CN106232964A - 控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制装置及控制方法,所述控制装置(101)控制燃料气体供给系统(100),所述燃料气体供给系统具有:压缩机(1),将压缩的燃料气体供给至负载机器(15);流入量调整机构(5),调整燃料气体对压缩机(1)的流入量;防喘振阀(7),用于使从压缩机(1)排出的燃料气体返回到压缩机(1)的入口侧;及入口压力调整阀(9),调整朝向流入量调整机构(5)供给的燃料气体的压力,所述控制装置(101)具备:主压力调整部(101a),利用第1前馈控制值(MV0)及反馈控制值(MV1)控制流入量调整机构(5)及防喘振阀(7),所述第1前馈控制值(MV0)根据负载机器(15)的负载(DEM)及第1转换处理而生成,所述反馈控制值(MV1)根据压缩机(1)的排出压力的设定值(SV1)与测量值(PV1)的偏差而生成;及入口压力调整部(101b),利用第2前馈控制值(MV5)控制入口压力调整阀(9),所述第2前馈控制值(MV5)根据负载机器(15)的负载(DEM)及第2转换处理而生成。

Description

控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种压缩燃料气体的压缩机的控制装置及控制方法。
背景技术
提出有一种具备控制机构的燃料气体供给系统,所述控制机构以将压缩燃料气体的压缩机的排出压力保持在设定范围内的方式调节对燃气轮机等负载机器的燃料气体供给量。
然而,现有的燃料气体供给系统中有时无法适当应对如负载切断时或燃气轮机跳闸時等燃料气体消耗量的急剧变动。因此,提出有如下技术,即通过控制设置于压缩机的入口导向阀(IGV:Inlet Guide Vane)的开度来使压缩机的排出压力维持在设定压力,并且为了避免所谓的喘振,在负载切断时等快速开启连接于压缩机出口的防喘振阀(ASV:Anti-Surge Valve)(也称为再循环控制阀(RCV:Recycle Control Valve)),从而使从该压缩机排出的燃料气体的一部分返回到该压缩机的入口侧。
并且,提出有如下燃料气体供给系统,即进一步对如上述的燃料气体供给系统进行改进,除了入口导向阀,还将防喘振阀活用于压缩机的排出压力控制,由此不仅在正常运行时,在负载切断时、压缩机及燃气轮机跳闸时等,也能够得到良好的控制结果(例如,参考专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-076461号公报
专利文献2:日本特开2007-276304号公报
发明内容
发明要解决的课题
与以往的燃料气体供给系统相比虽然得到了改善,但在产生了负载切断时等急剧的负载变动的情况下,专利文献1中记载的燃料供给系统也产生作为反馈控制对象的压力的预定量的过冲、下冲,并且直到稳定为止需要些许时间。
本发明提供一种能够更快速地稳定负载机器中产生急剧的负载变动时的压力的变动的控制装置及控制方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的第1方式,一种控制装置,其控制燃料气体供给系统,所述燃料气体供给系统具有:压缩机,压缩燃料气体,并将该压缩的燃料气体供给至负载机器;流入量调整机构,调整所述燃料气体对所述压缩机的流入量;防喘振阀,用于使从所述压缩机排出的燃料气体返回到所述压缩机的入口侧;及入口压力调整阀,调整朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力,所述控制装置具备:主压力调整部,利用第1前馈控制值及反馈控制值控制所述流入量调整机构及所述防喘振阀,所述第1前馈控制值根据所述负载机器的负载及预定的第1转换处理而生成,所述反馈控制值根据所述压缩机的排出压力的设定值与所述压缩机的排出压力的测量值的偏差而生成;及入口压力调整部,利用第2前馈控制值控制所述入口压力调整阀,所述第2前馈控制值根据所述负载机器的负载及与所述第1转换处理不同的第2转换处理而生成。
根据本发明的第2方式,上述的控制装置中,当所述入口压力调整部接收到表示所述负载机器中每单位时间的负载变动为预定的变动幅度以上的通知信号时,进行基于所述第2前馈控制值的所述入口压力调整阀的控制。
根据本发明的第3方式,上述的控制装置中,还具备开度校正运算部,所述开度校正运算部根据表示所述入口压力调整阀的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的设计值与表示所述入口压力调整阀的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的测量值来校正所述第2前馈控制值。
