DE112012005659B4

DE112012005659B4 - Brennstoff-Zufuhrvorrichtung, Brennstoff-Strömungsratensteuereinheit und Gasturbinenkraftwerk

Info

Publication number: DE112012005659B4
Application number: DE112012005659.0T
Authority: DE
Inventors: Shoichi c/o Mitsubishi Heavy Industries Harada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: US20130180250A1; CN104040149A; WO2013105406A1; JPWO2013105406A1; CN104040149B; KR20140096186A; KR101574040B1; DE112012005659T5; US9441545B2; JP5743117B2

Abstract

Eine Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5), die konfiguriert ist, um die Strömungsraten von Brennstoff zu steuern, der Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, welche in einer Brennkammer (3) einer Gasturbine (4) vorgesehen sind, wobei die Vorrichtung aufweist:eine Vielzahl von Strömungsraten-Einstellventilen (13T, 13M, 13P), die in Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) vorgesehen sind, welche Brennstoff zu den Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) zuführen, und die die Strömungsraten von durch die Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) strömendem Brennstoff regulieren,einen Berechnungsabschnitt (21), der erforderliche Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) entsprechend den Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck (Plm,P1) in dem Brennstoffstrom stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P), einem vorab als ein Brennstoffdruck (P3) stromab der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) bestimmten Druck, und den Strömungsraten von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, berechnet, undeinen Ventilsteuerabschnitt (23), der die Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) auf der Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoff-Zufuhrvorrichtung, eine Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit und ein Gasturbinenkraftwerk.
Technischer Hintergrund
Generell sind Gasturbinen hauptsächlich mit einem Kompressor, einer Brennkammer, einer Turbine usw. versehen.
Unter diesen ist eine bekannte Brennkammer, beispielsweise eine DLN (trocken, niedriges NOx)-Brennkammer, mit mehreren Arten von Brennstoffdüsen ausgestattet, um eine Verringerung der Menge an NOx-Emission unter einer hohen Last und Verbrennungsstabilität unter einer niedrigen Last zu erreichen (siehe beispielsweise JP 2007 - 77 867 A ).
Bekannte Beispiele für die im Vorhergehenden beschriebene Brennkammer sind mit einer Hauptdüse zur Vormischungsverbrennung und einer Pilotdüse zur Diffusionsverbrennung und zusätzlich zu diesen einer Haubendüse zur Vormischungsverbrennung, die zur weiteren Verringerung der Menge an NOx-Emission gestaltet ist, ausgestattet.
Die Gasturbine ist ferner mit einer Brennstoffleitung versehen, die Brennstoff zu der Brennkammer zuführt, und die Brennstoffleitung ist konfiguriert, um in unabhängiger Weise Brennstoff zu verschiedenen Arten von Brennstoffdüsen, wie der im Vorhergehenden angegebenen Hauptdüse und Pilotdüse, zuzuführen. Andererseits ist die im Vorhergehenden angegebene Brennstoffleitung mit verschiedenen Arten von Einstellventilen versehen, die den Druck und die Strömungsrate von Brennstoff, der der Hauptdüse usw. zuzuführen ist, regulieren.
Die im Vorhergehenden beschriebene PTL 1 offenbart ein Beispiel, in dem Brennstoffleitungen, die Brennstoff zu den verschiedenen Arten von Brennstoffdüsen zuführen, jeweils mit einem Druck-Einstellventil, einem Strömungsraten-Einstellventil, einer Hauptdüse usw. von der stromaufwärtigen Seite des Brennstoffstroms aus versehen sind.
Hierbei hält das Druck-Einstellventil einen Strömungsraten-Einstellventil-Differenzdruck, d.h. die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck stromauf des Strömungsraten-Einstellventils und dem Brennstoffdruck stromab hiervon, konstant und das Strömungsraten-Einstellventil reguliert die Strömungsrate von Brennstoff, der der Hauptdüse usw. zuzuführen ist, die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sind.
Das Strömungsraten-Einstellventil wird unter Bedingungen eines konstanten Differenzdrucks gesteuert, und die Strömungsrate des Brennstoffs wird durch eine Berechnung auf der Basis des Strömungsratenkoeffizienten (Cv-Wert) des Strömungsraten-Einstellventils bestimmt. Im Falle der in JP 2007 - 77 867 A offenbarten Technologie ist der Brennstoffstrom in dem Strömungsraten-Einstellventil immer in einem Bereich eines nichtgedrosselten Stroms. Daher wird ein beim Berechnen des Cv-Werts verwendeter Druckterm als Funktion des Drucks stromab des Strömungsraten-Einstellventils ausgedrückt.
Hierbei ist der Bereich eines nichtgedrosselten Stroms ein Bereich, in dem der Druck Pout von Brennstoff am Auslass (stromabwärtige Seite) des Strömungsraten-Einstellventils und der Druck Pin von Brennstoff am Einlass (stromaufwärtige Seite) die folgende Beziehung erfüllen: $Pout > Pin / 2$
Insbesondere werden die individuellen Druck-Einstellventile so gesteuert, dass an den Strömungsraten-Einstellventilen, die in den individuellen Brennstoffleitungen vorgesehen sind, konstante Differenzdrücke aufrechterhalten werden. Andererseits werden die Strömungsraten-Einstellventile auf der Basis der tatsächlichen gemessenen Brennstoffdrücke und Temperaturen von Brennstoff stromab der Strömungsraten-Einstellventile unter Bedingungen konstanter Differenzdrücke und der Öffnungsgrade, die aus den Strömungsraten von Brennstoff, der der Hauptdüse usw. zuzuführen ist, berechnet wurden, die von außen eingegeben werden, gesteuert.
Die US 2011 / 0 130 941 A1 offenbart ein System zur Steuerung von nicht gedrosselten Steuerventilen zum Steuern einer Brennstoffzufuhr zu einer Gasturbine. Das System weist eine Vielzahl von Steuerventilen auf, die eine Brennstoffzufuhr zu der Gasturbine steuern und in Brennstoffzufuhrleitungen vorgesehen sind. Ferner umfasst das System einen Berechnungsabschnitt, der erforderliche Strömungsratenkoeffizienten der Steuerventile auf Basis eines tatsächlichen Differenzdrucks zwischen einem Druck stromauf des jeweiligen Steuerventils und einem Druck stromab des jeweiligen Steuerventils berechnet. Zudem umfasst das System einen Ventilsteuerabschnitt, der Öffnungsgrade der Steuerventile auf Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten steuert.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der in JP 2007 - 77 867 A offenbarten Technologie, die im Vorhergehenden beschrieben ist, ist ein Drucksteuerventil-Differenzdruck (d.h. die Differenz zwischen dem Brennstoffdruck stromauf des Druck-Einstellventils und dem Brennstoffdruck stromab desselben) größer als der Strömungsratensteuerventil-Differenzdruck. Daher hängt die Änderungssensitivität der gesamten Brennstoffleitung von der Änderungssensitivität des Drucksteuerventils ab.
Da das Drucksteuerventil ein Problem wie „Hunting“ verursachen kann, besteht eine Beschränkung in Bezug auf eine Erhöhung der Änderungssensitivität desselben. Daher besteht insofern ein Problem, als eine Zunahme der Änderungssensitivität der gesamten Brennstoffleitung durch die Änderungssensitivität des Drucksteuerventils beschränkt ist.
