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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Eintrittsleitschaufel-Steuervorrichtung
einer Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer und einem
Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel (=ELS; engl. Inlet Guide
Vane =IGV).
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Eine
Gasturbine, die einen Gasturbinenkörper, eine Brennkammer und
einen Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel bzw. ELS umfasst,
ist mit verschiedenen Steuervorrichtungen und Schutzvorrichtungen
ausgestattet, wie z.B. einer ELS-Steuervorrichtung zum Durchführen einer Öffnungssteuerung einer
Eintrittsleitschaufel, und einer Brennstoff-Steuervorrichtung zum
Steuern der der Brennkammer zugeführten Brennstoffmenge.
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Eine
herkömmliche
ELS-Steuervorrichtung bestimmte einen ELS-Öffnungsbefehl basierend auf einer
Gasturbinen-Ausgangsleistung,
die mit der Eintrittslufttemperatur des Kompressors (der Temperatur der
in den Kompressor einströmenden
Luft) (korrigierte Gasturbinen-Ausgangsleistung: das Produkt eines
Korrekturfaktors, gesetzt als Funktion der Eintrittslufttemperatur
und der Gasturbinen-Ausgangsleistung), und führte die Öffnungssteuerung des ELS gemäß diesem
Befehl durch. Der Grund, warum die Gasturbinen-Ausgangsleistung mit der Eintrittslufttemperatur
korrigiert wird, besteht darin, dass der ELS-Öffnungsbefehl unter Berücksichtigung
der Dichte von Luft festgelegt wird, die sich je nachdem, ob die
Eintrittslufttemperatur hoch oder niedrig ist, unterscheidet.
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Das
nachstehend angeführte
Patentdokument 1 beschreibt eine Druckstoßausgleichs-Steuervorrichtung
(anti-surge control device) einer Gasturbine. Das nachstehend angegebene
Patentdokument 2 beschreibt eine Gasturbinenanlage, die mit einer
Steuervorrichtung zum Durchführen
einer ELS-Öffnungssteuerung
versehen ist, so dass die Abgastemperatur eine vorbestimmte Temperatur
annimmt.
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Patentdokument 1:
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- Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 1998-47079
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Patentdokument 2:
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- Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-206749
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Die
oben beschriebene herkömmliche ELS-Steuervorrichtung
bestimmt die ELS-Öffnung nur
aus der Gasturbinen-Ausgangsleistung,
korrigiert mit der Eintrittslufttemperatur, und führt die
folgenden Steuerarten nicht aus:
- (1) eine ELS-Öffnungssteuerung
derart, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen
Abgases nicht das Abgastemperaturlimit erreicht;
- (2) eine ELS-Öffnungssteuerung
derart, dass das Druckverhältnis
des Kompressors (das Verhältnis zwischen
dem Einlassdruck und dem Auslassdruck) nicht das Druckstoßlimit (surge
limit) des Kompressors erreicht;
- (3) eine ELS-Öffnungssteuerung
derart, dass der Druck des Abgases (Verbrennungsgases), das von
dem Gasturbinenkörper
ausgetragen wird (d.h., ein Gasturbinen-Gegendruck) nicht den Gasturbinen-Gegendruck-Grenzwert
erreicht.
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Falls
die Abgastemperatur oder der Abgasdruck (Gasturbinen-Gegendruck)
zu hoch werden, kann dies zu einem Schaden oder zu einem Bruch an einem
Abgaskanal führen.
Falls das Druckverhältnis zu
hoch wird, kann es zu einem Druckstoß bzw. zu Druckschwankungen
(surging) kommen, was eine Beschädigung
oder einen Bruch des Kompressor verursacht. Somit ist es bei der
ELS-Steuervorrichtung auch nötig,
eine ELS-Öffnungssteuerung
unter Berücksichtigung
der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses der Kompressors und
des Abgasdrucks durchzuführen.
Wenn beispielsweise in der Schutzvorrichtung der Gasturbine der
Abgasdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Gasturbine zu
einem Nothalt gebracht, und wenn das Druckverhältnis oder die Abgastemperatur
einen vorbestimmten Wert erreicht, wird eine bestimmte Schutzfunktion durchgeführt. Damit
der fortgesetzte Betrieb (eine erhöhte Betriebsrate) der Gasturbine
zu gewährleistet wird,
während
die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass die Schutzfunktion,
wie z.B. ein Nothalt, ausgeführt
werden muss, ist es nötig,
eine ELS-Öffnungssteuerung
in der ELS-Steuervorrichtung durchzuführen, bei der die Abgastemperatur,
das Druckverhältnis
des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden.
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Die
Druckstoß-Ausgleichssteuerung
(anti-surge control) des Patentdokuments 1 und die Abgastemperatursteuerung
des Patentdokuments 2 nach obiger Angabe werden jeweils individuell
durchgeführt
und entsprechen nicht der die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des
Kompressors und den Abgasdruck berücksichtigenden ELS-Öffnungssteuerung.
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Die
Erfindung ist in Anbetracht der oben beschriebenen Umstände getätigt worden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eintrittsleitschaufel(ELS)-Steuervorrichtung
bereitzustellen, die eine ELS-Öffnungssteuerung
unter Berücksichtigung
der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses des Kompressors und
des Abgasdrucks ausführen
kann.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung zur Erfüllung der obigen Aufgabe besteht
in einer Eintrittsleitschaufel-Steuervorrichtung
einer Gasturbine, die in einer Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer
und einem Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel installiert
ist und die eine Öffnungssteuerung
der Eintrittsleitschaufel auszuführen
vermag, wobei ein Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl eingestellt
wird, und zwar basierend auf einem von einem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass eine
Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases
einen Grenzwert nicht überschreitet,
auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten
zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad
derart, dass ein Druckverhältnis
des Kompressors ein Druckstoßverhältnis des
Kompressors nicht überschreitet,
und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein
Druck des von dem Gasturbinenkörper
ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet.
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Nach
einem zweiten Aspekt kann ein Wert bzw. eine Größe des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der
jeweils höhere,
ausgewählt
werden, und der ausgewählte
höhere Wert
oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
C, und zwar der jeweils niedrigere, kann ausgewählt werden, und der ausgewählte niedrigere
Wert kann als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl eingestellt werden.
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Nach
einem dritten Aspekt der Erfindung kann ein Wert bzw. eine Größe des ersten
Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads,
und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt werden, und der ausgewählte niedrigere
Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads,
und zwar der jeweils höhere,
kann ausgewählt
werden, und der ausgewählte
höhere
Wert kann als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl D eingestellt
werden.
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Nach
einem vierten Aspekt der Erfindung kann die ELS-Steuervorrichtung
einer Gasturbine ferner umfassen:
ein Modusschaltmittel zum
Schalten zwischen einem Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs,
bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der
jeweils höhere,
ausgewählt
wird, der ausgewählte
höhere
Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads,
und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, und der ausgewählte niedrigere
Wert als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
eingestellt wird, und einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines
Kompressor-Druckstoßes,
bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der
jeweils niedrigere, ausgewählt
wird, der ausgewählte niedrigere Wert
oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der
jeweils höhere,
ausgewählt
wird, und der ausgewählte
höhere
Wert als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl eingestellt wird.
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Gemäß der ELS-Steuervorrichtung
einer Gasturbine wird nach dem ersten Aspekt der Erfindung der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
basierend auf dem von dem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass eine
Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases
einen Grenzwert nicht überschreitet,
auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
eingestellten zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein
Druckverhältnis
des Kompressors ein Druckstoßverhältnis des Kompressors
nicht überschreitet,
und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad
derart, dass ein Druck des von dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases
einen Grenzwert nicht überschreitet,
eingestellt. Damit kann die ELS-Öffnungssteuerung
unter Berücksichtigung
der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses des Kompressors und
des Abgasdrucks durchgeführt werden.
Somit kann der fortgesetzte Betrieb der Gasturbine (erhöhte Betriebsrate)
sichergestellt werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nothalt
durchgeführt
werden muss, verringert wird.
