CN1230612C - 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置 - Google Patents

燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1230612C
CN1230612C CN02150523.3A CN02150523A CN1230612C CN 1230612 C CN1230612 C CN 1230612C CN 02150523 A CN02150523 A CN 02150523A CN 1230612 C CN1230612 C CN 1230612C
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
control valve
gas turbine
flow control
lift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN02150523.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1419043A (zh
Inventor
田中聪史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN1419043A publication Critical patent/CN1419043A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1230612C publication Critical patent/CN1230612C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/32Control of fuel supply characterised by throttling of fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • F05D2270/3015Pressure differential pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明提供一种可实现稳定的燃料流量控制的燃气轮机的燃料流量控制方法等。由传感器检测出在管道4的在压力控制阀6的上游检测出的气体燃料供给压力9、在燃气轮机1的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力10、与燃气轮机1相连的发电机输出12和以发电机负载目标值13与实际的发电机输出12之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出14,并输入控制装置8中。另外,把流量控制阀7的上游和下游的压差15和流量控制阀压差目标值16也输入控制装置8中。控制装置8以这些输入9、10、12、14、15、16为基础实施所希望的计算,以输出压力控制阀6的升力指令17。

Description

燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置和由计算机实施该燃料控制方法的程序,更详细地说,涉及一种燃气轮机的燃烧器的压力、发电机输出、流量控制阀用的控制输出即使有变动时,也可将该变动反映为压力控制阀的升力的燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置和由计算机实施该燃料控制方法的程序。
背景技术
图5为示出现有的燃气轮机的燃料控制方法的构成图。向燃气轮机51供给燃料的管道52设置成从燃料供给源53延伸到燃气轮机51。在该管道52上设有温度控制阀54、压力控制阀55、流量控制阀56,通过这些阀来调整流过管道52的燃料流量。温度控制阀54起着使燃料温度一定的作用。因流量控制阀56的压差一定时最适于该流量控制阀56的控制,因此压力控制阀55起着控制该压差的作用。流量控制阀56所起的作用如下文,用于减少燃料的流量。
温度控制阀54的控制靠反馈控制进行。即,首先,在减法器中求出气体燃料供给温度目标值57与被加热器58加热后的气体燃料的温度的偏差。然后,将该偏差加上比例、积分控制器(PI控制器)59的处理(结果),作为控制输出来控制升力。压力控制阀55的控制也采用反馈控制。即,首先,获取流量控制阀56的压差目标值60与实际的流量控制阀56的压差的偏差。然后,在该偏差中加上PID控制器61的处理(结果),来控制升力。
流量控制阀56的控制也采用反馈控制。即,首先,获取同燃气轮机51相连的发电机62的发电机负载目标值63与实际的发电机负载64的偏差。然后,在该偏差中加上比例、积分控制器(PID控制器)65的处理(结果)后,使用所希望的变换函数Fx1(标号66)、Fx2(标号67),变换成流量控制阀56的升力以控制升力。
发明内容
但是,在上述的现有技术中,在供给的气体压力有较大变动时,存在着在不长的时间内流量控制阀56的压差也变动的问题。并且,在发电机62的输出(负载)急剧下降时,流量控制阀56的流量减小,但从发电机62的输出下降到流量控制阀56的流量减小存在时间差,由于其间流量控制阀56下游的气体燃料消耗量减少,流量控制阀56下游的燃料压力上升,产生流量控制阀56压差急剧加大的现象。
流量控制阀56的压差变动意味着输入燃气轮机中的热量变动。热量输入变动的话,燃烧器中的燃烧会不稳定,存在着发生燃烧振动、使燃烧器破损的危险。
为此,本发明鉴于上述问题,其目的在于提供一种即使存在上述的变动时,也可适当地控制压力控制阀的燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置和由计算机实施该燃料控制方法的程序。
