CN108779715A - 燃气轮机的控制装置以及燃气轮机的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体温度的推定值。控制装置是控制燃气轮机的控制装置。控制装置具有:检测值获取部(52),其获取燃料的供给量、压缩空气的压力及发电机的发电电力中的至少一方的检测值(I1);废气温度获取部(54),其获取废气温度检测值(O1);燃烧气体温度推定值计算部(60),其根据检测值(I1),来计算出燃烧气体温度推定值(I2);修正项获取部(64),其根据燃烧气体温度推定值(I2)与废气温度检测值(O1)的比率,来计算出修正项(X4);修正燃烧气体温度推定值计算部(66),其通过修正项(X4)对燃烧气体温度推定值(I2)进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值(I3);以及燃气轮机控制部(58),其根据修正燃烧气体温度推定值(I3),来控制燃气轮机。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机的控制装置以及燃气轮机的控制方法。
背景技术
燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮。而且,从空气导入口导入的空气被压缩机压缩而成为高温高压的压缩空气,在燃烧器中向该压缩空气供给燃料并使其燃烧而获得高温高压的燃烧气体(工作流体),通过该燃烧气体来驱动涡轮,从而驱动与该涡轮连结的发电机。驱动涡轮的燃烧气体从涡轮的排气侧作为废气而排出。
控制这种燃气轮机的控制装置通过调整燃料的供给量等而以使流入涡轮的燃烧气体的温度不超过预先设定的上限温度的方式,执行控制燃气轮机的运转的温度调节控制。燃烧气体为高温高压,因此难以直接测定其温度。因此,例如,如专利文献1所记载那样,根据废气的温度的检测值等,作为推定值而计算出燃烧气体的温度。控制装置将该计算出的推定值作为燃烧气体的温度,执行温度调节控制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-029162号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据废气温度的检测值计算出的燃烧气体温度的推定值与实际的燃烧气体的温度的误差较小,计算精度高。但是,废气温度相对于燃烧气体温度的位移在时间上的延迟较大,响应性低。另一方面,也可以根据燃料的供给量等,来计算出燃烧气体的温度的推定值。根据燃料的供给量计算出的燃烧气体的温度的推定值相对于实际的燃烧气体温度的位移的响应性高,但计算精度低。因此,谋求计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体温度的推定值。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体温度的推定值的燃气轮机的控制装置以及燃气轮机的控制方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题而实现目的,本发明涉及一种燃气轮机的控制装置,该燃气轮机具有对从空气供给管线供给的空气进行压缩的压缩机、被供给燃料且使由所述压缩机压缩后的压缩空气燃烧的燃烧器、通过由所述燃烧器产生的燃烧气体旋转的涡轮、将使所述涡轮旋转后的燃烧气体即废气排出的废气排出管线、以及通过所述涡轮的旋转进行发电的发电机,其中,所述燃气轮机的控制装置具有:检测值获取部,其获取所述燃料的供给量、所述压缩空气的压力以及所述发电机的发电电力中的至少一方的检测值;废气温度获取部,其获取所述废气的温度的检测值即废气温度检测值;燃烧气体温度推定值计算部,其根据所述检测值获取部获取的检测值,来计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度推定值;修正项获取部,其根据所述燃烧气体温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出对所述燃烧气体温度推定值进行修正的修正项;修正燃烧气体温度推定值计算部,其通过所述修正项对所述燃烧气体温度推定值进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值;以及燃气轮机控制部,其根据所述修正燃烧气体温度推定值,来控制所述燃气轮机。
该控制装置通过根据计算精度高的废气温度检测值计算出的修正项对相对于温度位移的响应性高的燃烧气体温度推定值进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值。因此,该控制装置能够计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体的温度推定值(修正燃烧气体温度推定值)。
优选为,所述燃气轮机的控制装置还具有废气温度推定值获取部,该废气温度推定值获取部根据所述燃烧气体温度推定值,来计算出所述废气的推定温度即废气温度推定值,所述修正项获取部根据所述废气温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出所述修正项。该控制装置根据废气的温度彼此来计算修正项,因此能够高精度地计算出修正项。
优选为,在所述燃气轮机的控制装置中,所述修正项获取部计算所述废气温度检测值相对于所述废气温度推定值的比率作为所述修正项,所述修正燃烧气体温度推定值计算部使所述燃烧气体温度推定值乘以所述修正项,从而计算出所述修正燃烧气体温度推定值。该控制装置像这样计算出修正项以及修正燃烧气体温度推定值,从而能够进一步提高修正燃烧气体温度推定值的计算精度。
优选为,在所述燃气轮机的控制装置中,所述修正项获取部具有:比率计算部,其计算出所述废气温度检测值相对于所述废气温度推定值的比率;调整系数设定部,其从大于0且1以下的值中设定相对于所述比率的调整系数;调整比率计算部,其使所述比率乘以所述调整系数从而计算出调整比率;过去调整比率计算部,其使从1减去所述调整系数而得到的值乘以上一次计算出的所述修正项,从而计算出过去调整比率;以及修正项计算部,其使所述调整比率与所述过去调整比率相加,从而计算出所述修正项。该控制装置通过使用过去的值来计算出修正项,能够进一步提高修正燃烧气体温度推定值的计算精度。
优选为,在所述燃气轮机的控制装置中,所述废气温度推定值获取部具有:暂定废气温度推定值获取部,其将所述燃烧气体温度推定值输入预先设定的规定的计算式,从而计算出暂定废气温度推定值;以及废气温度推定值计算部,其相对于所述暂定废气温度推定值进行使按照时间的值的变化延迟的一次延迟处理,从而计算出所述废气温度推定值。该控制装置以反映出一次延迟的关系的方式计算出废气温度推定值,因此能够进一步高精度地计算出修正项X。
