CN107709735B - 燃料流量设定方法、执行该方法的装置、具备该装置的燃气轮机设备 - Google Patents

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Abstract

燃气轮机的燃料流量设定装置(100)具备流量比运算器(160)和流量运算器(180)。流量比运算器(160)接收与燃气轮机输出具有相关性的参数(CLCSO)，使用参数(CLCSO)与多个预混合喷嘴组(54A、54B)相互的燃料流量比的预先确定的流量比关系，确定与所接收的参数对应的燃料流量比。流量运算器(180)使用由流量比运算器(160)确定的燃料流量比，求出向多个预混合喷嘴组(54A、54B)中的每一个供给的燃料流量。

Description

燃料流量设定方法、执行该方法的装置、具备该装置的燃气轮 机设备
技术领域
本发明涉及一种具备喷射预混合燃烧的燃料的多个预混合喷嘴的燃气轮机的燃料流量设定方法、执行该方法的装置、具备该装置的燃气轮机设备。
本申请基于2015年7月31日在日本申请的特愿2015-152152号主张优先权，在此引用该内容。
背景技术
燃气轮机具备：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，在由压缩机压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机，由燃烧气体进行驱动。燃烧器在多数情况下具有使燃料预混合燃烧的多个主烧嘴。主烧嘴具备主喷嘴、以及在内侧配置有该主喷嘴的气体流路框架。在气体流路框架内，从主喷嘴喷射出的燃料与来自压缩机的空气进行混合，生成预混合气体。该预混合气体从该气体流路框架喷射至燃烧器的燃烧筒内。
作为具有多个主烧嘴的燃烧器，例如有以下的专利文献1所记载的燃烧器。在该燃烧器中，为了谋求燃料的燃烧稳定性，随着燃气轮机负荷的增加，依次增加供给燃料的主喷嘴的个数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-145073号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1所记载的技术中，确实能够谋求燃料的燃烧稳定性。然而，在该技术领域中，期望进一步提高燃烧稳定性。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够在具备喷射预混合燃烧的燃料的多个预混合喷嘴的燃气轮机中提高燃料的燃烧稳定性的技术。
技术方案
一种作为用于达成上述目的的发明的第一方案的燃料流量设定装置，是具备多个由喷射预混合燃烧的燃料的一个以上预混合喷嘴构成的预混合喷嘴组的燃气轮机的燃料流量设定装置，其中，所述燃料流量设定装置具备：流量比运算器，接收与燃气轮机输出具有相关性的参数，使用所述参数与多个所述预混合喷嘴组相互的燃料流量比的预先确定的流量比关系，确定与所接收的所述参数对应的所述燃料流量比；以及流量运算器，使用由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比，求出向多个所述预混合喷嘴组中的每一个供给的燃料流量，所述流量比关系是所述燃料流量比相对于所述参数的变化具有连续性地变化的关系。
在燃气轮机输出在规定范围内且多个预混合喷嘴组相互的燃料流量比在规定范围内的区域，有时会产生燃烧振动区域。因此，在该燃料流量设定装置中，通过根据与燃气轮机输出具有相关性的参数改变燃料流量比，来抑制燃料的燃烧过程中的燃烧振动的发生。此外，参数与燃料流量比的预先确定的流量比关系是燃料流量比相对于参数的变化具有连续性地变化的关系。因此，在该燃料流量设定装置中，燃料流量比不会急剧地变化。因此，在该燃料流量设定装置中，能够提高燃料的燃烧稳定性。
一种作为用于达成上述目的的发明的第二方案的燃料流量设定装置，根据所述第一方案的所述燃料流量设定装置，具备阀控制器，该阀控制器对设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个、调节向所述预混合喷嘴组供给的燃料流量的燃料流量调节阀指示开度，所述阀控制器使用多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量，确定设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量调节阀的开度。
一种作为用于达成上述目的的发明的第三方案的燃料流量设定装置，根据所述第一或所述第二方案的所述燃料流量设定装置，所述流量比关系是以避开在由所述参数和所述燃料流量比定义的区域中发生燃烧振动的燃烧振动区域的方式而确定的关系。
一种作为用于达成上述目的的发明的第四方案的燃料流量设定装置，根据所述第一至所述第三方案中任一种所述的燃料流量设定装置，具备：校正值运算器，求出所述燃气轮机输出变化时的关于所述燃料流量比的校正值；以及校正器，使用由所述校正值运算器求出的所述校正值，对由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比进行校正，在所述燃气轮机输出变化的情况下，所述流量运算器使用由所述校正器校正后的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量。
在燃气轮机输出变化的情况下，燃烧振动区域也随着该变化而变化。因此，在该燃料流量设定装置中，在燃气轮机输出变化的情况下，通过对燃料流量比进行校正，来避免燃料的燃烧过程中的燃烧振动，谋求燃料的燃烧稳定性。
一种作为用于达成上述目的的发明的第五方案的燃料流量设定装置，根据所述第四方案的所述燃料流量设定装置，所述校正值运算器接收所述参数，使用所述参数与所述校正值的预先确定的校正值关系，求出与所接收的所述参数对应的所述校正值。
燃气轮机输出变化的情况下的燃烧振动区域的变化根据此时的燃气轮机输出而不同。因此，在该燃料流量设定装置中，根据与燃气轮机输出具有相关性的参数求出校正值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第六方案的燃料流量设定装置，根据所述第五方案的所述燃料流量设定装置，所述校正值运算器对所述燃气轮机输出的变化是输出上升还是输出下降进行判断，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出上升的情况下，使用输出上升时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出下降的情况下，使用输出下降时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值。
作为燃气轮机输出的变化形态，有输出上升和输出下降。在燃气轮机输出上升时和燃气轮机输出下降时，燃烧振动区域的变化不同。因此，在该燃料流量设定装置中，在燃气轮机输出的变化是输出上升的情况下，使用输出上升时用的校正值关系求出校正值，在燃气轮机输出的变化是输出下降的情况下，使用输出下降时用的校正值关系求出校正值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第七方案的燃料流量设定装置，根据所述第五或所述第六方案的所述燃料流量设定装置，所述校正值关系是以能够通过由所述校正器校正后的所述燃料流量比来避开在由所述参数和所述校正值定义的区域中发生所述燃气轮机输出变化时的燃烧振动的燃烧振动区域的方式而确定的关系。