为了实现前述目的,技术方案1提供一种燃气轮机的燃料控制方法,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制第一升力L1,其特征在于,使用在所述管道的所述压力控制阀上游检测出的气体燃料供给压力、在所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、与所述燃气轮机相连的发电机的输出和以所述发电机输出目标值与实际的所述发电机输出的差为基础计算的流量控制阀用的控制输出中的至少一项以上作为所述压力控制阀的流量系数Cv值,根据该压力控制阀的流量系数Cv值与升力的关系,求出第二升力L2,并将所述第二升力L2加到所述第一升力L1中。
在本发明中,作为控制压力控制阀的阀开度的要素,除了流量控制阀压差外,还使用在压力控制阀的上游检测出的气体燃料供给压力、在燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、与燃气轮机相连的发电机的输出和以发电机输出目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出。此外,在上述的要素中,即使有大致上固定不变的,本质上也可利用上述要素。
由此,在燃气轮机燃烧器的压力变动时,其变动可由压力控制阀的升力反映,可实施流量控制阀的适当的控制。另外,在与燃气轮机相连侧的发电机输出即使变动时,通过设置在燃料供给通路上的压力控制阀,也可反映该变动,从而可实施所希望的流量控制。此外,受上述发电机输出影响的流量控制阀用的控制输出,也可通过压力控制阀的控制来反映。
技术方案2提供一种燃气轮机的燃料控制方法,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制第一升力L1,其特征在于,包括以下工序:求出根据与连接于燃气轮机的发电机输出的关系而导出的该燃气轮机流入燃料的质量流量V的工序;求出由在所述管道的所述压力控制阀上游检测出的气体燃料供给压力乘以该气体燃料供给压力与燃料比重的关系中的比例常数而得到的燃料比重ρ的工序;求出将所述燃气轮机流入燃料的质量流量的平方与所述燃料比重相乘的乘积,除以利用以所述发电机输出的目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算出的流量控制阀用的控制输出与所述流量控制阀的流量系数Cv值的函数、根据该流量控制阀用的控制输出而求出的该流量控制阀的流量系数Cv值的平方所表达的流量控制阀压差Δpt的工序;将所述燃气轮机流入燃料质量流量V与所述燃料比重的平方根
Figure C0215052300071
的乘积,除以由所述气体燃料供给压力减去所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、然后再减去所述流量控制阀压差所表达的所述压力控制阀压差的平方根
Figure C0215052300072
,求出所述压力控制阀的流量系数Cv值的工序;以及利用所述压力控制阀的流量系数Cv值与升力的函数,来确定该压力控制阀的第二升力L2的工序,在所述第一升力L1中加入所述第二升力L2。
与燃气轮机相连的发电机的输出与燃气轮机流入燃料的质量流量V具有一定的关系。由此,由发电机输出可算出流入燃气轮机的燃料的质量流量V。另外,燃料比重ρ可由管道的在压力控制阀上游检测出的气体燃料供给压力乘以该气体燃料供给压力与燃料比重的关系中的比例常数而得到。
管道的流量控制阀压差Δpt可利用以所述发电机输出的目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出与所述流量控制阀的Cv值的函数,将根据该流量控制阀用的控制输出求出的该流量控制阀的Cv值的平方去除所述燃气轮机流入燃料质量流量的平方与按上述求出的燃料比重相乘的乘积而算出。
另外,压力控制阀的Cv值可根据从所述气体燃料供给压力减去所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力,用减去上述求出的流量控制阀压差所表达的所述压力控制阀压差的平方根
Figure C0215052300073
去除所述燃气轮机流入燃料质量流量V与所述燃料比重的平方根
Figure C0215052300074
的积而算出。
压力控制阀的升力(阀开度)与前述压力控制阀的Cv值具有一定的关系。因此,如按上述求出压力控制阀的Cv值,就可确定升力。由此,燃气轮机燃烧器的压力、发电机输出、流量控制阀用的控制输出即使变动时,其变动也可反映到压力控制阀的升力中。
另外,技术方案3提供了一种燃气轮机的燃料控制装置,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制升力第一L1的燃气轮机的燃料控制装置,具有将在所述管道的在所述压力控制阀的上游检测出的气体燃料供给压力、所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、与所述燃气轮机相连的发电机的输出、和以所述发电机输出目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出作为电信号输入的输入单元,以输入到所述输入单元的电信号的值为基础导出所述压力控制阀的流量系数Cv值,进而根据该压力控制阀的流量系数Cv值与升力的关系,导出第二升力L2,以求出所述第一升力L1和所述第二升力L2的升力和Ls的计算单元,和将所述升力和Ls作为电信号输出的输出单元。
为了适当地控制流量控制阀,不可欠缺的是要在该流量控制阀的上游和下游中对气体燃料进行压力控制。压力控制阀担当该压力控制。在本发明的燃料控制装置中,以气体燃料供给压力、燃烧器轮室压力、发电机输出、流量控制阀用的输出和一直使用的流量控制阀压差和其目标值作为输入。由此,这些值即使变动时,通过在计算单元的计算,也可适当地控制压力控制阀的升力。
附图说明
图1为示出实施例的燃气轮机的燃料流量控制方法的示意图,
图2为用于说明控制装置的说明图,(a)为功能框图,(b)为硬件构成图,
图3为示出上述压力控制阀的控制方法的流程图,
图4为示出从上述说明的输入到输出的框线图,
图5为示出现有的燃气轮机的燃料控制方法的构成图。
具体实施方式