优选为,在所述燃气轮机的控制装置中,所述废气温度获取部获取刚通过所述涡轮后的所述废气的温度即上游废气温度检测值、以及比检测出所述上游废气温度检测值的位置靠下游的位置处的所述废气的温度即下游废气温度检测值,并且,所述燃气轮机的控制装置具有:下游废气温度推定值获取部,其根据所述上游废气温度检测值,获取所述下游的废气的温度的推定值即下游废气温度推定值;上游修正项获取部,其根据所述下游废气温度推定值与所述下游废气温度检测值的比率,来计算出对所述上游废气温度检测值进行修正的上游修正项;以及修正上游废气温度检测值计算部,其通过所述上游修正项对所述上游废气温度检测值进行修正,从而计算出修正上游废气温度检测值,所述修正项获取部使用所述修正上游废气温度检测值作为所述废气温度检测值,来计算出所述修正项。该控制装置使用上游修正项来计算出修正燃烧气体温度推定值,从而能够进一步适当地提高修正燃烧气体温度推定值的响应性以及计算精度。
优选为,在所述燃气轮机的控制装置中,所述燃气轮机的控制装置还具有燃烧气体温度比较值获取部,该燃烧气体温度比较值获取部使用所述废气温度检测值进行热平衡计算,从而计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度比较值,所述修正项获取部根据所述燃烧气体温度推定值与所述燃烧气体温度比较值的比率,来计算出所述修正项。该控制装置使用计算精度高的燃烧气体温度比较值来计算出修正燃烧气体温度推定值。因此,该控制装置能够计算出计算精度高并且响应性更高的修正燃烧气体温度推定值。
为了解决上述课题而实现目的,本发明涉及一种燃气轮机的控制方法,该燃气轮机具有对从空气供给管线供给的空气进行压缩的压缩机、被供给燃料且使由所述压缩机压缩后的压缩空气燃烧的燃烧器、通过由所述燃烧器产生的燃烧气体旋转的涡轮、将使所述涡轮旋转后的燃烧气体即废气排出的废气排出管线、以及通过所述涡轮的旋转进行发电的发电机,其中,所述燃气轮机的控制方法具有:检测值获取步骤,在该检测值获取步骤中,获取所述燃料的供给量、所述压缩空气的压力以及所述发电机的发电电力中的至少任一方的检测值;废气温度获取步骤,在该废气温度获取步骤中,获取所述废气的温度的检测值即废气温度检测值;燃烧气体温度推定值计算步骤,在该燃烧气体温度推定值计算步骤中,根据在所述检测值获取步骤中获取的检测值,来计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度推定值;修正项获取步骤,在该修正项获取步骤中,根据所述燃烧气体温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出对所述燃烧气体温度推定值进行修正的修正项;修正燃烧气体温度推定值计算步骤,在该修正燃烧气体温度推定值计算步骤中,通过所述修正项对所述燃烧气体温度推定值进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值;以及燃气轮机控制步骤,在该燃气轮机控制步骤中,根据所述修正燃烧气体温度推定值,来控制所述燃气轮机。若使用该控制方法,则能够计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体的温度推定值(修正燃烧气体温度推定值)。
发明效果
根据本发明,能够计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体温度的推定值。
附图说明
图1是示出第一实施方式所涉及的燃气轮机的示意图。
图2是第一实施方式所涉及的控制部的框图。
图3是燃烧气体温度控制部的模拟电路图。
图4是示出一次延迟的例的图表。
图5是对第一实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部的控制流程进行说明的流程图。
图6是第二实施方式所涉及的控制部的框图。
图7是第二实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部的模拟电路图。
图8是第二实施方式所涉及的修正上游废气温度获取部的框图。
图9是第二实施方式所涉及的修正上游废气温度获取部的模拟电路图。
图10是第三实施方式所涉及的控制部的框图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施方式详细地进行说明。需要说明的是,并不通过该实施方式来限定本发明,另外,在具有多个实施方式的情况下,也包括将各实施方式组合而构成的方式。
(第一实施方式)
(燃气轮机的结构)
图1是示出第一实施方式所涉及的燃气轮机的示意图。如图1所示,第一实施方式中的燃气轮机1具备压缩机11、燃烧器12、涡轮13以及发电机17。在压缩机¨、燃烧器12以及涡轮13的中心部贯通地配置有转子15,压缩机11和涡轮13通过转子15以能够一体旋转的方式连结。转子15设置为,轴向的两端部被未图示的轴承部支承为旋转自如,从而以轴心为中心而旋转自如。而且,在转子15的压缩机11侧的端部连结有发电机17的驱动轴。发电机17与涡轮13设置在同轴上,通过涡轮13的旋转而进行发电。该燃气轮机1由作为控制装置的控制部50控制。
压缩机11将从空气供给管线20导入的空气A压缩而形成压缩空气A1。在该压缩机11配置有调整从空气供给管线20导入的空气A的进气量的入口导叶(IGV:Inlet GuideVane:进气阀)22。从空气供给管线20导入的空气A经由入口导叶22并通过压缩机11的内部而被压缩,从而成为高温、高压的压缩空气A1。入口导叶22由开度调整部23调整其开度,从而调整空气A的进气量。当入口导叶22的开度变大时,空气A的进气量变多,压缩机11的压力比增加。另一方面,通过使入口导叶22的开度变小,从而空气A的进气量变少,压缩机11的压力比降低。在本实施方式中,开度调整部23根据控制部50的指令来调整入口导叶22的开度。
燃烧器12向由压缩机11压缩后的压缩空气A1供给燃料F,使压缩空气A1和燃料F混合并燃烧,从而生成燃烧气体。燃烧器12经由压缩空气导通管线24而与压缩机11连接,通过压缩空气导通管线24从压缩机11供给压缩空气A1。另外,燃料F被从燃料供给管线26供给至燃烧器12。燃烧器12使被供给至内部的压缩空气A1和燃料F混合并燃烧,从而生成高温、高压的燃烧气体I。需要说明的是,在燃料供给管线26设置有燃料供给阀27。燃料供给阀27通过调整开度来调整燃料F向压缩机11的供给量。在本实施方式中,控制部50操作燃料供给阀27的开度,从而调整燃料F向压缩机11的供给量。
从燃烧器12通过燃烧气体供给管线28向涡轮13供给燃烧气体I。燃烧气体I在涡轮13的内部通过,从而使涡轮13工作(旋转)而驱动转子15旋转,由此驱动与该转子15连结的发电机17。由此,与转子15连结的发电机17被驱动而旋转从而进行发电。废气排出管线29是与涡轮13的后段(与燃烧气体供给管线28相反的一侧)连接的管。驱动涡轮13后的燃烧气体I作为废气O通过废气排出管线29而向大气放出。