Andererseits nimmt, da eine Mehrzahl von Brennstoffleitungen vorgesehen ist und die Brennstoffleitungen jeweils mit einem Druck-Einstellventil und einem Strömungsraten-Einstellventil versehen sind, die Zahl von notwendigen Ventilen zu, wodurch ein Problem erhöhter Herstellungskosten verursacht wird. Ferner verursacht die Notwendigkeit einer großen Zahl von Ventilen Probleme insofern, als es schwierig ist, Raum zum Anordnen der Brennstoffleitungen zu gewährleisten, und als es schwierig ist, die Größe zu verringern.
Ferner ist, da der Strömungsraten-Einstellventil-Differenzdruck durch das Drucksteuerventil auf ein konstantes Niveau gesteuert wird, es notwendig, den Brennstoffdruck stromauf des Drucksteuerventils bei einem vorbestimmten hohen Druck zu halten. Um dies zu erreichen, ist es für die Technologie von JP 2007 - 77 867 A notwendig, eine Zusatzeinrichtung in dem Gasturbinenkraftwerk vorzusehen, was das Problem erhöhter Herstellungskosten verursacht.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der im Vorhergehenden angegebenen Probleme gemacht, und eine Aufgabe derselben ist die Bereitstellung einer Brennstoff-Zufuhrvorrichtung, einer Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit und eines Gasturbinenkraftwerks, bei denen die Änderungssensitivität gegenüber Änderungen der Last einer Gasturbine verstärkt ist und die ohne Weiteres hergestellt werden können, so dass die Herstellungskosten verringert werden können.
Lösung des Problems
Um die im Vorhergehenden angegebene Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstoff-Zufuhrvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 sowie ein damit ausgestattetes Gasturbinenkraftwerk bereit.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit werden die Strömungsraten von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen zuzuführen ist, durch Einstellen der Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile reguliert. Daher nimmt die Änderungssensitivität der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, gegenüber einer Eingabe zur Änderung der Strömungsraten von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen zuzuführen ist, im Vergleich zu der in JP 2007 - 77 867 A offenbarten Technologie zu.
Insbesondere reagieren die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung auf eine Eingabe zur Änderung der Strömungsraten von Brennstoff durch hauptsächlich Steuern der Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile. Das heißt, dass sie ohne eine Verwendung eines Druck-Einstellventils oder dergleichen mit einer niedrigeren Änderungssensitivität als die Strömungsraten-Einstellventile darauf reagieren können.
Daher können die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung auf die Eingabe zur Änderung der Brennstoffströmungsraten, schneller reagieren im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A , die unter Verwendung der Druck-Einstellventile und der Strömungsraten-Einstellventile darauf reagiert.
Andererseits kann, da kein Druck-Einstellventil vorgesehen ist, die Zahl von Druck-Einstellventilen verringert werden im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A , in der die Brennstoffzufuhrleitungen jeweils mit einem Druck-Einstellventil vorgesehen sind. Dies verringert den Raum, der zur Installation der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung notwendig ist, wodurch es einfach wird, die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung in einem Gasturbinenkraftwerk zu installieren.
Ferner kann, da es nicht notwendig ist, einen Druckverlust in einem Druck-Einstellventil zu berücksichtigen, der Druck von Brennstoff, der der Brennkammer zuzuführen ist, im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A niedrig gehalten werden.
Ferner können die Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile sowohl im gedrosselten Bereich als auch im nichtgedrosselten Bereich durch Verwendung des stromaufseitigen Brennstoffdrucks und des stromabseitigen Drucks usw. gesteuert werden.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung kann ferner eine Druckmesseinheit aufweisen, die einen Brennstoffdruck stromauf der Strömungsraten-Einstellventile misst. Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung wird der gemessene Druck vorzugsweise als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung werden die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten auf der Basis des gemessenen stromaufseitigen Brennstoffdrucks berechnet. Daher werden, auch wenn sich der Druck von zugeführtem Brennstoff ändert, die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten auf der Basis des Brennstoffdrucks nach der Änderung berechnet und die Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile auf der Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten gesteuert.
Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung können die Brennstoffdüsen unterschiedliche Arten von Brennstoffdüsen sein und die Vorrichtung kann ferner eine Vielzahl von Strömungsraten-Einstellventilen aufweisen, die in einer Vielzahl von Brennstoffzufuhrleitungen, die Brennstoff unabhängig den unterschiedlichen Arten von Düsen zuführen, vorgesehen sind und die die Strömungsraten von durch die Brennstoff-Zufuhrleitungen fließendem Brennstoff regulieren. Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung können ferner einen Berechnungsabschnitt, der einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck in dem Brennstoffstrom stromauf von Strömungsraten-Einstellventilen, die die Strömungsraten von Brennstoff, der den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen zuzuführen ist, regulieren, einem vorab als ein Brennstoffdruck stromab der Strömungsraten-Einstellventile bestimmten Druck und der Strömungsrate von Brennstoff, der einer Brennstoffdüse aus den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen zuzuführen ist, berechnet, wobei der erforderliche Strömungsratenkoeffizient der Koeffizient des Strömungsraten-Einstellventils, das der einen Brennstoffdüse entspricht, ist; und einen Ventilsteuerabschnitt, der den Öffnungsgrad des Strömungsraten-Einstellventils, das der einen Brennstoffdüse entspricht, auf der Basis des erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten steuert, aufweisen.
Hierbei gibt die Tatsache, dass die Arten von Brennstoffdüsen unterschiedlich sind, an, dass die Brennstoffzufuhrleitungen, mit denen Brennstoff zugeführt wird, unterschiedlich sind, beispielsweise eine Hauptdüse, eine Pilotdüse und eine Haubendüse oder „Tophat“-Düse.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung kann ferner einen Druck-Einstellabschnitt aufweisen, der in einer gemeinsamen Leitung, die Brennstoff zu allen Brennstoffzufuhrleitungen zuführt, vorgesehen ist und der den Brennstoffdruck stromauf der Strömungsraten-Einstellventile auf einen vorbestimmten Wert reguliert. Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung wird vorzugsweise ein vorbestimmter Druck als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung ist, da der Druck-Einstellabschnitt in der gemeinsamen Leitung, die Brennstoff zu allen Brennstoff-Zufuhrleitungen zuführt, angeordnet ist, der Druck-Einstellabschnitt durch Änderungen in dem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den Brennstoff-Zufuhrleitungen nicht beeinflusst. Dies kann Variationen in Bezug auf die Spezifikationen, die für den Druck-Einstellabschnitt erforderlich sind, verhindern, wodurch es einfach wird, gemeinsame Spezifikationen für den Druck-Einstellabschnitt zu verwenden.
Andererseits ist, da der Druck-Einstellabschnitt den Brennstoffdruck stromauf der Strömungsraten-Einstellventile auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise einen festen Wert, steuert, die Änderungssensitivitätsanforderung geringer als bei den Druck-Einstellventilen der Technologie von JP 2007 - 77 867 A , bei denen die Differenzdrücke an den Strömungsraten-Einstellventilen konstant gehalten werden, und es kann ein Druckverlust an dem Druck-Einstellabschnitt verhindert werden. Daher kann der Druck von Brennstoff, der der gemeinsamen Leitung und dem Druck-Einstellabschnitt zuzuführen ist, im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A niedrig gehalten werden.