下面,参照附图详细地说明本发明。另外,本发明并不限于该实施例。并且,本实施例的构件包含本领域普通技术人员可容易替换的构件或者实质上相同的构件。
图1为示出本发明的实施例的燃气轮机的燃料流量控制方法的示意图。由于燃气轮机1与发电机2相连,管道4从燃料供给源3设置到燃气轮机1,以及在管道4上设置温度控制阀5、压力控制阀6和流量控制阀7的技术内容与现有技术是相同的,故省略其说明。另外,温度控制阀5和流量控制阀7的控制方法由于进行与现有技术同样的反馈控制,对此也省略说明。
在本发明的实施例中,特征在于压力控制阀6的控制方法。具体为,由传感器检测出管道4的在压力控制阀6的上游检测出的气体燃料供给压力9、在燃气轮机1的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力10、与燃气轮机1相连的发电机输出12、以及根据发电机负载目标值13与实际的发电机输出12之差为基础计算出的流量控制阀7用的控制输出14,并向控制装置8输入。
并且,与以往同样,将流量控制阀7的上游与下游的压差15和流量控制阀压差目标值16也向控制装置8输入。控制装置8以这些输入9、10、12、14、15、16为基础,实施所希望的计算,并输出压力控制阀6的升力指令17。
图2为用于说明控制装置的说明图,(a)为功能框图,(b)为硬件构成图。正如图2(a)所示,控制装置8由输入单元21、计算单元22和输出单元23构成。为了维修等,除了上述构件外,还可设有监测器等的用户接口部。气体燃料供给压力9等的数值10、12、14、15、16作为电气信号输入输入单元21中。
计算单元22以输入到输入单元21中的电气信号的数值为基础进行后述的计算。输出单元23将由计算单元22导出的压力控制阀的升力指令17作为电气信号输出。此外,计算单元22包含存储单元,通过向该存储单元读写数据,以进行计算处理。
控制装置8的硬件构成如图2(b)所示,以称为CISC(ComplexInstruction Set Computer)或RISC(Reduced Instruction Set Computer)的CPU或DSP(Digital Signal Processor)的处理器24为中心,由通路29连接ROM25、RAM26、输入输出接口(I/O)27和用户接口28而构成。
处理器24的执行程序预先存储在ROM或闪存器25等中。并且,该ROM等25中也存储与输入/输出接口27的通信程序或与用户接口输入/输出用的程序。尽管在图中省略了,但输入/输出接口设有与来先连接的装置(电磁阀、各种传感器等)相对应的A/D转换器、D/A转换器。并且,在此说明假定由软件进行数字处理,但也可通过硬件的模拟处理实现。
在此,对使用在压力控制阀6的上游检测出的气体燃料供给压力9、燃气轮机1的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力10、与燃气轮机1相连的发电机的输出12以及以发电机负载目标值13与实际的发电机2的输出12之差为基础计算出的流量控制阀7用的控制输出14来求出压力控制阀的升力的方法进行说明。
为了简化说明,设V为燃气轮机流入燃料的质量流量(kg/h)、ρ为燃气轮机燃料比重(kg/m3),MW为燃气轮机发电机输出(实际发电机负载)(MW),Cvp为作为压力控制阀的Cv值的Cv值,Cvt为作为流量控制阀的Cv值的Cv值,Lp为压力控制阀的升力值,Lt为流量控制阀的升力值,p1为气体燃料供给压力,p2为燃烧器轮室压力,Δpp为压力控制阀压差,Δpt为流量控制阀压差,并设CSO(ControlledSignal Output)为以发电机输出目标值与实际的发电机输出之差为基础计算出的流量控制阀用的控制输出。
如果燃料中所含有的热量一定的话,则在燃气轮机发电机输出MW与燃气轮机流入燃料的质量流量之间存在由热平衡求出的函数关系。若设该函数为fMW时,
MW=fMW(V)                    (1)
该函数fMW由动态特性上线性延迟函数确定。相反,由燃气轮机发电机输出求出燃气轮机流入燃料质量流量时,为
V=fMW -1(MW)                  (1)’
因此,fMW -1为动态特性上线性超前函数。
由于燃料由温度控制阀控制,在考虑到温度一定时,比重ρ在与供给压力之间有比例关系,Kp为比例常数,可确定为
ρ=Kp·p1                    (2)
压力控制阀、流量控制阀均同样,在Cv值、质量流量、比重和压差之间满足下式。
Cvp = V · ( ρ ) / ( Δpp ) - - - ( 3 )
Cvt = V · ( ρ ) / ( Δpt ) - - - ( 3 ) '
流量控制阀由于以CSO为基础动作,从而CSO与流量控制阀Cv值之间存在函数关系。将该关系用fCSO记述时,成为
Cvt=fCSO(CSO)                             (4)
该函数fCSO由动作特性上线性延迟函数规定。
在与气体燃料供给压力、燃烧器轮室压力、压力控制阀压差、流量控制阀压差之间存在下式的关系。
P1=p2+Δpp+Δpt                           (5)
压力控制阀、流量控制阀同样与Cv值和升力值存在阀特有的函数关系,这些函数分别为fp、ft时,可由下式表示。
Lp=fp(Cvp)                                (6)
Lt=ft(Cvt)                                (6)’
根据上述(1)’、(2)和(3)’式,流量控制阀Cv值Cvt表示为,
Cvt = { f MW - 1 ( MW ) } · ( Kp · pl ) / - Δpt - - ( 7 )
根据(7)式,Δpt表示为
Δpt={fMW -1(MW)}2·(Kp·p1)/Cvt2          (8)
另外,根据(4)式和(8)式,表示为
Δpt={fMW -1(MW)}2·(Kp·p1)/{fCSO(CSO)}2  (9)
压力控制阀压差Δpp根据(5)式、(9)式表示为