另外,如图1所示,在燃气轮机1设置有进气检测部32、机室检测部34、燃料检测部36、叶片通道温度计37、废气温度计38以及输出计39。进气检测部32设置于空气供给管线20,用于检测被导入至压缩机11的空气A的进气温度和进气压力。机室检测部34设置于压缩空气导通管线24、即燃烧器12的机室内部,用于计测压缩空气A1的压力(机室压力)和压缩空气A1的温度(机室温度)。燃料检测部36设置于燃料供给管线26中的比燃料供给阀27靠燃烧器12侧的位置,用于检测燃料F向压缩机11的供给量以及燃料F的温度。但是,燃料检测部36可以不必检测燃料F的供给量,控制部50也可以根据当前的燃料供给阀27的开度,来计算出燃料F向压缩机11的供给量。
叶片通道温度计37设置于废气排出管线29,用于计测刚通过最终段的叶片后的废气O的温度(叶片通道温度),该最终段的叶片设置在涡轮13的废气O的流动方向的下游侧。废气温度计38设置于废气排出管线29中的叶片通道温度计37的下游侧,用于计测在比叶片通道温度计37靠下游侧的位置处流动的废气O的温度。废气温度计38优选设置在废气O的温度分布均匀化的位置,优选设置在不受涡轮叶片的旋转的影响而废气O的温度分布均匀化、且比叶片通道温度计37靠下游侧的位置。但是,废气温度计38只要位于叶片通道温度计37的下游侧,则其位置可以是任意的。输出计39检测发电机17的输出、即发电机17发出的系统电力。进气检测部32、机室检测部34、燃料检测部36、叶片通道温度计37、废气温度计38、输出计39将检测出的值向控制部50传递。
以下,将废气温度计38检测出的废气O的温度设为废气温度检测值O1。另外,在并不特别区分的情况下,机室检测部34检测出的压缩空气A1的压力以及压缩空气A1的温度与燃料检测部36检测出的燃料F的供给量以及燃料F的温度记为检测值I1。
(控制部)
接下来,对控制部50进行说明。图2是第一实施方式所涉及的控制部的框图。如图2所示,控制部50具有检测值获取部52、废气温度获取部54、输出获取部55、燃烧气体温度控制部56、调节器控制部57以及燃气轮机控制部58。检测值获取部52从进气检测部32、机室检测部34以及燃料检测部36获取检测值I1。废气温度获取部54从废气温度计38获取废气温度检测值O1。输出获取部55从输出计39获取发电机17发出的系统电力、更详细而言系统电力的频率。燃烧气体温度控制部56执行温度调节控制,计算出燃烧气体I的温度的推定值,并判定燃烧气体I的温度的推定值是否高于温度阈值。调节器控制部57从输出获取部55获取系统电力的频率,根据该系统频率来决定燃气轮机1的运转条件。燃气轮机控制部58获取来自燃烧气体温度控制部56的判定结果和来自调节器控制部57的运转条件的信息,来决定燃料F向压缩机11的供给量,以成为决定好的供给量的方式操作燃料供给阀27的开度。但是,燃气轮机控制部58只要能够进行燃气轮机1的控制即可,也可以不调整燃料供给阀27的开度,例如可以控制空气A的进气量等。
图3是燃烧气体温度控制部的模拟电路图。以下,根据图2以及图3对燃烧气体温度控制部56的结构进行说明。具体而言,如图2所示,燃烧气体温度控制部56具有燃烧气体温度推定值计算部60、废气温度推定值获取部62、修正项获取部64、修正燃烧气体温度推定值计算部66以及燃烧气体温度判定部68。
燃烧气体温度推定值计算部60根据检测值获取部52获取的检测值I1,来计算出燃烧气体温度推定值I2。燃烧气体温度推定值I2是燃烧气体I的温度的推定值,更详细而言,是即将进入涡轮13之前的燃烧气体I的推定温度。具体而言,燃烧气体温度推定值计算部60根据检测值I1中的压缩空气A1的压力,来计算出压缩空气A1的流量。而且,燃烧气体温度推定值计算部60对压缩空气A1的流量、检测值I中的压缩空气A1的温度、燃料F的供给量以及燃料F的温度进行延迟补偿。燃烧气体温度推定值计算部60使用进行了延迟补偿后的压缩空气A1的流量、压缩空气A1的温度、燃料F的供给量以及燃料F的温度,并通过以下的式(1),来计算出燃烧气体温度推定值I2。
cP4·Vcb·γ4(dI2/dt)=cpf·Gf·Tf+cP3·G3·T3+η·Hf·Gf-cP4·G4·T4···(1)
在此,T3是进行了延迟补偿后的压缩空气A1的温度(机室温度),Tf是进行了延迟补偿后的燃料F的温度,G3是进行了延迟补偿后的压缩空气A1的流量,Gf是进行了延迟补偿后的燃料F的供给量。即,它们是基于检测值I1的值。另外,G4是燃烧气体I的流量,为G3+Gf。cP3是机室比热,cpf是燃料比热,cP4是燃烧气体比热,Hf是发热量,η是燃烧器12的热效率,Vcb是从机室到尾筒的容积,γ4是燃烧气体比重。cP3、cpf、cP4、Hf、η、Vcb以及γ4是物性值或者设计值,并且是预先设定的值。
这样,燃烧气体温度推定值计算部60根据作为检测值I1的压缩空气A1的流量、压缩空气A1的温度、燃料F的供给量以及燃料F的温度的检测值,来计算出燃烧气体温度推定值I2。但是,基于燃烧气体温度推定值计算部60的燃烧气体温度推定值I2的计算方法不限于此。燃烧气体温度推定值计算部60根据燃料F的供给量的检测值以及压缩空气A1的压力中至少一方来计算出燃烧气体温度推定值I2即可。另外,燃烧气体温度推定值计算部60可以将检测值I1设为输出计39检测出的发电机17发出的系统电力、即作为发电机17的输出的电力(MW)。即,燃烧气体温度推定值计算部60可以根据作为系统电力的检测值I1,来计算出燃烧气体温度推定值I2。但是,燃烧气体温度推定值计算部60不根据废气O的温度的检测值,来计算出燃烧气体温度推定值I2。
废气温度推定值获取部62根据燃烧气体温度推定值I2,来计算出废气温度推定值O3。废气温度推定值O3是在将涡轮13的入口的燃烧气体I的温度假定为燃烧气体温度推定值I2的情况下的、废气O的温度的推定值。如图2所示,废气温度推定值获取部62具有暂定废气温度推定值获取部70和废气温度推定值计算部74。
暂定废气温度推定值获取部70从燃烧气体温度推定值计算部60获取燃烧气体温度推定值I2,并将燃烧气体温度推定值I2输入预先设定的规定的计算式,从而计算出暂定废气温度推定值O2。该计算式是用于将涡轮13的入口的燃烧气体I的温度换算为出口的废气O的温度的式。例如,暂定废气温度推定值获取部70如下式(2)那样使用假定为隔热膨胀的计算式,来计算出暂定废气温度推定值O2。
O2=I2·Pr{(1-n)/n}···(2)
在此,Pr是压力比,n是多变指数。
但是,暂定废气温度推定值获取部70不限于上述的式(2),只要能够计算出将涡轮13的入口的燃烧气体I的温度设为燃烧气体温度推定值I2的情况下的、废气O的温度(暂定废气温度推定值O2),则能够使用任意的方法来计算出暂定废气温度推定值O2。
废气温度推定值计算部74对暂定废气温度推定值O2进行使按照时间的值的变化延迟的一次延迟处理,从而计算出废气温度推定值O3。具体而言,废气温度推定值计算部74存储有表示燃烧气体I的温度与废气O的温度的按照时间的关系的温度关系式。该温度关系式是废气O的温度变化相对于燃烧气体I的温度变化延迟的一次延迟系统的关系式。