根据本发明的第4方式,上述的控制装置中,还具备偏置电压加法部,所述偏置电压加法部在所述入口压力调整部所生成的所述第2前馈控制值上加上预先规定的预定的偏置电压值而进行校正。
根据本发明的第5方式,上述的控制装置中,所述入口压力调整部根据所述第2前馈控制值与入口用反馈控制值这两者进行所述入口压力调整阀的控制,所述入口用反馈控制值根据朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力的设定值与测量值的偏差而生成。
根据本发明的第6方式,一种控制方法,其控制燃料气体供给系统,所述燃料气体供给系统具有:压缩机,压缩燃料气体,并将该压缩的燃料气体供给至负载机器;流入量调整机构,调整所述燃料气体对所述压缩机的流入量;防喘振阀,用于使从所述压缩机排出的燃料气体返回到所述压缩机的入口侧;及入口压力调整阀,调整朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力,所述控制方法具有:主压力调整部利用第1前馈控制值及反馈控制值控制所述流入量调整机构及所述防喘振阀的步骤,所述第1前馈控制值根据所述负载机器的负载及预定的第1转换处理而生成,所述反馈控制值根据所述压缩机的排出压力的设定值与所述压缩机的排出压力的测量值的偏差而生成;及入口压力调整部利用第2前馈控制值控制所述入口压力调整阀的步骤,所述第2前馈控制值根据所述负载机器的负载及与所述第1转换处理不同的第2转换处理而生成。
发明效果
根据上述的控制装置及控制方法,能够更快速地稳定负载机器中产生急剧的负载变动时的压力的变动。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图2是说明第1实施方式所涉及的主压力调整部的功能的第1图。
图3是说明第1实施方式所涉及的主压力调整部的功能的第2图。
图4是说明第1实施方式所涉及的主压力调整部的功能的第3图。
图5是说明第1实施方式所涉及的入口压力调整部的功能的图。
图6是说明基于第1实施方式所涉及的入口压力调整部的作用效果的图。
图7是表示第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图8是表示第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图9是说明基于第3实施方式所涉及的入口压力调整部的作用效果的图。
图10是表示第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下,参考图1~图6对第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统进行详细说明。
图1是表示第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
如图1所示,燃料气体供给系统100具备压缩机1(compressor)、作为流入量调整机构的入口导向阀(以下,IGV5)、防喘振阀(以下,ASV7)、入口压力调整阀(以下,PCV9(PCV:Pressure Control Valve))、储气罐13(header tank)及控制装置101。
燃料气体供给系统100向作为压缩的燃料气体的供给目的地的燃气轮机15(负载机器)供给该燃料气体。燃料气体的供给量由负载指令部17所输出的要求信号DEM决定。负载指令部17所输出的要求信号DEM规定燃气轮机15的负载的目标值,通过后述的控制装置101接收该要求信号DEM,从燃料气体供给系统100供给与燃气轮机15的负载的目标值相应的量的燃料气体。
压缩机1压缩通过PCV9、IGV5供给的燃料气体,并将该压缩的燃料气体经由储气罐13供给至燃气轮机15。
IGV5为配置于连接PCV9与压缩机1的配管且调整燃料气体对压缩机1的流入量的阀。
ASV7为调整使从压缩机1排出的经压缩的燃料气体返回到该压缩机1的入口侧(为连接PCV9与压缩机1的配管且IGV5的上游侧)的燃料气体的流量的阀。
PCV9为调整从外部(燃料气体的产生源(未图示))朝向IGV5供给的燃料气体的压力的阀。通常,PCV9被后述的压力调整器11所控制,以使连接其本身与IGV5的配管中的压力恒定为预先规定的设定值。
控制装置101具有主压力调整部101a及入口压力调整部101b。