Δpp=p1-p2-{fMW -1(MW)}2·(Kp·p1)/{fCSO(CSO)}2  (10)
因此,作为压力控制阀的Cv值的Cvp为,
Cvp = f MW - 1 ( MW ) K P · p 1 p 1 - p 2 - { f MW - 1 ( MW ) } 2 ( K P · p 1 ) { f CSO ( CSO ) } 2 - - - ( 11 )
另外,压力控制阀的升力值Lp根据(6)式,成为
Lp = fp [ f MW - 1 ( MW ) K P · pl · p 1 - p 2 - { f MW - 1 ( MW ) } 2 ( K P · pl ) { f CSO ( CSO ) } 2 ] - - - ( 12 )
这样获得的Lp作为Lp1,将使用以往的流量控制阀压差的反馈控制的升力值作为Lp2时,最终的压力控制阀的升力值Lps由Lps=Lp1+Lp2求出。由此,Lps可由气体燃料供给压力p1、燃烧器轮室压力p2、发电机的输出MW、以发电机输出目标值与实际的发电机输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出CSO以及流量控制阀压差及其目标值求出。
图3示出上述压力控制阀的控制方法的流程。在最初的四阶段,可检测出气体燃料供给压力p1、燃烧器轮室压力p2、发电机的输出MW、以及以发电机输出目标值与实际的发电机输出之差为基础计算出的流量控制阀用的控制输出CSO(步骤S101~104)。这些检测出的值从作为控制装置的输入单元的I/O输入。
在计算单元,首先,以发电机的输出MW的值为基础,用上述(1)’转换和导出燃气轮机流入燃料的质量流量V(步骤S105)。接着,以气体燃料供给压力p1的值为基础,用上述(2)式转换和导出燃料比重ρ(步骤S106)。导出的V、ρ和以发电机输出目标值与实际的发电机输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出CSO的值被用于由(9)式导出流量控制阀压差Δpt(步骤S107)。
用气体燃料供给压力p1、燃烧器轮室压力p2和由上述获得的流量控制阀压差Δpt,导出压力控制阀压差Δpp(步骤S108)。这些数值通过上述(11)式,转换成压力控制阀的Cvp值(步骤S109),由上述(6)式导出升力值Lp1(步骤S110)。并且,通过由以往的反馈控制获得的升力值Lp添加到前述Lp1中而导出用于控制压力控制阀的最终的升力值Lps(步骤S111,S112)。
经过上述的步骤,最终的压力控制阀的升力由控制装置的输出单元向压力控制阀输出。按由控制装置所确定的抽样率反复进行上述步骤,连续输出适当的压力控制阀的升力值(步骤S113)。这样的步骤可具体化为软件的程序,从而可由上述的控制装置实施实际的控制。
图4为示出从上述说明的输入到输出的框线图。该框线图为将上述的(12)式方框化并且与以往的反馈控制相连接的视图。在该图中,×31为乘法器,÷32为除法器,+33为加法器,-34为减法器。输入到除法器中的2个输入中一方为被除数(N/),另一方为除数(/D)。此外,气体燃料供给压力p1(标号35)、燃烧器轮室压力p2(标号36)、发电机输出MW(标号37)、流量控制阀压差Δpt(标号38)尽管是分开表示的,但是同样的内容。
采用上述方法的话,即使气体燃料供给压力p1增大,也可快速关闭压力控制阀,能够防止流量控制阀压差Δpt的增大(上游侧的增大)。相反,即使气体燃料供给压力p1减小,也可快速开启压力控制阀,防止流量控制阀压差Δpt的减小(上游侧的减小)。由此,气体燃料供给压力即使周期变动,也可把流量控制阀压差Δpt的变动抑制得小些,从而可防止因气体燃料供给压力变动使燃烧器的燃烧不稳定的现象。
另外,在发电机输出(负载)MW急剧下降时,由于fMW -1(MW)为时间超前函数,fCSO(CSO)为时间延迟函数,从而采用fMW -1(MW)的信号流一方要早于采用fCSO(CSO)的信号流,因而影响到压力控制阀的升力。由此,压力控制阀快速关闭,可防止流量控制阀压差的减少。
由于经过一段时间后,采用fCSO(CSO)的信号值减小(实际上气体燃料流量控制阀也关闭),压力控制阀关闭,最终反馈流量控制阀压差。因此,即使发电机输出急剧下降,也可把流量控制阀压差的变动抑制得小些,可防止因发电机输出急剧下降使燃烧器的燃烧不稳定的现象。
发明的效果
正如上述,采用本发明的燃气轮机的燃料控制方法(技术方案1和2)的话,即使气体供给压力变动,也可快速开关压力控制阀,能够防止流量控制阀压差的变动。由此,能够防止因气体燃料供给压力的变动使燃烧器的燃烧不稳定的现象。
另外,即使在发电机输出(负载)MW急剧下降时,通过所利用的函数的时间超前和时间延迟的补偿作用,可维持适当的信号流。由此,可快速关闭压力控制阀,能够防止流量控制阀压差的增大。因此,即使发电机输出急剧下降,也可防止因发电机输出急剧下降使燃烧器的燃烧不稳定的现象。
另外,采用本发明的程序(技术方案3)的话,使用称作计算机的硬件资源,可实施上述技术方案1或2所述的燃气轮机的燃料控制方法。由此,可构筑针对气体燃料供给压力或发电机输出的变动的控制系统。
此外,采用本发明的燃气轮机的燃料控制装置(技术方案4)的话,即使气体供给压力变动,也可快速开关压力控制阀,可防止流量控制阀的压差变动。由此,可防止因气体燃料供给压力的变动使燃烧器的燃烧不稳定的现象。
此外,即使发电机输出(负载)MW急剧下降时,通过所利用的函数的时间超前和时间延迟的补偿作用,可维持适当的信号流。由此,可快速关闭压力控制阀,能够防止流量控制阀压差的增大。因此,发电机输出即使急剧下降,也可防止因发电机输出急剧下降使燃烧器的燃烧不稳定的现象。

Claims (3)

1.一种燃气轮机的燃料控制方法,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制第一升力(L1),其特征在于,使用
在所述管道的所述压力控制阀上游检测出的气体燃料供给压力;
在所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力;
与所述燃气轮机相连的发电机的输出;和