图4是示出一次延迟的例子的图表。图4的横轴是时间,纵轴是温度。图4的线段L1表示燃烧气体I的按照时间的温度的一例。图4的线段L2表示燃烧气体I的温度如线段L1那样变化的情况下的废气O的按照时间的温度的一例。如线段L2所示,废气O的温度相对于燃烧气体I的温度变化在时间上延迟地变化。即,废气O的温度相对于燃烧气体I的温度具有一次延迟的关系。温度关系式是为了反映这样的一次延迟的关系而使废气O的温度变化相对于燃烧气体I的温度变化延迟的关系式。暂定废气温度推定值O2是根据燃烧气体I的温度即燃烧气体温度推定值I2而计算出的值,因此未反映出如实际的废气O那样的一次延迟的关系。废气温度推定值计算部74将暂定废气温度推定值O2输入该温度关系式而进行一次延迟处理,从而计算出废气温度推定值O3。废气温度推定值O3是进行了一次延迟处理后的值,因此反映出了一次延迟的关系。即,如图3所示,废气温度推定值计算部74具有作为一次延迟电路的功能。
图2所示的修正项获取部64根据废气温度检测值O1与燃烧气体温度推定值I2的比率,来计算出对燃烧气体温度推定值I2进行修正的修正项X4。在本实施方式中,修正项获取部64根据废气温度检测值O1与基于燃烧气体温度推定值I2计算出的废气温度推定值O3的比率,来计算出修正项X4。具体而言,如图2所示,修正项获取部64具有比率计算部80、调整系数设定部81、调整比率计算部82、过去调整比率计算部84以及修正项计算部86。
比率计算部80计算废气温度检测值O1相对于废气温度推定值O3的比率X1。即,如图3所示,比率计算部80如下式(3)那样将废气温度检测值O1除以废气温度推定值O3,从而计算出比率X1。
X1=O1/O3···(3)
调整系数设定部81从大于0且1以下的值中设定相对于比率的调整系数α。调整系数设定部81例如通过操作者的设定将大于0且1以下的规定的值设定为调整系数α。调整比率计算部82从比率计算部80获取比率X1,并从调整系数设定部81获取调整系数α。如图3所示,调整比率计算部82如下式(4)那样使比率X1乘以调整系数α,从而计算出调整比率X2。
X2=α·X1···(4)
过去调整比率计算部84存储有上一次计算出的修正项X4即过去修正项X4’。另外,过去调整比率计算部84获取从1减去调整系数α而得到的值、即1-α的值的信息。过去调整比率计算部84如下式(5)那样使过去修正项X4’乘以1-α,从而计算出过去调整比率X3。
X3=(1-α)·X4’···(5)
修正项计算部86根据调整比率X2,来计算出修正项X4。具体而言,如图3所示,修正项计算部86如下式(6)那样使调整比率X2与过去调整比率X3相加,从而计算出修正项X4。
X4=X2+X3···(6)
这样计算出的修正项X4是基于废气温度检测值O1与燃烧气体温度推定值I2的比率的值,可以说是用于通过废气O的温度的检测值对燃烧气体I的温度的推定值进行修正的修正项。
修正燃烧气体温度推定值计算部66通过修正项X4对燃烧气体温度推定值I2进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。具体而言,如图3所示,修正燃烧气体温度推定值计算部66如下式(7)那样使燃烧气体温度推定值I2乘以修正项X4,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。
I3=X4·I2···(7)
燃烧气体温度判定部68判定修正燃烧气体温度推定值I3是否高于温度阈值Ith。温度阈值Ith是预先设定的燃烧气体I的温度的上限值。燃烧气体温度判定部68在修正燃烧气体温度推定值I3低于温度阈值Ith的情况下,向燃气轮机控制部58发送通常信号。燃气轮机控制部58在获取了通常信号的情况下,选择按照来自调节器控制部57的运转条件的通常运转,并决定用于进行通常运转的燃料F的供给量。燃气轮机控制部58以成为决定好的供给量的方式操作燃料供给阀27的开度。
燃烧气体温度判定部68在修正燃烧气体温度推定值I3高于温度阈值Ith的情况下,向燃气轮机控制部58发送输出限制信号。燃气轮机控制部58在获取了输出限制信号的情况下,选择与通常运转相比降低输出的输出限制运转,并决定用于进行输出限制运转的燃料F的供给量。燃气轮机控制部58以成为决定好的供给量的方式操作燃料供给阀27的开度。用于进行输出限制运转的燃料F的供给量比用于进行通常运转的燃料F的供给量少。由此,控制部50能够抑制燃烧气体I的温度的上升。
接下来,根据流程图对以上说明的燃烧气体温度控制部56的控制流程进行说明。图5是对第一实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部的控制流程进行说明的流程图。如图5所示,首先,燃烧气体温度控制部56通过燃烧气体温度推定值计算部60,根据检测值获取部52获取到的检测值I1,来计算出燃烧气体温度推定值I2(步骤S12)。
在计算出燃烧气体温度推定值I2之后,燃烧气体温度控制部56通过暂定废气温度推定值获取部70,根据燃烧气体温度推定值I2,来计算出暂定废气温度推定值O2(步骤S14),并通过废气温度推定值计算部74,根据暂定废气温度推定值O2和温度关系式,来计算出废气温度推定值O3(步骤S16)。
在计算出废气温度推定值O3之后,燃烧气体温度控制部56通过比率计算部80,根据废气温度推定值O3和废气温度检测值O1,来计算出比率X1(步骤S18),并通过调整比率计算部82,根据比率X1和调整系数α,来计算出调整比率X2(步骤S20),并通过过去调整比率计算部84,根据过去修正项X4’和调整系数α(具体而言为1-α),来计算出过去调整比率X3(步骤S22)。在计算出调整比率X2和过去调整比率X3之后,燃烧气体温度控制部56通过修正项计算部86,根据调整比率X2和过去调整比率X3,来计算出修正项X4(步骤S24)。修正项X4是用于通过废气O的温度的检测值对燃烧气体I的温度的推定值进行修正的修正项。
在计算出修正项X4之后,燃烧气体温度控制部56通过修正燃烧气体温度推定值计算部66,根据燃烧气体温度推定值I2和修正项X4,来计算出修正燃烧气体温度推定值I3(步骤S26)。具体而言,燃烧气体温度控制部56使燃烧气体温度推定值I2乘以修正项X4,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。修正燃烧气体温度推定值I3是通过修正项X4对燃烧气体温度推定值I2进行修正后的值。
在计算出修正燃烧气体温度推定值I3之后,燃烧气体温度控制部56通过燃烧气体温度判定部68,判定修正燃烧气体温度推定值I3是否高于温度阈值Ith(步骤S28),在修正燃烧气体温度推定值13高于温度阈值Ith的情况下(步骤S28;是),向燃气轮机控制部58发送输出限制信号(步骤S30)。燃气轮机控制部58在获取了输出限制信号的情况下,选择与通常运转相比降低输出的输出限制运转,并决定用于进行输出限制运转的燃料F的供给量。燃烧气体温度判定部68在修正燃烧气体温度推定值I3不高于温度阈值Ith的情况下(步骤S28;否)、即修正燃烧气体温度推定值I3未超过温度阈值Ith的情况下,向燃气轮机控制部58发送通常信号(步骤S32)。燃气轮机控制部58在获取了通常信号的情况下,选择按照来自调节器控制部57的运转条件的通常运转,并决定用于进行通常运转的燃料F的供给量。在执行步骤S30或者步骤S32之后,移至步骤S34,在不结束控制的情况下(步骤S34;否),返回步骤S12,根据在下一时刻获取的检测值I1,来计算出燃烧气体温度推定值I2,并重复之后的处理。在结束控制的情况下(步骤S34;是),结束该控制。
