CN106837561B - 具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机。在具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中具备：设置了入口导向叶片的压缩机、燃烧器、涡轮机、排热回收锅炉、调节向燃烧器供给的蒸汽的蒸汽阀、以及调节向燃烧器供给的燃料的燃料阀，该双轴燃气轮机具有：压缩机的转速测量器、测量从排热回收锅炉向燃烧器供给的蒸汽的流量测量器、设置在压缩机中的入口导向叶片开度测量器、蒸汽阀开度测量器、以及控制装置，该控制装置基于由转速测量器、入口导向叶片开度测量器或蒸汽阀开度测量器测量出的各测量信号以及针对燃气轮机的增加输出指令值来运算并输出对燃料阀、蒸汽阀以及入口导向叶片的开度进行操作的指令信号。

Description

具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机
技术领域
本发明涉及一种具有燃气喷射机构的双轴燃气轮机，该双轴燃气轮机由具备压缩机驱动用高压涡轮机的燃气发生器；以及具备通过从高压涡轮机排放的排气来驱动的负载驱动用低压涡轮机的动力涡轮机构成。
背景技术
在日本特开2012-47083号公报(专利文献1)中记载了如下与双轴燃气轮机相关的技术：在由具有入口导向叶片的压缩机、具备通过燃烧器产生的燃烧气体来驱动的高压涡轮机的燃气发生器、以及具备通过从高压涡轮机排放的排气来驱动的低压涡轮机的动力涡轮机构成的双轴燃气轮机中，在负载运行时控制压缩机的入口导向叶片的开度来谋求燃气发生器和动力涡轮机的各轴的转速的稳定。
另外，在日本特开2014-114707号公报(专利文献2)中记载了如下与双轴燃气轮机相关的技术：在由具有入口导向叶片的压缩机、具备通过燃烧器产生的燃烧气体来驱动的高压涡轮机的燃气发生器、以及具备通过从高压涡轮机排放的排气来驱动的低压涡轮机的动力涡轮机构成的双轴燃气轮机中，谋求燃气发生器的轴的转速控制以及从动力涡轮机排放的排气的温度控制。
另外，在美国专利第4823546号公报(专利文献3)中记载了如下与双轴燃气轮机相关的技术：在由压缩机、具备通过燃烧器产生的燃烧气体来驱动的高压涡轮机的燃气发生器、具备通过从高压涡轮机排放的排气来驱动的低压涡轮机的动力涡轮机构成的双轴燃气轮机中，向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增大流入涡轮机的燃烧气体的流量，从而增加涡轮机的输出。
在专利文献1以及专利文献2所记载的双轴燃气轮机中，完全没有考虑向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增大流入涡轮机的燃烧气体的流量，从而增加涡轮机的输出这样的技术。
另外，专利文献3所记载的双轴燃气轮机虽然公开了向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增大流入涡轮机的燃烧气体的流量，从而增加涡轮机的输出的双轴燃气轮机的相关技术，但是完全没有考虑扩大蒸汽喷射时的压缩机的喘振裕度的课题。
专利文献1：日本特开2012-47083号公报
专利文献2：日本特开2014-114707号公报
专利文献3：美国专利第4823546号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其在向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增加涡轮机的输出时，能够扩大蒸汽喷射时的压缩机的喘振裕度。
本发明的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机具有：压缩机，其设置了用于调节导入的空气的流量的入口导向叶片；燃烧器，其将对导入所述压缩机的空气进行压缩后的压缩空气与燃料混合来进行燃烧从而产生燃烧气体；涡轮机，其由通过所述燃烧器产生的燃烧气体来驱动的高压涡轮机以及设置在该高压涡轮机的下游侧的低压涡轮机构成；排热回收锅炉，其将从所述低压涡轮机排出的排气作为热源来产生蒸汽；蒸汽系统，其向所述燃烧器供给由所述排热回收锅炉产生的蒸汽；燃料阀，其设置在向所述燃烧器供给燃料的燃料系统中，调节向该燃烧器供给