CN101187317A - 用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于双轴燃气涡轮机的校正参数控制方法，其特征在于，通过第二控制回路提供在部分载荷时的所述涡轮机控制，所述第二控制回路控制通气阀开口由此将燃烧室中的气体温度增量Trise(由此以及燃料－空气比率F/A)保持在指定限度内；通过作为压缩比PR的函数的排气温度TX的多组映射提供所述控制，获得所述多组映射用于所述燃气涡轮机的各种工作条件。

Description

用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法

本申请为申请日为2003年12月10日、申请号为200380109314.5、发明名称为“用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法。

背景技术

众所周知，双轴燃气轮机是一种由压缩机、一或多个燃烧室、和有一或多个台阶的两个涡轮组成的机械；一个涡轮通过一个轴连接压缩机，同时另一个涡轮通过第二轴连接载荷。

从外部环境获取的空气被送入压缩机进行压缩。压缩机可以设有适合的通气阀，也称为排气阀，它将一些压缩空气排放到大气中。

压缩空气经过燃烧室外壳的外侧，由此冷却它们，并随后到达具有将空气和燃料气体(从外部管道获得)混合的功能的一组燃烧器，由此为燃烧提供气体-空气混合。空气与所述气体的预混合可以在随后的一次燃烧区域中控制局部温度，由此限制例如氮的氧化物的污染物形成。

燃烧反应在所述外壳内进行，其中所述气体的温度由此以及其热函增加。

高温和高压下的气体接着穿过适合的管道到达涡轮的不同台阶，其将气体的热函转化为用户可利用的机械能。

公知的是，为了获得任何指定燃气轮机的最高效率，在第一涡轮入口处的气体温度，以下称为温度Tfire，必须尽可能的高，然而在涡轮使用期间能够达到的最高温度受到所使用的材料强度限制。

同样公知的是，为了实现污染物的低排放，燃料-空气比例(在下文中缩写为F/A)必须适当控制；然而，可容许的F/A值受到燃气轮机中点火损失或燃烧室中产生压力脉动的问题限制。

实际上，需要设计一种热力循环用于双轴燃气轮机，其获得高效率和污染物低排放。

然而，燃气轮机的额定热力循环在实际应用中受干扰因素改变，例如：

-环境条件的变化(压力、温度和湿度)；

-入口空气进气管中的压降变化；

-废气排放管中压降的变化；

-低压轴(与用户相连的)速度变化；

如果因为没有对这些干扰因素进行预定修正，它们可能具有以下影响：

-在全负荷的情况下不能获得第一涡轮入口处的最高温度Tfire(和随之产生的涡轮热力性能降低)；

-在全负荷的情况下超过第一涡轮入口处的最高温度Tfire，和随之产生的涡轮维修间隔减小；

-不能获得燃烧室中正确的燃料-空气比例F/A和随之产生例如氮的氧化物(在下文中也缩写为NOx)和一氧化碳的污染物排放量增加，以及出现燃烧室中的危险压力脉动或燃烧室中的点火损失。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能克服上述问题的用于控制Tfire和F/A的方法，具体通过提供一种用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法，其可以实现高机械效率和低污染物排放。

本发明的另一目的是提供一种用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法，该方法是可靠的并且是通过易于在机器控制面板上实施的简单方式实现的。

本发明的这些和其它目的是通过提供一种用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法获得的，即通过第一控制回路提供所述涡轮机的保护，所述第一控制回路控制燃料阀的开口以便将所述涡轮机第一轮入口处的气体温度Tfire和燃料-空气比率F/A保持在指定限度内；所述控制以这样一种方式提供，即，将设定点排气温度TX计算为加入关于个别环境或工作参数的修正值的基准温度TXbase的总和，所述个别环境或工作参数不同于基准参数，其特征在于，存在四个所述修正值，所述排气温度TX通过下列公式表示：

TX＝TXbase+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_Hum+DetalTX_PCNLP