为了使流入涡轮13的燃烧气体I的温度不超过预先设定的上限值,控制部50在温度过度上升的情况下进行输出限制运转。输出限制运转是与通常运转相比限制输出的运转,因此燃料F的供给量被抑制,从而能够抑制燃烧气体I的温度上升。但是,燃烧气体I为高温、高压,因此难以直接测定。因此,控制部50将燃烧气体I的温度作为推定值而进行计算。在此,在根据废气O的温度检测值计算出燃烧气体I的温度推定值的情况下,燃烧气体I的温度推定值与实际的燃烧气体I的温度的误差较小,计算精度高。但是,废气O的温度相对于燃烧气体I的温度位移在时间上的延迟大,响应性低。根据燃料F的供给量、压缩空气A1的压力等的检测值I计算出的燃烧气体的温度的推定值相对于实际的燃烧气体I的温度位移的响应性高,但计算精度变低。
第一实施方式所涉及的控制部50计算根据检测值I计算出的燃烧气体I的温度推定值即燃烧气体温度推定值I2。该燃烧气体温度推定值I2是相对于实际的燃烧气体I的温度位移的响应性高的值。并且,控制部50计算出将燃烧气体I的温度假定为燃烧气体温度推定值I2的情况下的废气O的推定温度而作为废气温度推定值O3。而且,控制部50计算废气温度检测值O1相对于废气温度推定值O3的比率即修正项X4。控制部50使燃烧气体温度推定值I2乘以该修正项X4,从而计算出燃烧气体I的温度推定值即修正燃烧气体温度推定值I3。修正项X4是废气温度检测值O1相对于废气温度推定值O3的比率,因此,通过使燃烧气体温度推定值I2乘以修正项X4,从而修正燃烧气体温度推定值I3成为响应性高、并且计算精度也高的值。控制部50根据响应性和计算精度高的修正燃烧气体温度推定值I3,来判定燃烧气体I的温度。因此,控制部50能够高精度地进行温度调节控制。
如以上说明那样,第一实施方式所涉及的控制部50(控制装置)是燃气轮机1的控制装置。燃气轮机1具有:压缩机11,其对从空气供给管线20供给的空气A进行压缩;燃烧器12,其被供给燃料F并使由压缩机11压缩的压缩空气A1燃烧;涡轮13,其通过由燃烧器12产生的燃烧气体I而旋转;废气排出管线29,其将使涡轮13旋转后的燃烧气体I即废气O排出;以及发电机17,其通过涡轮13的旋转而进行发电。控制部50具有检测值获取部52、废气温度获取部54、燃烧气体温度推定值计算部60、修正项获取部64、修正燃烧气体温度推定值计算部66以及燃气轮机控制部58。检测值获取部52获取燃料F的供给量、压缩空气A1的压力以及发电机17的发电电力中的至少一方的检测值I1。废气温度获取部54获取废气O的温度的检测值即废气温度检测值O1。燃烧气体温度推定值计算部60根据检测值I1,来计算出燃烧气体I的推定温度即燃烧气体温度推定值I2。修正项获取部64根据燃烧气体温度推定值I2与废气温度检测值O1的比率,来计算出修正项X4。修正燃烧气体温度推定值计算部66通过修正项X4对燃烧气体温度推定值I2进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。燃气轮机控制部58根据修正燃烧气体温度推定值I3来控制燃气轮机1。
该控制部50通过根据计算精度高的废气温度检测值O1计算出的修正项X4对相对于温度位移的响应性高的燃烧气体温度推定值I2进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。因此,该修正燃烧气体温度推定值I3的响应性以及计算精度高。因此,该控制部50能够计算出响应性高且计算精度也高的燃烧气体I的温度推定值(修正燃烧气体温度推定值I3)。控制部50使用该修正燃烧气体温度推定值I3来控制燃料F的供给量,因此能够提高温度调节控制的精度。需要说明的是,在本实施方式中,燃气轮机控制部58根据修正燃烧气体温度推定值I3来控制燃料F的供给量(进行温度调节控制),但只要根据修正燃烧气体温度推定值I3来控制燃气轮机1,则其控制对象不限于燃料F的供给量,例如,也可以控制空气A的进气量。另外,燃气轮机控制部58例如也可以进行根据修正燃烧气体温度推定值I3来控制向各燃料系统分配的燃料的分配的燃料分配控制。
需要说明的是,本实施方式的废气温度检测值O1是废气温度计38检测出的废气O的温度,但也可以为叶片通道温度计37检测出的废气O的温度。即,对于废气温度检测值O1而言,只要为废气O的温度的检测值,则可以为废气排出管线29的任意位置处的检测值。叶片通道温度计37检测刚通过涡轮13后的废气O的温度,因此叶片通道温度计37检测出的废气O的温度的计算精度比废气温度计38检测出的废气O的温度的计算精度低,但比燃烧气体温度推定值I2的计算精度高。并且,叶片通道温度计37检测出的废气O的温度的响应性比叶片通道温度计37的后段的废气温度计38检测出的废气O的温度的响应性高。因此,通过使用叶片通道温度计37检测出的废气O的温度作为废气温度检测值O1,从而能够计算出计算精度高且响应性更高的修正燃烧气体温度推定值I3。
另外,控制部50还具有废气温度推定值获取部62,该废气温度推定值获取部62根据燃烧气体温度推定值I2来计算出废气O的推定温度即废气温度推定值O3。修正项获取部64根据废气温度推定值O3与废气温度检测值O1的比率,来计算出修正项X4。该控制部50将燃烧气体温度推定值I2换算为废气温度推定值O3,根据该换算后的废气温度推定值O3与废气温度检测值O1的比率,来计算出修正项X4。该控制部50根据废气O的温度彼此来计算修正项X4,因此能够高精度地计算出修正项X4。
修正项获取部64计算出废气温度检测值O1相对于废气温度推定值O3的比率作为修正项X4,修正燃烧气体温度推定值计算部66使燃烧气体温度推定值I2乘以修正项X4,从而计算出修正燃烧气体温度推定值I3。该控制部50像这样计算出修正项X4以及修正燃烧气体温度推定值I3,从而能够进一步提高修正燃烧气体温度推定值I3的计算精度。
修正项获取部64具有比率计算部80、调整系数设定部81、调整比率计算部82、过去调整比率计算部84以及修正项计算部86。比率计算部80计算废气温度检测值O1相对于废气温度推定值O3的比率X1。调整系数设定部81从大于0且1以下的值中设定相对于比率X1的调整系数α。调整比率计算部82使比率X1乘以调整系数α从而计算出调整比率X2。过去调整比率计算部84使从1减去调整系数α而得到的值(1-α)乘以上一次计算出的修正项X4(过去修正项X4’),从而计算出过去调整比率X3。修正项计算部86使调整比率X2与过去调整比率X3相加,从而计算出修正项X4。该修正项获取部64使用调整比率X2和过去调整比率X3来计算出修正项X4,从而不仅使用当前的值,还使用过去的值来计算出修正项X4。通过还使用过去的值,从而例如在存在噪声等特殊的温度变化且该温度变化不立刻恢复至初始状态的情况下,能够减小该温度变化对修正燃烧气体温度推定值I3的影响程度。这样,通过使用过去的值来计算出修正项X4,能够进一步提高修正燃烧气体温度推定值I3的计算精度。