一种作为用于达成上述目的的发明的第八方案的燃料流量设定装置，根据所述第五至所述第七方案中任一种所述的燃料流量设定装置，多个所述预混合喷嘴组中的一个预混合喷嘴组的预混合喷嘴的个数多于其他预混合喷嘴组，由所述校正值关系确定的所述校正值是减少向所述一个预混合喷嘴组供给的所述燃料的流量的值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第九方案的燃料流量设定装置，根据所述第一至所述第八方案中任一种所述的燃料流量设定装置，具有参数生成器，该参数生成器将在所述燃气轮机的涡轮机中、与供来自所述燃气轮机的燃烧器的燃烧气体流入的涡轮机入口的温度具有正相关性的入口温度相关值生成为所述参数。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十方案的燃料流量设定装置，根据所述第一至所述第九方案中任一种所述的燃料流量设定装置，具备总预混合燃料运算器，该总预混合燃料运算器求出向所有多个所述预混合喷嘴组供给的燃料流量，所述流量运算器使用由所述总预混合燃料运算器求出的所述燃料流量和由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的燃料流量。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十一方案的燃气轮机设备，具备：所述第一至所述第十方案中任一种所述的燃料流量设定装置和所述燃气轮机，所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，在由所述压缩机压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机，由所述燃烧气体进行驱动，所述燃烧器具有：燃烧筒，供燃料进行燃烧；以及多个主烧嘴，将由燃料与空气混合而成的预混合气体喷射至所述燃烧筒内，多个所述主烧嘴分别具有：作为所述预混合喷嘴的一个主喷嘴；以及气体流路框架，使从所述一个主喷嘴喷射出的燃料与由所述压缩机压缩后的所述空气混合而生成所述预混合气体，向所述燃烧筒内喷射所述预混合气体，所述燃烧器具备多个由一个以上所述主烧嘴构成的主烧嘴组，所述燃料流量设定装置确定多个所述主烧嘴组中的每一个的燃料流量。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十二方案的燃气轮机设备，具备所述第一至所述第十方案中任一种所述的燃料流量设定装置和所述燃气轮机，所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，在由所述压缩机压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机，由所述燃烧气体进行驱动，所述燃烧器具备：燃烧筒，供燃料进行燃烧；多个主烧嘴，将由燃料与来自所述压缩机的所述空气混合而成的预混合气体喷射至所述燃烧筒内；以及作为所述预混合喷嘴的多个顶帽喷嘴，向流入所述主烧嘴的来自所述压缩机的空气中喷射所述燃料，所述燃烧器具备多个由一个以上所述顶帽喷嘴构成的顶帽喷嘴组，所述燃料流量设定装置确定多个所述顶帽喷嘴组中的每一个的燃料流量。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十三方案的燃料流量设定方法，是具备多个由喷射预混合燃烧的燃料的一个以上预混合喷嘴构成的预混合喷嘴组的燃气轮机的燃料流量设定方法，其中，所述燃料流量设定方法执行：流量比运算步骤，接收与燃气轮机输出具有相关性的参数，使用所述参数与多个所述预混合喷嘴组相互的燃料流量比的预先确定的流量比关系，确定与所接收的所述参数对应的所述燃料流量比；以及流量运算步骤，使用在所述流量比运算步骤中确定的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的燃料流量，所述流量比关系是所述燃料流量比相对于所述参数的变化具有连续性地变化的关系。
在燃气轮机输出在规定范围内且多个预混合喷嘴组相互的燃料流量比在规定范围内的区域，有时会产生燃烧振动区域。因此，在该燃料流量设定方法中，通过根据与燃气轮机输出具有相关性的参数改变燃料流量比，来抑制燃料的燃烧过程中的燃烧振动的发生。此外，参数与燃料流量比的预先确定的流量比关系是燃料流量比相对于参数的变化具有连续性地变化的关系。因此，在该燃料流量设定方法中，燃料流量比不会急剧地变化。因此，在该燃料流量设定方法中，能够提高燃料的燃烧稳定性。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十四方案的燃料流量设定方法，根据所述第十三方案的所述燃料流量设定方法，执行阀控制步骤，该阀控制步骤对设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个、调节向所述预混合喷嘴组供给的燃料流量的燃料流量调节阀指示开度，在所述阀控制步骤中，使用多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量，确定设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量调节阀的开度。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十五方案的燃料流量设定方法，根据所述第十三或所述第十四方案的所述燃料流量设定方法，预先查明在由所述参数和所述燃料流量比定义的区域中发生燃烧振动的燃烧振动区域，所述流量比关系是以相对于所述参数的所述燃料流量比避开所述燃烧振动区域的方式而确定的关系。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十六方案的燃料流量设定方法，根据所述第十三至所述第十五方案中任一种所述的燃料流量设定方法，执行：校正值运算步骤，求出所述燃气轮机输出变化时的关于所述燃料流量比的校正值；以及校正步骤，使用在所述校正值运算步骤中求出的所述校正值，对在所述流量比运算步骤中确定的所述燃料流量比进行校正，在所述流量运算步骤中，在所述燃气轮机输出变化的情况下，使用在所述校正步骤中校正后的所述燃料流量比，确定多个所述预混合喷嘴组中的每一个的燃料流量。
在燃气轮机输出变化的情况下，燃烧振动区域也随着该变化而变化。因此，在该燃料流量设定方法中，在燃气轮机输出变化的情况下，通过对燃料流量比进行校正，来避免燃料的燃烧过程中的燃烧振动，谋求燃料的燃烧稳定性。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十七方案的燃料流量设定方法，根据所述第十六方案的所述燃料流量设定方法，在所述校正值运算步骤中，接收所述参数，使用所述参数与所述校正值的预先确定的校正值关系，求出与所接收的所述参数对应的所述校正值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十八方案的燃料流量设定方法，根据所述第十七方案的所述燃料流量设定方法，在所述校正值运算步骤中，对所述燃气轮机输出的变化是输出上升还是输出下降进行判断，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出上升的情况下，使用输出上升时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出下降的情况下，使用输出下降时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第十九方案的燃料流量设定方法，根据所述第十七或所述第十八方案的所述燃料流量设定方法，预先查明在由所述参数和所述校正值定义的区域中发生所述燃气轮机输出变化时的燃烧振动的燃烧振动区域，所述校正值关系是以所述校正步骤后的所述燃料流量比能够避开所述燃烧振动区域的方式而确定的关系。
一种作为用于达成上述目的的发明的第二十方案的燃料流量设定方法，根据所述第十七至所述第十九方案中任一种所述的燃料流量设定方法，多个所述预混合喷嘴组中的一个预混合喷嘴组的预混合喷嘴的个数多于其他预混合喷嘴组，由所述校正值关系确定的所述校正值是减少向所述一个预混合喷嘴组供给的所述燃料的流量的值。
一种作为用于达成上述目的的发明的第二十一方案的燃料流量设定方法，根据所述第十三至所述第二十方案中任一种所述的燃料流量设定方法，执行参数生成步骤，该参数生成步骤将在所述燃气轮机的涡轮机中、与供来自所述燃气轮机的燃烧器的燃烧气体流入的涡轮机入口的温度具有正相关性的入口温度相关值生成为所述参数。
有益效果
根据本发明的一方案，能够在具备喷射预混合燃烧的燃料的多个预混合喷嘴的燃气轮机中提高燃料的燃烧稳定性。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的燃气轮机设备的系统图。
图2是本发明的一实施方式的燃烧器的剖面图。
图3是本发明的一实施方式的燃烧器的主要部分剖面图。
图4是从其轴向观察本发明的一实施方式的燃料送出器的概念图。
图5是本发明的一实施方式的控制装置的功能框图。
图6是本发明的一实施方式的燃烧负荷指令生成器的功能框图。
图7是本发明的一实施方式的总燃料流量生成器的功能框图。
图8是本发明的一实施方式的引燃流量运算器、顶帽流量运算器以及主流量运算器的功能框图。
图9是本发明的一实施方式的喷嘴组流量比运算器、校正值运算器、校正器、以及喷嘴组流量运算器的功能框图。
图10是用于对本发明的一实施方式的确定了燃烧负荷指令值与喷嘴组流量比的关系的函数、以及燃烧振动区域进行说明的说明图。
图11是表示本发明的一实施方式的关于喷嘴组流量比的校正值与燃烧负荷指令值的关系的图表。
图12是表示本发明的一实施方式的喷嘴组流量比运算器、校正值运算器、校正器、喷嘴组流量运算器、以及阀控制器的动作的流程图。