其中

DeltaTX_Dpin是由进气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值，

DeltaTX_Dpout是由排气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值，

-DeltaTX_Hum是由空气相对湿度相对于额定值60％的变化量产生的温度TX的修正值，

-DetalTX_PCNLP是由低压轴速度相对于额定值100％的变化量产生的温度TX的修正值。

附图说明

通过以下说明，根据本发明用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法的特征和优点将更清楚，所述说明借助实施例提供并且没有限制性意义，其与附图结合，其中：

图1示出相对于机器已经达到标准条件下Tfire或F/A极限值的工作条件，排气温度TX和压缩率PR之间的相互关系，换句话说其中低压轮的速度是100％、进气和排气管中的压降是零以及相对湿度是60％；该曲线示出燃气轮机的最高可允许排气温度；

图2示出标准工作条件下最高排气温度的两条曲线：第一条曲线21表示由于达到Tfire极限值的最高排气温度曲线；第二条曲线23表示由于达到F/A极限值的最高排气温度曲线；

图3示出由于Tfire极限值引起的最高排气温度曲线如何受低压轮速度的变化而改变；

图4示出由F/A极限值引起的最高排气温度曲线如何受低压轮速度的变化而改变；

图5是由环境湿度相对于60％标准值的变化量引起的最高排气温度变化之间相互关系的图表；

图6是示出最高排气温度变化和相对于标准值0mm水柱(缩写为0mmH2O)的入口管中压降变化之间的相互关系；

图7示出最高排气温度变化和相对于标准值0mm水柱的排气管中压降变化之间的相互关系；

图8示出排气温度TX和压缩比PR和环境温度(用作独立参数)之间的相互关系，相对于机器已经达到标准条件下F/A额定值的工作条件，换句话说，具有100％的低压轮速度、进气和排气管中零压降和60％的相对湿度；该曲线表示获得F/A额定值的预期排气温度；

图9是通过相对于环境温度无量纲化图8而从图8导出的；

图10示出相对不同低压轮速度的一组无因次化曲线(如图9中所示)；

图11示出获得额定F/A必须的排气温度变化和相对于标准值60％的环境湿度变化之间的相互关系；

图12示出获得额定F/A必须的排气温度变化和相对于0mm水柱的标准值的进气管中压降变化之间的相互关系；

图13示出获得额定F/A必须的排气温度变化和相对于0mm水柱的标准值的排气管压降变化之间的相互关系。

具体实施方式

参照附图，说明用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法。

控制系统由两个反馈控制回路组成，通过所述反馈控制回路独立完成以下动作：

1.第一回路：通过限制燃料阀的开口以使Tfire和F/A保持在特定限度内从而保护机器；

2.第二回路：通过控制排气阀的开口控制F/A。

我们将从论述用于保护机器避免高Tfire或F/A值的控制回路开始。

当出现以下情况之一时，遇到全负荷下的有限工作条件：

-在燃烧室中达到最大燃料与空气比率F/A，换句话说存在燃烧室中气体的最大温度增量Trise；

-出现最高温度Tfire。

这些极限能用在平面PR-TX上的曲线形式表示，换句话说将排气温度TX表示为轴向式压缩机压缩比PR的函数的曲线：当达到该曲线上的条件时，燃料流量减小，由此所述曲线表示最大可能排气温度的曲线。

图1示出在100％负荷速度下(换句话说是施加载荷的低压轴速度)以及0mm水柱的进气口和排气口压降和60％的相对湿度，以兰金度数表示的最大可能排气温度TX的曲线示例图表，其作为压缩比PR的函数。

更精确地说，图1的图表中的曲线有三个区域。

对于低压缩比PR，由于排气管材料上的限制，存在最大排气温度TX的水平区域11。随着压缩比增大，曲线随区域13下降，其中由最大Tfire产生的限制可以适用。

曲线延继至区域15，其中最大Trise的限制是决定因素，随着压缩比PR增大，温度TX进一步下降。

图2示出最大可能排气温度TX的两条曲线，其作为压缩比PR的函数。

更精确地说，有关于最高温度Tfire的曲线21和关于最大Trise的曲线23。两条曲线21和23有线性达到第一近似、具有负斜率的趋势，具体地，两条曲线在25处交叉。