另外,图1所示的例子中,示出从储气罐13连接到单一的燃气轮机15的方式,但并不限定于此,也可以是从储气罐13连接到多个燃气轮机15的方式。
图2、图3及图4分别是说明第1实施方式所涉及的主压力调整部的功能的第1图、第2图及第3图。
以下,在图1的基础上参考图2~图4对主压力调整部101a的功能进行说明。
如图1所示,主压力调整部101a具有函数发生器19、函数发生器27、函数发生器29、加法器21、压力调整器23(PC:Pressure Controller)、流量调整器35(FC:FlowController)及高位选择部31。
燃气轮机15运行时,负载指令部17向函数发生器19赋予要求信号DEM。该要求信号DEM作为将燃气轮机15的最大负载设为100%时的负载率被赋予。
函数发生器19根据图2所例示的函数,执行输入负载指令部17所输出的上述要求信号DEM并转换成第1前馈控制值MVO的第1转换处理,并输出表示第1前馈控制值MVO的控制信号。函数发生器19所输出的控制信号所表示的第1前馈控制值MVO输入于加法器21。
压力调整器23输入表示压缩机1朝向燃气轮机15排出的燃料气体的压力且为由压力计25检测出的实际压力(实际排出压力PV1)的信号,并输出表示用于使该实际排出压力PV1与预先规定的设定值(设定压力SV1)一致的第1反馈控制值MV1的控制信号。具体而言,压力调整器23对设定压力SV1与检测出的实际排出压力PV1的偏差实施了PI(比例,积分)处理的第1反馈控制值MV1进行运算,并朝向加法器21输出对应于该第1反馈控制值MV1的控制信号。
加法器21执行对第1前馈控制值MV0与第1反馈控制值MV1进行加法的运算从而求出中间控制值MV2,并朝向函数发生器27及函数发生器29输出对应于该中间控制值MV2的信号。
函数发生器27将基于图3所例示的函数的阀控制信号输出至IGV5。例如,函数发生器27在第1前馈控制值MV0成为50%为止将IGV开度(IGV5的阀的开启程度)保持为20%(对应于最小开度),伴随第1前馈控制值MV0从50%开始增大,形成使IGV开度从20%直线性地增加至100%(对应于最大开度)的阀控制信号,并将该阀控制信号输出至IGV5。
函数发生器29将基于图4所例示的函数的阀控制信号输出至高位选择部31。例如,函数发生器29在第1前馈控制值MV0成为50%为止将ASV开度(ASV7的阀的开启程度)从100%(对应于最大开度)直线性地减少至0%(对应于最小开度),设定第1前馈控制值MV0为50%以上时使ASV开度保持为0%的中间控制值MV3,并将对应于该中间控制值MV3的信号输出至高位选择部31。
流量调整器35对与从压缩机1供给至储气罐13的燃料气体的流量且为预先规定的排出流量的设定值(设定流量SV2)、及利用流量计37检测出的实际排出流量(实际排出流量PV2)的偏差对应的第2反馈控制值MV4进行运算,并将对应于该第2反馈控制值MV4的信号输出至上述高位选择部31。
高位选择部31对表示从函数发生器29输出的中间控制值MV3的信号与表示流量调整器35所输出的第2反馈控制值MV4的信号进行比较,并将其中较大的信号作为阀控制信号输出至ASV7。
通过以上结构,主压力调整部101a利用第1前馈控制值MV0及第1反馈控制值MV1控制IGV5及ASV7,所述第1前馈控制值MV0根据燃气轮机15的负载(要求信号DEM表示的负载)及上述第1转换处理而生成,所述第1反馈控制值MV1根据压缩机1的排出压力的设定值(设定压力SV1)与该压缩机1的排出压力的测量值(实际排出压力PV1)的偏差而生成。
基于主压力调整部101a的结构的具体作用与引用文献1中所记载的内容相同,因此省略详细说明。根据主压力调整部101a的如上所述的功能结构,通过前馈控制与反馈控制的组合来控制排出压力,因此可实现适应性较高的压力控制,因此即使对燃气轮机15要求急剧的负载的情况下,也能够抑制排出压力的变动。
图5是说明第1实施方式所涉及的入口压力调整部的功能的图。
以下,在图1的基础上参考图5对入口压力调整部101b的功能进行说明。
如图1所示,入口压力调整部101b具备函数发生器20、压力调整器11及控制切换部39。
函数发生器20根据图5所例示的函数,执行输入负载指令部17所输出的上述要求信号DEM并转换成第2前馈控制值MV5的第2转换处理,并输出表示第2前馈控制值MV5的控制信号。函数发生器20所输出的控制信号表示的第2前馈控制值MV5输入于控制切换部39。对于函数发生器20所使用的函数(图5)的详细内容进行后述。