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Gemäß der ELS-Steuervorrichtung
einer Gasturbine nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wird der
Wert bzw. die Größe des ersten
ELS-Öffnungsgrads
bzw. der Wert bzw. die Größe des zweiten
ELS-Öffnungsgrads
ausgewählt,
und zwar der höhere,
der ausgewählte
höhere
Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
C wird ausgewählt,
und zwar der niedrigere, und der ausgewählte niedrigere Wert wird als
Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D eingestellt. Dadurch kann eine Eintrittsleitschaufel-Öffnungssteuerung,
bei der die Priorität
auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird, durchgeführt werden. Folglich kann
der Nothalt der Gasturbine infolge eines Abgas-Druckanstiegs (Gasturbinen-Gegendruckanstiegs)
zuverlässiger
vermieden werden, um den fortgesetzten Betrieb der Gasturbine (eine
erhöhte
Betriebsrate) zu gewährleisten.
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Gemäß der Eintrittsleitschaufel-Steuervorrichtung
einer Gasturbine wird nach dem dritten Aspekt der Erfindung der
Wert bzw. die Größe des ersten
Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads ausgewählt, und
zwar der jeweils niedrigere, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein
Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads wird ausgewählt, und
zwar der jeweils höhere,
und der ausgewählte höhere Wert
wird als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
eingestellt. Dadurch kann die ELS-Öffnungssteuerung mit auf die
Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegter Priorität durchgeführt werden.
Folglich kann ein Kompressor-Druckstoß (surge) zuverlässiger vermieden
werden.
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Gemäß der ELS-Steuervorrichtung
nach dem vierten Aspekt der Erfindung wird auch ein Modusschaltmittel
zum Schalten zwischen einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines
Gasturbinen-Gegendruckanstiegs, bei dem der Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder der Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads ausgewählt wird,
und zwar der jeweils höhere,
der ausgewählte
höhere
Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
ausgewählt
wird, und zwar der jeweils niedrigere, und der ausgewählte niedrigere
Wert als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl eingestellt wird;
und einem Prioritätsmodus zur
Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes, bei dem der Wert des ersten
Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
oder der Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der
jeweils niedrigere, ausgewählt
wird, der ausgewählte
niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads,
und zwar der jeweils höhere,
ausgewählt
wird, und der ausgewählte
höhere
Wert als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
eingestellt wird. Damit kann eine ELS-Öffnungssteuerung, bei der die
Priorität
auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Druckanstiegs gelegt wird,
oder eine ELS-Öffnungssteuerung,
bei der die Priorität
auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird, beliebig entsprechend
dem Betriebszustand der Gasturbine ausgewählt werden.
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Die
Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnung, die der lediglich der Veranschaulichung dienent und somit
die Erfindung nicht einschränken,
besser verständlich,
wobei zeigen:
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1 eine
Umrissansicht einer ELS-Steuervorrichtung einer Gasturbine gemäß einer
Ausführungsform
1 der Erfindung, und der Gasturbine,
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2 ein
Blockdiagramm der Gesamtkonfiguration der obigen ELS-Steuervorrichtung,
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3 ein
Blockdiagramm der Konfiguration eines Abgastemperatur-Steuerabschnitts
in der obigen ELS-Steuervorrichtung,
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4 ein
Blockdiagramm der Konfiguration Steuerabschnitts zur Vermeidung
eines Kompressor-Druckanstiegs
in der obigen ELS-Steuervorrichtung,
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5 ein
Blockdiagramm der Konfiguration eines Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitts
in der obigen ELS-Steuervorrichtung,
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6 eine
Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge
eines Kompressors und der Abgastemperatur,
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7 eine
Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des
Kompressors und der Abgastemperatur,
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8 eine
Ansicht von Beispielen eines ELS-Öffnungsplans, der die Abgastemperatursteuerung
betrifft,
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9 eine
Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge
des Kompressors und dem Druckverhältnis,
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10 eine
Ansicht eines Beispiels eines ELS-Öffnungsplans hinsichtlich der
Kompressor- Druckstoßsteuerung,
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11 eine
Ansicht zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem ELS-Öffnungsbefehl
und dem Druckstoßverhältnis,
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12 eine
Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen dem ELS-Öffnungsbefehl
und dem Druckstoßverhältnis-Anpassungsbetrag,
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13 eine
Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge
des Kompressors und dem Abgasdruck,
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14 eine
Ansicht zur Darstellung eines Beispiels eines ELS-Öffnungsplans
hinsichtlich der Abgasdrucksteuerung,
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15 ein
Blockdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuervorrichtung
einer Gasturbine gemäß einer
Ausführungsform
2 der Erfindung zeigt, und
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16 ein
Blockdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuervorrichtung
einer Gasturbine gemäß einer
Ausführungsform
3 der Erfindung zeigt.
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Im
folgenden werden Ausführungsform
der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben.
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Ausführungsform 1:
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst eine Gasturbine 1 einen
Gasturbinenkörper 2,
eine Brennkammer 3 und einen Kompressor 4 mit
einer mit der Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 gekoppelten Drehwelle.
Diese Gasturbine 1 ist mit einem Energieerzeuger 5 versehen,
um einen Gasturbinen-Kraftwerksanlage
zu bilden. Die Drehwelle des Energieerzeugers 5 ist auch
mit der Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 gekoppelt.
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Somit
wird, wenn ein Brennstoff in der Brennkammer 3 zusammen
mit von dem Kompressor 4 komprimierter Hochdruck-Einlassluft verbrannt
wird und der Gasturbinenkörper 2 durch
das entstehende Verbrennungsgas gedreht wird, der Energie erzeuger 5 im
Drehantrieb durch den Gasturbinenkörper 2 angetrieben,
um Energie zu erzeugen. Die erzeugte Energie des Energieerzeugers 5 wird über ein
Energieübertragungssystem
(nicht gezeigt) übertragen.
Das Verbrennungsgas (Abgas), das in dem Gasturbinenkörper 2 Arbeit
geleistet hat und aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragen
wurde, wird aus einem Schornstein 14 über einen Abgaskanal 13 in
die Atmosphäre
abgeführt.
Bevor das Abgas aus dem Schornstein 14 abgeführt wird,
kann seine Abwärme von
einem Wärmetauscher
oder dergleichen zurückgewonnen
werden.
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Während des
Betriebs der Gasturbine wird die Eintrittsluftmenge des Kompressors 4 durch
das Öffnen
oder Schließen
einer am Eintritt des Kompressors 4 vorgesehenen Eintrittsleitschaufel
(ELS) 6 eingestellt. Der Antrieb für das Öffnen oder Schließen der
ELS 6 wird durch einen Aktuator 7, wie z.B. einen Servomotor
durchgeführt,
der für
die ELS 6 vorgesehen ist. Die Öffnungssteuerung der ELS 6 (Antriebssteuerung über den
Aktuator 7) wird durch eine ELS-Steuervorrichtung 8 durchgeführt. Eine
konkrete Konfiguration für
diese Merkmale wird später
beschrieben und Erfassungssignale, die von verschiedenen, in der
Gasturbinen-Energieerzeugungsanlage
vorgesehenen Detektoren ausgegeben werden, werden in die ELS-Steuervorrichtung 8 eingegeben.
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Ein
Wattmeter bzw. Leistungsmesser 9 ist in dem Energieübertragungssystem
des Energieerzeugers 5 vorgesehen. Ein Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 und
ein Eintrittsluft-Druckdetektor 11 sind an der Eintrittsseite
des Kompressors 4 vorgesehen, während ein Gehäusedruckdetektor 12 an
der Austrittsseite des Kompressors 4 vorgesehen ist. Ein
Abgastemperaturdetektor 15 und ein Abgasdruckdetektor 16 sind
an der Auslassseite des Gasturbinenkörpers 2 vorgesehen.
Ein Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 ist an
einem Drehwellenabschnitt der Gasturbine 1 vorgesehen.
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Das
Wattmeter bzw. der Leistungsmesser 9 erfasst die erzeugte
Energie des Energieerzeugers 5 und gibt sein Erfassungssignal
an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus. Der Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 erfasst
die Temperatur von eintretender Luft an der Einlassseite des Kompressors 4 (d.h.,
die in den Kompressor 4 einströmende Luft), und gibt ein Erfassungssignal über die
Eintrittslufttemperatur an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus.