图13是用于对本发明的一实施方式的变形例的确定了燃烧负荷指令值与喷嘴组流量比的关系的函数、以及燃烧振动区域进行说明的说明图。
图14是表示本发明的一实施方式的变形例的关于喷嘴组流量比的校正值与燃烧负荷指令值的关系的图表。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的燃料流量设定装置、具备该装置的燃气轮机设备的实施方式以及变形例进行说明。
“实施方式”
如图1所示，本实施方式的燃气轮机设备具备：燃气轮机10、以及通过燃气轮机10的驱动进行发电的发电机29。
燃气轮机10具备：压缩机11，对空气进行压缩；燃烧器31，在由压缩机11压缩后的空气中使燃料F燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机21，由高温高压的燃烧气体进行驱动。
压缩机11具有：压缩机转子13，以轴线Ar为中心进行旋转；压缩机壳体12，可旋转地覆盖该压缩机转子13；以及IGV(inlet guide vane：入口导叶)14，设于该压缩机壳体12的吸入口。IGV14具有：多个导叶15、以及对多个导叶15进行驱动的驱动器16。该IGV14对被吸入压缩机壳体12内的空气的流量进行调节。
涡轮机21具有：涡轮机转子23，通过来自燃烧器31的燃烧气体，以轴线Ar为中心进行旋转；以及涡轮机壳体22，可旋转地覆盖该涡轮机转子23。涡轮机转子23和压缩机转子13以相同的轴线Ar为中心进行旋转，相互连结，构成燃气轮机转子28。在该燃气轮机转子28，连接有发电机29的转子。
燃气轮机10还具备中间壳体24和排气管道25。中间壳体24配置于压缩机壳体12与涡轮机壳体22之间，将两者连接。排气管道25连接于涡轮机壳体22，供作为通过了涡轮机壳体22内的燃烧气体的废气EX流动。压缩机壳体12、中间壳体24以及涡轮机壳体22相互连接而构成燃气轮机壳体27。燃烧器31固定于中间壳体24。
如图2所示，燃烧器31具备：外筒32、燃烧筒(或者尾筒)33、以及燃料送出器41。外筒32固定于中间壳体24。燃烧筒33配置于中间壳体24内，将燃烧气体送到涡轮机21的燃烧气体流路中。燃料送出器41将燃料以及空气送出到燃烧筒33内。
如图2～图4所示，燃料送出器41具有：内筒42、引燃烧嘴43、多个主烧嘴53、以及顶帽喷嘴51。引燃烧嘴43配置于内筒42的中心轴线上。多个主烧嘴53以引燃烧嘴43为中心等间隔地配置于周向。顶帽喷嘴51配置于外筒32的内周侧且内筒42的外周侧。需要说明的是，以下，在内筒42的中心轴线所延伸的方向上，将燃烧气体G在燃烧筒33内流向的一侧设为下游侧，将其相反侧设为上游侧。
引燃烧嘴43具有：引燃喷嘴44，配置于内筒42的中心轴线上；以及筒状的引燃空气用筒45，包围该引燃喷嘴44的外周。引燃空气用筒45的下游侧构成随着朝向下游侧而逐渐扩径的引燃锥46。引燃空气用筒45的内周侧构成来自压缩机11的压缩空气Ac作为引燃空气Ap进行流动的引燃空气流路48。从引燃喷嘴44喷射出的引燃燃料Fp在从该引燃空气流路48喷射出的引燃空气Ap中进行燃烧(扩散燃烧)，形成扩散火焰49(参照图3)。
多个主烧嘴53具有：主空气用内筒55、主空气用外筒56、分隔板57、以及主喷嘴54。主空气用内筒55以包围引燃空气用筒45的外周的方式构成筒状。主空气用外筒56以包围主空气用内筒55的外周的方式构成筒状。分隔板57配置于主空气用内筒55的外周侧与主空气用外筒56的内周侧之间的环状的空间，将该环状的空间在周向分割为多个。主喷嘴54配置于多个分隔板57的相互之间。一个主烧嘴53的气体流路框架58a构成为具有：主空气用内筒55、主空气用外筒56、以及在周向邻接的一对分隔板57。由主空气用内筒55、主空气用外筒56以及多个分隔板57划分的多个空间构成来自压缩机11的压缩空气Ac作为主空气Am进行流动的主空气流路58。主燃料Fm被从配置于该主空气流路58内的主喷嘴54喷射至流经该主空气流路58的主空气Am。因此，在主空气流路58内主喷嘴54的顶端(下游端)的下游侧，流动有主空气Am与主燃料Fm混杂在一起的预混合气体。该预混合气体从主空气流路58喷射出之后进行燃烧(预混合燃烧)，形成预混合火焰59(参照图3)。因此，本实施方式的主喷嘴54是预混合喷嘴。前述的扩散火焰49起到使该预混合火焰59稳定的作用。
如图4所示，本实施方式的燃烧器31具有八个主烧嘴53。八个主烧嘴53中的、配置于接近燃气轮机转子28的轴线Ar的一侧且在周向相互邻接的三个主烧嘴53构成主烧嘴A组53A。此外，剩余的五个主烧嘴53构成主烧嘴B组53B。构成主烧嘴A组53A的三个主烧嘴53的各主喷嘴54构成主喷嘴A组54A，构成主烧嘴B组53B的五个主烧嘴53的各主喷嘴54构成主喷嘴B组54B。
外筒32的内周侧与内筒42的外周侧之间的空间构成将来自压缩机11的压缩空气Ac导向内筒42内的压缩空气流路52。顶帽喷嘴51向该压缩空气流路52喷射顶帽燃料Ft。因此，当顶帽燃料Ft被喷射至压缩空气流路52时，顶帽燃料Ft会混入主空气Am以及引燃空气Ap中。因此，本实施方式的顶帽喷嘴51也是预混合喷嘴。
如图1、图2、图4所示，本实施方式的燃气轮机设备还具备：燃料主管线60，供向燃烧器31供给的燃料F流动；引燃燃料管线61，将引燃燃料Fp送到引燃喷嘴44；主A燃料管线62a，将主A燃料Fma送到主喷嘴A组54A；主B燃料管线62b，将主B燃料Fmb送到主喷嘴B组54B；顶帽燃料管线63，将顶帽燃料Ft送到顶帽喷嘴51；引燃燃料阀65，对引燃燃料Fp的流量进行调节；主A燃料阀66a，对主A燃料Fma的流量进行调节；主B燃料阀66b，对主B燃料Fmb的流量进行调节；以及顶帽燃料阀67，对顶帽燃料Ft的流量进行调节。
引燃燃料管线61、主A燃料管线62a、主B燃料管线62b、以及顶帽燃料管线63均是从燃料主管线60分支出的管线。引燃燃料阀65设于引燃燃料管线61。主A燃料管线62a具有：主管线、以及从该主管线分支出的多个分支管线。多个分支管线设于构成主喷嘴A组54A的三个主喷嘴54中的每一个。主A燃料阀66a设于主A燃料管线62a的主管线。主B燃料管线62b具有：主管线、以及从该主管线分支出的多个分支管线。多个分支管线设于构成主喷嘴B组54B的五个主喷嘴54中的每一个。主B燃料阀66b设于主B燃料管线62b的主管线。顶帽燃料管线63具有：主管线、以及从该主管线分支出的多个分支管线。多个分支管线设于多个顶帽喷嘴51中的每一个。顶帽燃料阀67设于顶帽燃料管线63的主管线。
如图1所示，本实施方式的燃气轮机设备还具备：控制装置(燃料流量设定装置)100、转速计71、输出计72、吸气温度计73、吸气压计74、叶片通道温度计75、以及废气温度计76。控制装置100对以上所说明的燃料阀65、66a、66b、67的动作等进行控制。转速计71对燃气轮机转子28的转速N进行感测。输出计72对发电机29的输出PW进行感测。吸气温度计73对作为压缩机11所吸入的空气A的温度的吸气温度Ti进行感测。
吸气压计74对作为压缩机11所吸入的空气的压力的吸气压(大气压)Pi进行感测。叶片通道温度计75对作为刚经过涡轮机21的末级之后的燃烧气体的温度的叶片通道温度Tb进行感测。废气温度计76对涡轮机21的末级的下游侧的排气管道内的废气的温度Te进行感测。
如图5所示，控制装置100具有：燃烧负荷指令生成器(参数生成器)110、总燃料流量生成器130、引燃流量运算器141、顶帽流量运算器142、主流量运算器(总预混合燃料运算器)143、喷嘴组流量比运算器(仅称为流量比运算器)160、校正值运算器170、校正器179、喷嘴组流量运算器(仅称为流量运算器)180、以及阀控制器190。
燃烧负荷指令生成器110生成燃烧负荷指令值CLCSO(参数生成步骤)。总燃料流量生成器130生成总燃料流量指令值CSO。引燃流量运算器141求出作为向引燃喷嘴44供给的引燃燃料Fp的流量的引燃流量指令值PLCSO。顶帽流量运算器142求出作为向全部顶帽喷嘴51供给的顶帽燃料Ft的流量的顶帽流量THCSO。主流量运算器143求出作为全部主喷嘴54所供给的主燃料Fm的流量的主流量MCSO。喷嘴组流量比运算器160求出作为向主喷嘴A组54A供给的主A燃料Fma与向主喷嘴B组54B供给的主B燃料Fmb的流量比的喷嘴组流量比KMB01。校正值运算器170求出喷嘴组流量比运算器160所求出的喷嘴组流量比KMB01的校正值KMBc。校正器179通过由校正值运算器170求出的校正值KMBc对喷嘴组流量比运算器160所求出的喷嘴组流量比KMB01进行校正。喷嘴组流量运算器180根据由校正器179校正后的喷嘴组流量比KMB求出向主喷嘴A组54A供给的主A燃料Fma的主A流量MACSO、以及向主喷嘴B组54B供给的主B燃料Fmb的主B流量MBCSO。阀控制器190根据各流量运算器141、142、180所求出的燃料阀65、66a、66b、67中的每一个的流量求出燃料阀65、66a、66b、67中的每一个的开度，对各燃料阀65、66a、66b、67指示开度。