但是,修正项获取部64也可以不使用过去的值、即过去调整比率X3来计算修正项X4。在该情况下,可以将比率X1作为修正项X4,也可以将调整比率X2作为修正项X4。
另外,调整系数设定部81将调整系数α设定为恒定的值,但也可以随着时间经过而改变调整系数α。例如,调整系数设定部81可以根据燃烧气体温度推定值I2的规定时间的期间内的变化量来设定调整系数α。在该情况下,例如燃烧气体温度推定值I2的规定时间的期间内的变化量越小,则调整系数设定部81将调整系数α的值设定得越小,燃烧气体温度推定值I2的规定时间的期间内的变化量越大,则调整系数设定部81将调整系数α的值设定得越大。在燃烧气体温度推定值I2的变化量小的情况下,可以说燃烧气体I的温度稳定。在燃烧气体I的温度稳定的情况下,燃烧气体温度推定值I2的精度降低得到抑制。调整系数设定部81在燃烧气体温度推定值I2的变化量小而温度稳定的情况下,通过减小调整系数α的值而增大燃烧气体温度推定值I2相对于修正燃烧气体温度推定值的影响程度,从而能够进一步提高相对于燃烧气体I的温度变化的响应性。调整系数设定部81在燃烧气体温度推定值I2的变化量大而温度不稳定的情况下,增大调整系数α的值而增大废气温度检测值O1相对于修正燃烧气体温度推定值的影响程度,从而能够进一步提高相对于燃烧气体I的温度变化的精度。
另外,废气温度推定值获取部62具有暂定废气温度推定值获取部70和废气温度推定值计算部74。暂定废气温度推定值获取部70将燃烧气体温度推定值I2输入预先设定的规定的计算式,从而计算出暂定废气温度推定值O2。废气温度推定值计算部74相对于暂定废气温度推定值O2进行使按照时间的值的变化延迟的一次延迟处理,从而计算出废气温度推定值O3。该废气温度推定值获取部62通过进行一次延迟处理而计算出废气温度推定值O3,因此能够以反映出废气O的温度变化相对于燃烧气体I的温度变化延迟的一次延迟的关系的方式计算出废气温度推定值O3。因此,废气温度推定值获取部62能够进一步高精度地计算出修正项X4。
(第二实施方式)
接下来,对第二实施方式进行说明。第二实施方式所涉及的控制部50a与第一实施方式的不同之处在于,使用修正上游废气温度检测值来计算出修正项。在第二实施方式中,结构与第一实施方式相同的部分省略说明。
图6是第二实施方式所涉及的控制部的框图。图7是第二实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部的模拟电路图。如图6所示,第二实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部56a具有修正上游废气温度获取部63a。修正上游废气温度获取部63a从废气温度获取部54获取上游废气温度检测值O1a和下游废气温度检测值O1b。上游废气温度检测值O1a是刚通过涡轮13后的废气O的温度的检测值。即,上游废气温度检测值O1a是叶片通道温度计37检测出的废气O的温度。下游废气温度检测值O1b是比检测出上游废气温度检测值O1a的位置靠废气O的下游的位置处的废气O的温度的检测值。即,下游废气温度检测值O1b是废气温度计38检测出的废气O的温度。以下,将叶片通道温度计37的位置处的废气O记为上游废气Oa,将废气温度计38的位置处的废气O记为下游废气Ob。
修正上游废气温度获取部63a根据上游废气温度检测值O1a和下游废气温度检测值O1b来计算出修正上游废气温度检测值O5。如图6以及图7所示,第二实施方式所涉及的比率计算部80根据燃烧气体温度推定值I2和修正上游废气温度检测值O5,来计算出比率X1。即,第二实施方式所涉及的比率计算部8O与第一实施方式的不同之处在于,使用修正上游废气温度检测值O5作为废气温度检测值O1,来计算出比率X1。其他的燃烧气体温度控制部56a的控制与第一实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部56相同。
以下,对修正上游废气温度获取部63a详细地进行说明。图8是第二实施方式所涉及的修正上游废气温度获取部的框图。图9是第二实施方式所涉及的修正上游废气温度获取部的模拟电路图。如图8所示,修正上游废气温度获取部63a具有下游废气温度推定值获取部90、上游修正项获取部92以及修正上游废气温度检测值计算部94。
下游废气温度推定值获取部90根据上游废气温度检测值O1a,来计算出下游废气温度推定值O4。下游废气温度推定值O4是下游废气Ob的温度的推定值。下游废气温度推定值获取部90相对于上游废气温度检测值O1a进行使按照时间的值的变化延迟的一次延迟处理,从而计算出下游废气温度推定值O4。具体而言,下游废气温度推定值获取部90存储有表示上游废气Oa的温度与下游废气Ob的温度的按照时间的关系的温度关系式。该温度关系式是下游废气Ob的温度变化相对于上游废气Oa的温度变化延迟的一次延迟系统的关系式。下游废气Ob比上游废气Oa靠下游,因此温度变化相对于上游废气Oa延迟。即,下游废气Ob的温度相对于上游废气Oa的温度具有一次延迟的关系。下游废气温度推定值获取部90将上游废气温度检测值O1a输入该温度关系式,从而进行一次延迟处理,计算出下游废气温度推定值O4。即,下游废气温度推定值O4是相对于上游废气温度检测值O1a进行了一次延迟处理后的值。
上游修正项获取部92根据上游废气温度检测值O1a与下游废气温度检测值O1b的比率,来计算出对上游废气温度检测值O1a进行修正的上游修正项X4a。在本实施方式中,上游修正项获取部92根据下游废气温度检测值O1b与基于上游废气温度检测值O1a计算出的下游废气温度推定值O4的比率,来计算出上游修正项X4a。具体而言,如图8所示,上游修正项获取部92具有上游比率计算部100、上游调整系数设定部101、上游调整比率计算部102、过去上游调整比率计算部104以及上游修正项计算部106。
上游比率计算部100计算出下游废气温度检测值O1b相对于下游废气温度推定值O4的比率即上游比率X1a。即,如图9所示,比率计算部80如下式(8)那样使下游废气温度检测值O1b除以下游废气温度推定值O4,从而计算出上游比率X1a。
X1a=O1b/O4···(8)
上游调整系数设定部101从大于0且1以下的值中设定相对于上游比率的调整系数αa。上游调整系数设定部101例如通过操作者的设定将大于0且1以下的规定的值设定为调整系数αa。需要说明的是,调整系数αa可以是第一实施方式的调整系数α,也可以另外设定。如图9所示,上游调整比率计算部102如下式(9)那样使上游比率X1a乘以调整系数αa,从而计算出上游调整比率X2a。
X2a=αa·X1a···(9)
过去上游调整比率计算部104存储有上一次计算出的上游修正项X4a即过去上游修正项X4a’。过去上游调整比率计算部104如下式(10)那样使过去上游修正项X4’a乘以从1减去调整系数αa而得到的值、即1-αa,从而计算出过去上游调整比率X3a。
X3a=(1-αa)·X4a’···(10)