Der Eintrittsluft-Druckdetektor 11 erfasst
den Druck von an der Einlassseite des Kompressors 4 eintretender
Luft (d.h., der in den Kompressor 4 einströmenden Luft),
und gibt ein Erfassungssignal über
den Eintrittsluftdruck an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus.
Der Gehäusedruckdetektor 12 erfasst
den Gehäusedruck,
der der Eintrittsluftdruck an der Auslassseite des Kompressors 4 ist (d.h.,
der Druck der aus dem Kompressor 4 ausgetragenen Eintrittsluft)
und gibt eine Erfassungssignal über
diesen Gehäusedruck
an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus. Der Abgastemperaturdetektor 15 erfasst
die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases und gibt ein Erfassungssignal über die Abgastemperatur an
die ELS-Steuervorrichtung 8 aus. Der Abgasdruckdetektor 16 erfasst
den Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases (d.h., den Gasturbinen-Gegendruck), und gibt ein Erfassungssignal über den Abgasdruck
an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus. Der Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 erfasst
die Drehgeschwindigkeit der Gasturbine 1 und gibt ein Erfassungssignal über die
Gasturbinendrehgeschwindigkeit an die ELS-Steuervorrichtung 8 aus.
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Die
Gasturbinen-Energieerzeugungsanlage ist nicht nur mit der ELS-Steuervorrichtung 8 ausgestattet,
sondern auch mit einer Brennstoff-Steuervorrichtung zum Steuern
der der Brennkammer 3 zugeführten Brennstoffmenge, sowie
mit Schutzvorrichtungen zum Ausführen
verschiedener Schutzvorgänge,
wie z.B. dem Ausgeben eines Alarms, beispielsweise wenn der Abgasdruck,
das Druckverhältnis des
Kompressors oder die Abgastemperatur anormal hoch geworden ist oder
dem Auslösen
eines Nothalts der Gasturbine 1. Erläuterungen hierzu entfallen.
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Die
konkrete Konfiguration der ELS-Steuervorrichtung 8 wird
im folgenden beschrieben. Bezugnehmend auf 2 wird zunächst die
Gesamtkonfiguration der ELS-Steuervorrichtung 8 beschrieben. Die
Funktionen der ELS-Steuervorrichtung werden durch Software gestellt
und von einem Computer ausgeführt,
dies ist jedoch nicht einschränkend,
sondern sie können
auch von Hardware gestellt werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, hat die ELS-Steuervorrichtung 8 der
vorliegenden Ausführungsform
1 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als
erstes Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel,
einen Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressordruckstoß als zweites
Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als
drittes Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel.
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In
der ELS-Steuervorrichtung 8 wird ein Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D basierend auf einem ELS-Öffnungsgrad
A als erster Eintrittsleitschaufel-Öffnung eingestellt, die von
dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 so eingestellt wird,
dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet,
auf einem ELS-Öffnungsgrad
B als zweiter Eintrittsleitschaufel-Öffnung, die von dem Steuerabschnitt 22 zum
Schutz vor einem Kompressordruckstoß derart eingestellt wird,
dass das Druckverhältnis des
Kompressors 4 (das Verhältnis
zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck des Kompressors 4)
das Druckstoßverhältnis des
Kompressors 4 nicht überschreitet
(d.h., eine Druckstoß-Grenzlinie oder
Druckstoßlinie),
und auf einem ELS-Öffnungsgrad
C als dritter Eintrittsleitschaufel-Öffnung, die von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so
eingestellt wird, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet.
Unter diesem ELS-Öffnungsbefehl
D wird die Öffnungssteuerung
des ELS 6 (Antriebssteuerung des Aktuators 7)
durchgeführt.
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Konkret
wird der Wert bzw. die Größe des von
dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrads
A, oder die Größe bzw. der
Wert des von dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem
Kompressordruckstoß eingestellten
zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
B, und zwar der jeweils höhere
(d.h., die größere Öffnung)
in einem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt. Dann
wird der höhere
ausgewählte
Wert in den Selektor 24 eines höheren Werts (d.h., der ELS-Öffnungsgrad
A oder der ELS-Öffnungsgrad
B), oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten
ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der jeweils niedrigere (d.h., die kleinere Öffnung)
in einem Selektor 25 für
den niedrigeren Wert ausgewählt.
Dieser niedrigere ausgewählte
Wert in dem Selektor 25 des niedrigeren Werts (der ELS-Öffnungsgrad
A, der ELS-Öffnungsgrad
B oder der ELS-Öffnungsgrad
C) wird als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl D übernommen.
D.h., die ELS-Steuervorrichtung 8 befindet sich in einem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gegendruckanstiegs", bei dem die oberste Priorität auf den
ELS-Öffnungsgrad
C zur Abgasdruck-Schutzsteuerung gelegt wird.
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In
der dargestellten Steuerschaltung sind ein Schalter 26,
ein ELS-Öffnungssteuerabschnitt
für den
Start/das Hochfahren/den Stopp einer Gasturbine 27, und
ein Rateneinsteller 28 in dieser Reihenfolge nach dem Selektor 25 eines
niedrigeren Werts zum Zweck eines manuellen ELS-Betriebs (einer
manuellen Einstellung eines ELS-Öffnungsbefehls)
oder der Einstellung eines ELS-Öffnungsbefehls
bei einer Lastabschaltung vorgesehen.
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Der
Schalter 26 nimmt normalerweise den niedrigeren ausgewählten Wert
des Selektors 25 eines niedrigeren Werts für die automatische
Steuerung der ELS 6 an und gibt sie aus. Wenn ein manuelles
ELS-Auswahlsignal E über
einen manuellen ELS-Selektor (nicht gezeigt) eingegeben wird, wählt der
Schalter 26 eine Ausgabe eines Analogspeichers 29 aus
und gibt sie aus, um auf einen manuellen Betrieb zu schalten. D.h.,
dass bei dem manuellen Betrieb die Ausgabe des Analogspeichers 29 (der
manuell eingestellte ELS-Öffnungsgrad)
als ELS-Öffnungsbefehl
D übernommen
wird. Die Ausgabe des Analogspeichers 29 wird durch eine
Bedienungsperson erhöht
oder verringert, die einen von einem Bildschirm angezeigten ELS-Öffnungsgrad-Zunahme-/Abnahmeknopf 30 betätigt. Beim
Start, beim Hochfahren oder beim Stopp des Gasturbinenkörpers 2 (d.h.,
wenn die Drehgeschwindigkeit des Gasturbinenkörpers 2 keine Solldrehgeschwindigkeit
ist), erzeugt der Energieerzeuger 5 keine Energie, und
es wird keine Gasturbinen-Ausgangsleistung (Generator-Ausgangsleistung)
erhalten. Somit kann der ELS-Öffnungsgrad
nicht auf der Basis der Energieerzeuger-Ausgangsleistung eingestellt
werden. Hierbei wird daher unabhängig
von der Steuerung durch den Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21,
den Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß und dem
Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 die ELS-Öffnung in
dem ELS-Öffnungssteuerabschnitt
für den
Start/das Hochfahren/den Stopp einer Gasturbine 27 (deren
detaillierte Konfiguration entfällt)
eingestellt und als der ELS-Öffnungsbefehl
D übernommen.
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Der
Rateneinsteller 28 gibt seinen Eingabewert nicht unverändert als
ELS-Öffnungsbefehl
D aus, sondern begrenzt eine Zunahme oder Abnahme des Eingabewerts
auf eine vorbestimmte Rate (Zunahmerate oder Abnahmerate) und gibt
ihn aus, damit die ELS 6 nicht häufig einen Öffnungs- oder Schließvorgang
entsprechend gewöhnlichen
winzigen Änderungen
in der Energieerzeuger-Ausgangsleistung wiederholt. Bei Empfang
einer Aktionsrate F bei Abschaltung unter Last, die von einer Schutzvorrichtung
(nicht gezeigt) während
einer Lastabschaltung des Energieerzeugers 5 ausgegeben
wird, übernimmt
der Rateneinsteller 28 als ELS-Öffnungsbefehl D eine ELS-Öffnung mit
höherer
Rate, die basierend auf der Aktionsrate F bei Abschaltung unter
Last eingestellt ist, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die ELS 6 geschlossen
wird, gesteigert wird.