的燃料的流量；蒸汽阀，其设置在所述蒸汽系统中，调节经过该蒸汽系统从排热回收锅炉向燃烧器供给的蒸汽的流量；以及负载，其由所述涡轮机驱动，构成为所述高压涡轮机驱动所述压缩机，所述低压涡轮机驱动所述负载，所述双轴燃气轮机具有将所述高压涡轮机与压缩机相连结的压缩机轴、将所述低压涡轮机与负载连结的低压涡轮机轴，所述具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的特征在于，所述双轴燃气轮机分别具有测量压缩机转速的转速测量器、对设置在压缩机中的入口导向叶片的开度进行测量的入口导向叶片开度测量器、对设置在蒸汽系统中的蒸汽阀的开度进行测量的蒸汽阀开度测量器、以及对向燃烧器供给由排热回收锅炉产生的蒸汽的蒸汽流量进行测量的流量测量器中的至少一个测量器，所述双轴燃气轮机具备控制装置，该控制装置基于通过所述转速测量器、入口导向叶片开度测量器、蒸汽阀开度测量器以及流量测量器中的至少一个测量器分别测量出的各测量信号和针对燃气轮机的增加输出指令值，来分别运算并输出对所述燃料阀、蒸汽阀以及入口导向叶片的开度进行操作的指令信号。
通过本发明，能够实现具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其在向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增加涡轮机的输出时，能够扩大蒸汽喷射时的压缩机的喘振裕度。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的简要系统图。
图2是在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，先行控制入口导向叶片的开度时的控制流程图。
图3是表示在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，先行控制入口导向叶片的开度时的双轴燃气轮机的主要设备和喘振裕度的特性的控制特性图。
图4是表示在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，增加燃气轮机的输出时对蒸汽阀、入口导向叶片以及燃料阀进行控制的控制优先顺序的控制流程图。
图5是表示在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，在运行燃气轮机的过程中发生了紧急情况时的控制的互锁的控制流程图。
具体实施方式
以下，引用附图对本发明实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机进行说明。
[实施例1]
使用图1对本发明的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的简要结构进行说明。
图1是表示本发明的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的简要系统图。
在图1所示的本发明第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，燃气轮机主体具备：对从大气吸入的空气1进行压缩使其成为压缩空气3的压缩机10、将压缩机10压缩后的压缩空气3与经过燃料系统4a供给的燃料4混合来进行燃烧从而产生高温的燃烧气体6的燃烧器20、通过燃烧器20产生的燃烧气体6驱动的高压涡轮机30。
在压缩机10的入口设置了用于调节向压缩机10内导入的空气1的流量的入口导向叶片12，所述入口导向叶片12构成为通过导向叶片驱动装置13进行驱动来调节排列为环状的多个叶片的开度，从而调节经过叶片之间向压缩机10内导入的空气1的流量。
高压涡轮机30经由压缩机轴11与压缩机10相连结，通过该高压涡轮机30的旋转经由压缩机轴11来驱动压缩机10。
从高压涡轮机30排出的排气7流入在高压涡轮机30的下游侧设置的低压涡轮机40，来驱动该低压涡轮机40。
低压涡轮机40构成为经由低压涡轮机轴41与发电机50相连结，通过低压涡轮机40的旋转经由低压涡轮机轴41来驱动发电机50来进行发电。然后，向未图示的电力系统输送通过该发电机50发出的电力。
另外，通过检测器(未图示)检测通过发电机50发电所需要的负载大小，并输入给下述的控制装置100。