Ferner wird, auch wenn sich der Druck von Brennstoff, der der gemeinsamen Leitung zugeführt wird, ändert, der Druck durch den Druck-Einstellabschnitt auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Da Änderungen des Drucks von Brennstoff, der in die Strömungsraten-Einstellventile strömt, verhindert werden können, ist die Druckdifferenz zwischen einem tatsächlichen stromaufseitigen Brennstoffdruck und dem vorbestimmten Druck, der zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, verringert.
Da der vorbestimmte stromaufseitige Brennstoffdruck zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, können die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten im Vergleich zu einem Verfahren, das den tatsächlich gemessenen stromaufseitigen Brennstoffdruck verwendet, berechnet werden, ohne durch Änderungen des gemessenen Brennstoffdrucks beeinflusst zu werden.
Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung wird vorzugsweise die Strömungsrate von Brennstoff, der der einen Brennstoffdüse zuzuführen ist, aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, der der Brennkammer zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis einer Last der Gasturbine bestimmt wird, und einem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den verschiedenen Arten von Brennstoffdüsen berechnet; und der stromaufseitige Brennstoffdruck ist ein Druck, der auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmt wird.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, ist es möglich, Einzigkeit zwischen der Strömungsrate von Brennstoff, der einer Brennstoffdüse zuzuführen ist, und der Strömungsrate von Brennstoff, der tatsächlich der einen Brennstoffdüse zugeführt wird, zu gewährleisten.
Wenn beispielsweise die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten unter Verwendung eines Brennstoffdrucks, der tatsächlich stromauf der Strömungsraten-Einstellventile gemessen wird, berechnet werden, ist Einzigkeit zwischen der Strömungsrate von Brennstoff, der zu einer Brennstoffdüse in einem Übergangszustand zuzuführen ist, und der Strömungsrate von Brennstoff, der tatsächlich zu der einen Brennstoffdüse zugeführt wird, nicht aufrecht erhalten, und daher kann die Steuerbarkeit der Gasturbine beeinträchtigt sein.
Mit anderen Worten können, da der vorbestimmte stromaufseitige Brennstoffdruck zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten im Vergleich zu dem Verfahren, das den tatsächlich gemessenen stromaufseitigen Brennstoffdruck verwendet, berechnet werden, ohne durch Änderungen des gemessenen Brennstoffdrucks beeinflusst zu werden.
Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, wird die Strömungsrate von Brennstoff, der der einen Brennstoffdüse zuzuführen ist, vorzugsweise aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, der der Brennkammer zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis der Last der Gasturbine bestimmt wird, und dem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen berechnet, und der stromabseitige Brennstoffdruck ist ein Druck, der auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmt wird.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, kann, da ein vorbestimmter stromabseitiger Brennstoffdruck zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, der Einfluss von Änderungen des gemessenen Brennstoffgasdrucks auf die berechneten erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten im Vergleich zu einem Verfahren, das einen tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffdruck verwendet, gedämpft werden.
Ferner kann der Einfluss des gemessenen Brennstoffgasdrucks auf das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen im Vergleich zu dem Verfahren, das nur den tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffdruck verwendet, gedämpft werden.
Wenn beispielsweise mindestens einer von mehreren tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffdrücken, die den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen entsprechen, aufgrund eines Fehlers oder dergleichen des Messinstruments ein unrichtiger Brennstoffdruck ist, werden die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten auf der Basis des unrichtigen Brennstoffdrucks berechnet, wodurch das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen beeinflusst wird.
Jedoch kann der Einfluss eines Fehlers oder dergleichen des Messinstruments durch Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten durch Verwendung des vorbestimmten stromabseitigen Brennstoffdrucks eliminiert werden, wodurch der Einfluss auf das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen gedämpft wird.
Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, ist der stromabseitige Brennstoffdruck vorzugsweise ein Druck, der auf der Basis eines Drucks in einem Gehäuse, in dem die Brennstoffdüsen angeordnet sind, berechnet wird; und der Druck in dem Gehäuse, in dem die Brennstoffdüsen angeordnet sind, ein Druck, der vorab auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmt wurde.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, können, da der stromabseitige Brennstoffdruck, der auf der Basis des vorbestimmten Gehäuse-Innendrucks berechnet wurde, zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten im Vergleich zu dem Verfahren, das einen tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffdruck verwendet, berechnet werden, ohne durch Änderungen des gemessenen Brennstoffdrucks beeinflusst zu werden.
Ferner können die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten durch Berechnen der stromabseitigen Brennstoffdrücke, die den individuellen Brennstoffdüsen entsprechen, durch Verwendung des vorbestimmten Gehäuse-Innendrucks als gemeinsamer Parameter berechnet werden. Dies ermöglicht im Vergleich zu einem Verfahren, das den Gehäuse-Innendruck nicht verwendet, die Durchführung einer Brennstoffverteilung zwischen den Brennstoffdüsen in geeigneter Weise.
Andererseits ist für den Fall, dass der vorbestimmte stromabseitige Brennstoffdruck verwendet wird, wenn der Differenzdruck zwischen dem vorbestimmten stromabseitigen Brennstoffdruck und einem tatsächlichen stromabseitigen Brennstoffdruck zunimmt, es notwendig, den vorbestimmten stromabseitigen Brennstoffdruck für jede der Brennstoffdüsen zu ändern, wodurch es schwierig wird, diese zu ändern. Insbesondere ist es schwierig, diese an dem Ort zu ändern, an dem das Gasturbinenkraftwerk installiert ist.
Im Gegensatz dazu ist es bei dem Verfahren des Berechnens des stromabseitigen Brennstoffdrucks auf der Basis des vorbestimmten Gehäuse-Innendrucks nur notwendig, nur einen vorbestimmten Gehäuse-Innendruck zu ändern, wodurch es einfach wird, mit diesem Punkt umzugehen.
Ferner ist es günstig, ein Verfahren des Berechnens des stromabseitigen Brennstoffdrucks auf der Basis eines Druckverlusts in einer Brennstoffdüse zusätzlich zu dem vorbestimmten Gehäuse-Innendruck, zu verwenden. Ferner ist es noch günstiger, ein Verfahren des Berechnens des stromabseitigen Brennstoffdrucks auch auf der Basis eines Druckverlusts von dem Strömungsraten-Einstellventil zu einer Brennstoffdüse in einer Brennstoff-Zufuhrleitung zu berechnen.
Mit anderen Worten können für den Fall, dass Brennstoffdrücke stromabwärts der Strömungsraten-Einstellventile, die den individuellen unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen entsprechen, berechnet werden, die stromabseitigen Brennstoffdrücke, die den individuellen unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen entsprechen, auf der Basis des gemeinsamen vorbestimmten Gehäuse-Innendrucks und von Druckverlusten in den individuellen unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen berechnet werden.
Ferner können die stromabseitigen Brennstoffdrücke, die den individuellen unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen entsprechen, auf der Basis des Druckverlusts von dem Strömungsraten-Einstellventil zu der einen Brennstoffdüse in der Brennstoff-Zufuhrleitung genauer berechnet werden.
Bei der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, ist vorzugsweise ferner ein Korrekturabschnitt vorgesehen, der die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten, die durch den Berechnungsabschnitt berechnet wurden, auf der Basis von mindestens einem tatsächlichen Messwert des Drucks in dem Gehäuse korrigiert.