以所述发电机输出目标值与实际的所述发电机输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出,
中的至少一项以上作为所述压力控制阀的流量系数(Cv)值,根据该压力控制阀的流量系数(Cv)值与升力的关系,求出第二升力(L2),
将所述第二升力(L2)加到所述第一升力(L1)中。
2.一种燃气轮机的燃料控制方法,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制第一升力(L1),其特征在于,包括以下工序:
求出根据与连接于燃气轮机的发电机输出的关系而导出的该燃气轮机流入燃料的质量流量(V)的工序;
求出由在所述管道的所述压力控制阀上游检测出的气体燃料供给压力乘以该气体燃料供给压力与燃料比重的关系中的比例常数而得到的燃料比重ρ的工序;
求出将所述燃气轮机流入燃料的质量流量的平方与所述燃料比重相乘的乘积,除以利用以所述发电机输出的目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算出的流量控制阀用的控制输出与所述流量控制阀的流量系数(Cv)值的函数、根据该流量控制阀用的控制输出而求出的该流量控制阀的流量系数(Cv)值的平方所表达的流量控制阀压差Δpt的工序;
将所述燃气轮机流入燃料质量流量(V)与所述燃料比重的平方根
Figure C021505230003C1
的乘积,除以由所述气体燃料供给压力减去所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、然后再减去所述流量控制阀压差所表达的所述压力控制阀压差的平方根 求出所述压力控制阀的流量系数(Cv)值的工序;以及
利用所述压力控制阀的流量系数(Cv)值与升力的函数,来确定该压力控制阀的第二升力(L2)的工序,
在所述第一升力(L1)中加入所述第二升力(L2)。
3.一种燃气轮机的燃料控制装置,在流过燃气轮机的燃料的管道上设有压力控制阀和流量控制阀,该压力控制阀采用这样一种控制方式,即反馈实际获得的流量控制阀压差,从而随着所希望的流量控制阀压差目标值来控制第一升力(L1),其特征在于,具有:
输入单元,将在所述管道的所述压力控制阀的上游检测出的气体燃料供给压力、所述燃气轮机的燃烧器轮室中的燃烧器轮室压力、与所述燃气轮机相连的发电机的输出、以及以所述发电机输出目标值与实际的所述发电机的输出之差为基础计算的流量控制阀用的控制输出作为电信号输入;
计算单元,以输入到所述输入单元的电信号的值为基础,导出所述压力控制阀的流量系数(Cv)值,进而根据该压力控制阀的流量系数(Cv)值与升力的关系,导出第二升力(L2),以求出所述第一(L1)和所述第二(L2)的升力和(Ls);和
输出单元,将所述升力和(Ls)作为电信号输出。
CN02150523.3A 2001-11-13 2002-11-12 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置 Expired - Fee Related CN1230612C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001348025A JP3881871B2 (ja) 2001-11-13 2001-11-13 ガスタービンの燃料制御方法、及びそれに供する制御装置
JP348025/2001 2001-11-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1419043A CN1419043A (zh) 2003-05-21
CN1230612C true CN1230612C (zh) 2005-12-07

Family

ID=19160917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN02150523.3A Expired - Fee Related CN1230612C (zh) 2001-11-13 2002-11-12 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7047747B2 (zh)
EP (1) EP1310647B1 (zh)
JP (1) JP3881871B2 (zh)
CN (1) CN1230612C (zh)
CA (1) CA2408704C (zh)
DE (1) DE60208483T2 (zh)

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2687970T3 (es) * 2002-09-05 2018-10-30 Vanderbilt Royalty Sub L.P. Composiciones y kits para la eliminación de compuestos irritantes de las superficies corporales
EP1524423A1 (de) * 2003-10-13 2005-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichung zum Ausgleichen von Schwankungen der Brennstoffzusammensetzung in einer Gasturbinenanlage
WO2005095860A1 (de) 2004-03-31 2005-10-13 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betreiben einer wärmekraftmaschine, vorzugsweise einer gasturbinenanlage
ATE435366T1 (de) 2004-03-31 2009-07-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betreiben einer wärmekraftmaschine, vorzugsweise einer gasturbinenanlage