如此，本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机构成转子轴的将压缩机10与高压涡轮机30相连结的压缩机轴11、将低压涡轮机40与发电机50相连结的低压涡轮机轴41相独立的双轴燃气轮机。
在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，在低压涡轮机40的下游侧配置了排热回收锅炉60，该排热回收锅炉60把驱动低压涡轮机40后从该低压涡轮机40排放的涡轮机排气8作为热源与供水61进行热交换，从而产生蒸汽62。
排热回收锅炉60产生的蒸汽62构成为在具有燃气轮机的增加输出指令时，经由蒸汽喷射机构(未图示)向燃烧器20喷射蒸汽62来增大流入涡轮机的燃烧气体的流量，从而增加涡轮机的输出。
把在排热回收锅炉60中与供水61进行了热交换后的涡轮机排气8作为排气9从所述排热回收锅炉60排出到外部。
在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，为了增大流入涡轮机的燃烧气体的流量来增加涡轮机的输出，在向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽系统62a中分别设置了调节蒸汽流量的蒸汽阀72以及测量蒸汽流量的流量测量器81。
在压缩机10的压缩机轴11，设置了测量压缩机转速的转速测量器83。
在向燃烧器20供给燃料4的燃料系统4a中，设置了调节燃料流量的燃料阀71。
在向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽系统62a的途中，设置了蒸汽排放阀73，该蒸汽排放阀73设置在从蒸汽系统62a分支的分支配管73a中，在该分支配管73a中将在蒸汽系统62a中流下的蒸汽62的一部分经过分支配管73a排放到系统外部。
在所述蒸汽阀72中，设置了测量蒸汽阀72的开度的蒸汽阀开度测量器82。
另外，在从低压涡轮机40向排热回收锅炉60排放涡轮机排气8的涡轮机排气系统8a中，设置了用于测量涡轮机排气8的温度的排气温度测量器84。
在压缩机10的入口导向叶片12，设置了测量该入口导向叶片12的开度的入口导向叶片开度测量器85。
在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，设置了控制双轴燃气轮机的控制装置100，向所述控制装置100分别输入由所述测量器即流量测量器81、蒸汽阀开度测量器82、转速测量器83、排气温度测量器84、入口导向叶片开度测量器85以及作为负载的发电机50的检测器(未图示)测量出的各测量信号。
然后，从排热回收锅炉60排出的排气9经由烟囱90排放到大气中。
接着，使用图2～图5来说明对本发明的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机进行控制的控制装置100的控制。
图2是在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，先行控制入口导向叶片的开度时的控制流程图，图3是表示在图1所示的第一实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，先行控制入口导向叶片的开度时的双轴燃气轮机的主要设备和喘振裕度的特性的控制特性图。
在图1～图3中，在控制装置100所具备的运算器100a中编入了图2所示的增加输出指令的步骤201、蒸汽阀开度扩大量决定的步骤202、压缩机转速上升量决定的步骤203、IGV开度指令的步骤204、IGV开度缩小的步骤205、压缩机转速上升检测的步骤206、蒸汽喷射指令的步骤207、以及蒸汽阀开度扩大的步骤208的各步骤。
并且，在本实施例的双轴燃气轮机中，如图2的增加输出指令的步骤201所示那样，当对控制双轴燃气轮机的控制装置100发出了增加输出指令时，向控制装置100所具备的运算器100a输入该增加输出指令的步骤201的增加输出指令，通过所述运算器100a的运算，如图2的蒸汽阀开度扩大量决定的步骤202所示那样，根据增加输出目标进行反运算来决定蒸汽阀开度扩大量。
