22、24、26、28 燃料ノズル
30、32、34、36 ガス流量制御バルブ
38 停止/速度比バルブ
40 圧力変換器
42 ストレーナ
44 補助停止バルブ
Claims (10)
- ガスタービン燃焼器において圧力制御バルブから複数の燃料ノズルのガス制御バルブに燃料供給するための燃料圧力基準を決定する方法であって、
前記燃料ノズルに対する上流側の第1の必要燃料圧力を決定する段階と、
前記第1の必要燃料圧力に基づいて前記ガス制御バルブの上流側の最低許容圧力要件を決定する段階と、
前記最低許容圧力要件に基づいて前記圧力制御バルブの制御のための燃料圧力基準を決定する段階と、
を含む方法。 - 前記最低許容圧力要件が、前記ガス制御バルブのチョーク状態作動を維持するための最低許容燃料圧力である、請求項1記載の方法。
- 前記燃料圧力基準が、前記最低許容圧力要件、使用可能供給圧力及びベース負荷燃料圧力要件に基づいて決定される、請求項1記載の方法。
- 前記ベース負荷圧力要件が、外気低温日のベース負荷圧力要件に基づいている、請求項3記載の方法。
- 前記最低許容圧力要件が、前記第1の必要燃料圧力、前記ガス制御バルブと前記燃料ノズルとの間での配管圧力損失、並びにガス制御バルブ圧力損失に基づいて決定される、請求項3記載の方法。
- 前記第1の必要燃料圧力が、圧縮機吐出圧力に基づいて選択的に決定される、請求項1記載の方法。
- 前記第1の必要燃料圧力P4が、非チョーク状態ノズル圧力比の場合には、次式として決定され、
M=燃料流量(lb/sec)
Pcc=CPD−燃焼器圧力損失
Ae=ノズル有効面積
g=重力による加速度(ft/sec2)
k=比熱比(CP/CV)
R=一般ガス定数(lbf.ft/lbm.R)
T=燃料温度(ランキン度)
である。 - 複数の燃料ノズル(22、24、26、28)と該燃料ノズルに対する燃料供給圧力を制御するための圧力制御システム(10)とを備えるガスタービン燃焼器であって、当該ガスタービン燃焼器が、
主燃料パイプ(12)と前記燃料ノズル(22、24、26、28)への分配燃料パイプ(14、16、18、20)とを含む燃料パイプであって、上流の燃料入口から前記燃料ノズルに流れるガス燃料のための通路を形成する燃料パイプと、
前記燃料ノズル(22、24、26、28)への前記分配燃料パイプ(14、16、18、20)内の燃料流量を制御するための燃料流量制御バルブと、
前記燃料流量制御バルブ(30、32、34、36)の上流側において前記主燃料パイプ(12)内に配置された圧力制御バルブ(38)と
を含んでおり、
前記制御システム(10)が、前記圧力制御バルブ(38)の下流側の圧力P2及び前記燃料流量制御バルブ(30、32、34、36)を通る流量を制御するように該圧力制御バルブ及び燃料流量制御バルブに作動的に結合され、
前記制御システムが、圧縮機吐出圧力に基づいて前記圧力制御バルブの制御のための燃料圧力基準を選択的に設定する、
ガスタービン燃焼器。 - 前記制御システム(10)が、前記ガス制御バルブ(30、32、34、36)のチョーク状態作動を維持するための最低必要燃料圧力に基づいて前記圧力制御バルブ(38)の制御のための前記燃料圧力基準を選択的に設定する、請求項8記載のガスタービン燃焼器。
- 前記制御システムが、前記最低圧力要件に基づいて前記燃料圧力基準を選択的に設定し、
前記最低圧力要件が、前記燃料ノズルに対する上流側の第1の必要燃料圧力P4に基づいて決定され、
前記制御システムが、前記第1の必要燃料圧力P4を、非チョーク状態ノズル圧力比の場合には、次式として算出し、
M=燃料流量(lb/sec)
Pcc=CPD−燃焼器圧力損失
Ae=ノズル有効面積
g=重力による加速度(ft/sec2)
k=比熱比(CP/CV)
R=一般ガス定数(lbf.ft/lbm.R)
T=燃料温度(ランキン度)
である。
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