通过对于各个压缩比PR从曲线21和23选择最小温度TX，确定实际温度TX的控制曲线。

由此在低压缩比PR时，最大Tfire是决定因素，而从交叉点25向前最大Trise的限制变成决定性的。

相对于最大Tfire的曲线21保护机器避免由超额温度因过热而引起的损伤，并始终有效。

另一方面，取决于最大可能F/A比率和由此取决于最大Trise的曲线23，可以被改变从而满足燃烧系统的特定要求。

因此使两条曲线21和23在两个分开图表中也可用是有作用的，由此能建立两个不同的基准点或设定点用于燃料控制回路的TX控制器。通过从将压缩比PR输入曲线21和曲线23而获得的TX值中选择最小值，最小值选择器将选择排气温度TX的适当设定点。

最终，各环境条件和低压轴上的各载荷特性需要特定温度控制曲线。

为了考虑不同情况，用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法根据以下公式实现，以便确保燃气轮机始终处于理想配置：

TX＝TXbase+DeltaTX_DPin+DeltaTX_DPout+DeltaTX_Hum+DetalTX_PCNLP

显然，产生了线性近似，其中：

-TXbase是在100％的低压轴转速、0mm水柱的排气和进气管中压降和60％相对湿度时获得的最高排气温度(参见图1)；这等于图2的曲线21和23对于相同的PR形成的TX最小值；

-DeltaTX_Dpin是由进气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值(参见图6)；

-DeltaTX_Dpout是由排气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值(参见图7)；

-DeltaTX_Hum是由空气相对湿度相对于额定值60％的变化量产生的温度TX的修正值(参见图5)；

-DetalTX_PCNLP是由低压轴速度相对于额定值100％的变化量产生的温度TX的修正值(参见图5)；构建该参数作为TXbase与图3和4中曲线对于相同PR形成的TX最小值之间的差值。

因此，在上述等式中，排气温度TX从基准温度TXbase导出，命名为DeltaTX_Dpin、DeltaTX_Dpout、DeltaTX_Hum和DetalTX_PCNLP的四个修正值被加入所述基准温度TXbase。

各修正项与不同于基准参数的个别环境或工作参数有关，并通过燃气轮机的计算机模拟计算。通过对不同于基准条件的各条件设定达到最大可能温度Tfire或Trise而产生所述模拟。

将通过上述模拟形成的排气温度TX与基准温度TXbase进行比较，以便能够将修正项适当估算为差值。

因为定义了两条控制曲线21和23，因此提供两个温度TXbase，并且各个修正项必须被加入二者。

我们现在将说明估算DetalTX_PCNLP的方法，换句话说是由低压涡轮(载荷施加到其上)速度和基准速度之间的差值产生的排气温度校正项。

对于排气温度TX的校正值，低压涡轮速度是最重要的参数，因为它直接作用于低压涡轮的效率并因此也作用于Tfire。

因此，可以考虑这种重要性，为各个设想速度生成最高排气温度曲线。

由此估算当前排气温度TX的等式变得与上述等式略有不同，换句话说是

TX＝TXbase(PCNLP)+DeltaTX_DPin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_Hum

其中TXbase(PCNLP)是为低压涡轮的特定速度构建的基准温度。

显然，将会有两个TXbase(PCNLP)值：这是因为存在最高温度Tfire的曲线21和最大可能Trise的曲线23。由此，需要以下公式，因为基础曲线与压缩比PR有关，因此具有附加修正量：

TX_maxTfire＝TXbase_maxTfire(PCNLP，PR)+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_Hum

TX_maxTrise＝TXbas_maxTrise(PCNLP，PR)+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_Hum。