在所述控制装置100所具备的运算器100a中，根据从流量测量器81、蒸汽阀开度测量器82、转速测量器83、排气温度测量器84以及入口导向叶片开度测量器85分别输入的各测量信号，如后述的图2～图5的流程图以及特性图所示那样，通过所述运算器100a的运算来输出用于驱动导向叶片驱动装置13的操作信号，该导向叶片驱动装置13调节在压缩机10中设置的入口导向叶片12的叶片开度；输出调节在燃料系统4a中设置的燃料阀71的开度来控制向燃烧器20供给的燃料流量的操作信号；输出调节蒸汽阀72的开度来控制向燃烧器20供给的蒸汽流量的操作信号，该蒸汽阀72设置在向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽系统62a；输出调节蒸汽排放阀73的开度来控制将在该蒸汽系统62a中流下的蒸汽62的一部分排放到系统外部的蒸汽流量的操作信号，蒸汽排放阀73设置在从所述蒸汽系统62a分支的分支配管73a中。
另外，在所述控制装置100所具备的设定器100b中，分别设定压缩机转速上限值、蒸汽阀开度上限值、IGV开度上限值、IGV开度下限值以及燃气轮机目标输出值来输入给所述控制装置100所具备的运算器100a，在所述运算器100a的运算时能够始终参照这些各种上限值以及下限值。
然后，当在图2所示的蒸汽阀开度扩大量决定的步骤202中决定了蒸汽阀开度扩大量时，接下来向图2的压缩机转速上升量决定的步骤203前进，通过所述运算器100a的运算，针对压缩机10根据蒸汽阀开度进行反运算来决定压缩机转速上升量。
然后，输出所述运算器100a运算出的操作信号，在先行进行了使入口导向叶片12节流的控制后，进行操作蒸汽阀72的控制。
即，如图2的IGV开度指令的步骤204所示，为了先行进行使入口导向叶片(IGV)12节流的控制，从控制装置100的运算器100a对压缩机10的入口导向叶片12输出IGV开度指令，然后进入图2的IGV开度缩小的步骤205，通过所述运算器100a的运算来进行缩小入口导向叶片(IGV)12的IGV开度的控制。
然后，当入口导向叶片(IGV)12的开度缩小时，如图3的控制特性图所示，压缩机转速在从增加输出指令开始经过了时间延迟后转速上升，因此进入检测该转速上升的图2的压缩机转速上升检测的步骤206。
压缩机的转速上升，如图3的控制特性图所示，在压缩机的转速上升到阈值以上的时间点检测到压缩机转速的上升，通过控制装置100的运算器100a的控制，进入蒸汽喷射指令的步骤207，针对在蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72进行开阀操作，蒸汽系统62a用于向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62。
此后，本实施例的双轴燃气轮机的控制装置构成为通过控制装置100的运算器100a的控制，如图3的控制特性图所示，进入对于蒸汽阀72的阀开度缓缓地进行开阀的蒸汽阀开度扩大的步骤208来控制蒸汽阀72的阀开度，调节由排热回收锅炉60产生的经过设置在蒸汽系统62a中的蒸汽阀72向燃烧器20供给的蒸汽62的量。
在此，根据以下的理由来进行控制从而先行使入口导向叶片(IGV)12节流。即，当先使蒸汽阀72进行动作，或者与IGV12基本同时地进行开阀动作时，压缩机10的转速上升慢，经过蒸汽阀72流入燃烧器20的蒸汽62的蒸汽流入增大，由此喘振裕度有可能过度减小，因此如图3的控制特性图所示，以在检测到压缩机10的转速上升后扩大蒸汽阀72的开度的方式进行操作。
结果，如图3的控制特性图所示，喘振裕度平顺地增加，所以能够避免喘振裕度过度减小的情况。
与此相对，例如在与入口导向叶片(IGV)12同时对蒸汽阀72进行开阀操作时，如图3的控制特性图中的虚线所示，蒸汽阀72的开度与增加输出指令同时大幅打开，经由该蒸汽阀72流入到燃烧器20的流入蒸汽62的流量与蒸汽阀72的开度增加相比稍微慢一些地增大，结果，如虚线所示，产生喘振裕度由于蒸汽62的蒸汽流入增大而过度减小这样的不良情况。
因此，在本实施例的双轴燃气轮机中，如在图2的流程图中说明的那样，控制为在通过压缩机转速上升检测的步骤206检测到压缩机10的转速上升后，进入蒸汽喷射指令的步骤207以及蒸汽阀开度扩大的步骤208来调节蒸汽阀72的阀开度，增大将排热回收锅炉60产生的蒸汽62经过设置在蒸汽系统62a中的蒸汽阀72向燃烧器20供给的蒸汽量，因此能够避免喘振裕度由于蒸汽62的蒸汽流入增大而过度减小的问题。