燃烧负荷指令值CLCSO是对涡轮机21中的燃烧气体的入口温度进行无量纲化的参数，是与该入口温度具有正相关性的参数。此外，燃烧负荷指令值CLCSO也是与燃气轮机输出具有相关性的参数。该燃烧负荷指令值CLCSO设定为：在入口温度是下限值时为0％，在入口温度是上限值时为100％。例如，在将入口温度的下限值设为700℃、将入口温度的上限值设为1500℃时，燃烧负荷指令值CLCSO由下述式(1)表示。
CLCSO(％)＝{(发电机输出的实测值-700℃MW)/(1500℃MW-700℃MW)}×100％·····(1)
需要说明的是，700℃MW是入口温度为下限值700℃时的发电机输出。此外，1500℃MW是入口温度为上限值1500℃时的发电机输出。
如图6所示，燃烧负荷指令生成器110具有：第一输出运算器111a、第二输出运算器111b、标准大气压生成器112、第一除法器113、第一乘法器114a、第二乘法器114b、第一减法器115a、第二减法器115b、第二除法器116、以及限制器117。第一输出运算器111a求出入口温度为下限值700℃时的发电机输出700℃MW。第二输出运算器111b求出入口温度为上限值1500℃时的发电机输出1500℃MW。标准大气压生成器112生成预先设定的标准大气压Ps。第一除法器113求出作为由吸气压计74感测到的吸气压Pi相对于标准大气压(标准吸气压)Ps的比率的吸气压比Pr。第一乘法器114a将第一输出运算器111a所求出的发电机输出700℃MW乘以吸气压比Pr。第二乘法器114b将第二输出运算器111b所求出的发电机输出1500℃MW乘以吸气压比Pr。第一减法器115a从由输出计72感测到的发电机29的实测输出PW减去第一乘法器114a中的乘法结果。第二减法器115b从第二乘法器114b中的乘法结果减去第一乘法器114a中的乘法结果。第二除法器116将第一减法器115a中的减法结果除以第二减法器115b中的减法结果。限制器117对来自第二除法器116的输出的增减率进行限制。
第一输出运算器111a以吸气温度Ti和IGV开度指令值为变动参数，使用函数H1x，求出入口温度为700℃时的发电机输出700℃MW。此外，第二输出运算器111b以吸气温度Ti和IGV开度指令值为变动参数，使用函数H2x，求出入口温度为1500℃时的发电机输出1500℃MW。在此，IGV开度指令值是控制装置100对IGV14的驱动器16赋予的指令值。该IGV开度指令值例如根据作为压缩机11的入口的压力的大气压Pi和压缩机11的出口的压力等求出。这些输出运算器111a、111b将吸气温度以及IGV开度指令值为基准值的情况下的700℃MW、1500℃MW的已知值，变更为与实际的吸气温度Ti以及IGV开度指令值对应的值，将变更后的值作为700℃MW、1500℃MW输出。
这些700℃MW以及1500℃MW被进一步基于吸气压(大气压)的实测值Pi进行校正处理。具体而言，第一除法器113求出作为由吸气压计74感测到的吸气压(大气压)Pi相对于来自标准大气压生成器112的标准吸气压(标准大气压)Ps的比率的吸气压比Pr。第一乘法器114a将来自第一输出运算器111a的700℃MW乘以吸气压比Pr，将700℃MW校正为与吸气压比Pr对应的值。第二乘法器114b将来自第二输出运算器111b的1500℃MW乘以吸气压比Pr，将1500℃MW校正为与吸气压比Pr对应的值。即，以上，将吸气温度以及IGV开度指令值为基准值的情况下的700℃MW、1500℃MW的已知值，校正为与实测吸气温度Ti、IGV开度指令值、以及实测吸气压比Pr对应的值。
第一减法器115a从由输出计72感测到的发电机29的实测输出PW减去通过吸气压比Pr校正后的700℃MW。即，第一减法器115a求出上述公式的分子的值。第二减法器115b从通过吸气压比Pr校正后的1500℃MW减去通过吸气压比Pr校正后的700℃MW。即，第二减法器115b求出上述公式的分母的值。
第二除法器116将由第一减法器115a求出的上述公式的分子的值除以由第二减法器115b求出的上述公式的分母的值，将该值作为燃烧负荷指令值输出。限制器117对该燃烧负荷指令值的增减率进行限制，以使作为来自第二除法器116的燃烧负荷指令值的每单位时间的变化量的增减率为预先确定的值以下。
以上，将涡轮机21中的燃烧气体的入口温度的下限值设为700℃，将其上限值设为1500℃。然而，根据燃烧器31的型号等的不同，也可以将涡轮机21中的燃烧气体的入口温度的下限值以及上限值设为与以上的例子不同的值。
总燃料流量指令值CSO是表示向燃烧器31供给的燃料F的总流量的指令值。如图7所示，总燃料流量生成器130具有：调速器控制器131、负荷控制器132、第一温度控制器133、第二温度控制器134、低值选择器135、以及限制器136。调速器控制器131输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使燃气轮机转子28的转速N变为目标转速的指令值GVCSO。负荷控制器132输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使发电机输出PW与发电机输出指令值一致的指令值LDCSO。第一温度控制器133输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使燃气轮机的叶片通道温度Tb不超过上限值的指令值BPCSO。第二温度控制器134输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使废气温度Te不超过上限值的指令值EXCSO。低值选择器135输出来自各控制器131～134的指令值中最小的指令值。限制器136对来自低值选择器135的指令的增减率进行限制。
调速器控制器131从转速计71接收燃气轮机转子28的转速N，输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使该燃气轮机转子28的转速N与目标转速一致的指令值GVCSO。具体而言，调速器控制器131对燃气轮机转子28的实测转速N与预先设定的GV设定值进行比较，将比例控制信号作为指令值GVCSO输出。
负荷控制器132从输出计72接收发电机29的实测输出PW，从上位控制装置90(参照图1)接收发电机输出指令值。负荷控制器132输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使实测输出PW与发电机输出指令值一致的指令值LDCSO。具体而言，负荷控制器132对实测输出PW与发电机输出指令值进行比较，进行比例积分运算，将该结果作为指令值LDCSO输出。
第一温度控制器133从叶片通道温度计75接收叶片通道温度Tb，输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使该叶片通道温度Tb不超过上限值的指令值BPCSO。具体而言，第一温度控制器133对实测叶片通道温度Tb与其上限值进行比较，进行比例积分运算，将该结果作为指令值BPCSO输出。
第二温度控制器134从废气温度计76接收废气温度Te，输出用于调节总燃料流量指令值CSO以使该废气温度Te不超过上限值的指令值EXCSO。具体而言，第二温度控制器134对实测废气温度Te与其上限值进行比较，进行比例积分运算，将该结果作为指令值EXCSO输出。
低值选择器135选择来自各控制器131～134的指令值中最小的指令值，输出该指令值。限制器136对来自低值选择器135的指令的增减率进行限制，将其作为总燃料流量指令值CSO输出。
如图8所示，引燃流量运算器141具有确定了总燃料流量指令值CSO与引燃流量指令值PLCSO的关系的函数Fxp。引燃流量运算器141使用该函数Fxp，求出与总燃料流量生成器130所生成的总燃料流量指令值CSO对应的引燃流量指令值PLCSO。顶帽流量运算器142具有确定了总燃料流量指令值CSO与顶帽流量THCSO的关系的函数Fxt。顶帽流量运算器142使用该函数Fxt，求出与总燃料流量生成器130所输出的总燃料流量指令值CSO对应的顶帽流量THCSO。如下述式(2)所示，主流量运算器143从总燃料流量指令值CSO减去引燃流量指令值PLCSO以及顶帽流量THCSO，求出主流量MCSO。
MCSO＝CLO-PLCSO-THCSO·····(2)