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Als
nächstes
werden die konkreten Konfigurationen des Abgastemperatur-Steuerabschnitts 21, des
Steuerabschnitts 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß und des
Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitts 23 der
ELS-Steuervorrichtung 8 auf der Basis der 3 bis 13 beschrieben.
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Zunächst wird
der Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 beschrieben. Bei
einer Voruntersuchung wird ein Öffnungsplan
bzw. Öffnungsablauf
der ELS 6 gemäß dem ein
Betrieb so durchgeführt
werden soll, dass die Abgastemperatur so nahe wie möglich an
dem Abgastemperaturlimit liegt, basierend auf dem Wärmebilanz
der Gasturbine 1 gebildet. In dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 wird
eine ELS-Voröffnung
basierend auf diesem ELS-Öffnungsplan
eingestellt, und falls zu erwarten ist, dass die Abgastemperatur
während
des Betriebs den Grenzwert überschreitet,
wird die -ELS-Voröffnung automatisch
einer Rückkoppelungskorrektur
unterzogen, um die ELS 6 zu öffnen (um den Öffnungsgrad zu
erhöhen).
Wie in 6 dargestellt ist, weist die Gasturbine die Eigenschaft
auf, dass bei Zunahme der Menge an eintretender Luft die Abgastemperatur sinkt.
Wenn die Abgastemperatur gesenkt werden soll, ist es somit empfehlenswert,
die Menge an eintretender Luft durch Vergrößern der Öffnung der ELS zu erhöhen.
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Im
einzelnen stellt ein Funktionsgenerator 31, wie in 3 gezeigt
ist, einen Korrekturfaktor als Funktion einer von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 eingegebenen
Kompressor-Einlass-Lufteintrittstemperatur T1 ein. In einer Multipliziereinheit 32 wird
die von dem Leistungsmesser 9 eingegebene Energieerzeuger-Ausgangsleistung
(Gasturbinen-Ausgangsleistung)
W mit dem von dem Funktionsgenerator 31 eingestellten Korrekturfaktor
multipliziert, um eine um die Eintrittslufttemperatur korrigierte
Energieerzeuger-Ausgangsleistung
zu erhalten. Der Grund, warum die Energieerzeuger-Ausgangsleistung
um die Eintrittslufttemperatur korrigiert wird, ist der, dass der
ELS-Öffnungsgrad
unter Berücksichtigung
der Dichte von Luft bestimmt wird, die je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur
hoch oder niedrig ist, unterschiedlich ist. In dem Funktionsgenerator 31 wird
die Funktion beispielsweise so eingestellt, dass der Korrekturfaktor
1,0 ist, wenn die Eintrittslufttemperatur 15° C beträgt, 0,9, wenn die Eintrittslufttemperatur
10° C beträgt, und
1,1, wenn die Eintrittslufttemperatur 20° C beträgt.
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Das
Einstellen der ELS-Voröffnung
wird durch Erstellen zweier Linien vorgenommen, d.h., einer Linie
L1 konstanter Abgastemperatur (einer Linie entlang einer Abgastemperatur-Grenzlinie L2) zum Begrenzen
der Abgastemperatur auf beispielsweise 600° C, und einer Linie L3 für die temperaturgesteuerte
Nachführung
(einer Linie entlang einer Einlass-Verbrennungsgastemperatur-Grenzlinie
L4) zum Begrenzen der Verbrennungsgastemperatur am Einlass des Gasturbinenkörpers 2,
beispielsweise auf 1500° C,
wie in 7 gezeigt ist, und durch Auswählen einer der Linien, die
einen höheren
Wert darstellt.
-
D.h.,
dass in einem Funktionsgenerator 33 eine Funktion eingestellt
wurde, welche den vorher erwähnten Öffnungsplan
der ELS 6 hinsichtlich einer Abgastemperatursteuerung darstellt,
d.h. eine Funktion, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, der
die aus dem Gasturbinen-Wärmebilanz
durch Voruntersuchung voreingestellte Linie L1 konstanter Abgastemperatur
beibehält,
und gemäß der ein
Betrieb so durchgeführt
wird, dass die Abgastemperatur so nahe wie möglich an dem Abgastemperaturlimit
liegt (beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan
S1 darstellt, wie er in 8 veranschaulicht ist). Basierend
auf dieser den ELS-Öffnungsplan darstellenden
Funktion wird der Öffnungsgrad
der ELS 6, die der in der Multipliziereinheit 32 erhaltenen, um
die Eintrittslufttemperatur korrigierten Energieerzeuger-Ausgangsleistung
entspricht, eingestellt. Ein Funktionsgenerator 34 stellt
eine Funktion ein, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, der
die durch Voruntersuchung anhand der Gasturbinen-Wärmebilanz
voreingestellte temperaturgesteuerte Nachführlinie L3 beibehält (beispielsweise
eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan
S2 darstellt, wie er in 8 veranschaulicht ist). Basierend
auf dieser den ELS-Öffnungsplan
darstellenden Funktion wird die Öffnung
bzw. der Öffnungsgrad
der ELS 6 eingestellt, welcher der in der Multipliziereinheit 32 erhaltenen, um
die Eintrittslufttemperatur korrigierten Energieerzeuger-Ausgangsleistung
entspricht.
-
Ein
Selektor 35 eines höheren
Werts wählt den
Wert bzw. die Größe des in
dem Funktionsgenerator 33 erhaltenen ELS-Öffnungsgrads aus, oder den
in dem Funktionsgenerator 34 erhaltenen Wert des ELS-Öffnungsgrads,
und zwar den höheren,
und stellt den ausgewählten
höheren
Wert als ELS-Voröffnung
ein. Dann wird, sofern keine Rückkoppelungskorrektur
in einer Addierschaltung 36 vorgenommen wird, die in dem
Selektor 35 eines höheren Werts
eingestellte ELS-Voröffnung
an den Selektor 24 eines höheren Werts (2)
als den ELS-Öffnungsgrad
A zur Abgastemperatursteuerung ausgegeben.
-
Falls
eine Abgastemperatur T2 als Rückkoppelung
von dem Abgastemperaturdetektor 15 gesendet wird, berechnet
eine Subtrahierschaltung (Abweichungsberechnungseinheit) 38 eine
Temperaturabweichung (T2-T3) zwischen dem Ergebnis einer Phasenvoreilkompensation
für die
Abgastemperatur T2 durch einen Phasenkompensator 37 (nicht
notwendigerweise auf Phasenkompensation beschränkt) und einer Abgastemperatureinstellung
(z.B. 600° C)
T3, die von einem Abgastemperatureinsteller (nicht gezeigt) eingestellt
wird.
-
Falls
infolgedessen die Abgastemperatur T2 die Abgastemperatureinstellung
T3 überschreitet
und die Temperaturabweichung positiv ist, wird eine Proportional-plus-Integral-Berechnung,
basierend auf dieser Temperaturabweichung durch einen PI (Proportional
plus Integral)-Controller 39 durchgeführt, um einen Korrekturwert
für die
ELS-Voröffnung
zu erhalten. Hierbei addiert die Addiereinheit 36 den Korrekturwert
zu der ELS-Voröffnung,
die von dem Selektor 35 eines höheren Werts ausgegeben wurde, um
eine Rückkoppelungskorrektur
der ELS-Voröffnungseinstellung
vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnungseinstellung wird an
den Selektor 24 eines höheren
Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad A
zur Abgastemperatursteuerung ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag
für die
ELS-Voröffnungseinstellung
bei dieser Abgastemperatursteuerung darf in einem Korrekturbereich
nur auf der positiven Seite liegen (z.B. +0 bis 20%) (d.h. nur auf
der Seite, auf der die Öffnung
der ELS 6 zunimmt), und es darf keine Rückkoppelungs korrektur auf der
Seite vorgenommen werden, auf der die Öffnung des ELS 6 kleiner
als die ELS-Voröffnung
gemacht wird.