即，在所述控制装置中设置的所述运算器100a中，在向所述燃烧器20流入的蒸汽量成为所述压缩机10的吸入空气量的2～3成的状态下，使所述压缩机10的转速上升额定转速的2％～7％，优选上升额定转速的3％～5％。
在所述压缩机转速上升检测的步骤206中，控制为根据流入燃烧器20的蒸汽量的目标值来提高压缩机转速的检测阈值，在检测到转速上升后扩大所述蒸汽阀72的开度。
因此，在具有本实施例的蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，在控制装置100的运算器100a中，如图4的流程图所示那样设定了在增加输出指令时操作的蒸汽阀72、入口导向叶片(IGV)12、燃料阀71之间的控制优先顺序。
即，如图4所示的流程图所记载的那样，在控制装置100所具备的运算器100a中，编入图4所示的针对燃气轮机的增加输出指令的步骤201、判断压缩机转速上限的步骤302、判断蒸汽阀开度上限的步骤303、判断IGV开度下限的步骤304、蒸汽喷射量增加控制的步骤305、判断达到目标输出的步骤306、以及结束控制的结束的步骤307这样的各步骤。
并且，在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的控制装置100的运算器100a中，基于针对燃气轮机的增加输出指令的步骤201通过所述运算器100a的运算压缩机100的转速提高，因此首先进入判断压缩机转速上限的步骤302。
当在判断压缩机转速上限的步骤302中判断为压缩机转速没有达到在设定器100b中设定的压缩机转速的上限值时，接着进入判断蒸汽阀开度上限的步骤303。
在判断蒸汽阀开度上限的步骤303中，根据向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽系统62a中设置的流量测量器81所测量出的蒸汽流量的测量值来运算在所述蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72的开度，或者接收来自蒸汽阀开度测量器82的测量信号等来确认在所述蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72的开度。
然后，在判断蒸汽阀开度上限的步骤303中，当通过所述运算器100a的运算判断为蒸汽阀72的开度没有达到在设定器100b设定的蒸汽阀开度的上限值时，接着向判断IGV开度下限的步骤304前进。
当在该判断IGV下限的步骤304中通过所述运算器100a的运算判断为用于调节导入压缩机10中的大气1的流量的入口导向叶片12的开度没有达到在设定器100b设定的IGV开度下限值时，接着向蒸汽喷射量增加控制的步骤305前进。
然后，在该蒸汽喷射量增加控制的步骤305中，基于所述运算器100a的运算来针对向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72进行开阀操作，如图3的控制特性图所示那样对于蒸汽阀72的阀开度缓缓地开阀来增加向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽量。
然后，一边进行该蒸汽喷射量增加控制的步骤305一边增加燃气轮机的输出，向下一个的判断达到目标输出的步骤306前进。
当在该判断达到目标输出的步骤306中，基于所述运算器100a的运算判断为燃气轮机的输出达到在设定器100b设定的目标输出时，接着向结束蒸汽喷射量增加控制的结束步骤307前进，结束打开燃气轮机的蒸汽阀72的开度来增加蒸汽喷射量的操作。
另外，当在该判断达到目标输出的步骤306中，基于所述运算器100a的运算判断为燃气轮机的输出没有达到在设定器100b设定的目标输出时，返回到所述增加输出指令的步骤201，从所述控制装置100的运算器100a重新针对燃气轮机指令增加输出。
另外，在图4所示的表示控制的优先顺序的流程图中，由于基于针对燃气轮机的增加输出指令的步骤201压缩机10的转速提高等，当通过所述运算器100a的运算在判断压缩机转速上限的步骤302中判断为压缩机转速达到了上限时，接着向判断IGV开度上限的步骤308前进。