Gemäß der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung und der Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit gemäß der Erfindung, können Abweichungen, die in den erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten, die durch den Berechnungsabschnitt berechnet wurden, enthalten sind, unter Verwendung des tatsächlichen Messwerts des Gehäuse-Innendrucks korrigiert werden.
Insbesondere können die Abweichungen, die in den berechneten erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten enthalten sind, da der zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendete Gehäuse-Innendruck einen Fehler, eine Abweichung und dergleichen enthält, korrigiert werden.
Ein Gasturbinenkraftwerk gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Kompressor, der Luft komprimiert; eine Brennkammer, die Hochtemperatur-Verbrennungsgas durch Verbrennen eines Gasgemischs aus der komprimierten Luft und Brennstoff erzeugt; eine Turbine, die eine Dreh-Antriebskraft aus dem Verbrennungsgas gewinnt; und eine der Brennstoff-Zufuhrvorrichtungen gemäß der Erfindung, die den Brennstoff zu der Brennkammer zuführen, auf.
Gemäß dem Gasturbinenkraftwerk gemäß der Erfindung nimmt, da die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung, vorgesehen ist, die Änderungssensitivität gegenüber einer Eingabe zur Änderung der Strömungsraten von Brennstoff, der den individuellen Brennstoffdüsen zuzuführen ist, zu.
Ferner kann die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung, in dem Gasturbinenkraftwerk ohne Weiteres installiert werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung, die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit und das Gasturbinenkraftwerk der vorliegenden Erfindung sind derart konfiguriert, dass die Strömungsrate von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen zuzuführen ist, durch Steuern der Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile reguliert werden kann, wodurch der Vorteil einer Erhöhung der Änderungssensitivität bereitgestellt wird.
Andererseits bietet, da kein Druck-Einstellventil vorgesehen ist, die vorliegende Erfindung Vorteile insofern, als die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung in Bezug auf die Größe verringert werden kann, die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung in dem Gasturbinenkraftwerk einfach installiert werden kann, wodurch die Herstellung des Gasturbinenkraftwerks einfach wird und die Herstellungskosten verringert werden.
Ferner kann, da es nicht notwendig ist, einen Druckverlust in einem Druck-Einstellventil zu berücksichtigen, oder der Druckverlust gering ist, der Druck von Brennstoff, der der Brennkammer zuzuführen ist, niedrig gehalten werden. Dies ermöglicht eine Verringerung der Leistungshöhe, die für die Brennstoff-Zufuhreinrichtung erforderlich ist, wodurch der Vorteil einer Verringerung der Herstellungskosten des Gasturbinenkraftwerks geboten wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

{1} 1 ist ein Schemadiagramm, das in einer Skizze die Konfiguration eines Gasturbinenkraftwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
{2} 2 ist ein Schemadiagramm, das den Strom von Brennstoffgas in einer Brennstoff-Zufuhreinheit und einer Brennkammer in 1 illustriert.
{3} 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Steuerabschnitts in 2 illustriert.
{4} 4 ist ein Flussdiagramm, das das Brennstoffgas-Zufuhrsteuerverfahren der Steuereinheit in 3 illustriert.
{5} 5 ist ein Diagramm, das die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerlogik der Steuereinheit in 3 illustriert.
{6} 6 ist ein Diagramm, das die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerlogik der Steuereinheit in 3 illustriert.
{7} 7 ist ein Diagramm, das die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerlogik der Steuereinheit in 3 illustriert.
{8} 8 ist ein Diagramm, das die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerlogik der Steuereinheit in 3 illustriert.
{9} 9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen CSO und einem Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwert Gf illustriert.
{10} 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen CSO und der Gehäuse-Innendruck-Einstellung illustriert.
{11} 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel α eines IGV und einem ersten Korrekturwert illustriert.
{12} 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Atmosphärentemperatur Ta und einem zweiten Korrekturwert illustriert.
{13} 13 ist ein Schemadiagramm, das den Strom eines Brennstoffgases in einer Brennstoff-Zufuhreinheit und einer Brennkammer in einem Gasturbinenkraftwerk gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
{14} 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Steuerabschnitts in 13 illustriert.
{15} 15 ist ein Flussdiagramm, das das Brennstoffgas-Zufuhr-Steuerverfahren der Steuereinheit in 13 illustriert.
{16} 16 ist ein Diagramm, das Änderungen des Brennstoffgasdrucks an individuellen Teilen relativ zu einer Gasturbinenlast illustriert.
{17} 17 ist ein Schemadiagramm, das den Strom eines Brennstoffgases in einer Brennstoff-Zufuhreinheit und einer Brennkammer in einem Gasturbinenkraftwerk gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
{18} 18 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustriert.
{19} 19 ist ein Flussdiagramm, das eine durch die Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 durchgeführte Steuerung illustriert.
{20} 20 ist ein Diagramm, das einen Teil der Steuerlogik der Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustriert.
{21} 21 ist ein Diagramm, das einen Teil der Steuerlogik der Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustriert.
{22} 22 ist ein Diagramm, das einen Teil der Steuerlogik der Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustriert.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben.
1 ist ein Schemadiagramm, das in einer Skizze die Konfiguration eines Gasturbinenkraftwerks gemäß dieser Ausführungsform illustriert.
Hierbei wird ein Gasturbinenkraftwerk 1 dieser Ausführungsform beschrieben, das für ein Gasturbinenkraftwerk verwendet wird, das ein gasförmiges Brennstoffgas als Brennstoff verwendet und in dem ein Generator in beispielsweise einer Stromerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Elektrizität drehend angetrieben wird.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Gasturbinenkraftwerk 1 hauptsächlich mit einem Kompressor 2, einer Brennkammer 3, einer Turbine 4, einer Brennstoff-Zufuhreinheit (Brennstoff-Zufuhrvorrichtung) 5 und einem Generator 6 versehen.
Wie in 1 gezeigt ist, nimmt der Kompressor 2 die Atmosphäre, die Außenluft ist, auf, er komprimiert sie und er führt die komprimierte Luft zu der Brennkammer 3 zu.
Es ist anzumerken, dass der Kompressor 2 eine bekannte Konfiguration aufweisen kann und nicht speziell darauf beschränkt ist.
Wie in 1 gezeigt ist, mischt die Brennkammer 3 die durch den Kompressor 2 komprimierte Luft und von außen zugeführtes Brennstoffgas und sie verbrennt das gemischte Gasgemisch unter Produzieren von Hochtemperatur-Verbrennungsgas.
Wie in 1 gezeigt ist, empfängt die Turbine 4 das durch die Brennkammer 3 produzierte Hochtemperaturgas unter Erzeugen einer Dreh-Antriebskraft und sie überträgt die erzeugte Dreh-Antriebskraft auf eine Drehwelle 7.
Es ist anzumerken, dass die Turbine 4 eine bekannte Konfiguration aufweisen kann und nicht speziell auf diese beschränkt ist.
Der Generator 6 erzeugt Elektrizität durch Verwendung der von der Turbine 4 übertragenen Dreh-Antriebskraft.
Es ist anzumerken, dass der Generator 6 eine bekannte Konfiguration aufweisen kann und nicht speziell auf diese beschränkt ist.