其中，TXbase_maxTfire(PCNLP，PR)是最高温度Tfire的数值，TXbas_maxTrise(PCNLP，PR)是最高可能Trise的数值。温度曲线TXbase_maxTfire和TXbas_maxTrise也都能用二维表格的形式给出，因为有两个独立变量，即压缩比PR和低压涡轮速度PCNLP。

图3示出最高温度TX的图表，所述最高温度TX作为压缩比PR的函数，其可以使达到最大Tfire。其示出一组曲线27，每一条曲线针对一特定速度值PCNLP。更精确地，随着该速度增加，曲线27基本具有逐渐变大的负斜率，并始终具有随压缩比增大而下降的类型。

图4示出最高温度TX的图表，所述最高温度TX作为压缩比PR的函数，其可以达到最大Trise。其示出一组曲线29，每一条曲线针对一特定速度值PCNLP。更精确地，随着该速度增加，曲线29基本具有逐渐变大的负斜率，并始终具有随压缩比增大而下降的类型。

我们现在将说明估算DeltaTX_Hum项的方法，换句话说是考虑环境湿度的温度TX的修正值。

实际上，表征空气湿度的重要参数不是相对湿度(RH)，其还取决于温度和大气压，而比湿度(SH)是空气水含量的绝对值。

此外，根据当前的实践，通过假定60％的恒定相对湿度而构建最高排气温度TX的曲线。

由于这两个原因，用于表示空气中湿量的最合适的参数看起来是差值DeltaSH，其定义为实际比湿度和在60％的相对湿度时的比湿度(在相同的温度和大气压条件下)之间的差值，参照以下公式：

DeltaSH＝SH当前-SH_60％RH。

在图表上将DeltaTX_Hum绘制为DeltaSH的函数时，在这两个变量之间出现线性关系。

因此，为了在根据本发明用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法中完成由空气湿度产生的修正，必须使用两种相互关系，即：

-如图5所示，DeltaTX_Hum作为DeltaSH的函数；

-SH_60％RH作为大气温度的函数，其可以通过对以下值进行插值而构建，其中温度以摄式度数表示：

SH_60％RH(T＝-40)＝0.000070

SH_60％RH(T＝-35)＝0.000116

SH_60％RH(T＝-30)＝0.000188

SH_60％RH(T＝-25)＝0.000299

SH_60％RH(T＝-20)＝0.000464

SH_60％RH(T＝-15)＝0.000707

SH_60％RH(T＝-10)＝0.001059

SH_60％RH(T＝-5)＝0.001560

SH_60％RH(T＝0)＝0.002263

SH_60％RH(T＝5)＝0.003324

SH_60％RH(T＝10)＝0.004657

SH_60％RH(T＝15)＝0.006367

SH_60％RH(T＝20)＝0.008670

SH_60％RH(T＝25)＝0.011790

SH_60％RH(T＝30)＝0.015966

SH_60％RH(T＝35)＝0.021456

SH_60％RH(T＝40)＝0.028552

SH_60％RH(T＝45)＝0.037585

SH_60％RH(T＝50)＝0.048949

图5示出DeltaTX_Hum和DeltaSH之间的线性关系，用直线31示出。

现在我们将说明参数DeltaTX_Dpin，换句话说是由进气管压降产生的温度修正值。

因为已经选择零值作为进气管中压降的基准，换句话说没有压降，所以修正值DeltaTX_Dpin能直接表示为所测量的压降Dpin的函数。

通过实施不同模拟，对于所述模拟确定达到最大Tfire或最大Trise和压降不等于零，发现在Dpin和DeltaTX_Dpin之间存在一种相互关系。这种相互关系是线性达到第一近似的并示于图6中。

更精确地，图6示出DeltaTX_Dpin和以毫米水柱表示的Dpin之间的线性关系，它用直线33示出。

现在我们将研究DeltaTX_Dpout，换句话说是由排气管中压降产生的温度修正值。

因为已经选择零值作为进气管中压降的基准，换句话说没有压降，所以修正值DeltaTX_Dpout能直接表示为所测量的压降DPout的函数。

通过进行已经确定达到最大Tfire或最大Trise和压降不等于零的不同模拟，发现在Dpout和DeltaTX_Dpin之间存在一种相互关系。这种相互关系是线性达到第一近似的并示于图7中。