压力调整器11输入表示朝向IGV5供给的燃料气体的压力且为由压力计41检测出的实际压力(实际入口压力PV3)的信号,并输出表示用于使该实际入口压力PV3与预先规定的设定值(设定压力SV3)一致的入口用反馈控制值MV6的控制信号。具体而言,压力调整器11对设定压力SV3与检测出的实际入口压力PV3的偏差实施了PI(比例,积分)处理的入口用反馈控制值MV6进行运算,并朝向控制切换部39及PCV9输出对应于该入口用反馈控制值MV6的控制信号。
控制切换部39对根据入口用反馈控制值MV6进行PCV9的控制,还是根据第2前馈控制值MV5进行PCV9的控制进行切换。具体而言,在燃气轮机15的负载稳定的正常情况下,控制切换部39根据入口用反馈控制值MV6进行PCV9的控制(正常模式)。另一方面,在燃气轮机15中,产生如负载切断或跳闸等急剧的负载变动的情况下,控制切换部39将PCV9的控制切换成基于第2前馈控制值MV5的控制(紧急模式)。并且,之后,经过预先规定的预定时间(例如,1~5秒左右)后,控制切换部39再次将PCV9的控制切换成基于入口用反馈控制值MV6的控制(正常模式)。
另外,燃气轮机15在发生负载切断或跳闸等时,输出表示每单位时间的负载变动为预定的变动幅度以上的通知信号TRP。控制切换部39在接收到该通知信号TRP时,将PCV9的控制从正常模式切换成紧急模式。
另外,若压力调整器11与控制切换部39同样地接收通知信号TRP,则根据通过控制切换部39输入的第2前馈控制值MV5进行PCV9的控制(紧急模式)。但是,即使在紧急模式下,压力调整器11继续通过压力计41获取实际入口压力PV3,对入口用反馈控制值MV6进行运算并输出至控制切换部39。此时,入口用反馈控制值MV6变得与第2前馈控制值MV5相同。通过如此设定,从紧急模式再次切换成正常模式时,能够防止实际入口压力PV3产生间断。
同理,即使在正常模式下,函数发生器20始终根据要求信号DEM表示的负载的目标值及图5所示的函数,对第2前馈控制值MV5进行运算并输出。通过如此设定,能够抑制从发生向紧急模式切换的时间点至对PCV9进行前馈控制为止的延迟。
通过如上所述的结构,入口压力调整101b在正常情况(正常模式时)下,根据入口用反馈控制值MV6进行PCV9的控制,所述入口用反馈控制值MV6根据朝向IGV5供给的燃料气体的压力的设定值(设定压力SV3)与测量值(实际入口压力PV3)的偏差而生成。并且,入口压力调整部101b在接收到表示燃气轮机15中的每单位时间的负载变动为预定的变动幅度以上的通知信号TRP的情况(紧急模式时)下,进行基于第2前馈控制值MV5的PCV9的控制。
在此,如图5所示,函数发生器20根据从负载指令部17输出的要求信号DEM表示的负载的目标值与PCV开度(PCV9的阀的开启程度)的关系对第2前馈控制值MV5进行运算。如图5所示,函数发生器20规定如负载指令部17所输出的要求信号DEM表示的负载的目标值越小则PCV开度也变得越小的关系。若进一步进行具体说明,则函数发生器20以负载的目标值处于100~60%的范围时PCV开度从80%至20%以第1比率推移,且负载的目标值处于60%~0%的范围时PCV开度从20%至0%以比第1比率小的第2比率推移的方式,被规定为两个阶段的比率。
此时,例如由于发生跳闸,燃气轮机15的负载的目标值从100%急剧变动至30%时,第2前馈控制值MV5表示的PCV开度也从80%瞬间减少至10%。
另外,函数发生器20所规定的函数并不限定于图5所示的函数,只要规定如下关系即可,即相对于向要求信号DEM所指定的负载的目标值的减少方向的推移,PCV开度单调减少。
图6是说明基于第1实施方式所涉及的入口压力调整部的作用效果的图。
图6所示的曲线图中横轴表示经过时间,纵轴表示PCV9的开度的变化。并且,图6中例示出在燃气轮机15运行中的时刻t0发生跳闸时的变动。
首先,作为第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的对比例,对未进行基于第2前馈控制值MV5的前馈控制的燃料气体供给系统进行说明。
未进行基于第2前馈控制值MV5的前馈控制时,PCV开度始终根据入口用反馈控制值MV6得到控制。
在此,考虑在时刻t0发生燃气轮机15的跳闸,负载的目标值急剧下降的情况。该情况下,通过燃气轮机15的负载(即,燃料气体的消耗量)急剧下降,储气罐13的压力(实际排出压力PV1)在时刻t0急剧上升。因此,主压力调整部101a为了将实际排出压力PV1维持在设定压力SV1,进行经由IGV5、ASV7的反馈控制。但是,在经由IGV5、ASV7的反馈控制中,始终根据成为控制对象的排出压力的实际排出压力PV1而确定控制,因此对于该排出压力的急剧的上升,控制变得不稳定而有可能产生下冲、过冲。因此,储气罐13中的压力变动幅度变大并且稳定为止需要预定的时间(时刻t0至时刻t2为止的经过时间)。