然后，在该判断IGV开度上限的步骤308中，当通过所述运算器100a的运算判断为IGV开度达到了上限时，接着向不可增加输出的步骤313前进来停止双轴燃气轮机的增加输出的操作。
另外，在判断IGV开度上限的步骤308中，当通过所述运算器100a的运算判断为IGV开度没有达到上限时，接着向IGV打开指令的步骤309前进，通过所述运算器100a的控制来对入口导向叶片(IGV)12进行打开操作。
然后，在控制装置100的运算器100a的运算中，基于判断所述蒸汽阀开度上限的步骤303以及判断IGV开度下限的步骤304的判断结果，在判断蒸汽阀开度上限的步骤303中判断为蒸汽阀开度达到了上限时，或者在判断IGV开度下限的步骤304中判断为IGV开度达到了下限时，向下一个的判断GT排气温度上限的步骤310前进。
在该判断GT排气温度上限的步骤310中，当判断为通过在涡轮机排气系统8a中设置的，测量从低压涡轮机40排放的涡轮机排气8的温度的排气温度测量器84测量出的GT排气温度达到了在设定器100b设定的GT排气温度的上限值时，向判断所述IGV开度上限的步骤308前进，判断IGV开度是否达到上限。
另外，在该判断GT排气温度上限的步骤310中，当判断为通过排气温度测量器84测量出的GT排气温度没有达到在设定器100b设定的GT排气温度的上限值时，向下一个的燃料阀打开指令的步骤311前进，控制为基于运算器100a的运算调节在燃料系统4a中设置的燃料阀71的开度来增加向燃烧器20供给的燃料流量，增加燃气轮机的输出。
然后接着，进入判断燃气轮机的输出达到目标输出的步骤312，在该判断燃气轮机的输出达到目标输出的步骤312中判断为没有达到在设定器100b设定的燃气轮机的目标输出时，返回到所述增加输出指令的步骤201，从所述控制装置100的运算器100a重新针对燃气轮机指令增加输出。
然后，在判断燃气轮机的输出达到目标输出的步骤312中判断为燃气轮机的输出达到了在设定器100b设定的燃气轮机的目标输出时，向结束的步骤307前进来结束对燃气轮机的燃料阀71进行打开操作的操作。
另外，在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，当压缩机转速大幅降低时，无法确保喘振裕度，所以需要停止由于在蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72的开阀蒸汽62向燃气轮机的燃烧器20的流入。
此时，即使关闭蒸汽阀72在蒸汽系统62a中残留的蒸汽62的一部分也会流入燃烧器20，所以考虑打开在从蒸汽系统62a分支的分支配管73a中设置的蒸汽排放阀73来将在蒸汽系统62a中流下的蒸汽62的一部分经过分支配管73a排放到系统外部，从而降低流入到燃烧器20的蒸汽62的流入量。
另外，在向燃烧器20喷射的蒸汽62的蒸汽流入量急剧减少时，燃烧器20的燃空比上升从而由所述燃烧器20产生的燃烧气体6的燃烧温度(排气温度)也上升。因此，考虑通过缩小所述燃料阀71的开度来减少通过在燃料系统4a设置的燃料阀71向燃烧器20供给的燃料4的流量，避免由燃烧器20产生的燃烧气体6的温度超过温度上限的情况。
因此，在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机中，在发生了压缩机10的转速或蒸汽流入量大幅降低的紧急情况时，如图5的流程图所示那样设定了用于避免压缩机10陷入喘振或排气温度超过温度上限的互锁。
即，如在图5所示的流程图中记载的那样，在控制装置100所具备的运算器100中编入图5所示的针对燃气轮机的蒸汽喷射运行的步骤401、判断压缩机转速偏差大的步骤402、判断蒸汽流量偏差大的步骤403、蒸汽排放阀打开指令的步骤404、蒸汽阀关闭指令的步骤405、以及燃料阀关闭指令的步骤406的各步骤。
然后，在本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的控制装置100的运算器100a中，在图5所示的针对燃气轮机的蒸汽喷射运行的步骤401中，进行以下的蒸汽喷射运行：通过图2的流程图中的蒸汽喷射指令的步骤207以及蒸汽阀开度扩大的步骤208对蒸汽阀72进行开阀操作，如图3的控制特性图所示那样增加向燃烧器20供给由排热回收锅炉60产生的蒸汽62的蒸汽量。