更精确地，图7示出DeltaTX_Dpout和以毫米水柱表示的Dpout之间的线性关系，它用直线35示出。

第二回路：现在我们将说明通过在部分载荷时控制排气阀开口而控制F/A(并由此控制Trise)的控制回路。所述阀位于大气和轴向式压缩机的出口之间。控制回路控制器的设定点取自一组TX-PR映射，获取所述TX-PR映射用于机器的所有工作条件。

对于各个环境条件，存在无限数量的排气温度TX的曲线用于实现额定F/A(或额定Trise)：具体地，如果其他条件保持不变，限定一条用于大气温度各值的控制曲线是可能的。

图8示出最高温度TX的图表，用于在低压轴特定速度时的部分载荷，所述最高温度TX作为压缩比PR的函数。其示出一组曲线37，每一条对应大气温度特定值。更精确地，随着所述温度增加，曲线37总体取得更高值，同时始终具有随压缩比PR增加而下降的类型。

根据本发明，使用校正参数方法，其中前述的所有曲线37减少为单一曲线39，如图9中所示，由此排除大气温度的相关性。

通过以下数学变换获得曲线39：

TTX＝TX·(15/TCD)X

其中

-TX是实际排气温度；

-15是基准温度，其在此情况中用摄式度数表示；

-TCD是压缩机的排气温度，用与所述常量一致的度量单位表示，因此在此情况中用摄式度数表示；

-X是无量纲指数，用这样一种方法计算它，即，使得用这种方法计算的TTX值和内插曲线39的值之间的平均二次偏差最小；

-TTX是通过前述关系变换的排气温度，以下称为减少的温度。

当实际PR值已知时，在进行上述变换的逆向变换之后，曲线39产生用于F/A的(和由此用于Trise的)控制回路的TX控制器的设定点。

使用曲线39使得无需输入用于描述图8的所有曲线37所必须的大量点。

即使排除对大气温度的相关性，用于部分负载的温度TX的曲线取决于以下条件：

-进气管中的压降；

-排气管中的压降；

-大气湿度；

-载荷特性(例如，通过载荷与速度之间的相互关系)。

采用与上述关于最高排气温度曲线类似的方法，用于燃气轮机的校正参数控制方法使得可以考虑不同于用于部分载荷控制曲线情况的设计条件的工作条件。

这用下列公式表示：

TX＝TXbase+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_RH+DetalTX_PCNLP

其中TXbase是通过逆向变换预先给定的公式得到的，由此：

TXbase＝TTX/((15/TCD)^X)。

上述等式的各项表示对考虑前述参数的基准温度曲线的修正值。

通过燃气轮机的计算机模拟计算各修正项。对于不同于基准条件和在不同部分载荷下的各个条件，通过确定达到预期F/A比率(和由此达到预期Trise)，进行所述模拟。

将通过前述模拟构建的排气温度TX与基准温度TXbase进行比较，以便将修正项适当估算为差值。

现在我们将说明估算DetalTX_PCNLP项的方法，换句话说是由施加有载荷的低压涡轮的速度引起的排气温度修正值。

如上所述，低压涡轮速度是排气温度TX的修正值最重要的参数，因为它直接作用于低压涡轮的效率并由此也作用于Tfire。

为了考虑这种重要性，为各个设想温度生成部分载荷排气温度曲线。

估算当前排气温度TX的等式因此变成与前面给出的略有不同，由此：

TX＝TXbase(PCNLP)+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_RH

其中TXbase(PCNLP)是为低压涡轮的特定速度构建的基准温度。

图10示出换算温度图表，换算温度作为压缩比PR的函数。其示出一组曲线41，每一条曲线对应一个特定速度值PCNLP。为了得到参数TXbase的真值，指数X的值必须已知；所述指数是低压轮速度的函数，以下通过示例的方式提出双轴轮机的代表值：