2 ist ein Schemadiagramm, das den Strom von Brennstoffgas in der Brennstoff-Zufuhreinheit und der Brennkammer in 1 illustriert.
Wie in 1 gezeigt ist, führt die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 Brennstoffgas zu der Brennkammer 3 zu. Insbesondere führt, wie in 2 gezeigt ist, die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 Brennstoffgas zu Pilotdüsen (Brennstoffdüsen) 11P, Hauptdüsen (Brennstoffdüsen) 11M und Haubendüsen (Brennstoffdüsen) 11T, die in der Brennkammer 3 vorgesehen sind, zu.
Hierbei sind die Pilotdüsen 11P Düsen zur Diffusionsverbrennung zum Zweck einer Stabilisierung der Verbrennung. Die Hauptdüsen 11M sind Düsen für eine Vormischungsverbrennung für den Zweck einer Verringerung von NOx.
Die Haubendüsen 11T sind Düsen für eine Vormischungsverbrennung für den Zweck einer weiteren Verringerung von NOx.
Es ist anzumerken, dass die Konfiguration der Brennkammer 3, die mit den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T ausgestattet ist, eine bekannte Konfiguration aufweisen kann, beispielsweise die in JP 2007 - 77 867 A gezeigte Konfiguration, und nicht speziell beschränkt ist.
Die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 ist hauptsächlich mit einer gemeinsamen Leitung 10C, einer Haupt-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung) 10M, einer Pilot-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung) 10P, einer Hauben-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung) 10T und einer Steuereinheit (Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit) 20 versehen.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die gemeinsame Leitung 10C eine Leitung, die Brennstoffgas zu der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T zuführt.
Ein Ende der gemeinsamen Leitung 10C ist mit einer Zufuhreinheit 11C verbunden, die Brennstoffgas zuführt, und das andere Ende ist mit der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T verbunden.
Ferner ist die gemeinsame Leitung 10C mit einem gemeinsamen Drucksensor (Druckmesseinheit) 12C, der den Druck des Brennstoffgases misst, und einem gemeinsamen Temperatursensor 13C, der die Temperatur des Brennstoffgases misst, versehen.
Der gemeinsame Drucksensor 12C misst einen Brennstoffgasdruck P1m des Brennstoffgases, das stromauf eines Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, eines Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und eines Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T, die später beschrieben werden, strömt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P eine Leitung, die Brennstoffgas zu den Pilotdüsen 11P zuführt.
Ein Ende der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P ist mit der gemeinsamen Leitung 10C verbunden und das andere Ende ist mit einem Pilotverteiler 12P, der Brennstoff zu den Pilotdüsen 11P zuführt, verbunden.
Ferner ist die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P mit einem Pilot-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil) 13P, das die Strömungsrate des Brennstoffgases steuert, versehen.
Das Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P ist ein Ventil, das die Strömungsrate von Brennstoffgas, das den Pilotdüsen 11P zuzuführen ist, reguliert.
Es ist anzumerken, dass das Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P ein bekanntes Ventil sein kann und nicht speziell beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, verteilt der Pilotverteiler 12P das Brennstoffgas, das von der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P zugeführt wird, auf die Vielzahl von Pilotdüsen 11P.
Die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P und die Vielzahl von Pilotdüsen 11P sind mit dem Pilotverteiler 12P so verbunden, dass das Brennstoffgas hindurchzirkulieren kann.
Es ist anzumerken, dass die Form des Pilotverteilers 12P eine bekannte Form sein kann und nicht speziell beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M eine Leitung, die Brennstoffgas zu den Hauptdüsen 11M zuführt.
Ein Ende der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M ist mit der gemeinsamen Leitung 10C verbunden und das andere Ende ist mit einem Hauptverteiler 12M, der Brennstoff zu den Hauptdüsen 11M zuführt, verbunden.
Ferner ist die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M mit einem Haupt-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil) 13M versehen, das die Strömungsrate des Brennstoffgases steuert.
Das Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M ist ein Ventil, das die Strömungsrate von Brennstoffgas, das den Hauptdüsen 11M zuzuführen ist, reguliert.
Es ist anzumerken, dass das Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M ein bekanntes Ventil sein kann und nicht speziell beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, verteilt der Hauptverteiler 12M das von der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M zugeführte Brennstoffgas auf die Vielzahl von Hauptdüsen 11M.
Die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Vielzahl von Hauptdüsen 11M sind mit dem Hauptverteiler 12M so verbunden, dass das Brennstoffgas hindurchzirkulieren kann.
Es ist anzumerken, dass die Form des Hauptverteilers 12M eine bekannte Form sein kann und nicht speziell beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T eine Leitung, die Brennstoffgas zu den Haubendüsen 11T zuführt.
Ein Ende der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T ist mit der gemeinsamen Leitung 10C verbunden und das andere Ende ist mit einem Haubenverteiler 12T verbunden, der Brennstoff zu den Haubendüsen 11T zuführt.
Ferner ist die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T mit einem Hauben-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil) 13T versehen, das die Strömungsrate des Brennstoffgases steuert.
Das Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T ist ein Ventil, das die Strömungsrate von Brennstoffgas, das den Haubendüsen 11T zuzuführen ist, reguliert.
Es ist anzumerken, dass das Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T ein bekanntes Ventil sein kann und nicht speziell beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, verteilt der Haubenverteiler 12T das von der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T zugeführte Brennstoffgas auf die Vielzahl von Haubendüsen 11T.
Die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T und die Vielzahl von Haubendüsen 11T sind mit dem Haubenverteiler 12T so verbunden, dass das Brennstoffgas hindurchzirkulieren kann.
Es ist anzumerken, dass die Form des Haubenverteilers 12T eine bekannte Form aufweisen kann und nicht speziell beschränkt ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Steuerabschnitts in 2 illustriert.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, steuert die Steuereinheit 20 die Öffnungsgrade des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13P.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Steuereinheit 20 mit einem Berechnungsabschnitt 21, einem Korrekturabschnitt 22 und einem Ventilsteuerabschnitt 23 versehen.
Die Einzelheiten der Steuerung, die durch die Steuereinheit 20 durchgeführt wird, werden im Folgenden beschrieben.
Der Berechnungsabschnitt 21 berechnet einen Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwert (im Folgenden als „CSO“ bezeichnet) auf der Basis eines Laststeuersignals und er berechnet ein Pilot-Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignal (im Folgenden als „PL_CSO“ bezeichnet), ein Haupt-Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignal (im Folgenden als „M_CSO“ bezeichnet) und ein Hauben-Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignal (im Folgenden als „TH_CSO“ bezeichnet).
Ferner berechnet der Berechnungsabschnitt 21 einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten für das Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P (im Folgenden als „PL_Cv“ bezeichnet), einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten für das Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M (im Folgenden als „M_Cv“ bezeichnet) und einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten für das Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T (im Folgenden als „TH_Cv“ bezeichnet).
Der Korrekturabschnitt 22 korrigiert die Werte von PL_Cv, M_Cv und TH_Cv, die durch den Berechnungsabschnitt berechnet wurden.
Der Ventilsteuerabschnitt 23 berechnet den Öffnungsgrad des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P (im Folgenden als „PL_Lift“ bezeichnet), den Öffnungsgrad des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M (im Folgenden als „M_Lift“ bezeichnet) und den Öffnungsgrad des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T (im Folgenden als „TH_Lift“ bezeichnet) auf der Basis der Werte von PL_Cv, M_Cv bzw. TH_Cv, die durch den Korrekturabschnitt 22 korrigiert wurden.