如图9所示，喷嘴组流量比运算器160具有：喷嘴组流量比生成器161，生成喷嘴组流量比KMB0；校正值生成器162，生成喷嘴组流量比KMB0的校正值KMBco；以及校正器163，通过校正值生成器162所生成的校正值KMBco对喷嘴组流量比KMB0进行校正。
喷嘴组流量比生成器161具有确定了燃烧负荷指令值CLCSO与喷嘴组流量比(燃料流量比)KMB0的关系的函数Fx1(流量比关系)。如下述式(3)所示，喷嘴组流量比KMB是如下计算出的值：将作为向主喷嘴B组54B供给的主B燃料Fmb的流量的主B流量MBCSO，除以将作为向主喷嘴A组54A供给的主A燃料Fma的流量的主A流量MACSO与主B流量MBCSO相加后的值。
KMB＝MBCSO/(MACSO+MBCSO)·····(3)
在对构成主喷嘴A组54A的三个主喷嘴54和构成主喷嘴B组54B的五个主喷嘴54分别通入相同流量的燃料的情况下，如下述式(4)所示，喷嘴组流量比KMB为0.625。
KMB＝5/(3+5)＝0.625·····(4)
通过该函数Fx1对燃烧负荷指令值CLCSO确定的喷嘴组流量比KMB0以该0.625为基准。
如图10所示，在燃烧负荷指令值CLCSO在规定范围内且喷嘴组流量比KMB在规定范围内的区域，有时会产生燃烧振动区域CVR。在此，例如在燃烧负荷指令值CLCSO在x1～x2(x1＜x2)的范围内、且喷嘴组流量比KMB在y1～y2(y1＜0.625＜y2)的范围内，会产生燃烧振动区域CVR。需要说明的是，该燃烧振动区域CVR预先通过对实际的燃烧器31、该燃烧器31中的燃烧状态进行模拟的模拟器进行查明。
如图10所示，函数Fx1是以避开在由燃烧负荷指令值CLCSO和喷嘴组流量比KMB定义的区域中发生燃烧振动的燃烧振动区域CVR的方式而确定的函数。具体而言，例如，该函数Fx1是如下函数：若燃烧负荷指令值CLCSO为小于x1的值、喷嘴组流量比KMB0为大于0.625的值，则大致恒定。此外，该函数Fx1是如下函数：若燃烧负荷指令值CLCSO在x1～x2的范围，则随着燃烧负荷指令值CLCSO增大，喷嘴组流量比KMB0沿着燃烧振动区域CVR的外缘的下侧(喷嘴组流量比KMB小的一侧)变化。更具体而言，该函数Fx1是如下函数：若燃烧负荷指令值CLCSO在x1～x2的范围内靠近x1的范围，则随着燃烧负荷指令值CLCSO增大，喷嘴组流量比KMB0沿着燃烧振动区域CVR的外缘的下侧减小。此外，该函数Fx1是如下函数：若燃烧负荷指令值CLCSO在x1～x2的范围内靠近x2的范围，则随着燃烧负荷指令值CLCSO增大，喷嘴组流量比KMB0沿着燃烧振动区域CVR的外缘的下侧增大。此外，该函数Fx1是如下函数：若燃烧负荷指令值CLCSO为大于x2的值，则与燃烧负荷指令值CLCSO无关，喷嘴组流量比KMB0大致为0.625。
如上所述，该函数Fx1是如下函数：在燃烧负荷指令值CLCSO的某一范围内，随着燃烧负荷指令值CLCSO增大，喷嘴组流量比KMB0减小，在燃烧负荷指令值CLCSO的其他范围内，随着燃烧负荷指令值CLCSO增大，喷嘴组流量比KMB0增大，进而，在燃烧负荷指令值CLCSO的另一其他范围内，与燃烧负荷指令值CLCSO的变化无关，喷嘴组流量比KMB0恒定。不过，该函数Fx1是如下函数：与燃烧负荷指令值CLCSO的范围无关，喷嘴组流量比KMB0相对于燃烧负荷指令值CLCSO的变化具有连续性地变化。
喷嘴组流量比生成器161使用该函数Fx1，生成与燃烧负荷指令生成器110所生成的燃烧负荷指令值CLCSO对应的喷嘴组流量比KMB0。
如图9所示，喷嘴组流量比运算器160的校正值生成器162具有确定了主流量MCSO与校正值KMBco的关系的函数Fx2。校正值生成器162使用该函数Fx2，生成与主流量运算器143所求出的主流量MCSO对应的校正值KMBco。通常，就阀而言，阀的开度与通过阀的流体的流量的关系不是线性的。因此，在此，阀控制器190对主A燃料阀66a以及主B燃料阀66b指示了开度的结果是，求出考虑了主A燃料阀66a以及主B燃料阀66b的阀特性的校正值KMBco，以使实际的喷嘴组流量比变成目标的喷嘴组流量比KMB。喷嘴组流量比运算器160的校正器163将喷嘴组流量比生成器161所生成的喷嘴组流量比KMB0加上校正值生成器162所生成的校正值KMBco，对该喷嘴组流量比KMB0进行校正。该校正后的喷嘴组流量比KMB01作为来自喷嘴组流量比运算器160的输出。
如图9所示，校正值运算器170具有：第一校正值生成器171，生成作为输出上升时用的校正值的第一校正值KMBc1；第二校正值生成器172，生成作为输出下降时用的校正值的第二校正值KMBc2；输出变化感测器173，对与燃气轮机输出的变化相关的总燃料流量指令值CSO的变化进行感测；以及切换器177。切换器177将第一校正值KMBc1、第二校正值KMBc2以及校正值“0”中的任一个输出至校正器179。
如图10所示，在燃气轮机输出变化的情况下，燃烧振动区域CVR的区域变化。该燃烧振动区域CVR的区域变化在燃气轮机输出上升时和燃气轮机输出下降时不同。输出上升时的燃烧振动区域CVR1例如为燃气轮机输出不变化时的燃烧振动区域CVR的外缘的下侧(喷嘴组流量比KMB小的一侧)向下侧扩展的区域。输出下降时的燃烧振动区域CVR2例如为燃气轮机输出不变化时的燃烧振动区域CVR的外缘的下侧比输出上升时的燃烧振动区域CVR1的外缘的下侧进一步向下侧扩展的区域。这些输出上升时的燃烧振动区域CVR1以及输出下降时的燃烧振动区域CVR2也预先通过对实际的燃烧器31、该燃烧器31中的燃烧状态进行模拟的模拟器进行查明。
第一校正值生成器171以及第二校正值生成器172如此与随着燃气轮机输出的变化产生的燃烧振动区域CVR的变化对应，因此，生成对喷嘴组流量比运算器160所求出的喷嘴组流量比KMB01进行校正的校正值。第一校正值生成器171具有确定了燃烧负荷指令值CLCSO与作为输出上升时的校正值的第一校正值KMBc1的关系的函数Fup(校正值关系)。第二校正值生成器172具有确定了燃烧负荷指令值CLCSO与作为输出下降时的校正值的第二校正值KMBc2的关系的函数Fdown(校正值关系)。
如图10以及图11所示，函数Fup是以避开输出上升时的燃烧振动区域CVR1的方式而确定的函数。如上所述，例如，输出上升时的燃烧振动区域CVR1为燃气轮机输出不变化时的燃烧振动区域CVR的外缘的下侧(喷嘴组流量比KMB小的一侧)向下侧扩展的区域。该情况下，该函数Fup减小来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01，因此，使负值的第一校正值KMBc1与燃烧负荷指令值CLCSO对应。
此外，函数Fdown是以避开输出下降时的燃烧振动区域CVR2的方式而确定的函数。如上所述，例如，输出下降时的燃烧振动区域CVR2为燃气轮机输出不变化时的燃烧振动区域CVR的外缘的下侧比输出上升时的燃烧振动区域CVR1的外缘的下侧进一步向下侧扩展的区域。该情况下，函数Fdown比输出上升时进一步减小来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01，因此，使比输出上升时的第一校正值KMBc1更小的负值的第二校正值KMBc2与燃烧负荷指令值CLCSO对应。
第一校正值生成器171使用函数Fup，生成与燃烧负荷指令值CLCSO对应的第一校正值KMBc1。此外，第二校正值生成器172使用函数Fdown，生成与燃烧负荷指令值CLCSO对应的第二校正值KMBc2。
如上所述，第一校正值生成器171所生成的第一校正值KMBc1以及第二校正值生成器172所生成的第二校正值KMBc2在本实施方式中均为减小来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01的校正值。换言之，本实施方式中的第一校正值KMBc1以及第二校正值KMBc2均为根据式(3)所示的喷嘴组流量比KMB的定义减小向主喷嘴A组54A和主喷嘴B组54B中主喷嘴54的个数多的主喷嘴B组54B供给的主B流量MBCSO的值。
如图9所示，输出变化感测器173具有：延迟器174，在规定时间后输出来自总燃料流量生成器130的总燃料流量指令值CSO；减法器175，求出来自总燃料流量生成器130的总燃料流量指令值CSO与来自延迟器174的总燃料流量指令值CSO之差；以及变化判断器176，根据减法结果对总燃料流量指令值CSO是否增加规定值以上或者是否减少规定值以上进行判断。变化判断器176在由减法器175得到的减法结果为正值且该值为规定值以上的情况下，输出表示燃气轮机输出上升的“1”，在由减法器得到的减法结果为负值且该值为规定值以下的情况下，输出表示燃气轮机输出下降的“2”，在其他情况下，输出表示燃气轮机输出不变化的“0”。