如果PCNLP＝105％，X＝0.323

如果PCNLP＝100％，X＝0.33225

如果PCNLP＝90％，X＝0.34

如果PCNLP＝80％，X＝0.34425

如果PCNLP＝70％，X＝0.351

如果PCNLP＝60％，X＝0.348

如果PCNLP＝50％，X＝0.3505。

现在我们将说明估算DeltaTX_RH的方法，换句话说是由环境湿度产生的温度修正值。

环境湿度的基准值是60％。空气中水含量的当前值(比湿度)不是常量，而是取决于大气温度。

为了估算不同条件下湿度的影响，在本发明中考虑了以下内容：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-三种相对湿度等级(0％、60％、100％)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

因此，进行九种模拟，其确定达到预期F/A值并由此达到预期Trise值，以便得到基准水平。然后在图表中将TX的当前水平绘制成PR的函数。

上述图表和基础曲线之间的差值产生DeltaTX_RH，由此将其表示为公式：

DeltaTX_RH＝TX-TXbase。

在图11中，将DeltaTX_RH值绘制为DeltaSH的函数，其中将DeltaSH定义为比湿度当前值SH当前和RH＝60％时的比湿度SH_60％RH之间的差值，SH_60％RH是基准值。将它表示为公式：

DeltaSH＝SH_当前-SH_60％RH

图11示出两条直线43和45，它们随DeltaSH增加而上升，其中在DeltaSH小于0之处有效的直线43比在DeltaSH大于0之处有效的直线45具有更大的斜率，两条直线43和45穿过轴线原点附近的一点。例如，直线43上的点44表示在50℃的环境温度和RH＝0％时的各种部分载荷；直线45上的点46表示在50℃的环境温度和RH＝100％时的各种部分载荷。

更具体地，图11示出：

-对于预定的DeltaSH，DeltaTX_RH实际上独立于载荷，并且因此也与压缩比PR无关(在50℃和0％的RH时观察到3的最大偏差)；

-DeltaTX_RH与DeltaSH线性成比例，正如直线43和45的两部分所示。

已经说明SH_60％RH和环境温度之间的关系。

现在我们将说明参数DeltaTX_Dpin，换句话说是由进气管中压降产生的排气温度的修正值。

因为选择零值作为进气管中压降的基准值，换句话说是没有压降，能直接将修正值DeltaTX_Dpin表示为所测量的压降Dpin的函数。

为了计算不同条件下进气管中压降的影响，在本发明中考虑以下内容：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-三种进气管中的压降(0，100和200毫米水柱)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

在部分载荷时，所考虑的压降适当减小。

由此，进行九种模拟，其确定达到预期F/A值，并因此达到预期Trise值，由此得到基准水平。然后在图表上将TX的当前值绘制为PR的函数。

前述图表与基础曲线之间的差值产生DeltaTX_Dpin；由此将它表达为公式：

DeltaTX_Dpin＝TX-TXbase。

在图12中将DeltaTX_Dpin值绘制为Dpin的函数。

图12示出随Dpin增加上升的直线47，Dpin用毫米水柱表示。

更具体地，图12示出：

-对于特定的Dpin，DeltaTX_Dpin基本上独立于载荷，并由此也基本与压缩比PR无关(观察到2的最大偏差)；

-DeltaTX_Dpin是与Dpin线性成比例。

现在我们将说明参数DeltaTX_Dpout，换句话说是由排气管中压降产生的温度修正值。

因为选择零值作为排气管中压降的基准，换句话说是没有压降，修正值DeltaTX_Dpout能直接表示为所测量的压降Dpout的函数。

为了计算不同条件下排气管中压降的影响，本发明中考虑以下内容：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-三种排气管中的压降(0，100和200毫米水柱)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