然后，当在蒸汽喷射运行的步骤401中正在进行蒸汽喷射运行时，在发生了压缩机10的转速大幅降低的紧急情况时，作为避免压缩机10陷入喘振的互锁，在压缩机10的转速大幅降低的情况下，进入判断压缩机转速偏差大(目标值－实测值＞阈值)的步骤402，判断由转速测量器83测量出的压缩机10的转速的实测值与控制装置100的设定器100b中设定的目标值之间的偏差是否超过另外设定的阈值从而变得偏差大，判断压缩机转速偏差大(目标值－实测值＞阈值)。
在该判断压缩机转速偏差大的步骤402中，当压缩机转速偏差为(目标值－实测值＞阈值)判断为压缩机转速偏差大时，向下一个蒸汽排放阀打开指令的步骤404前进，打开在从蒸汽系统62a分支的分支配管73a中设置的蒸汽排放阀73来将在蒸汽系统62a中流下的蒸汽62的一部分经过分支配管73a排放到系统外部，从而减少流入燃烧器20的蒸汽62的流入量。
接着，进入蒸汽阀关闭指令的步骤405，停止以下情况：打开在蒸汽系统62a中设置的蒸汽阀72以使由排热回收锅炉产生的蒸汽62经过蒸汽系统62a流入燃气轮机的燃烧器20。
然后，从该蒸汽阀关闭指令的步骤405接着进入燃料阀关闭指令的步骤406，缩小在燃料系统4a设置的燃料阀71的开度来减少向燃烧器20供给的燃料4的流量。
即，在向燃烧器20喷射的蒸汽62的蒸汽流入量急剧减少时，燃烧器20的燃空比上升从而由所述燃烧器20产生的燃烧气体6的燃烧温度(排气温度)也上升，因此在燃料阀关闭指令的步骤406中，对于通过在燃料系统4a中设置的燃料阀71向燃烧器20供给的燃料4的流量，缩小所述燃料阀71的开度，由此避免由燃烧器20产生的燃烧气体6的温度超过温度上限。
另外，在蒸汽喷射运行的步骤401中正在进行蒸汽喷射运行时，当向燃烧器20喷射的蒸汽62的蒸汽流入量急剧减少时，燃烧器20的燃空比上升从而由所述燃烧器20产生的燃烧气体6的燃烧温度(排气温度)也上升，因此作为避免该燃烧器20的燃烧气体6的燃烧温度(排气温度)上升的紧急情况的互锁，在判断压缩机转速偏差大的步骤402中，当压缩机转速偏差为(目标值－实测值≤阈值)判断为压缩机转速偏差不大时，向下一个判断蒸汽流量偏差大(推测值－实测值＞阈值)的步骤403前进。
然后，在该判断蒸汽流量偏差大(推测值－实测值＞阈值)的步骤403中，在蒸汽流量偏差为(推测值－实测值≤阈值)判断为蒸汽流量偏差不大时，成为返回到所述蒸汽喷射运行的步骤401的流程。
在该判断蒸汽流量偏差大(推测值－实测值＞阈值)的步骤403中，根据蒸汽阀72的开度(以及温度、压力)计算蒸汽62的蒸汽流量的推测值。
然后，在该判断蒸汽流量偏差大(推测值－实测值＞阈值)的步骤403中，在蒸汽流量偏差为(推测值－实测值＞阈值)判断为蒸汽流量偏差大的情况下，接着进入燃料阀关闭指令的步骤406，缩小在燃料系统4a中设置的燃料阀71的开度来减少向燃烧器20供给的燃料4的流量。
即，当向燃烧器20喷射的蒸汽62的蒸汽流入量急剧减少时，燃烧器20的燃空比上升从而由所述燃烧器20产生的燃烧气体6的燃烧温度(排气温度)也上升，因此如上所述，在该燃料阀关闭指令的步骤406中，对于通过在燃料系统4a中设置的燃料阀71向燃烧器20供给的燃料4的流量，缩小所述燃料阀71的开度，由此来避免由燃烧器20产生的燃烧气体6的温度超过温度上限的情况。
使燃料阀71的开度缩小量为使燃料4的流量减小Δ燃料的开度。在这里，Δ燃料＝蒸汽流量最大时的最大输出下的燃料流量－没有蒸汽喷射的最大输出下的燃料流量。
通过以上所述的本实施例的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，能够实现一种在向燃气轮机的燃烧器喷射水蒸气来增加涡轮机的输出时，可扩大蒸汽喷射时的压缩机的喘振裕度的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机。
符号的说明
1：空气
4：燃料
8：涡轮机排气
10：压缩机
12：入口导向叶片
13：导向叶片驱动装置
20：燃烧器
30：高压涡轮机
40：低压涡轮机
50：发电机
60：排热回收锅炉
62：蒸汽
62a：蒸汽系统
71：燃料阀
72：蒸汽阀
73：蒸汽排放阀
81：流量测量器
82：蒸汽阀开度测量器
83：转速测量器
84：排气温度测量器
85：入口导向叶片开度测量器
100：控制装置
100a：运算器