在从输出变化感测器173输出了表示燃气轮机输出上升的“1”的情况下，切换器177选择来自第一校正值生成器171的第一校正值KMBc1，将其输出。在从输出变化感测器173输出了表示燃气轮机输出下降的“2”的情况下，切换器177选择来自第二校正值生成器172的第二校正值KMBc2，将其输出。在从输出变化感测器173输出了表示燃气轮机输出不变化的“0”的情况下，切换器177输出校正值“0”。来自该切换器177的输出为来自校正值运算器170的输出。
校正器179将来自校正值运算器170的校正值KMBc加上来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01，对该喷嘴组流量比KMB01进行校正。具体而言，在燃气轮机输出上升时，校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上第一校正值KMBc1。在燃气轮机输出下降时，校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上第二校正值KMBc2。在燃气轮机输出不变化时，将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上校正值“0”，就是说，不对来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01进行校正。
与从喷嘴组流量比运算器160输出的喷嘴组流量比KMB01同样，从校正器179输出的喷嘴组流量比KMB相对于燃烧负荷指令值CLCSO的变化具有连续性地变化。
喷嘴组流量运算器180具有：主A流量运算器181，求出主A流量MACSO；以及主B流量运算器182，求出主B流量MBCSO。主A流量运算器181从“1”减去来自校正器179的喷嘴组流量比KMB，将该值乘以主流量运算器143所求出的主流量MCSO，求出主A流量MACSO。主B流量运算器182将来自校正器179的喷嘴组流量比KMB乘以主流量运算器143所求出的主流量MCSO，求出主B流量MBCSO。
如图5所示，阀控制器190求出与引燃流量运算器141所求出的引燃流量指令值PLCSO对应的引燃燃料阀65的开度，对引燃燃料阀65指示该开度。阀控制器190求出与顶帽流量运算器142所求出的顶帽流量THCSO对应的顶帽燃料阀67的开度，对顶帽燃料阀67指示该开度。阀控制器190求出与喷嘴组流量运算器180所求出的主A流量MACSO对应的主A燃料阀66a的开度，对主A燃料阀66a指示该开度。阀控制器190求出与喷嘴组流量运算器180所求出的主B流量MBCSO对应的主B燃料阀66b的开度，对主B燃料阀66b指示该开度。
接着，对本实施方式的燃气轮机设备的动作进行说明。
如图1所示，燃气轮机10的压缩机对空气A进行压缩而生成压缩空气Ac。该压缩空气Ac流入燃烧器31内。燃料F被供给至燃烧器31。在燃烧器31内，燃料F在压缩空气Ac中进行燃烧，生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体被从燃烧器31送到涡轮机21内的燃烧气体流路，使涡轮机转子23旋转。通过该涡轮机转子23的旋转，连接于燃气轮机10的发电机29进行发电。
来自燃料供给源的燃料F在燃料主管线60中流动。该燃料F的一部分作为引燃燃料Fp经由引燃燃料管线61、引燃燃料阀65供给至引燃喷嘴44。如图2以及图3所示，供给至引燃喷嘴44的引燃燃料Fp被从该引燃喷嘴44喷射至燃烧筒33内。此外，来自压缩机11的压缩空气Ac的一部分作为引燃空气Ap穿过引燃空气用筒45，被从该引燃空气用筒45喷射至燃烧筒33内。引燃燃料Fp在该引燃空气Ap中进行扩散燃烧，形成扩散火焰49。
流经燃料主管线60的燃料F的一部分作为主A燃料Fma经由主A燃料管线62a、主A燃料阀66a供给至构成主喷嘴A组54A的多个主喷嘴54。此外，流经燃料主管线60的燃料F的另一部分作为主B燃料Fmb经由主B燃料管线62b、主B燃料阀66b供给至构成主喷嘴B组54B的多个主喷嘴54。如图2以及图3所示，供给至这些主喷嘴54的主燃料Fm被从该主喷嘴54喷射至主空气流路58内。此外，来自压缩机11的压缩空气Ac的一部分作为主空气Am流入主空气流路58内。在主空气流路58内，主空气Am与主燃料Fm混合，变成预混合气体。该预混合气体被从主空气流路58喷射至燃烧筒33内。从主空气流路58喷射出的预混合气体进行预混合燃烧，形成预混合火焰59。
如图2所示，流经燃料主管线60的燃料F的一部分作为顶帽燃料Ft经由顶帽燃料管线63、顶帽燃料阀67供给至多个顶帽喷嘴51。供给至顶帽喷嘴51的顶帽燃料Ft被喷射至燃烧器31的外筒32的内周侧与内筒42的外周侧之间的压缩空气流路52。该顶帽燃料Ft混入主空气Am以及引燃空气Ap中。因此，该顶帽燃料Ft的一部分包含在从引燃烧嘴43喷射出的气体中，随着该气体的燃烧进行燃烧。此外，该顶帽燃料Ft的剩余的一部分包含在从主烧嘴53喷射出的气体中，随着该气体的燃烧进行燃烧。
各燃料阀65、66a、66b、67由控制装置100控制。
如上所述，控制装置100的总燃料流量生成器130根据发电机输出指令值等生成总燃料流量指令值CSO。引燃流量运算器141求出与该总燃料流量指令值CSO对应的引燃流量指令值PLCSO。阀控制器190接收该引燃流量指令值PLCSO，求出与引燃流量指令值PLCSO对应的引燃燃料阀65的开度，对引燃燃料阀65指示该开度。引燃燃料阀65接收该指示，变成所指示的开度。该结果是，通过引燃燃料阀65的引燃流量变成引燃流量运算器141所生成的引燃流量指令值PLCSO。顶帽流量运算器142求出与总燃料流量指令值CSO对应的顶帽流量THCSO。阀控制器190接收该顶帽流量THCSO，求出与顶帽流量THCSO对应的顶帽燃料阀67的开度，对顶帽燃料阀67指示该开度。顶帽燃料阀67接收该指示，变成所指示的开度。该结果是，通过顶帽燃料阀67的顶帽流量变成顶帽流量运算器142所生成的顶帽流量THCSO。主流量运算器143求出与总燃料流量指令值CSO对应的主流量MCSO。
接着，按照图12所示的流程图，对由控制装置100对主A燃料阀66a以及主B燃料阀66b进行的控制进行说明。
喷嘴组流量比运算器160求出与燃烧负荷指令值CLCSO和主流量MCSO对应的喷嘴组流量比KMB01(S1：流量比运算步骤)。如图9所示，喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比生成器161使用函数Fx1，生成与燃烧负荷指令生成器110所生成的燃烧负荷指令值CLCSO对应的喷嘴组流量比KMB0。喷嘴组流量比运算器160的校正值生成器162使用函数Fx2，求出与主流量MCSO对应的校正值KMBco。喷嘴组流量比运算器160的校正器163将喷嘴组流量比生成器161所生成的喷嘴组流量比KMB0加上校正值生成器162所求出的校正值KMBco，对该喷嘴组流量比KMB0进行校正。该校正后的喷嘴组流量比KMB01作为来自喷嘴组流量比运算器160的输出。
校正值运算器170与喷嘴组流量比运算器160所执行的流量比运算步骤(S1)并行地求出相对于燃气轮机10的输出变化的喷嘴组流量比KMB01的校正值KMBc(S2：校正值运算步骤)。校正值运算器170的第一校正值生成器171使用函数Fup，生成与燃烧负荷指令值CLCSO对应的第一校正值KMBc1(S2a)。该第一校正值KMBc1是燃气轮机输出上升时的校正值KMBc。此外，校正值运算器170的第二校正值生成器172使用函数Fdown，生成与燃烧负荷指令值CLCSO对应的第二校正值KMBc2(S2b)。该第二校正值KMBc2是燃气轮机输出下降时的校正值KMBc。校正值运算器170的输出变化感测器173基于总燃料流量指令值CSO，对燃气轮机输出是否上升、燃气轮机输出是否下降、燃气轮机输出是否不变化进行判断(S2c)。输出变化感测器173在判断为燃气轮机输出上升的情况下，输出表示该意思的“1”。输出变化感测器173在判断为燃气轮机输出下降的情况下，输出表示该意思的“2”。输出变化感测器173在判断为燃气轮机输出不变化的情况下，输出表示该意思的“0”。当从输出变化感测器173输出“1”时，校正值运算器170的切换器177将燃气轮机输出上升时的第一校正值KMBc1作为校正值KMBc输出至校正器179。当从输出变化感测器173输出“2”时，切换器177将燃气轮机输出下降时的第二校正值KMBc2作为校正值KMBc输出至校正器179。当从输出变化感测器173输出“0”时，切换器177将校正值“0”作为校正值KMBc输出至校正器179。