Als Nächstes wird die generelle Arbeitsweise des Gasturbinenkraftwerks 1 mit der im Vorhergehenden angegebenen Konfiguration beschrieben und danach wird die durch die Steuereinheit 20 durchgeführte Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, nimmt das Gasturbinenkraftwerk 1 die Atmosphäre (Luft) durch den Kompressor 2, der drehend angetrieben wird, auf. Die aufgenommene Atmosphäre wird durch den Kompressor 2 komprimiert und zur Brennkammer 3 hin ausgetragen.
Die komprimierte Luft, die in die Brennkammer 3 strömt, wird in der Brennkammer 3 mit von außen zugeführtem Brennstoffgas gemischt. Das Gasgemisch aus Luft und Brennstoffgas wird in der Brennkammer 3 verbrannt, wobei aufgrund der Verbrennungswärme ein Hochtemperatur-Verbrennungsgas produziert wird.
Das in der Brennkammer 3 produzierte Verbrennungsgas wird von der Brennkammer 3 zu der nachgeschalteten Turbine 4 geführt. Die Turbine 4 wird durch das Verbrennungsgas drehend angetrieben und die Dreh-Antriebskraft derselben wird auf die Drehwelle 7 übertragen. Die Drehwelle 7 überträgt die Dreh-Antriebskraft, die in der Turbine 4 gewonnen wird, auf den Kompressor 2 und den Generator 6.
Als Nächstes wird die durch die Steuereinheit 20 durchgeführte Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung, die ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, unter Bezugnahme auf 3 bis 6 usw. beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das das Brennstoffgas-Zufuhrsteuerverfahren der Steuereinheit in 3 illustriert. 5 bis 8 sind Diagramme, die die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerlogik der Steuereinheit in 3 illustrieren.
In der Steuereinheit 20 des Gasturbinenkraftwerks 1 dieser Ausführungsform berechnet der Berechnungsabschnitt 21 den Last-Steuersignalwert des Gasturbinenkraftwerks 1 auf der Basis eines Generatorleistung-Steuersignalwerts, der von einem zentralen Energieversorgungszentrum, das die Generatorleistung eines Kraftwerks leitet, gesendet wird (Schritt S1). Der Berechnungsabschnitt 21 legt CSO auf der Basis des Last-Steuersignalwerts fest.
Danach berechnet der Berechnungsabschnitt 21 Brennstoffverteilungs-Steuersignalwerte. Insbesondere berechnet der Berechnungsabschnitt 21 PL_CSO, M_CSO und TH_CSO auf der Basis von CSO und CLCSO, das eine dimensionslose Gasturbineneinlass-Verbrennungsgastemperatur ist (Schritt S2).
Insbesondere wird, wie in 5 gezeigt ist, PL_CSO unter Verwendung von CSO, CLCSO und einer Funktion Fx1 von PL_CSO, die so festgelegt sind, dass ein vorgegebenes Pilotverhältnis erhalten wird, berechnet.
Ferner wird TH_CSO unter Verwendung von CSO, CLCSO und einer Funktion Fx2 von TH_CSO, die so festgelegt sind, dass ein vorbestimmtes Haubenverhältnis erhalten wird, berechnet.
Ferner wird M_CSO auf der Basis des folgenden Berechnungsausdrucks berechnet: $M_CSO = CSO - PL_CSO - TH_CSO$
Dann berechnet der Berechnungsabschnitt 21 Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte PL_Gf, M_Gf und TH_Gf für die Brennstoffzufuhrleitungen 10P, 10M und 10T aus den berechneten PL_CSO, M_CSO bzw. TH_CSO (Schritt S3).
Das heißt, dass Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte, die durch tatsächliche Brennstoff-Strömungsraten ausgedrückt werden (kg/s), aus PL_CSO, M_CSO und TH_CSO, die als Prozentsatz (%) in Bezug auf CSO ausgedrückt werden, berechnet werden.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen CSO und dem Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwert Gf illustriert.
Es ist anzumerken, dass 9 für eine einfachere Erklärung nur die Beziehung zwischen CSO und Gf zeigt.
Insbesondere berechnet der Berechnungsabschnitt 21 Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte PL_Gf, M_Gf und TH_Gf, die für die individuellen Brennstoffzufuhrleitungen erforderlich sind, aus PL_CSO, M_CSO und TH_CSO auf der Basis der in 9 gezeigten Beziehung.
In dieser Ausführungsform wird das Verfahren zum Berechnen der Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte beschrieben, für ein Beispiel verwendet, in dem PL_Gf, M_Gf und TH_Gf aus einer Funktion Fx3, die vorab in dem Berechnungsabschnitt 21 gespeichert wurde, berechnet werden.
Als Nächstes berechnet der Berechnungsabschnitt 21 die Werte von PL_Cv, M_Cv und TH_Cv, die die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten für die entsprechenden Strömungsraten-Einstellventile 13P, 13M und 13T sind, auf der Basis von PL_Gf, M_Gf und TH_Gf (Schritt S4).
Hierbei wird ein Fall beschrieben, in dem die Strömung von Brennstoffgas in dem Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P, dem Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M und dem Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T ein nichtgedrosselter Strom ist.
Beispielsweise wird eine Beschreibung für die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P beschrieben. Wie in 6 gezeigt ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 21 den Wert von PL_Cv auf der Basis von PL_Gf, einem Druckterm und einem Temperaturterm.
Hierbei ist der Druckterm eine Funktion die auf dem tatsächlichen Messwert P1m des Drucks von Brennstoffgas stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, und einem festgelegten Wert (vorbestimmten Druck) P3 des Gehäuse-Innendrucks, das der Innendruck des Gehäuses ist, in dem die Brennkammer 3 angeordnet ist, basiert.
Der Temperaturterm ist eine Funktion, die auf einem festgelegten Wert (vorbestimmte Temperatur) T der Brennstoffgastemperatur basiert.
Der festgelegte Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks ist ein festgelegter Wert, der unter Verwendung eines vorbestimmten Beziehungsausdrucks auf der Basis von CSO erhalten wird, der auf der Basis des Last-Steuersignalwerts des Gasturbinenkraftwerks 1, des Winkels α eines Einlassführungsflügels (IGV), der an dem Kompressor 2 vorgesehen ist, und der Temperatur Ta der in den Kompressor 2 aufgenommenen Atmosphäre berechnet wird.
10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen CSO und der Gehäuse-Innendruck-Festlegung illustriert.
Insbesondere wird zunächst der festgelegte Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks in Bezug auf das berechnete CSO auf der Basis des Beziehungsausdrucks für CSO und die Gehäuse-Innendruck-Festlegung, die in dem Diagramm von 10 gezeigt ist, berechnet.
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel α des IGV und einem ersten Korrekturwert illustriert.
Als Nächstes wird der erste Korrekturwert am Winkel α während des Betriebs des Gasturbinenkraftwerks 1 auf der Basis des Beziehungsausdrucks für den Winkel α des IGV und den ersten Korrekturwert, der in dem Diagramm von 11 gezeigt ist, berechnet und der festgelegte Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks auf der Basis des berechneten ersten Korrekturwerts korrigiert.