另一方面,对PCV9的开度进行反馈控制,以使利用压力调整器11使入口压力(实际入口压力PV3)保持恒定。因此,如图6的虚线所示的例子,为了降低储气罐13的压力,PCV9的开度也从时刻t0渐渐下降(向关闭阀的方向推移),但是以与发生跳闸相应的预定的开度完全稳定为止产生比较大的下冲。
相对于此,第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的入口压力调整部101b的情况下,在发生燃气轮机15的跳闸的时刻t0,控制切换部39及压力调整器11从燃气轮机15接收通知信号TRP。如此,控制切换部39及压力调整器11立即将PCV9的控制切换成基于第2前馈控制值MV5的控制。
在此,如图5所示,函数发生器20具有规定从负载指令部17输出的要求信号DEM表示的负载的目标值与PCV开度的关系的函数。因此,例如,由于跳闸,燃气轮机15的负载从100%急剧下降到30%时,函数发生器20所输出的第2前馈控制值MV5也根据要求信号DEM瞬间从80%下降到10%。如此,在控制切换部39及压力调整器11接收到通知信号TRP的时刻t0,PCV9的控制切换成基于第2前馈控制值MV5的控制,并且PCV开度根据第2前馈控制值MV5从100%瞬间下降到30%。如此,急剧下降的负载的程度越大则PCV9的开度也越向封闭方向转移,因此能保持负载(燃气轮机15)所消耗的燃料气体的量与从上游流入至压缩机1的入口侧的燃料气体的流量的平衡,结果作为使压缩机1的上游及下游中的燃料气体的压力保持恒定而发挥作用。
如图6的实线的例子所示,发生跳闸之前(时刻t0之前),压力调整器11通过正常模式进行控制,以使实际入口压力PV3与设定压力SV3一致。实际入口压力PV3稳定时,PCV9的开度也稳定地推移。
并且,若在时刻t0发生跳闸,则压力调整器11切换为紧急模式,并且PCV开度对应在时刻t0发生的跳闸而瞬间(以台阶状)降低至第2前馈控制值MV5。
之后,控制切换部39及压力调整器11在经过预先规定的预定时间(例如,1秒)之后,再次切换到基于正常模式的运行。在该时间点,由于基于前馈控制的PCV开度的降低,进行一定程度的调整,以使实际入口压力PV3接近于设定压力SV3。但是,由于该前馈控制是根据基于函数发生器20的大致的控制值进行的,因此在该时间点,未成为如实际入口压力PV3与设定压力SV3一致的适当的PCV开度的情况较多。因此,控制切换部39及压力调整器11在从发生跳闸到经过1秒后(时刻t1),再次进行正常模式的运行,从而进行基于反馈控制的微调整,实际入口压力PV3与设定压力SV3一致并稳定。虽然由于该反馈控制而产生下冲或过冲,但是与紧急模式时的无前馈控制的情况相比,得到抑制(参考图6实线)。因此,直至储气罐13内的压力稳定为止,所需的时间(从时刻t0至时刻t3为止的经过时间)也缩短。
如此,根据第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统,产生负载切断或跳闸等急剧的负载变动时,将调整入口压力的压力调整阀(PCV9)的控制从以往的反馈控制切换成与该负载变动相应的前馈控制。通过如此设定,产生急剧的负载变动时,PCV9立即转移成可事先预测到的PCV开度,以使入口压力保持恒定。因此,与急剧的负载变动相应地从设定成一定程度可预测到的开度之后重新开始反馈控制,因此能够抑制该反馈控制中产生的变动的幅度。
<第2实施方式>
以下,参考图7对第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统进行详细说明。
图7是表示第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图7所示的第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的功能结构中,对与第1实施方式相同的功能结构标注相同的符号并省略其说明。
如图7所示,第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的入口压力调整部101b另外具备开度校正运算部43。