100b：设定器。

Claims (7)

1.一种具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其具有：
压缩机，其设置了用于调节导入的空气的流量的入口导向叶片；
燃烧器，其将对导入所述压缩机的空气进行压缩后的压缩空气与燃料混合来进行燃烧从而产生燃烧气体；
涡轮机，其由通过所述燃烧器产生的燃烧气体来驱动的高压涡轮机以及设置在该高压涡轮机的下游侧的低压涡轮机构成；
排热回收锅炉，其将从所述低压涡轮机排出的排气作为热源来产生蒸汽；
蒸汽系统，其向所述燃烧器供给由所述排热回收锅炉产生的蒸汽；
燃料阀，其设置在向所述燃烧器供给燃料的燃料系统中，调节向该燃烧器供给的燃料的流量；
蒸汽阀，其设置在所述蒸汽系统中，调节经过该蒸汽系统从排热回收锅炉向燃烧器供给的蒸汽的流量；以及
负载，其由所述涡轮机驱动，
构成为所述高压涡轮机驱动所述压缩机，所述低压涡轮机驱动所述负载，
所述双轴燃气轮机具有将所述高压涡轮机与压缩机相连结的压缩机轴、将所述低压涡轮机与负载连结的低压涡轮机轴，
所述具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机的特征在于，
所述双轴燃气轮机分别具有测量压缩机转速的转速测量器、对设置在压缩机中的入口导向叶片的开度进行测量的入口导向叶片开度测量器、对设置在蒸汽系统中的蒸汽阀的开度进行测量的蒸汽阀开度测量器、以及对向燃烧器供给由排热回收锅炉产生的蒸汽的蒸汽流量进行测量的流量测量器中的至少一个测量器，
所述双轴燃气轮机具备控制装置，
该控制装置基于通过所述转速测量器、入口导向叶片开度测量器、蒸汽阀开度测量器以及流量测量器中的至少一个测量器分别测量出的各测量信号和针对燃气轮机的增加输出指令值，来分别运算并输出对所述燃料阀、蒸汽阀以及入口导向叶片的开度进行操作的指令信号。
2.根据权利要求1所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在所述控制装置中设置了：
设定器，其分别设定压缩机的转速、向燃烧器供给由排热回收锅炉产生的蒸汽的蒸汽流量、在压缩机中设置的入口导向叶片的开度以及在蒸汽系统中设置的蒸汽阀的开度；以及
运算器，其基于由所述转速测量器、流量测量器、入口导向叶片开度测量器以及蒸汽阀开度测量器分别测量出的各测量信号、由所述设定器设定的各设定值以及针对燃气轮机的增加输出指令值，来分别运算并输出对所述燃料阀、蒸汽阀以及入口导向叶片的开度进行操作的指令信号。
3.根据权利要求2所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在所述控制装置中设置的所述运算器中，控制为在检测到所述压缩机的转速上升后扩大蒸汽阀的开度。
4.根据权利要求2所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在所述控制装置中设置的所述运算器中，控制为在为输出增加指令时，按照所述蒸汽阀、所述入口导向叶片、所述燃料阀的顺序进行打开操作。
5.根据权利要求3所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在所述控制装置中设置的所述运算器中，控制为在向所述燃烧器流入的蒸汽量成为所述压缩机吸入的空气量的2～3成的状态下，在检测到所述压缩机的转速上升了额定转速的2％～7％后扩大所述蒸汽阀的开度。
6.根据权利要求5所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在检测到所述压缩机的转速上升了额定转速的3％～5％后扩大所述蒸汽阀的开度。
7.根据权利要求1所述的具有蒸汽喷射机构的双轴燃气轮机，其特征在于，
在所述控制装置中设置的所述运算器中，控制为在蒸汽喷射运行时压缩机转速与目标值之间的偏差变大的情况下，在对设置在从蒸汽系统分支的分支系统中的蒸汽排放阀进行了打开操作后对燃料阀进行关闭操作，在压缩机转速与目标值之间的偏差变小，且向燃烧器供给的蒸汽流量与目标值之间的偏差变大的情况下，对燃料阀进行关闭操作，所述蒸汽系统从所述排热回收锅炉向所述燃烧器供给蒸汽。
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