上游修正项计算部106根据上游调整比率X2a,来计算出上游修正项X4a。具体而言,如图9所示,上游修正项计算部106如下式(11)那样使上游调整比率X2a与过去上游调整比率X3a相加,从而计算出上游修正项X4a。
X4a=X2a+X3a···(11)
这样计算出的上游修正项X4a是基于上游废气温度检测值O1a与下游废气温度检测值O1b的比率的值,可以说是用于通过下游废气温度检测值O1b对上游废气温度检测值O1a进行修正的修正项。
修正上游废气温度检测值计算部94通过上游修正项X4a对上游废气温度检测值O1a进行修正,从而计算出修正上游废气温度检测值O5。具体而言,如图9所示,修正上游废气温度检测值计算部94如下式(12)那样使上游废气温度检测值O1a乘以上游修正项X4a,从而计算出修正上游废气温度检测值O5。
O5=X4a·O1a···(12)
第二实施方式所涉及的上游比率计算部100根据燃烧气体温度推定值I2和修正上游废气温度检测值O5,来计算出比率X1。以下的处理与第一实施方式相同。
第二实施方式所涉及的控制部50a使用修正上游废气温度检测值O5代替废气温度检测值O1,来计算出修正燃烧气体温度推定值I3。叶片通道温度计37检测出的上游废气温度检测值O1a的计算精度比废气温度计38检测出的下游废气温度检测值O1b的计算精度低。但是,上游废气温度检测值O1a的响应性比下游废气温度检测值O1b的响应性高。修正上游废气温度检测值O5在计算修正上游废气温度检测值O5时,通过下游废气温度检测值O1b、即上游修正项X4a对上游废气温度检测值O1a进行修正。因此,可以说修正上游废气温度检测值O5是响应性高并且计算精度高的值。第二实施方式所涉及的控制部50a使用燃烧气体温度推定值I2和修正上游废气温度检测值O5,来计算出修正燃烧气体温度推定值I3。因此,第二实施方式所涉及的控制部50a能够进一步适当地提高修正燃烧气体温度推定值I3的响应性以及计算精度。
如以上说明那样,第二实施方式所涉及的控制部50a的废气温度获取部54获取上游废气温度检测值O1a和下游废气温度检测值O1b。而且,控制部50a具有下游废气温度推定值获取部90、上游修正项获取部92以及修正上游废气温度检测值计算部94。下游废气温度推定值获取部90根据上游废气温度检测值O1a,获取下游废气Ob的温度的推定值即下游废气温度推定值O4。上游修正项获取部92根据下游废气温度推定值O4与下游废气温度检测值O1b的比率,来计算出对上游废气温度检测值O1a进行修正的上游修正项X4a。修正上游废气温度检测值计算部94通过上游修正项X4a对上游废气温度检测值O1a进行修正,从而计算出修正上游废气温度检测值O5。修正项获取部64使用修正上游废气温度检测值O5作为废气温度检测值O1,来计算出修正项X4。该控制部50a使用利用上游修正项X4a进行修正后的修正上游废气温度检测值O5作为废气温度检测值O1,来计算出修正项X4。控制部50a使用该修正项X4来计算出修正燃烧气体温度推定值I3,从而能够进一步适当地提高修正燃烧气体温度推定值I3的响应性以及计算精度。
(第三实施方式)
接下来,对第三实施方式进行说明。第三实施方式所涉及的控制部50b与第一实施方式的不同之处在于,使用燃烧气体温度比较值Ib来计算出修正项X4。在第三实施方式中,结构与第一实施方式相同的部分省略说明。
图10是第三实施方式所涉及的控制部的框图。如图10所示,第三实施方式所涉及的燃烧气体温度控制部56b不具有第一实施方式的废气温度推定值获取部62,取而代之具有燃烧气体温度比较值获取部62b。燃烧气体温度比较值获取部62b使用废气温度检测值O1进行热平衡计算,从而计算出燃烧气体温度比较值I2b。燃烧气体温度推定值I2是使用检测值I1计算出的燃烧气体I的温度推定值,相对于此,燃烧气体温度比较值I2b是使用废气温度检测值O1计算出的燃烧气体I的温度的推定值。燃烧气体温度比较值I2b是使用废气温度检测值O1计算出的值,因此计算精度比燃烧气体温度推定值I2的计算精度高。
第三实施方式的比率计算部80使用燃烧气体温度推定值I2和燃烧气体温度比较值I2b来计算出比率X1。即,第三实施方式所涉及的修正项获取部64根据燃烧气体温度推定值I2与燃烧气体温度比较值I2b的比率,来计算出修正项X4。第三实施方式所涉及的修正项获取部64除使用燃烧气体温度比较值I2b代替废气温度检测值O1以外,以与第一实施方式同样的方法来计算修正项X4。
这样,第三实施方式所涉及的控制部50b具有燃烧气体温度比较值获取部62b,该燃烧气体温度比较值获取部62b使用废气温度检测值O1进行热平衡计算,从而计算出燃烧气体温度比较值I2b。第三实施方式所涉及的修正项获取部64根据燃烧气体温度推定值I2与燃烧气体温度比较值I2b的比率,来计算出修正项X4。第三实施方式所涉及的控制部50b使用利用计算精度高的燃烧气体温度比较值I2b计算出的修正项X4,来计算出修正燃烧气体温度推定值I3。因此,第三实施方式所涉及的控制部50b能够计算出计算精度高并且响应性更高的修正燃烧气体温度推定值I3。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但并不通过该实施方式的内容来限定实施方式。另外,上述的构成要素包括本领域技术人员能容易地想到的要素、实质上相同的要素、所谓的等同范围的要素。并且,上述的构成要素能够适当组合。并且,能够在不脱离上述的实施方式的主旨的范围内进行构成要素的各种省略、置换或者变更。
附图标记说明
1 燃气轮机;
11 压缩机;
12 燃烧器;
13 涡轮;
15 转子;
17 发电机;
20 空气供给管线;
22 入口导叶;
23 开度调整部;
24 压缩空气导通管线;
26 燃料供给管线;
27 燃料供给阀;
28 燃烧气体供给管线;
29 废气排出管线;
32 进气检测部;
34 机室检测部;
36 燃料检测部;
37 叶片通道温度计;
38 废气温度计;
39 输出计;
50、50a、50b 控制部;
52 检测值获取部;
54 废气温度获取部;
55 输出获取部;
56、56a、56b 燃烧气体温度控制部;
57 调节器控制部;
58 燃气轮机控制部;
60 燃烧气体温度推定值计算部;
62 废气温度推定值获取部;
62b 燃烧气体温度比较值获取部;
63a 修正上游废气温度获取部;
64 修正项获取部;
66 修正燃烧气体温度推定值计算部;
68 燃烧气体温度判定部;
70 暂定废气温度推定值获取部;
74 废气温度推定值计算部;
80 比率计算部;
81 调整系数设定部;
82 调整比率计算部;
84 过去调整比率计算部;
86 修正项计算部;
90 下游废气温度推定值获取部;
92 上游修正项获取部;
94 修正上游废气温度检测值计算部;
100 上游比率计算部;
101 上游调整系数设定部;
102 上游调整比率计算部;
104 过去上游调整比率计算部;
106 上游修正项计算部;
A 空气;
A1 压缩空气;
F 燃料;
I 燃烧气体;
I1 检测值;
I2 燃烧气体温度推定值;
I2b 燃烧气体温度比较值;
I3 修正燃烧气体温度推定值;