JP4568592B2 (ja) * 2004-12-07 2010-10-27 三菱重工業株式会社 燃料ガス加熱制御装置及びこの燃料ガス加熱制御装置を備えるガスタービン発電施設
JP4564376B2 (ja) * 2005-02-23 2010-10-20 株式会社東芝 Lng利用発電プラントおよびその運転方法
JP2006233920A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガスカロリー制御装置及びガスタービンシステム
JP4119909B2 (ja) * 2005-09-14 2008-07-16 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼制御装置
JP4119908B2 (ja) * 2005-09-14 2008-07-16 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼制御装置
US7565805B2 (en) 2005-11-22 2009-07-28 General Electric Company Method for operating gas turbine engine systems
US7752833B2 (en) * 2006-01-10 2010-07-13 General Electric Company Methods and apparatus for gas turbine fuel control
US7549293B2 (en) * 2006-02-15 2009-06-23 General Electric Company Pressure control method to reduce gas turbine fuel supply pressure requirements
US7644574B2 (en) * 2006-08-15 2010-01-12 General Electric Company Methods and systems for gas turbine engine control
JP4773929B2 (ja) * 2006-11-21 2011-09-14 三菱重工業株式会社 ガスタービンの吸気加熱制御装置
JP4929029B2 (ja) * 2007-04-24 2012-05-09 三菱重工業株式会社 ガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置
GB0708745D0 (en) * 2007-05-04 2007-06-13 Rolls Royce Plc Fuel supply system
US8538657B2 (en) * 2009-04-30 2013-09-17 General Electric Company Systems and methods for controlling fuel flow to a turbine component
US9267443B2 (en) 2009-05-08 2016-02-23 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Automated tuning of gas turbine combustion systems
US9671797B2 (en) 2009-05-08 2017-06-06 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Optimization of gas turbine combustion systems low load performance on simple cycle and heat recovery steam generator applications
US8437941B2 (en) 2009-05-08 2013-05-07 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Automated tuning of gas turbine combustion systems
US9354618B2 (en) 2009-05-08 2016-05-31 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Automated tuning of multiple fuel gas turbine combustion systems
CN101624937B (zh) * 2009-08-17 2012-01-25 北京航空航天大学 变循环发动机模式转换机构中的被动控制式模式转换阀
US8355819B2 (en) * 2010-10-05 2013-01-15 General Electric Company Method, apparatus and system for igniting wide range of turbine fuels
US8850818B2 (en) * 2010-10-18 2014-10-07 General Electric Company Systems and methods for gas fuel delivery with hydrocarbon removal utilizing active pressure control and dew point analysis
JP5607501B2 (ja) * 2010-11-08 2014-10-15 株式会社堀場エステック マスフローコントローラ
CH704320A1 (de) 2011-01-11 2012-07-13 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine.