开度校正运算部43根据表示PCV9的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的设计值及测量值,对函数发生器20所运算的第2前馈控制值MV5进行校正。
在此,表示PCV9的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的设计值及测量值,具体而言是指PCV9的上游侧中的燃料气体的压力(上游压力)的设计值P1及测量值P2、PCV9的上游侧中的燃料气体的温度(上游侧温度)的设计值T1及测量值T2、及PCV9的上游侧与下游侧的差压的设计值ΔP1及测量值ΔP2
开度校正运算部43通过设置于PCV9的上游侧的压力计45获取上游压力的测量值P2,与此相同,通过设置于PCV9的上游侧的温度传感器47获取上游温度的测量值T2。并且,开度校正运算部43获取通过设置于PCV9的上游侧的压力计45测量的压力及通过设置于PCV9的下游侧的压力计41测量的压力,并获取PCV9的上游侧与下游侧的差压的测量值ΔP2
并且,开度校正运算部43预先获取燃料气体供给系统100的施工时规定的上游侧压力的设计值P1、上游侧的温度T1、及PCV9的上游侧与下游侧的差压的设计值ΔP1
开度校正运算部43利用以上的各种设计值及测量值,通过以下的式(1)对校正值α进行运算。
[数学式1]
&alpha; = P 2 P 1 &CenterDot; T 1 T 2 &CenterDot; &Delta;P 1 &Delta;P 2 . . . ( 1 )
并且,开度校正运算部43将通过式(1)计算出的校正值α与第2前馈控制值MV5相乘,并将计算出的校正后第2前馈控制值MV5a(MV5a=α×MV5)输出至控制切换部39。
在此,根据燃料气体供给系统100的上游侧(燃料气体产生源)的设计时确定的设计值规定基于函数发生器20及压力调整器11的各种控制。但是,设想到与上游侧(燃料气体产生源)中的运行状态相应地从该上游侧供给的燃料气体的实际的状态量(压力、温度)偏离设计值。
即使在这种情况下,根据第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统100,例如,PCV9的上游侧中的实际温度(上游侧温度的测量值T2)越高,根据式(1)计算出的校正值α则越以较小的值被计算出。因此,发生跳闸等情况下切换成前馈控制来降低PCV9的开度时,上游侧温度较高的情况下,发挥如下功能,即通过校正值α,PCV开度进一步降低,以抑制来自上游侧的燃料气体的流入。
如此,即使是在燃料气体供给系统100从初始的设计值变成不同的运行状态的情况下,在因跳闸等产生急剧的负载变动时,也能够设定成更适当的PCV开度。
另外,第2实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的具体形态并不限定于上述内容,在不脱离主旨的范围内可加以进行各种设计变更等。例如,其他实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的开度校正运算部43可以仅根据上游压力、上游侧温度、PCV9的上游侧与下游侧的差压中的任一个或两个设计值及测量值计算出校正值α。并且,开度校正运算部43也可以根据上游压力、上游侧温度及与PCV9的上游侧与下游侧的差压不同的另一种状态量计算出校正值α。
<第3实施方式>
以下,参考图8、图9对第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统进行详细说明。
图8是表示第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图8所示的第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的功能结构中,对与第1实施方式相同的功能结构标注相同的符号并省略其说明。
如图8所示,第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的入口压力调整部101b另外具备偏置电压加法部49。
偏置电压加法部49在函数发生器20所生成的第2前馈控制值MV5上加上预先规定的预定的偏置电压值B(B<0)并进行校正。
偏置电压值B例如为函数发生器20接收到要求信号DEM以后至PCV9中的PCV开度的设定变更结束时为止的与响应的延迟的程度相应的值。
图9是说明基于第3实施方式所涉及的入口压力调整部的作用效果的图。