-
Als
nächstes
wird der Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß beschrieben.
Nach einer Vorabuntersuchung wird ein Öffnungsplan der ELS 6,
gemäß dem ein
Betrieb so durchgeführt
werden soll, dass das Druckverhältnis des
Kompressors 4 so nahe wie möglich an der Druckstoßlinie liegt,
basierend auf der Wärmebilanz der
Gasturbine 1 gebildet. In dem Steuerabschnitt 22 zum
Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß gemäß 4 wird eine
ELS-Voröffnung
auf der Basis dieses ELS-Öffnungsplans
eingestellt, und, falls das Druckverhältnis des Kompressors 4 während des
Betriebs wahrscheinlich den Grenzwert überschreiten, wird die ELS-Voröffnung automatisch
einer Rückkoppelungskorrektur
unterzogen, um die ELS 6 zu öffnen (die Öffnung zu erweitern). Wie in 9 dargestellt ist,
hat der Kompressor die Eigenschaft, dass bei Anstieg der eintretenden
Luftmenge das Druckverhältnis
des Kompressors 4 ebenfalls ansteigt, aber auch die Toleranz
gegenüber
der Druckstoßlinie
ansteigt. Wenn die Toleranz des Druckverhältnisses gegenüber der
Druckstoßlinie
ansteigen soll, ist es somit empfehlenswert, die Menge an eintretender
Luft zu erhöhen,
indem die Öffnung
der ELS 6 erweitert wird.
-
Im
einzelnen wird gemäß 4 eine
Berechnung der unten angegebenen Gleichung in den Funktionsgeneratoren 41,42 einer
Multipliziereinheit 43, ein Subtrahiereinheit 44 und
einem Signalgenerator 45, basierend auf der Kompressoreinlass-Eintrittslufttemperatur
T1, eingegeben von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 durchgeführt, und
eine Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit
N wird von dem Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 eingegeben,
wodurch die Eintrittslufttemperatur T1 um die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit
N korrigiert wird, um eine korrigierte Eintrittslufttemperatur zu
erhalten. Bei dieser Gleichung bezieht sich die Zahl 3600 (U/min)
auf die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit,
wenn die Energieerzeugungsfrequenz 60 Hz beträgt, während die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit 3000
(U/min) beträgt,
wenn die Energieerzeugungsfrequenz 50 Hz beträgt. Korrigierte
Eintrittslufttemperatur = (Eintrittslufttemperatur T1 + 273,15) × (3600/Gasturbinengeschwindigkeit
N)2 – 273,15
-
Dann
setzt ein Funktionsgenerator 46 einen Korrekturfaktor als
Funktion der korrigierten Eintrittslufttemperatur. In einer Multipliziereinheit 47 wird
die von dem Wattmeter 9 eingegebene Energieerzeuger-Ausgangsleistung
(Gasturbinen-Ausgangsleistung) W mit dem vom Funktionsgenerator 46 eingestellten
Korrekturfaktor multipliziert, um eine um die Eintrittslufttemperatur
korrigierte Energieerzeuger-Ausgangsleistung zu erhalten. Der Grund,
warum die Energieerzeuger-Ausgangsleistung um die Eintrittslufttemperatur
korrigiert wird, besteht darin, dass die ELS-Öffnung unter Berücksichtigung
der Dichte von Luft, die sich je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur
hoch oder niedrig ist, unterscheidet, bestimmt wird.
-
In
einem Funktionsgenerator 48 ist eine Funktion eingestellt
worden, welchen den vorgenannten Öffnungsplan des ELS 6 hinsichtlich
der Steuerung zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß (beispielsweise
eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan
darstellt, wie er in 10 veranschaulicht ist), darstellt.
Basierend auf dieser den ELS-Öffnungsplan
darstellenden Funktion wird die Öffnung
des ELS 6, die der in der Multipliziereinheit 47 erhaltenen,
um die Eintrittslufttemperatur korrigierten Energieerzeuger-Ausgangsleistung
entspricht, bestimmt und als ELS-Voröffnung eingestellt. D.h., eine
Berechnung der folgenden Gleichung wird durchgeführt, um die ELS-Voröffnung zu
erhalten: ELS-Voröffnung = FX (Energieerzeuger-Ausgangsleistung) × FX (korrigierte
Eintrittslufttemperatur).
-
Dann
wird, sofern keine Rückkoppelungskorrektur
in einer Addiereinheit 49 erfolgt, die in dem Funktionsgenerator 48 eingestellte
ELS-Voröffnung an
den Selektor eines höheren
Werts 24 als ELS-Öffnungsgrad
B für eine
Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerung
ausgegeben.
-
Falls
ein Eintrittsluftdruck (Kompressor-Einlassdruck) P1 als Rückkoppelung
von dem Eintrittsluft-Druckdetektor 11 geliefert wird,
und ein Gehäusedruck
(Kompressor-Auslassdruck)
P2 als Rückkoppelung
von dem Gehäusedruckdetektor 12 geliefert
wird, erhält
eine Dividiereinheit 50 das Verhältnis zwischen dem Eintrittsluftdruck
P1 und dem Gehäusedruck
P2 (P2/P1) als Druckverhältnis
PR1 des Kompressors 4. Eine Subtrahiereinheit (Abweichungsberechnungseinheit) 51 berechnet
eine Druckverhältnisabweichung
(PR1-PR2) zwischen dem Druckverhältnis
PR1 des Kompressors 4 und einer Druckstoßverhältnis-Einstellung
PR2 zur Vermeidung eines Druckstoßes.
-
Wenn
infolgedessen das Druckverhältnis PR1
des Kompressors 4 die Druckstoßverhältnis-Einstellung PR2 überschreitet,
um die Druckverhältnisabweichung
positiv zu gestalten, wird eine Proportional-plus-Integral-Berechnung
basierend auf dieser Druckverhältnisabweichung
von einem PI-Controller 52 durchgeführt, um einen korrigierten Wert
für die
ELS-Voröffnung
zu erhalten. Hierbei addiert die Addiereinheit 49 den Korrekturwert
zu der ELS-Voröffnung,
die von dem Funktionsgenerator 48 ausgegeben wird, um eine
Rückkoppelungskorrektur der
ELS-Voröffnungseinstellung
vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnung wird an den Selektor 24 eines
höheren
Werts (2) als ELS-Öffnung
D für eine
Kompressordruckstoß-Schutzsteuerung
ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag
für die
ELS-Voröffnung
bei dieser Kompressordruckstoß-Schutzsteuerung
muss in einem Korrekturbereich nur auf der positiven Seite (z.B.
+0 bis 20) (nämlich
auf nur der Seite, auf der die Öffnung
der ELS 6 zunimmt), wobei keine Rückkoppelungskorrektur auf derjenigen
Seite vorzunehmen ist, auf der die Öffnung des ELS 6 kleiner gemacht
wird als die ELS-Voröffnung.
-
Die
Druckstoßverhältnis-Einstellung
PR2 wird auf der Basis des ELS-Öffnungsbefehls
D vorgenommen. D.h., dass in dem Beispiel von 4 eine Berechnung
der unten angegebenen Gleichung in den Funktionsgeneratoren 53,54,55 einer
Multipliziereinheit 56 und einer Subtrahiereinheit 57 basierend
auf dem von der ELS-Steuervorrichtung 8 ausgegebenen ELS-Öffnungsbefehl
D sowie auf der von der Subtrahiereinheit 44 ausgegebenen
korrigierten Eintrittslufttemperatur vorgenommen, um die Druckstoßverhältnis-Einstellung
PR2 zu erhalten. Die Druckstoßverhältnis-Einstellung
ist eine Größe mit einer
geringen Marge (z.B. 20% des Druckstoß-Grenzwerts) in Bezug auf
die Druckstoßlinie. Druckstoßverhältnis-Einstellung
= FX (ELS-Öffnungsbefehl) – FX (ELS-Öffnungsbefehl) × (FX (korrigierte
Eintrittsluft-Temperatur).