校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上来自校正值运算器170的校正值KMBc，对该喷嘴组流量比KMB01进行校正(S3：校正步骤)。在校正器179从校正值运算器170接收到燃气轮机输出上升时的第一校正值KMBc1的情况下，校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上该第一校正值KMBc1(S3a)。在校正器179从校正值运算器170接收到燃气轮机输出下降时的第二校正值KMBc2的情况下，校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上该第二校正值KMBc2(S3b)。在校正器179从校正值运算器170接收到校正值“0”的情况下，校正器179将来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01加上该校正值“0”(S3c)。即，在S3c中，实际上不对来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01进行校正。
喷嘴组流量运算器180使用主流量运算器143所求出的主流量MCSO和来自校正器179的喷嘴组流量比KMB，求出主A流量MACSO以及主B流量MBCSO(S4：流量运算步骤)。喷嘴组流量运算器180的主A流量运算器181从“1”减去来自校正器179的喷嘴组流量比KMB，将该值乘以主流量运算器143所求出的主流量MCSO，求出主A流量MACSO。喷嘴组流量运算器180的主B流量运算器182将来自校正器179的喷嘴组流量比KMB乘以主流量运算器143所求出的主流量MCSO，求出主B流量MBCSO。
阀控制器190接收主A流量MACSO，求出与该主A流量MACSO对应的主A燃料阀66a的开度，对主A燃料阀66a指示该开度。而且，阀控制器190接收主B流量MBCSO，求出与该主B流量MBCSO对应的主B燃料阀66b的开度，对主B燃料阀66b指示该开度(S5：阀控制步骤)。主A燃料阀66a接收该指示，变成所指示的开度。该结果是，通过主A燃料阀66a并被供给至构成主喷嘴A组54A的全部主喷嘴54的主A流量为喷嘴组流量运算器180所求出的主A流量MACSO。此外，主B燃料阀66b接收该指示，变成所指示的开度。该结果是，通过主B燃料阀66b并被供给至构成主喷嘴B组54B的全部主喷嘴54的主B流量为喷嘴组流量运算器180所求出的主B流量MBCSO。
如上所述，在燃气轮机输出在规定范围内且喷嘴组流量比KMB在规定范围内的区域，有时会产生燃烧振动区域CVR。在本实施方式中，如上所述，通过根据与燃气轮机输出具有相关性的燃烧负荷指令值CLCSO改变喷嘴组流量比KMB，来抑制燃料的燃烧过程中的燃烧振动的发生。此外，在本实施方式中，确定了燃烧负荷指令值CLCSO与喷嘴组流量比KMB0的关系的函数Fx1是如下函数：喷嘴组流量比KMB0相对于燃烧负荷指令值CLCSO的变化具有连续性地变化。因此，在本实施方式中，喷嘴组流量比KMB不会急剧地变化。因此，在本实施方式中，能够提高燃料F的燃烧稳定性。
此外，如上所述，在燃气轮机输出变化的情况下，燃烧振动区域CVR随着该变化而变化。因此，在本实施方式中，在燃气轮机输出变化的情况下，通过对喷嘴组流量比KMB01进行校正，来避免燃料F的燃烧过程中的燃烧振动，谋求燃料F的燃烧稳定性。
“变形例”
在上述实施方式中，确定了燃烧负荷指令值CLCSO与喷嘴组流量比KMB0的关系的函数Fx1是如下函数：为了避开燃烧振动区域CVR，相对于燃烧负荷指令值CLCSO的变化，喷嘴组流量比KMB01沿着燃烧振动区域CVR的外缘的下侧(喷嘴组流量比KMB小的一侧)变化。然而，根据燃烧器的形态、燃料的种类等的不同，如图13所示，作为函数Fx1，也可以使用如下函数：为了避开燃烧振动区域CVR，相对于燃烧负荷指令值CLCSO的变化，喷嘴组流量比KMB01沿着燃烧振动区域CVR的外缘的上侧(喷嘴组流量比KMB大的一侧)变化。
如图13所示，输出上升时以及输出下降时的燃烧振动区域CVR1、CVR2有时为燃气轮机输出不变化时的燃烧振动区域CVR的外缘的上侧(喷嘴组流量比KMB大的一侧)向上侧扩展的区域。假如，在使用图13所示的函数作为函数Fx1的情况下，为了避开燃气轮机输出变化时的燃烧振动区域CVR，如图13以及图14所示，输出上升时用的第一校正值KMBc1以及输出下降时用的第二校正值KMBc2均优选为增大来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01的正值。
因此，对来自喷嘴组流量比运算器160的喷嘴组流量比KMB01进行校正的校正值KMBc，既可以根据燃气轮机输出变化时的燃烧振动区域CVR的变化来增大喷嘴组流量比KMB01，也可以根据燃气轮机输出变化时的燃烧振动区域CVR的变化来减小喷嘴组流量比KMB01。
在上述实施方式中，将八个主喷嘴54分成由三个主喷嘴54构成的主喷嘴A组54A和由五个主喷嘴54构成的主喷嘴B组54B。然而，也可以将八个喷嘴分成由一个主喷嘴54构成的主喷嘴组和由七个主喷嘴构成的主喷嘴组。而且，既可以将八个喷嘴分成由两个主喷嘴54构成的主喷嘴组和由六个主喷嘴构成的主喷嘴组，也可以将八个喷嘴分成由四个主喷嘴54构成的主喷嘴组和由四个主喷嘴构成的主喷嘴组。
此外，主喷嘴54的个数可以不是八个，可以是少于八个的个数，也可以是多于八个的个数。
此外，在上述实施方式中，将多个主喷嘴54分成两个主喷嘴组，但也可以分成三个以上喷嘴组。
在上述实施方式中，使用函数来确定两个参数的关系。然而，也可以使用按照一个参数的各种值表示另一参数的值的映射图，来确定两个参数的关系。
在上述实施方式中，作为与燃气轮机输出具有相关性的参数，使用燃烧负荷指令值CLCSO。然而，如果是与燃气轮机输出具有相关性的参数，则可以使用其他参数。例如，作为与燃气轮机输出具有相关性的参数，例如，可以使用发电机输出、总燃料流量指令值CSO。
在上述实施方式中，顶帽喷嘴51也是预混合喷嘴。因此，与上述实施方式同样，本实施方式中的多个顶帽喷嘴51也可以分成多个喷嘴组，根据与燃气轮机输出具有相关性的参数改变喷嘴组相互的喷嘴组流量比。工业上的可利用性
根据本发明的一方案，能够在具备喷射预混合燃烧的燃料的多个预混合喷嘴的燃气轮机中提高燃料的燃烧稳定性。
符号说明
10：燃气轮机
11：压缩机
14：IGV
21：涡轮机
31：燃烧器
33：燃烧筒(或者尾筒)
43：引燃烧嘴
44：引燃喷嘴
51：顶帽喷嘴(预混合喷嘴)
53：主烧嘴
53A：主烧嘴A组
53B：主烧嘴B组
54：主喷嘴(预混合喷嘴)
54A：主喷嘴A组
54B：主喷嘴B组
58a：气体流路框架
60：燃料主管线
61：引燃燃料管线
62a：主A燃料管线
62b：主B燃料管线
63：顶帽燃料管线
65：引燃燃料阀
66a：主A燃料阀
66b：主B燃料阀
67：顶帽燃料阀
71：转速计
72：输出计
73：吸气温度计
74：吸气压计
75：叶片通道温度计
76：废气温度计
100：控制装置(燃料流量设定装置)
110：燃烧负荷指令生成器(参数生成器)
130：总燃料流量生成器
141：引燃流量运算器
142：顶帽流量运算器
143：主流量运算器(总预混合燃料运算器)
160：喷嘴组流量比运算器(流量比运算器)
161：喷嘴组流量比生成器
162：校正值生成器
163：校正器
170：校正值运算器
171：第一校正值生成器
172：第二校正值生成器
173：输出变化感测器
176：变化判断器
177：切换器
179：校正器
180：喷嘴组流量运算器(流量运算器)
181：主A流量运算器
182：主B流量运算器
190：阀控制器

Claims (19)

1.一种燃气轮机的燃料流量设定装置，具备多个由喷射预混合燃烧的燃料的一个以上预混合喷嘴构成的预混合喷嘴组，所述燃料流量设定装置具备：
流量比运算器，接收与燃气轮机输出具有相关性的参数，使用所述参数与多个所述预混合喷嘴组相互的燃料流量比的预先确定的流量比关系，确定与所接收的所述参数对应的所述燃料流量比；
流量运算器，使用由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比，求出向多个所述预混合喷嘴组中的每一个供给的燃料流量；
校正值运算器，求出所述燃气轮机输出变化时的关于所述燃料流量比的校正值；以及
校正器，使用由所述校正值运算器求出的所述校正值，对由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比进行校正，
所述流量比关系是所述燃料流量比相对于所述参数的变化具有连续性地变化的关系，
在所述燃气轮机输出变化的情况下，所述流量运算器使用由所述校正器校正后的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量。