在此,朝向函数发生器20输出基于负载切断或跳闸等的要求信号DEM时,以如下假定计算出第2前馈控制值MV5,即基于前馈控制的PCV开度的设定变更在该瞬间完美地结束。然而,实际上由于电信号的传递延迟或PCV9中的阀的物理性开闭动作,产生响应的延迟。即,基于跳闸等的发生的要求信号DEM输出至函数发生器20的时间点与实际上基于前馈控制的PCV开度的设定变更结束的时间点产生偏差。在上述的第1实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的情况下,由于该延迟,从紧急模式恢复到正常模式之后的反馈控制中,有可能产生些许下冲。
然而,根据第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统100,偏置电压加法部49将预先设想到的与响应的延迟相应的值的偏置电压值B加算于第2前馈控制值MV5,加算后输出第2前馈控制值MV5b(MV5b=MV5+B(B<0))。
由此,如图9的实线所示,在发生跳闸时(时刻t0),PCV9的开度被控制成比第2前馈控制值MV5进一步降低相当于偏置电压值B的状态。由此,发生跳闸等时的PCV9的开度被设定为比初始的控制值小相当于预想到响应的延迟的量的开度。因此,从紧急模式时恢复到正常模式时,与第1实施方式相比,能够进一步抑制下冲的产生。
另外,第3实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的具体方式并不限定于上述内容,在不脱离主旨的范围内可加以进行各种设计变更等。在此,上述的例子中,为了抑制因响应的延迟引起的下冲,将偏置电压值B设为负值,并设为沿PCV9的开度更加降低的方向进行校正而进行了说明。但是,在其他实施方式中,根据响应的延迟或其他复合性因素,还设想到产生过冲的情况。观察到这种倾向时,偏置电压值B可以预先设定成正值。
<第4实施方式>
以下,参考图10对第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统进行详细说明。
图10是表示第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统的功能结构的图。
图10所示的第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的功能结构中,对与第1实施方式相同的功能结构标注相同的符号并省略其说明。
如图10所示,第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统100的入口压力调整部101b具备加法器51。
加法器51计算对函数发生器20所生成的第2前馈控制值MV5与入口用反馈控制值MV6进行加算的控制值MV7(MV7=MV5+MV6)。第4实施方式所涉及的入口压力调整部101b根据第2前馈控制值MV5及入口用反馈控制值MV6这两者(即,控制值MV7)控制PCV9。
如此,第4实施方式所涉及的燃料气体供给系统100与是否发生跳闸等无关地始终进行基于控制值MV7的控制。通过如此设定,同时进行前馈控制与反馈控制这两者,因此根据前馈控制对急剧的负载变动实现高速的追随性,关于与设定压力的微小的误差成分,实现基于反馈控制的精度较高的调整。
并且,针对正常情况下或发生跳闸情况下等各种情况,无须切换控制方法,因此能够简化入口压力调整部101b的整体结构。
另外,根据入口压力调整部101b的规格,入口用反馈控制值MV6设想到如下两种情况,即采用从预定的负值到预定的正值的值的情况(例如,-100≤MV6≤100)以及采用从零到预定的正值的值的情况(例如,0≤MV6≤100)。
入口用反馈控制值MV6采用从预定的负值到预定的正值的控制值时,如上所述,加法器51根据MV7=MV5+MV6计算控制值MV7。另一方面,入口用反馈控制值MV6采用从零到预定的正值(0≤MV6≤100)的值时,为了实现以第2前馈控制值MV5为中心的反馈控制,加法器51根据MV7=MV5+2×(MV6-50)计算控制值MV7。
另外,上述的控制装置101的内部具有计算机系统。并且,上述的控制装置101的各处理的过程以程序的形式存储于计算机可读取的记录介质,通过计算机读取并执行该程序来进行上述处理。在此,计算机可读取的记录介质是指磁盘、磁光盘、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory)或半导体存储器等。并且,也可以设为通过通信线路将该计算机程序发送至计算机,使接收到该信息的计算机执行该程序。