-
In
dem Funktionsgenerator 54 ist eine Funktion eingestellt,
welche die Beziehung zwischen dem ELS-Öffnungsbefehl und dem Druckstoßverhältnis darstellt,
und ein Druckstoßverhältnis entsprechend dem
ELS-Öffnungsbefehl
D wird basierend auf dieser Funktion bestimmt. In dem Funktionsgenerator 53 ist eine
Funktion eingestellt, welche die Beziehung zwischen der Eintrittslufttemperatur
und einem Gewichtungsfaktor darstellt, und ein Gewichtungsfaktor
entsprechend der korrigierten Eintrittslufttemperatur wird basierend
auf dieser Funktion bestimmt. Dieser Gewichtungsfaktor nimmt einen
kleinen Wert an, um eine Druckstoßverhältnis-Einstellung zu senken, wenn
die Eintrittslufttemperatur hoch ist, wie im Sommer, während der
Gewichtungsfaktor einen hohen Wert annimmt, um eine Druckstoßverhältnis-Einstellung
anzuheben, wenn die Eintrittslufttemperatur niedrig ist wie im Winter.
In der Multipliziereinheit 56 wird das im Funktionsgenerator 54 bestimmte
Druckstoßverhältnis mit
dem in dem Funktionsgenerator 53 bestimmten Gewichtungsfaktor multipliziert.
Infolgedessen wird ein Druckstoßverhältnis, welches
die Eintrittslufttemperatur berücksichtigt
eingestellt. 11 zeigt Beispiele des dem ELS-Öffnungsbefehl D
entsprechenden Druckstoßverhältnisses,
wenn die Gewichtungsfaktoren für
die korrigierten Eintrittslufttemperaturen von 10° C, 15° C und 20° C 0,9, 1,0 bzw.
1,1 betragen.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
ist außerdem
der Funktionsgenerator 55 zum Einstellen einer Korrekturfunktion
für die
Feineinstellung vorhanden. Damit wird ein Feineinstellungsbetrag
für das Druckstoßverhältnis erhalten,
der für
den ELS-Öffnungsbefehl
D geeignet ist, so dass eine Subtraktion zwischen dem Druckstoßverhältnis-Feineinstellungsbetrag
und dem in der Multipliziereinheit 56 erhaltenen Druckstoßverhältnis durchgeführt, und
die Differenz als Druckstoßverhältnis eingestellt
werden kann. Wenn beispielsweise die Beziehung (Funktion) zwischen
dem ELS-Öffnungsbefehl
D und dem Druckstoßverhältnis nicht
die Form einer einfachen geraden Linie aufweist, wie es durch durchgezogene Linien
in 11 angegeben ist, sondern in ihrer Neigung auf
halben Weg geändert
werden muss, wie durch eine strichpunktierte Linie in 11 angegeben
ist, kann eine Funktion des ELS-Öffnungsbefehls D
und des Druckstoßverhältnis-Einstellungsbetrags, wie
es in 12 gezeigt ist, im Funktionsgenerator 55 eingestellt
werden.
-
Als
nächstes
wird der Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 beschrieben.
Bei einer Voruntersuchung wird ein erwarteter Öffnungsplan der ELS 6, gemäß dem der
Abgasdruck während
des Betriebs so nahe wie möglich
an das Gasturbinen-Gegendrucklimit
herankommt, basierend auf der Eintrittslufttemperatur gebildet.
In dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 gemäß 5 wird
eine ELS-Voröffnung
basierend auf diesem ELS-Öffnungsplan
eingestellt, und wenn der Abgasdruck während des Betriebs voraussichtlich
den Grenzwert überschreitet, wird
die ELS-Voröffnung
automatisch einer Rückkoppelungskorrektur
unterzogen, um die ELS 6 zu schließen (die Öffnung zu verkleinern). Wie
in 13 dargestellt ist, hat die Gasturbine die Eigenschaft, dass
wenn die Menge an Eintrittsluft zunimmt, der Abgasdruck ansteigt.
Wenn der Abgasdruck gesenkt werden soll, ist es somit empfehlenswert,
die Menge an Eintrittsluft durch Verkleinern der Öffnung der
ELS 6 zu verringern.
-
Im
einzelnen stellt ein Funktionsgenerator 61 gemäß 5 einen
Korrekturfaktor als Funktion der Kompressoreinlass-Eintrittslufttemperatur
T1 ein, die von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 eingegeben
wird. In einer Multipliziereinheit 62 wird die Energieerzeuger-Ausgangsleistung
(Gasturbinen-Ausgangsleistung) W, die von dem Wattmeter 9 eingegeben
wird, mit dem von dem Funktionsgenerator 61 eingestellten
Korrekturfaktor multipliziert, um eine um eine Eintrittslufttemperatur
korrigierte Energieerzeuger-Ausgangsleistung zu erhalten. Der Grund,
warum die Energieerzeuger-Ausgangsleistung mit der Eintrittslufttemperatur
korrigiert wird, besteht darin, dass die ELS-Öffnung unter Berücksichtigung
der Dichte von Luft bestimmt wird, die sich je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur
hoch oder niedrig ist, unterschiedlich ist.
-
Eine
Funktion, die den vorgenannten Öffnungsplan
der ELS 6 hinsichtlich der Abgasdruck-Schutzsteuerung darstellt
(beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan darstellt, wie er
in 14 veranschaulicht ist), ist in einem Funktionsgenerator 63 eingestellt.
Basierend auf dieser Funktion, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, wird
die Öffnung
bzw. der Öffnungsgrad
der ELS 6, welche der von der Multipliziereinheit 62 erhaltenen Energieerzeuger-Ausgangsleistung,
korrigiert um die Eintrittslufttemperatur, entspricht, bestimmt
und als ELS-Voröffnung
eingestellt. Dann wird solange, bis eine Rückkoppelungskorrektur in einer
Addiereinheit 64 vorgenommen wird, die ELS-Voröffnung in
dem Funktionsgenerator 63 eingestellt und an den Selektor 24 eines
höheren
Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad
C für eine
Abgasdruck-Schutzsteuerung ausgegeben.
-
Falls
ein Abgasdruck P3 als Rückkoppelung von dem
Abgasdruckdetektor 16 geliefert wird, berechnet eine Subtrahiereinheit
(Abweichungsberechnungseinheit) 65 eine Druckabweichung
(P4-P3) zwischen dem Abgasdruck P3 und einer Abgasdruckeinstellung
(obere Grenzwerteinstellung) P4, gesetzt von einem Abgasdruck-Einsteller
(nicht gezeigt).
-
Falls
infolgedessen der Abgasdruck P3 die Abgasdruckeinstellung P4 überschreitet,
um die Druckabweichung negativ zu machen, wird eine PI-Berechnung,
basierend auf dieser Druckabweichung durch einen PI-Controller 66 ausgeführt, um einen
negativen Korrekturwert für
die ELS-Voröffnung
zu erhalten. Hierbei wird der negative Korrekturwert in der Addiereinheit 64 zu
der von dem Funktionsgenerator 63 ausgegebenen ELS-Voröffnung hinzugefügt (d.h.,
der Korrekturwert wird von der ELS-Voröffnung abgezogen), um eine
Rückkoppelungskorrektur
der ELS-Voröffnungseinstellung
vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnung wird an den Selektor 24 eines
höheren
Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad
C für die
Abgasdruck-Schutzsteuerung
ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag
für die
ELS-Voröffnungseinstellung
bei dieser Abgasdruck-Schutzsteuerung
darf sich in einem Korrekturbereich nur auf der negativen Seite
befinden (d.h., nur auf der Seite, auf der die Öffnung der ELS 6 verringert
wird), und es wird keine Rückkoppelungskorrektur
auf der Seite vorgenommen, auf der die Öffnung des ELS-6 größer gemacht
wird als die ELS-Voröffnung.