2.根据权利要求1所述的燃料流量设定装置，其中，
所述校正值运算器接收所述参数，使用所述参数与所述校正值的预先确定的校正值关系，求出与所接收的所述参数对应的所述校正值。
3.根据权利要求2所述的燃料流量设定装置，其中，
所述校正值运算器对所述燃气轮机输出的变化是输出上升还是输出下降进行判断，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出上升的情况下，使用输出上升时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出下降的情况下，使用输出下降时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值。
4.根据权利要求2所述的燃料流量设定装置，其中，
所述校正值关系是以能够通过由所述校正器校正后的所述燃料流量比来避开在由所述参数和所述校正值定义的区域中发生所述燃气轮机输出变化时的燃烧振动的燃烧振动区域的方式而确定的关系。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的燃料流量设定装置，其中，
多个所述预混合喷嘴组中的一个预混合喷嘴组的预混合喷嘴的个数多于其他预混合喷嘴组，
由所述校正值关系确定的所述校正值是减少向所述一个预混合喷嘴组供给的所述燃料的流量的值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料流量设定装置，其中，
具备阀控制器，所述阀控制器对设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个、调节向所述预混合喷嘴组供给的燃料流量的燃料流量调节阀指示开度，
所述阀控制器使用多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量，确定设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量调节阀的开度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料流量设定装置，其中，
所述流量比关系是以避开在由所述参数和所述燃料流量比定义的区域中发生燃烧振动的燃烧振动区域的方式而确定的关系。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料流量设定装置，其中，
具有参数生成器，所述参数生成器将在所述燃气轮机的涡轮机中、与供来自所述燃气轮机的燃烧器的燃烧气体流入的涡轮机入口的温度具有正相关性的入口温度相关值生成为所述参数。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料流量设定装置，其中，
具备总预混合燃料运算器，所述总预混合燃料运算器求出向所有多个所述预混合喷嘴组供给的燃料流量，
所述流量运算器使用由所述总预混合燃料运算器求出的所述燃料流量和由所述流量比运算器确定的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的燃料流量。
10.一种燃气轮机设备，具备：权利要求1至9中任一项所述的燃料流量设定装置、以及所述燃气轮机，
所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，在由所述压缩机压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机，由所述燃烧气体进行驱动，
所述燃烧器具有：燃烧筒，供燃料进行燃烧；以及多个主烧嘴，将由燃料与空气混合而成的预混合气体喷射至所述燃烧筒内，
多个所述主烧嘴分别具有：作为所述预混合喷嘴的一个主喷嘴；以及气体流路框架，使从所述一个主喷嘴喷射出的燃料与由所述压缩机压缩后的所述空气混合而生成所述预混合气体，向所述燃烧筒内喷射所述预混合气体，
所述燃烧器具备多个由一个以上所述主烧嘴构成的主烧嘴组，
所述燃料流量设定装置确定多个所述主烧嘴组中的每一个的燃料流量。
11.一种燃气轮机设备，具备权利要求1至9中任一项所述的燃料流量设定装置、以及所述燃气轮机，
所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩；燃烧器，在由所述压缩机压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮机，由所述燃烧气体进行驱动，
所述燃烧器具备：燃烧筒，供燃料进行燃烧；多个主烧嘴，将由燃料与来自所述压缩机的所述空气混合而成的预混合气体喷射至所述燃烧筒内；以及作为所述预混合喷嘴的多个顶帽喷嘴，向流入所述主烧嘴的来自所述压缩机的空气中喷射所述燃料，
所述燃烧器具备多个由一个以上所述顶帽喷嘴构成的顶帽喷嘴组，
所述燃料流量设定装置确定多个所述顶帽喷嘴组中的每一个的燃料流量。
12.一种燃气轮机的燃料流量设定方法，具备多个由喷射预混合燃烧的燃料的一个以上预混合喷嘴构成的预混合喷嘴组，所述燃料流量设定方法执行：
流量比运算步骤，接收与燃气轮机输出具有相关性的参数，使用所述参数与多个所述预混合喷嘴组相互的燃料流量比的预先确定的流量比关系，确定与所接收的所述参数对应的所述燃料流量比；
流量运算步骤，使用在所述流量比运算步骤中确定的所述燃料流量比，求出多个所述预混合喷嘴组中的每一个的燃料流量；
校正值运算步骤，求出所述燃气轮机输出变化时的关于所述燃料流量比的校正值；以及
校正步骤，使用在所述校正值运算步骤中求出的所述校正值，对在所述流量比运算步骤中确定的所述燃料流量比进行校正，
所述流量比关系是所述燃料流量比相对于所述参数的变化具有连续性地变化的关系，
在所述流量运算步骤中，在所述燃气轮机输出变化的情况下，使用在所述校正步骤中校正后的所述燃料流量比，确定多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量。
13.根据权利要求12所述的燃料流量设定方法，其中，
在所述校正值运算步骤中，接收所述参数，使用所述参数与所述校正值的预先确定的校正值关系，求出与所接收的所述参数对应的所述校正值。
14.根据权利要求13所述的燃料流量设定方法，其中，
在所述校正值运算步骤中，对所述燃气轮机输出的变化是输出上升还是输出下降进行判断，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出上升的情况下，使用输出上升时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值，在所述燃气轮机输出的变化是所述输出下降的情况下，使用输出下降时用的校正值关系作为所述校正值关系来求出所述校正值。
15.根据权利要求13所述的燃料流量设定方法，其中，
预先查明在由所述参数和所述校正值定义的区域中发生所述燃气轮机输出变化时的燃烧振动的燃烧振动区域，
所述校正值关系是以所述校正步骤后的所述燃料流量比能够避开所述燃烧振动区域的方式而确定的关系。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的燃料流量设定方法，其中，
多个所述预混合喷嘴组中的一个预混合喷嘴组的预混合喷嘴的个数多于其他预混合喷嘴组，
由所述校正值关系确定的所述校正值是减少向所述一个预混合喷嘴组供给的所述燃料的流量的值。
17.根据权利要求12至15中任一项所述的燃料流量设定方法，其中，
执行阀控制步骤，所述阀控制步骤对设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个、调节向所述预混合喷嘴组供给的燃料流量的燃料流量调节阀指示开度，
在所述阀控制步骤中，使用多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量，确定设于多个所述预混合喷嘴组中的每一个的所述燃料流量调节阀的开度。
18.根据权利要求12至15中任一项所述的燃料流量设定方法，其中，
预先查明在由所述参数和所述燃料流量比定义的区域中发生燃烧振动的燃烧振动区域，
所述流量比关系是以相对于所述参数的所述燃料流量比避开所述燃烧振动区域的方式而确定的关系。
19.根据权利要求12至15中任一项所述的燃料流量设定方法，其中，
执行参数生成步骤，所述参数生成步骤将在所述燃气轮机的涡轮机中、与供来自所述燃气轮机的燃烧器的燃烧气体流入的涡轮机入口的温度具有正相关性的入口温度相关值生成为所述参数。
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