12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur Ta der Atmosphäre und einem zweiten Korrekturwert illustriert.
Ferner wird der zweite Korrekturwert in Bezug auf die Temperatur Ta der in den Kompressor 2 aufgenommenen Atmosphäre auf der Basis des Beziehungsausdrucks für die Temperatur Ta der Atmosphäre und den zweiten Korrekturwert, der in dem Diagramm von 12 gezeigt ist, berechnet und der festgelegte Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks des Weiteren auf der Basis des berechneten zweiten Korrekturwerts korrigiert.
Somit wird der korrigierte festgelegte Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks zum Berechnen des im Vorhergehenden beschriebenen Druckterms verwendet.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Cv und TH_Cv durch den Berechnungsabschnitt 21, wie in 7 und 8 gezeigt ist, berechnet.
Die berechneten Werte von PL_Cv, M_Cv und TH_Cv werden in den Korrekturabschnitt 22 eingegeben und die Werte von PL_Cv, M_Cv und TH_Cv werden durch den Korrekturabschnitt 22 korrigiert (Schritt S5).
Als Beispiel wird eine Beschreibung für die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P gegeben. Wie in 6 gezeigt ist, korrigiert der Korrekturabschnitt 22 den Wert von PL_Cv auf der Basis einer tatsächlichen Druckkorrektur und einer tatsächlichen Temperaturkorrektur.
Hierbei ist die tatsächliche Druckkorrektur eine Funktion, die auf dem tatsächlichen Messwert P1m des Drucks von Brennstoffgas stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, einem festgelegten Wert (vorbestimmten Druck) P1 desselben, dem tatsächlichen Messwert P3m des Gehäuse-Innendrucks und dem festgelegten Wert P3 desselben basiert.
Der Temperaturterm ist eine Funktion, die auf einem Messwert t1 der Brennstoffgastemperatur, die durch den gemeinsamen Temperatursensor 13C gemessen wird, und einem festgelegten Wert T derselben basiert.
Ferner können die tatsächliche Druckkorrektur und die tatsächliche Temperaturkorrektur auch gefiltert werden, wenn sie zum Korrigieren des Werts von PL_Cv verwendet werden.
Das Filtern verursacht einen Nachlauf erster Ordnung für die Werte der tatsächlichen Druckkorrektur und tatsächlichen Temperaturkorrektur in Bezug auf Änderungen des Brennstoffgasdrucks und der Brennstoffgastemperatur. Daher verringert der Wert des korrigierten PL_Cv dessen Empfindlichkeit für Änderungen des Brennstoffgasdrucks und der Brennstoffgastemperatur und er wird ein stabiler Wert.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Cv und TH_Cv durch den Korrekturabschnitt 22, wie in 7 und 8 gezeigt ist, korrigiert.
Die korrigierten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv werden in den Ventilsteuerabschnitt 23 eingegeben und in dem Ventilsteuerabschnitt 23 werden PL_Lift, M_Lift und TH_Lift, die die Öffnungsgrade der entsprechenden Strömungsraten-Einstellventile sind, auf der Basis einer vorab gespeicherten Funktion Fx4 berechnet (Schritt S6).
Als Beispiel wird eine Beschreibung, die die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P betrifft, gegeben. Wie in 6 gezeigt ist, berechnet der Ventilsteuerabschnitt 23 PL_Lift auf der Basis des Werts von PL_Cv und der Kennlinien des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P.
Das berechnete PL_Lift wird von dem Ventilsteuerabschnitt 23 an das Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P geliefert und somit wird der Öffnungsgrad des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P gesteuert.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Lift und TH_Lift durch den Ventilsteuerabschnitt 23 berechnet und somit werden der Öffnungsgrad des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und der Öffnungsgrad des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T gesteuert, wie in 7 und 8 gezeigt ist.
Mit der im Vorhergehenden angegebenen Konfiguration wird die Strömungsrate von Brennstoff, der einer der Pilotdüsen 11P, der Hauptdüsen 11M und der Haubendüsen 11T, beispielsweise der Pilotdüsen 11P, zuzuführen ist, durch Steuern des Öffnungsgrades (PL_Lift) des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, das den Pilotdüsen 11P entspricht, reguliert. Daher ist die Änderungssensitivität der Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform gegenüber einer Eingabe zur Änderung der Durchflussrate von Brennstoff, der den Pilotdüsen 11P zuzuführen ist, höher als die der in JP 2007 - 77 867 A offenbarten Technologie.
Insbesondere kann die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform auf eine Eingabe zur Änderung der Brennstoffströmungsrate, die im Vorhergehenden beschrieben ist, ohne die Verwendung eines Druck-Einstellventils oder dergleichen mit einer niedrigeren Änderungssensitivität als das Strömungsraten-Einstellventil, reagieren.
Somit kann die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform schneller auf die Eingabe zur Änderung der Brennstoffströmungsrate, die im Vorhergehenden beschrieben ist, im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A , die darauf unter Verwendung eines Druck-Einstellventils und eines Strömungsraten-Einstellventils reagiert, reagieren.
Andererseits kann, da die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform nicht mit einem Druck-Einstellventil versehen ist, die Anzahl von Druck-Einstellventilen im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A , in der die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M, die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T jeweils mit einem Druck-Einstellventil versehen sind, verringert werden.
Dies kann die Größe der Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform verringern, was es ermöglicht, den für eine Installation notwendigen Raum zu verringern. Dies macht eine Installation der Brennstoff-Zufuhreinheit 5 in dem Gasturbinenkraftwerk einfach, wodurch die Herstellung vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden.
Ferner kann, da es nicht notwendig ist, einen Druckverlust von Brennstoffgas in einem Druck-Einstellventil zu berücksichtigen, der Druck von Brennstoffgas, das der Brennkammer 3 zuzuführen ist, im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A niedrig gehalten werden.
Dies macht es möglich, eine für die Zufuhreinheit 11C, die Brennstoffgas zuführt, erforderliche Zusatzeinrichtung gering zu halten, wodurch die Herstellungskosten der Brennstoff-Zufuhreinheit 5 und des Gasturbinenkraftwerks 1 verringert werden.
Beispielsweise ist, da der Brennstoffgasdruck P1m, der auf der stromaufwärtigen Seite gemessen wird, und der Brennstoffgasdruck auf der stromabwärtigen Seite, der eine Funktion des festgelegten Werts P3 und dergleichen ist, zur Steuerung des Öffnungsgrades (PL_Lift) des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, das den Pilotdüsen 11P entspricht, verwendet werden, eine Steuerung in sowohl dem gedrosselten Bereich als auch dem nichtgedrosselten Bereich möglich.
Andererseits werden, da die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) auf der Basis des stromaufseitigen Brennstoffgasdrucks P1m, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, berechnet werden, auch wenn sich der Druck von Brennstoffgas, das zu der gemeinsamen Leitung 10C zugeführt wird, mit anderen Worten der Druck von Brennstoffgas stromauf der Strömungsraten-Einstellventile 13P, 13M und 13C, ändert, die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) auf der Basis des Drucks des Brennstoffgases nach der Änderung berechnet. Die Öffnungsgrade (PL_Lift, M_Lift und TH_Lift) der Strömungsraten-Einstellventile können auf der Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten gesteuert werden.