US8646278B2 (en) * 2011-02-08 2014-02-11 General Electric Company Condition measurement apparatus and method
JP5868671B2 (ja) * 2011-11-28 2016-02-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法
CN103207626B (zh) * 2012-01-16 2015-10-07 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种用于空间微重力燃烧实验的气体流量控制系统及方法
US20140294559A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Solar Turbines Incorporated Multiple mode gas turbine engine gas fuel system with integrated control
US8919129B2 (en) * 2013-03-28 2014-12-30 Solar Turbines Inc. Low flow correction for gas turbine engine fuel valve characteristics
US10830156B2 (en) * 2014-02-19 2020-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Fuel supply pipeline system for gas turbine
WO2015148988A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Bray Internatal, Inc. Pressure independent control valve for small diameter flow, energy use and/or transfer
US9528922B2 (en) * 2014-06-23 2016-12-27 Caterpillar Inc. System and method for determining the specific gravity of a gaseous fuel
US9507365B2 (en) * 2014-06-24 2016-11-29 Woodward, Inc. Adaptive PID control system for industrial turbines
US10317082B2 (en) * 2014-08-12 2019-06-11 Hamilton Sundstrand Corporation Distributed fuel control system
JP6418491B2 (ja) * 2014-10-29 2018-11-07 株式会社リコー 記録手段吐出位置調整装置及び画像形成装置
US9476363B2 (en) * 2015-01-08 2016-10-25 Solar Turbines Incorporated Actuator to valve calibration of a fuel control valve assembly
CN104948302B (zh) * 2015-05-25 2017-06-13 沈阳航空航天大学 以lng为燃料的航空发动机燃料供应系统及工作方式
CN105003341B (zh) * 2015-06-23 2017-06-16 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种发动机供油流量调节控制系统及控制方法
US11624326B2 (en) 2017-05-21 2023-04-11 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
JP6935327B2 (ja) * 2017-12-28 2021-09-15 三菱パワー株式会社 制御装置、ガスタービン、制御方法及びプログラム
CA3092865C (en) 2019-09-13 2023-07-04 Bj Energy Solutions, Llc Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods
US11002189B2 (en) 2019-09-13 2021-05-11 Bj Energy Solutions, Llc Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods
CA3092868A1 (en) 2019-09-13 2021-03-13 Bj Energy Solutions, Llc Turbine engine exhaust duct system and methods for noise dampening and attenuation
US10895202B1 (en) 2019-09-13 2021-01-19 Bj Energy Solutions, Llc Direct drive unit removal system and associated methods
US11604113B2 (en) 2019-09-13 2023-03-14 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
US11015594B2 (en) 2019-09-13 2021-05-25 Bj Energy Solutions, Llc Systems and method for use of single mass flywheel alongside torsional vibration damper assembly for single acting reciprocating pump
CA3092829C (en) 2019-09-13 2023-08-15 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
US10815764B1 (en) 2019-09-13 2020-10-27 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for operating a fleet of pumps
US12065968B2 (en) 2019-09-13 2024-08-20 BJ Energy Solutions, Inc. Systems and methods for hydraulic fracturing
CA3197583A1 (en) 2019-09-13 2021-03-13 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
CN110488601A (zh) * 2019-09-26 2019-11-22 山东和信智能科技有限公司 基于实时监测数据的火电机组负荷控制优化系统及方法
CN111594875B (zh) * 2020-04-21 2021-08-06 南京航空航天大学 一种燃烧室头部多点燃油喷射智能控制系统及工作方法
CN111468326B (zh) * 2020-04-30 2021-09-24 佛山科学技术学院 一种pid控制方法及涂料闭环供给系统
US11708829B2 (en) 2020-05-12 2023-07-25 Bj Energy Solutions, Llc Cover for fluid systems and related methods
US10968837B1 (en) 2020-05-14 2021-04-06 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods utilizing turbine compressor discharge for hydrostatic manifold purge
US11428165B2 (en) 2020-05-15 2022-08-30 Bj Energy Solutions, Llc Onboard heater of auxiliary systems using exhaust gases and associated methods
US11208880B2 (en) 2020-05-28 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Bi-fuel reciprocating engine to power direct drive turbine fracturing pumps onboard auxiliary systems and related methods
US11208953B1 (en) 2020-06-05 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit
US11109508B1 (en) 2020-06-05 2021-08-31 Bj Energy Solutions, Llc Enclosure assembly for enhanced cooling of direct drive unit and related methods
US10954770B1 (en) 2020-06-09 2021-03-23 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods for exchanging fracturing components of a hydraulic fracturing unit
US11111768B1 (en) 2020-06-09 2021-09-07 Bj Energy Solutions, Llc Drive equipment and methods for mobile fracturing transportation platforms
US11066915B1 (en) 2020-06-09 2021-07-20 Bj Energy Solutions, Llc Methods for detection and mitigation of well screen out