以上,对于本发明的若干实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提出的,并没有打算限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和主旨,同样地包含于权利要求范围所记载的发明及其均等的范围。
产业上的可利用性
根据上述的控制装置及控制方法,能够更快速地稳定负载机器中产生急剧的负载变动时的压力的变动。
符号说明
100-燃料气体供给系统,101-控制装置,101a-主压力调整部,101b-入口压力调整部,1-压缩机,5-入口导向阀(流入量调整机构),7-防喘振阀,9-入口压力调整阀,11-压力调整器,13-储气罐,15-燃气轮机(负载机器),17-负载指令部,19-函数发生器,20-函数发生器,21-加法器,23-压力调整器,25-压力计,27-函数发生器,29-函数发生器,31-高位选择部,35-流量调整器,37-流量计,39-控制切换部,41-压力计,43-开度校正运算部,45-压力计,47-温度传感器,49-偏置电压加法部,51-加法器。

Claims (6)

1.一种控制装置,其控制燃料气体供给系统,所述燃料气体供给系统具有:
压缩机,压缩燃料气体,并将该压缩的燃料气体供给至负载机器;流入量调整机构,调整所述燃料气体对所述压缩机的流入量;防喘振阀,用于使从所述压缩机排出的燃料气体返回到所述压缩机的入口侧;及入口压力调整阀,调整朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力,
所述控制装置具备:
主压力调整部,利用第1前馈控制值及反馈控制值控制所述流入量调整机构及所述防喘振阀,所述第1前馈控制值根据所述负载机器的负载及预定的第1转换处理而生成,所述反馈控制值根据所述压缩机的排出压力的设定值与所述压缩机的排出压力的测量值的偏差而生成;及
入口压力调整部,利用第2前馈控制值控制所述入口压力调整阀,所述第2前馈控制值根据所述负载机器的负载及与所述第1转换处理不同的第2转换处理而生成。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其中,
当所述入口压力调整部接收到表示所述负载机器中每单位时间的负载变动为预定的变动幅度以上的通知信号时,进行基于所述第2前馈控制值的所述入口压力调整阀的控制。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置,
其还具备开度校正运算部,所述开度校正运算部根据表示所述入口压力调整阀的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的设计值与表示所述入口压力调整阀的上游侧中的燃料气体的状态的状态量的测量值来校正所述第2前馈控制值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置,
其还具备偏置电压加法部,所述偏置加法部在所述入口压力调整部所生成的所述第2前馈控制值上加上预先规定的预定的偏置电压值而进行校正。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置,其中,
所述入口压力调整部根据所述第2前馈控制值与入口用反馈控制值这两者进行所述入口压力调整阀的控制,所述入口用反馈控制值根据朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力的设定值与测量值的偏差而生成。
6.一种控制方法,其控制燃料气体供给系统,所述燃料气体供给系统具有:
压缩机,压缩燃料气体,并将该压缩的燃料气体供给至负载机器;流入量调整机构,调整所述燃料气体对所述压缩机的流入量;防喘振阀,用于使从所述压缩机排出的燃料气体返回到所述压缩机的入口侧;及入口压力调整阀,调整朝向所述流入量调整机构供给的所述燃料气体的压力,
所述控制方法具有:
主压力调整部利用第1前馈控制值及反馈控制值控制所述流入量调整机构及所述防喘振阀的步骤,所述第1前馈控制值根据所述负载机器的负载及预定的第1转换处理而生成,所述反馈控制值根据所述压缩机的排出压力的设定值与所述压缩机的排出压力的测量值的偏差而生成;及
入口压力调整部利用第2前馈控制值控制所述入口压力调整阀的步骤,所述第2前馈控制值根据所述负载机器的负载及与所述第1转换处理不同的第2转换处理而生成。
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