-
Gemäß der ELS-Steuervorrichtung 8 der Gasturbine
der Ausführungsform
1 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf
dem ELS-Öffnungsgrad
A von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 so eingestellt,
dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet, und der ELS-Öffnungsgrad
B von dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß 22 derart,
dass das Druckverhältnis des
Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 nicht überschreitet
(d.h., eine Druckstoßlinie),
und der ELS-Öffnungsgrad
C von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 derart, dass
der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet. Damit kann eine
ELS-Öffnungssteuerung
durchgeführt werden,
bei der die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und der
Abgasdruck berücksichtigt
werden. Folglich kann der fortgesetzte Betrieb der Gasturbine (erhöhte Betriebsrate)
gewährleistet
werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion, wie
z.B. ein Nothalt ausgeführt
werden muss, verringert wird.
-
Gemäß der ELS-Steuervorrichtung 8 der Gasturbine
der Ausführungsform
1 wird im einzelnen entweder der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert
des ELS-Öffnungsgrads
B, der höher
ist, ausgewählt,
und dieser höhere
ausgewählte
Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads
C, der niedriger ist, ausgewählt,
und dieser ausgewählte
niedrigere Wert wird als ELS-Öffnungsbefehl
D eingestellt. Dadurch kann eine ELS-Öffnungssteuerung durchgeführt werden,
bei der die Priorität
auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird. Folglich
kann der Nothalt der Gasturbine 1 infolge eines Abgasdruckanstiegs
(Gasturbinen-Gegendruckanstieg)
zuverlässiger
vermieden werden, um den fortgesetzten Betrieb der Gasturbine 1 (eine
erhöhte
Betriebsrate) zu gewährleisten.
-
Die
Konfigurationen des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittels,
des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittels
und des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittels sind notwendigerweise
auf den Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21, den Steuerabschnitt 22 zum
Schatz vor einem Kompressor-Druckstoß und dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 beschränkt. Das
erste Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
kann derart sein, dass die erste Eintrittsleitschaufelöffnung so
eingestellt wird, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen
Abgases den Grenzwert nicht überschreitet.
Das zweite Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel
kann derart sein, dass die zweite Eintrittsleitschaufel-Öffnung so
eingestellt wird, dass das Druckverhältnis des Kompressors nicht
das Druckstoßverhältnis des
Kompressors überschreitet.
Das dritte Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel kann
derart sein, dass die dritte Eintrittsleitschaufel-Öffnung so
eingestellt ist, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen
Abgases den Grenzwert nicht überschreitet.
-
Ausführungsform 2:
-
15 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung der Gesamtkonfiguration einer
ELS-Steuervorrichtung einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform
2 der Erfindung. In 15 werden die gleichen Abschnitte
wie in 2 mit den gleichen Bezugsziffern und Symbolen
wie bei 2 bezeichnet. Die ELS-Steuervorrichtung 8 einer
Gasturbine gemäß der obigen
Ausführungsform
1 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs". Andererseits befindet sich
eine ELS-Steuervorrichtung 78 einer Gasturbine gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
2 in einem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes". Dieses Merkmal wird nachstehend beschrieben.
Weitere Merkmale sind jedoch die gleichen wie bei der obigen Ausführungsform
1 und ihre Erläuterung
entfällt
hier (siehe 1 bis 5).
-
Wie
in 15 gezeigt ist, besitzt die ELS-Steuervorrichtung 78 der
vorliegenden Ausführungsform
2 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als erstes Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel,
einen Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 als
zweites Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel,
und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als drittes
Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel.
-
In
der ELS-Steuervorrichtung 78 wird ein Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D, bei dem die Priorität
auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird, basierend
auf einem ELS-Öffnungsgrad
A als von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellter
erster Eintrittsleitschaufel-Öffnung
derart eingestellt, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases
den Grenzwert nicht überschreitet, auf
einem ELS-Öffnungsgrad
B als zweiter, von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellter
Eintrittsleitschaufel-Öffnung
derart, dass das Druckverhältnis
des Kompressors 4 (das Druckverhältnis zwischen dem Eintrittsluftdruck
am Einlass und dem Eintrittsluftdruck am Auslass des Kompressors 4)
das Druckstoßverhältnis (d.h.
die Druckstoßlinie)
des Kompressors 4 nicht überschreitet, und auf einem
ELS-Öffnungsgrad
C als von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als
dritte Eintrittsleitschaufel-Öffnung derart,
dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases den Grenzwert nicht überschreitet.
Unter diesem Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl D wird die Öffnungssteuerung
der ELS 6 (Antriebssteuerung eines Aktuators 7)
durchgeführt.
-
Konkret
ausgedrückt
wird der Wert des von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten
ELS-Öffnungsgrads
A oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der jeweils niedrigere (d.h., der geringere Öffnungsgrad)
in einem Selektor 25 eines niedrigeren Werts ausgewählt. Dann wird
der niedrigere ausgewählte
Wert in dem Selektor 25 eines niedrigeren Werts (d.h.,
der ELS-Öffnungsgrad
A oder der ELS-Öffnungsgrad
C), oder der Wert des von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten
zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
B, und zwar der jeweils höhere
(d.h., der größere Öffnungsgrad)
in dem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt und
an ein Schaltelement 26 ausgegeben. Dieser höhere ausgewählte Wert
in dem Selektor 24 eines höheren Werts (der ELS-Öffnungsgrad
A, der ELS-Öffnungsgrad
B oder der ELS-Öffnungsgrad
C) wird als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D übernommen. D.h.,
die ELS-Steuervorrichtung 78 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes", bei dem höchste Priorität auf den
ELS-Öffnungsgrad
B für die
Steuerung zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß gelegt wird.
-
Gemäß der ELS-Steuervorrichtung 78 der Gasturbine
der Ausführungsform
2 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf
dem von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 derart eingestellten
ELS-Öffnungsgrad
A, dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet, dem von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 so
eingestellten ELS-Öffnungsgrad
B, dass der Druckstoß des
Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d.h.,
die Druckstoßlinie)
nicht überschreitet, und
auf dem von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so
eingestellten ELS-Öffnungsgrad
C, dass der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet, eingestellt.
Damit kann die ELS-Steuervorrichtung so durchgeführt werden, dass die Abgastemperatur,
das Druckverhältnis
des Kompressor und der Abgasdruck berücksichtigt werden. Folglich kann
der fortgesetzte Betrieb der Gasturbine (eine erhöhte Betriebsrate)
gewährleistet
werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion, wie
z.B. ein Nothalt, durchgeführt
werden muss, geringer ist.
-
Gemäß der ELS-Steuervorrichtung 78 der Gasturbine
in der Ausführungsform
2 wird im einzelnen der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert
des ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der niedrigere ausgewählt; dieser ausgewählte niedrigere
Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads
B, und zwar der höhere,
wird ausgewählt,
und dieser höhere
ausgewählte
Wert wird als ELS-Öffnungsbefehl
D eingestellt. Dadurch kann eine ELS-Steuervorrichtung durchgeführt werden,
bei der die Priorität
auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird. Folglich kann
ein Kompressor-Druckstoß zuverlässiger vermieden
werden.
-
Ausführungsform 3:
-
16 ist
ein Blockdiagramm zur Darstellung der Gesamtkonfiguration einer
ELS-Steuervorrichtung einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform
3 der Erfindung. In 16 werden die gleichen Abschnitte
wie die in 2 und 15 mit
den gleichen Bezugsziffern und Symbolen versehen, wie bei den 2 und 15.
Die ELS-Steuervorrichtung 8 einer Gasturbine gemäß der obigen
Ausführungsform
1 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs". Die ELS-Steuervorrichtung 78 einer
Gasturbine gemäß der Ausführungsform
2 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes". Andererseits ist
eine ELS-Steuervorrichtung 88 einer Gasturbine gemäß der Ausführungsform
3 so konfiguriert, dass sie zwischen dem "Prioritätsmodus zur Vermeidung eines
Gasturbinen-Gegendruckanstiegs" und
dem "Prioritätsmodus zur
Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes" umschaltet. Dieses Merkmal wird nachstehend
beschrieben, andere Merkmale sind jedoch die gleichen wie bei den
vorher erwähnten
Ausführungsformen
1 und 2, und deren Erläuterung
entfällt
hier (siehe 1 bis 5 und 15).