US11933153B2 (en) 2020-06-22 2024-03-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate hydraulic fracturing units using automatic flow rate and/or pressure control
US11125066B1 (en) 2020-06-22 2021-09-21 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate a dual-shaft gas turbine engine for hydraulic fracturing
US11028677B1 (en) 2020-06-22 2021-06-08 Bj Energy Solutions, Llc Stage profiles for operations of hydraulic systems and associated methods
US11939853B2 (en) 2020-06-22 2024-03-26 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods providing a configurable staged rate increase function to operate hydraulic fracturing units
US11466680B2 (en) 2020-06-23 2022-10-11 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods of utilization of a hydraulic fracturing unit profile to operate hydraulic fracturing units
US11473413B2 (en) 2020-06-23 2022-10-18 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to autonomously operate hydraulic fracturing units
US11220895B1 (en) 2020-06-24 2022-01-11 Bj Energy Solutions, Llc Automated diagnostics of electronic instrumentation in a system for fracturing a well and associated methods
US11149533B1 (en) 2020-06-24 2021-10-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems to monitor, detect, and/or intervene relative to cavitation and pulsation events during a hydraulic fracturing operation
US11193360B1 (en) 2020-07-17 2021-12-07 Bj Energy Solutions, Llc Methods, systems, and devices to enhance fracturing fluid delivery to subsurface formations during high-pressure fracturing operations
US11639654B2 (en) 2021-05-24 2023-05-02 Bj Energy Solutions, Llc Hydraulic fracturing pumps to enhance flow of fracturing fluid into wellheads and related methods
CN114183254B (zh) * 2021-12-18 2023-09-29 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种双燃料燃气轮机燃料切换控制方法
CN116447618A (zh) * 2023-04-18 2023-07-18 南京国电南自维美德自动化有限公司 一种环形燃烧室燃料流量控制方法及系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61205340A (ja) * 1985-03-08 1986-09-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタ−ビンの制御装置
JPS61241425A (ja) 1985-04-17 1986-10-27 Hitachi Ltd ガスタ−ビンの燃料ガス制御方法及び制御装置
US4922710A (en) 1989-01-04 1990-05-08 General Electric Company Integrated boost compressor/gas turbine control
JP3039947B2 (ja) 1990-03-19 2000-05-08 株式会社日立製作所 ガスタービンの燃料制御装置
JP3658415B2 (ja) 1993-12-28 2005-06-08 株式会社 日立インダストリイズ ガスタービン装置
DE19518634C2 (de) 1995-05-20 1998-10-01 Pierburg Luftfahrtgeraete Gerät zur Kraftstoffzumessung und -verteilung
AU730820B2 (en) * 1995-12-26 2001-03-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel supply apparatus for gas turbine and control unit for the same
JPH11236824A (ja) 1998-02-20 1999-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃料ガス加熱制御システム
US6901735B2 (en) * 2001-08-01 2005-06-07 Pipeline Controls, Inc. Modular fuel conditioning system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003148169A (ja) 2003-05-21
US20030093184A1 (en) 2003-05-15
CA2408704C (en) 2007-06-26
JP3881871B2 (ja) 2007-02-14
DE60208483D1 (de) 2006-03-30
EP1310647A1 (en) 2003-05-14
DE60208483T2 (de) 2006-08-31
CN1419043A (zh) 2003-05-21
CA2408704A1 (en) 2003-05-13
US7047747B2 (en) 2006-05-23
EP1310647B1 (en) 2006-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1230612C (zh) 燃气轮机的燃料控制方法及其控制装置
CN1202371C (zh) 循环流化床锅炉燃烧自动调节系统
CN101713320B (zh) 微粒过滤器再生时优化车辆中排气温度控制的设备和方法
CN101182926B (zh) 一种在线炉燃料流量控制装置
CN102536481B (zh) 综合控制系统和方法
CN1231661C (zh) 气体压缩机控制装置以及燃气轮机成套设备控制机构
JP2000193074A (ja) ベルト式無段変速機の制御装置
CN107387249B (zh) 一种用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法
CA2921267C (en) Reductant injection control for catalytic engine exhaust treatment system
US4574746A (en) Process heater control
CN1844739A (zh) 一种循环流化床锅炉负荷串级燃烧控制系统及方法
KR20140100946A (ko) 혼돈 상태의 거동이 존재하는 동적 물리 시스템을 제어하는 방법
CN100334339C (zh) 在无回流燃油输送系统中调节电动燃油泵的电路装置和方法
CA2651338A1 (en) A control system for the conversion of a carbonaceous feedstock into gas
JP2006200493A (ja) ランキンサイクル装置
EP2175120B1 (en) Method and system for operating a turbomachine
Abou-Taouk et al. A four-step global reaction mechanism for CFD simulations of flexi-fuel burner for gas turbines
JP3709852B2 (ja) 改質器の制御装置
CN106773675A (zh) 火电机组预测函数控制简化方法及其应用
CN114992107B (zh) 基于最小能耗的多泵泥沙输送系统优化控制方法及系统
CN1273208C (zh) 生产氢气的设备和使用该设备生产氢气的方法
CN1060490A (zh) 催化裂化反应深度的观测与控制方法
JPH09280503A (ja) ボイラ蒸気供給系の蒸気圧力制御方法
CN113417752A (zh) 优化控制方法、装置和电子设备
JPH08170544A (ja) ガスタービン制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20051207

Termination date: 20101112