Ith 温度阈值;
O 废气;
O1 废气温度检测值;
O1a 上游废气温度检测值;
O1b 下游废气温度检测值;
O2 暂定废气温度推定值;
O3 废气温度推定值;
O4 下游废气温度推定值;
O5 修正上游废气温度检测值;
Oa 上游废气;
Ob 下游废气;
X1 比率;
X1a 上游比率;
X2 调整比率;
X2a 上游调整比率;
X3 过去调整比率;
X3a 过去上游调整比率;
X4’ 过去修正项;
X4 修正项;
X4a’ 过去上游修正项;
X4a 上游修正项;
α、αa 调整系数。
Claims (8)
1.一种燃气轮机的控制装置,该燃气轮机具有对从空气供给管线供给的空气进行压缩的压缩机、被供给燃料且使由所述压缩机压缩后的压缩空气燃烧的燃烧器、通过由所述燃烧器产生的燃烧气体进行旋转的涡轮、将使所述涡轮旋转后的燃烧气体即废气排出的废气排出管线、以及通过所述涡轮的旋转进行发电的发电机,其中,
所述燃气轮机的控制装置具有:
检测值获取部,其获取所述燃料的供给量、所述压缩空气的压力以及所述发电机的发电电力中的至少一方的检测值;
废气温度获取部,其获取所述废气的温度的检测值即废气温度检测值;
燃烧气体温度推定值计算部,其根据所述检测值获取部获取到的检测值,来计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度推定值;
修正项获取部,其根据所述燃烧气体温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出对所述燃烧气体温度推定值进行修正的修正项;
修正燃烧气体温度推定值计算部,其通过所述修正项对所述燃烧气体温度推定值进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值;以及
燃气轮机控制部,其根据所述修正燃烧气体温度推定值,来控制所述燃气轮机。
2.一种燃气轮机的控制装置,其中,
所述燃气轮机的控制装置还具有废气温度推定值获取部,该废气温度推定值获取部根据所述燃烧气体温度推定值,来计算出所述废气的推定温度即废气温度推定值,
所述修正项获取部根据所述废气温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出所述修正项。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机的控制装置,其中,
所述修正项获取部计算所述废气温度检测值相对于所述废气温度推定值的比率来作为所述修正项,所述修正燃烧气体温度推定值计算部使所述燃烧气体温度推定值乘以所述修正项,从而计算出所述修正燃烧气体温度推定值。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机的控制装置,其中,
所述修正项获取部具有:
比率计算部,其计算出所述废气温度检测值相对于所述废气温度推定值的比率;
调整系数设定部,其从大于0且1以下的值中设定相对于所述比率的调整系数;
调整比率计算部,其使所述比率乘以所述调整系数而计算出调整比率;
过去调整比率计算部,其使从1减去所述调整系数而得到的值乘以上一次计算出的所述修正项,从而计算出过去调整比率;以及
修正项计算部,其使所述调整比率与所述过去调整比率相加,从而计算出所述修正项。
5.根据权利要求2所述的燃气轮机的控制装置,其中,
所述废气温度推定值获取部具有:
暂定废气温度推定值获取部,其将所述燃烧气体温度推定值输入预先设定的规定的计算式,从而计算出暂定废气温度推定值;以及
废气温度推定值计算部,其相对于所述暂定废气温度推定值进行使按照时间的值的变化延迟的一次延迟处理,从而计算出所述废气温度推定值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃气轮机的控制装置,其中,
所述废气温度获取部获取刚通过所述涡轮后的所述废气的温度即上游废气温度检测值、以及比检测出所述上游废气温度检测值的位置靠下游的位置处的所述废气的温度即下游废气温度检测值,
并且,所述燃气轮机的控制装置具有:
下游废气温度推定值获取部,其根据所述上游废气温度检测值,获取所述下游的废气的温度的推定值即下游废气温度推定值;
上游修正项获取部,其根据所述下游废气温度推定值与所述下游废气温度检测值的比率,来计算出对所述上游废气温度检测值进行修正的上游修正项;以及
修正上游废气温度检测值计算部,其通过所述上游修正项对所述上游废气温度检测值进行修正,从而计算出修正上游废气温度检测值,
所述修正项获取部使用所述修正上游废气温度检测值作为所述废气温度检测值,来计算出所述修正项。
7.根据权利要求1所述的燃气轮机的控制装置,其中,
所述燃气轮机的控制装置还具有燃烧气体温度比较值获取部,该燃烧气体温度比较值获取部使用所述废气温度检测值进行热平衡计算,从而计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度比较值,
所述修正项获取部根据所述燃烧气体温度推定值与所述燃烧气体温度比较值的比率,来计算出所述修正项。
8.一种燃气轮机的控制方法,该燃气轮机具有对从空气供给管线供给的空气进行压缩的压缩机、被供给燃料且使由所述压缩机压缩后的压缩空气燃烧的燃烧器、通过由所述燃烧器产生的燃烧气体进行旋转的涡轮、将使所述涡轮旋转后的燃烧气体即废气排出的废气排出管线、以及通过所述涡轮的旋转进行发电的发电机,其中,
所述燃气轮机的控制方法具有:
检测值获取步骤,在该检测值获取步骤中,获取所述燃料的供给量、所述压缩空气的压力以及所述发电机的发电电力中的至少任一方的检测值;
废气温度获取步骤,在该废气温度获取步骤中,获取所述废气的温度的检测值即废气温度检测值;
燃烧气体温度推定值计算步骤,在该燃烧气体温度推定值计算步骤中,根据在所述检测值获取步骤中获取到的检测值,来计算出所述燃烧气体的推定温度即燃烧气体温度推定值;
修正项获取步骤,在该修正项获取步骤中,根据所述燃烧气体温度推定值与所述废气温度检测值的比率,来计算出对所述燃烧气体温度推定值进行修正的修正项;
修正燃烧气体温度推定值计算步骤,在该修正燃烧气体温度推定值计算步骤中,通过所述修正项对所述燃烧气体温度推定值进行修正,从而计算出修正燃烧气体温度推定值;以及
燃气轮机控制步骤,在该燃气轮机控制步骤中,根据所述修正燃烧气体温度推定值,来控制所述燃气轮机。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: Kanagawa Prefecture, Japan Applicant after: Mitsubishi Power Co., Ltd Address before: Kanagawa Prefecture, Japan Applicant before: MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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