在部分载荷时，所考虑的压降适当减小。

由此进行九种模拟，确定达到预期F/A值，并因此达到预期Trise值，由此得到基准水平。然后在图表上将TX的当前值绘制成PR的函数。

前述图表和基础曲线之间的差值产生DeltaTX_Dpout；由此将它表示为公式：

DeltaTX_Dpout＝TX-TXbase。

在图13中将DeltaTX_Dpout值绘制成Dpout的函数。

图13示出随Dpout增大而上升的直线49，Dpout用毫米水柱表示。

总之，考虑到上述说明，根据本发明用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法，用于计算最高排气温度TX的相互关系是：

TX＝TTX(PCNLP，PR)/((15/TCD)^X(PCNLP))+DeltaTX_RH(DeltaSH)+DeltaTX_Dpin(Dpin)+DeltaTX_Dpout(Dpout)。

根据本发明的方法能在具有干氮氧化物(NOx)减少系统(也称之为干低NOx或DLN系统)的双轴燃气轮机中有利实施。

通过上述说明，根据本发明用于双轴燃气轮机地校正参数控制方法的特征和优势已经很明显。

尤其应当强调的是，将校正参数引入DLN双轴涡轮机的控制使得可以通过简单的关系式校正和消除由干扰因素产生的影响，所述关系式能在现有控制面板中简便实施。

最后，显然的是，可以用许多方式对以这种方式设计的用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法进行改变和变化，而不脱离本发明；此外，可以采用等效因素或参数替换所有部分。

因此，本发明的保护范围由权利要求限定。

Claims (27)

1.一种用于双轴燃气涡轮机的校正参数控制方法，其特征在于，通过第二控制回路提供在部分载荷时的所述涡轮机控制，所述第二控制回路控制通气阀开口由此将燃烧室中的气体温度增量Trise(由此以及燃料-空气比率F/A)保持在指定限度内；通过作为压缩比PR的函数的排气温度TX的多组映射提供所述控制，获得所述多组映射用于所述燃气涡轮机的各种工作条件。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对大气温度的各值限定控制曲线。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，存在一图表，其示出对于部分载荷在低压轴预定速度时的所述温度TX和压缩比之间的关系，各关系曲线(37)与大气温度的特定值相关，随着所述温度升高，所述曲线总体具有更高值，并具有随压缩比PR减小而下降的类型。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述曲线(37)减少为单一曲线(39)，由此消除与大气温度的相关性。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述曲线(39)通过以下数学变化获得：

TTX＝TX(15/TCD)^X

其中

-TX是实际排气温度；

-15是基准温度；

-TCD是压缩机的排气温度，采用与所述常量一致的度量单位表示；

-X是无量纲指数，用这样一种方法计算它，即，使得用这种方法计算的TTX值和内插曲线(39)之间的平均二次偏差最小；

-TTX是变换的排气温度，换句话说是减少的温度。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当实际PR值已知时并且在实施所述变换的逆向变换之后，曲线(39)产生基准温度Txbase，根据它计算设定点用于所述第二F/A控制回路的控制器。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过线性近似计算所述排气温度TX，作为加入关于个别环境和工作参数的修正值的基准温度Txbase的总和，所述个别环境和工作参数不同于基准参数。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，存在四个所述修正值，所述排气温度TX用以下公式表示：

TX＝TXbase+DeltaTX_Dpin+DeltaTX_Dpout+DeltaTX_Hum+DetalTX_PCNLP

其中

Txbase通过逆向转换所述变换得到，由此：

TXbase＝TTX/((15/TCD)^X)；

DeltaTX_Dpin是由进气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值；

DeltaTX_Dpout是由排气管中压降相对于额定值0mm水柱的变化量产生的温度TX的修正值；

-DeltaTX_Hum是由空气相对湿度相对于额定值60％的变化量产生的温度TX的修正值；

-DetalTX_PCNLP是由低压轴速度相对于额定值100％的变化量产生的温度TX的修正值。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过燃气涡轮机的计算机模拟计算各修正项，确定预定的F/A比率，对于不同于基准条件的各种条件和在不同的部分载荷时，通过将所述模拟与基准温度TXbase进行比较构建所述排气温度TX，由此以适当方式将所述修正项估算为差值。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述最高温度TX作为压缩比PR的函数的图表中示出一组曲线(41)，每一条曲线对应一个特定速度值PCNLP。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，用于估算当前排气温度TX的等式是：