-
Wie
in 16 gezeigt ist, besitzt die ELS-Steuervorrichtung 88 der
vorliegenden Ausführungsform
3 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als erstes Eintrittsleitschaufel-Öffnungssteuermittel,
einen Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 als
zweites Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel,
und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als drittes
Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel.
-
In
der ELS-Steuervorrichtung 88 wird ein Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D, der die Priorität
auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendrucks oder auf die Vermeidung
eines Kompressor-Druckstoßes
legt, basierend auf einem ELS-Öffnungsgrad
A als von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellter
erster Eintrittsleitschaufel-Öffnung
derart, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases den Grenzwert nicht überschreitet,
auf einem ELS-Öffnungsgrad
B als von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellter
zweiter Eintrittsleitschaufel-Öffnung
derart, dass das Druckverhältnis
des Kompressors 4 (das Druckverhältnis zwischen dem Eintrittsluftdruck
am Einlass und am Auslass des Kompressors 4) das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d.h.,
die Druckstoßlinie)
nicht überschreitet,
und auf einem ELS-Öffnungsgrad
C als dritter von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellter
Eintrittsleitschaufel-Öffnung derart,
dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen
Abgases den Grenzwert nicht überschreitet.
Unter diesem Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D wird die Öffnungssteuerung
der ELS 6 (Antriebssteuerung des Aktuators 7)
durchgeführt.
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Konkret
wird im Fall des "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs" der Wert des von
dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrads
A oder der Wert des von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten
zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads
B, und zwar der höhere
(d.h., der größere Öffnungsgrad)
in einem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt. Dann
wird der in dem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählte höhere Wert
(d.h., der ELS-Öffnungsgrad
A oder der ELS-Öffnungsgrad
B), oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten
ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der niedrigere (d.h., der kleinere Öffnungsgrad) in einem Selektor 25 eines
niedrigeren Werts ausgewählt.
Dieser in dem Selektor 25 eines niedrigeren Werts ausgewählte niedrigere
Wert (der ELS-Öffnungsgrad
A, der ELS-Öffnungsgrad
oder der ELS-Öffnungsgrad
C) wird als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl
D übernommen.
D.h., die ELS-Steuervorrichtung 88 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs", bei dem oberste
Priorität
auf den ELS-Öffnungsgrad
C für eine
Abgasdruck-Schutzsteuerung
gelegt wird.
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Bei
dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes" wird andererseits der von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellte
Wert des ELS-Öffnungsgrads
A oder der von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellte
Wert des ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der niedrigere (d.h., der kleinere Öffnungsgrad), in einem Selektor 81 eines niedrigeren
Werts ausgewählt. Dann
wird der in dem Selektor 81 eines niedrigeren Werts ausgewählte niedrigere
Wert (d.h., der ELS-Öffnungsgrad
A oder der ELS-Öffnungsgrad
C), oder der von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellte
Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads B, und zwar der
höhere
(d.h., der größere Öffnungsgrad)
in einem Selektor 82 eines höheren Werts ausgewählt. Dieser
in dem Selektor 82 des höheren Werts ausgewählte höhere Wert
(der ELS-Öffnungsgrad
A, der ELS-Öffnungsgrad
B oder der ELS-Öffnungsgrad
C), wird als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl D genommen. D.h.,
die ELS-Steuervorrichtung 88 befindet sich in dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes", bei dem oberste
Priorität
auf den ELS-Öffnungsgrad
B für die
Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerung gelegt
wird.
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Bei
Empfang eines Modusschaltsignals G von einem Modusschalter (nicht
gezeigt) schaltet ein Schaltelement 83 als Modusschaltmittel
ein Ausgangssignal auf ein Schaltelement 26 (d.h., ein
Ausgangssignal zum Einstellen des ELS-Öffnungsbefehls D) entweder
von dem Ausgangssignal des Selektors 25 eines niedrigeren
Werts (des in dem Selektor 25 eines niedrigen Werts gewählten ELS-Öffnungsgrads
A, ELS-Öffnungsgrads
B oder ELS-Öffnungsgrads
C) zu dem Ausgangssignal des Selektors 82 eines höheren Werts
(des in dem Selektor eines höheren
Werts 82 ausgewählten
ELS-Öffnungsgrads
A, ELS-Öffnungsgrads
B oder ELS-Öffnungsgrads
C), oder von dem Ausgangssignal des Selektors 82 eines
höheren
Werts zu dem Ausgangssignal des Selektors 25 eines niedrigeren
Werts. Mit anderen Worten schaltet das Schaltelement 83 entweder von
dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs" zu dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes", oder von dem "Prioritätsmodus zur Vermeidung eines
Kompressor-Druckstoßes" zu dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Druckanstiegs" basierend auf dem
Modusschaltsignal G. Der Modusschalter ist von einem manuellen Typ,
der das Modusschaltsignal G ausgibt, wenn er von einer Bedienungsperson
betätigt
wird. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern es kann auch
ein Schalter sein, der unter vorbestimmten Bedingungen automatisch
das Modusschaltsignal G ausgibt.
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Gemäß der ELS-Steuervorrichtung 88 der Gasturbine
der vorliegenden Ausführungsform
3 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf
dem von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten
ELS-Öffnungsgrad
A derart eingestellt, dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet,
auf dem von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten
ELS-Öffnungsgrad
B derart, dass das Druckverhältnis
des Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d.h.,
die Druckstoßlinie)
nicht überschreitet,
und auf dem von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so
eingestellten ELS-Öffnungsgrads
C derart, dass der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet.
Damit kann die ELS-Steuervorrichtung so durchgeführt werden, dass die Abgastemperatur,
das Druckverhältnis
des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden. Folglich
kann der fortgesetzte Betrieb der Gasturbine (eine erhöhte Betriebsrate)
gewährleistet werden,
wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion, wie z.B.
ein Nothalt, ausgeführt
werden muss, geringer ist.
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Die
ELS-Steuervorrichtung 88 der Gasturbine der vorliegenden
Ausführungsform
3 ist im einzelnen mit dem Schaltelement 83 zum Schalten
zwischen dem "Prioritätsmodus
zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs" ausgestattet, wobei
der Wert des ELS-Öffnungsgrads
A oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads
B, und zwar der höhere, ausgewählt wird,
dieser höhere
ausgewählte
Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der niedrigere, ausgewählt wird, und dieser ausgewählte niedrigere
Wert als der ELS-Öffnungsbefehl
D eingestellt wird, und wobei dem "Prioritätsmodus zur Vermeidung eines
Kompressor- Druckstoßes", bei dem der Wert
des ELS-Öffnungsgrads
A oder der Werts des ELS-Öffnungsgrads
C, und zwar der niedrigere, ausgewählt wird, dieser ausgewählte niedrigere
Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads
B, und zwar der höhere,
ausgewählt
wird, und dieser ausgewählte
höhere
Wert als ELS-Öffnungsbefehl
D eingestellt wird. Damit kann eine ELS-Steuerung, bei der die Priorität auf die
Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird, oder
eine ELS-Öffnungssteuerung,
bei der die Priorität
auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird, beliebig entsprechend
dem Betriebsstatus der Gasturbine 1 ausgewählt werden.
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Die
vorliegende Erfindung, die sich auf die ELS-Steuervorrichtung einer
Gasturbine bezieht, ist für
ihre Anwendung bei der Ausführung
einer angemesseneren ELS-Öffnungssteuerung
von Nutzen, beispielsweise vom Gesichtspunkt des fortgesetzten Betriebs
oder des Instrumentenschutzes der Gasturbine aus gesehen.
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Die
Erfindung wurde zwar durch die obigen Ausführungsformen beschrieben, es
versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern auf viele andere Weisen variiert werden kann. Solche
Variationen sind nicht als Abweichen vom Geist und Schutzumfang der
Erfindung anzusehen, sondern alle Modifikationen, die einem Fachmann
offensichtlich sind, sollen in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche aufgenommen
werden.