TX＝TXbase(PCNLP)+DeltaTX_DPin+DeltaTX_DPout+DeltaTX_RH

其中TXbase(PCNLP)是对于所述低压涡轮的特定速度产生的基准温度。

12.如权利要求5和11所述的控制方法，其特征在于，所述指数X是低压涡轮速度的函数。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，通过内插在多个设定速度PCNLP下计算的X值，可以计算用于中间速度PCNLP的所述指数X：

如果PCNLP＝105％，X＝0.323

如果PCNLP＝100％，X＝0.33225

如果PCNLP＝90％，X＝0.34

如果PCNLP＝80％，X＝0.34425

如果PCNLP＝70％，X＝0.351

如果PCNLP＝60％，X＝0.348

如果PCNLP＝50％，X＝0.3505。

14.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过考虑以下内容计算所述修正值DeltaTX_RH：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-三种相对湿度水平(0％、60％、100％)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，进行九种模拟，确定预定的F/A值，以便达到基准水平，然后在图表上将TX的当前值绘制成PR的函数，同时在所述图表和基础曲线之间的差值产生所述DeltaTX_RH，如下式所示：

DeltaTX_RH＝TX-Txbase。

16.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在图表上将所述DeltaTX_RH值绘制为比湿度当前值SH当前和RH＝60％时的比湿度SH_60％RH之间的差值DeltaSH的函数，所述SH_60％RH是基准值，由此

DeltaSH＝SH当前-SH_60％RH。

17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述图表示出两条直线(43和45)，它们随DeltaSH增加而上升，其中在DeltaSH小于0时有效的第一条直线(43)具有比第二条直线(45)大的斜率，所述第二条直线在DeltaSH大于0时有效，两条直线(43和45)穿过轴线原点附近的一点。

18.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述修正值DeltaTX_Dpin直接表示为所测量的压降Dpin的函数。

19.如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，考虑以下内容：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-进气口中的三种压降(0、100和200毫米水柱)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

20.如权利要求19所述的控制方法，其特征在于，进行九种模拟，确定达到预定的F/A值，以便达到基准水平，然后在图表上将TX的当前值绘制成PR的函数，所述图表和基础曲线之间的差值产生所述DeltaTX_Dpin，这以下列公式表示：

DeltaTX_Dpin＝TX-TXbase。

21.如权利要求20所述的控制方法，其特征在于，所述DeltaTX_Dpin值与所述Dpin线性相关(47)，所述值随Dpin增大而增加。

22.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述修正值DeltaTX_Dpout直接表示为所测量的压降Dpout的函数。

23.如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，考虑以下内容：

-三种环境温度(非常冷的天气、国际标准化组织标准条件、非常热的天气)；

-排气口中的三种压降(0、100和200毫米水柱)；

-根据三次曲线定律的载荷特性。

24.如权利要求23所述的控制方法，其特征在于，进行九种模拟，确定达到预定的F/A值，以便达到基准水平，然后在图表上将TX的当前值绘制成PR的函数，所述图表和基础曲线之间的差值产生所述DeltaTX_Dpout，如下式所示：

DeltaTX_Dpout＝TX-TXbase。

25.如权利要求24所述的控制方法，其特征在于，所述DeltaTX_Dpout的值与所述Dpout线性相关(47)，所述值随Dpout增大而增加。

26.如权利要求17、21和25所述的控制方法，其特征在于，用于计算最高排气温度TX的相互关系是：

TX＝TTX(PCNLP，PR)/((15/TCD)^X(PCNLP))+

DeltaTX_RH(DeltaSH)+

DeltaTX_Dpin(Dpin)+

DeltaTX_Dpout(Dpout)。

27.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述双轴燃气涡轮机设有干氮氧化物(NOx)减少系统。

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