Ferner kann, da der Druckterm, der eine Funktion des festgelegten Werts P3 des Gehäuse-Innendrucks ist, und der Temperaturterm, der eine Funktion des festgelegten Werts T der Brennstoffgastemperatur ist, zum Berechnen der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) verwendet werden, der Einfluss von Änderungen des gemessenen Brennstoffgasdrucks auf die berechneten erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten im Vergleich zu einem Verfahren, das einen Druckterm, der eine Funktion von nur einem tatsächlich gemessenen Brennstoffgasdruck auf der stromabwärtigen Seite ist, und einen Temperaturterm, der eine Funktion von nur einer tatsächlich gemessenen Brennstoffgastemperatur ist, verwendet, gedämpft werden.
Der Einfluss des gemessenen Brennstoffgasdrucks auf das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T, d.h. das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und dem Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T, kann im Vergleich zu dem Verfahren, das nur den tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffgasdruck verwendet, gedämpft werden.
Beispielsweise werden, wenn mindestens einer von mehreren tatsächlich gemessenen stromabseitigen Brennstoffgasdrücken, die der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und dem Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T entsprechen, aufgrund eines Fehlers oder dergleichen im Messinstrument ein unrichtiger Brennstoffgasdruck ist, die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) auf der Basis des unrichtigen Brennstoffgasdrucks berechnet, wodurch das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und dem Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T beeinflusst wird.
Jedoch kann der Einfluss eines Fehlers oder dergleichen in dem Messinstrument durch Berechnen der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) unter Verwendung des stromabseitigen Brennstoffgasdrucks, der eine Funktion des festgelegten Werts P3 des Gehäuse-Innendrucks ist, eliminiert werden, wodurch der Einfluss auf das Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und dem Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T gedämpft wird.
Ferner können die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv) durch Berechnen von stromabseitigen Brennstoffgasdrücken, die den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T entsprechen, unter Verwendung des festgelegten Werts P3 des Gehäuse-Innendrucks als gemeinsamer Parameter berechnet werden. Dies ermöglicht, dass eine Brennstoffverteilung zwischen den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T, d.h. eine Brennstoffverteilung zwischen der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und dem Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T, die im Vergleich zu einem Verfahren, das keinen festgelegten Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks verwendet, in günstiger Weise durchgeführt wird.
Ferner ist für den Fall, dass festgelegte Werte (unterschiedliche festgelegte Werte) des stromabseitigen Brennstoffgasdrucks individuell für die Pilotdüsen 11P, die Hauptdüsen 11M und die Haubendüsen 11T verwendet werden, wenn der Differenzdruck zwischen dem stromabseitigen Brennstoffdruck, der im Vorhergehenden beschrieben ist, und einem tatsächlichen stromabseitigen Brennstoffdruck zunimmt, es notwendig, die festgelegten Werte der individuellen stromabseitigen Brennstoffgasdrücke zu ändern, wodurch es schwierig wird, diese zu ändern. Insbesondere ist es schwierig, diese an dem Ort zu ändern, an dem das Gasturbinenkraftwerk 1 installiert ist.
Im Gegensatz dazu muss die Brennstoff-Zufuhreinheit 5 dieser Ausführungsform nur einen festgelegten Wert P3 von einem Gehäuse-Innendruck ändern, wodurch es einfach wird, mit diesem Punkt umzugehen.
Da der Korrekturabschnitt 22 vorgesehen ist, können Abweichungen, die in den Werten der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv), die durch den Berechnungsabschnitt 21 berechnet werden, enthalten sind, unter Verwendung des tatsächlichen Messwerts P3 des Gehäuse-Innendrucks und des tatsächlichen Messwerts t der Brennstoffgastemperatur korrigiert werden.
Es ist anzumerken, dass die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv), die durch den Berechnungsabschnitt 21 berechnet werden, durch den Korrekturabschnitt 22, wie in der im Vorhergehenden angegebenen Ausführungsform, korrigiert werden können oder die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv, M_Cv und TH_Cv), die durch den Berechnungsabschnitt 21 berechnet werden, auch direkt ohne Korrektur an den Ventilsteuerabschnitt 23 geliefert werden können; es besteht keine spezielle Beschränkung.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 13 bis 16 beschrieben.
Obwohl die Grundkonfiguration eines Gasturbinenkraftwerks dieser Ausführungsform die gleiche wie die der ersten Ausführungsform ist, unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform insofern, als in der gemeinsamen Leitung ein gemeinsames Druck-Einstellventil vorgesehen ist. Demgemäß wird in dieser Ausführungsform nur die Umgebung der gemeinsamen Leitung unter Verwendung von 13 bis 16 beschrieben und Beschreibungen der anderen Komponenten und dergleichen sind weggelassen.
13 ist ein Schemadiagramm, das den Strom von Brennstoffgas in einer Brennstoff-Zufuhreinheit und einer Brennkammer in dem Gasturbinenkraftwerk gemäß dieser Ausführungsform illustriert.
Die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform haben die gleichen Bezugszeichen erhalten und deren Beschreibungen sind weggelassen.
Wie in 13 gezeigt ist, führt eine Brennstoff-Zufuhreinheit 105 eines Gasturbinenkraftwerks 101 dieser Ausführungsform Brennstoffgas zu der Brennkammer 3 zu. Insbesondere führt die Brennstoff-Zufuhreinheit 105 Brennstoffgas zu den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T, die in der Brennkammer 3 vorgesehen sind, zu.
Die Brennstoff-Zufuhreinheit 105 ist hauptsächlich mit einer gemeinsamen Leitung 110C, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M, der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T und einer Steuereinheit 120 versehen.
Wie in 13 gezeigt ist, ist die gemeinsame Leitung 110C eine Leitung, die Brennstoffgas zu der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T zuführt.
Ein Ende der gemeinsamen Leitung 110C ist mit der Zufuhreinheit 11C, die Brennstoffgas zuführt, verbunden und das andere Ende ist mit der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T verbunden.
Ferner ist die gemeinsame Leitung 110C mit dem gemeinsamen Drucksensor 12C, der den Druck des Brennstoffgases misst, dem gemeinsamen Temperatursensor 13C, der die Temperatur des Brennstoffgases misst, und einem gemeinsamen Druck-Einstellventil (Druck-Einstellabschnitt) 114C, das den Druck des Brennstoffgases reguliert, versehen.
Das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C reguliert den Druck eines Brennstoffgasstroms stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T auf einen vorbestimmten festgelegten Wert P1.
Beispielsweise wird das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C durch die Steuereinheit 120 so gesteuert, dass es den Druck des stromaufseitigen Brennstoffgases, der im Vorhergehenden beschrieben ist, auf den festgelegten Wert P1 auf der Basis des Werts des Brennstoffgasdrucks, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, reguliert.
14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Steuerabschnitts in 13 illustriert.
Wie in 13 und 14 gezeigt ist, steuert die Steuereinheit 120 die Öffnungsgrade des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T.
Wie in 14 gezeigt ist, ist die Steuereinheit 120 mit einem Berechnungsabschnitt 121, dem Korrekturabschnitt 22 und dem Ventilsteuerabschnitt 23 versehen.
Die Einzelheiten der Steuerung, die durch die Steuereinheit 120 durchgeführt wird, werden im Folgenden beschrieben.
Der Berechnungsabschnitt 121 berechnet CSO auf der Basis eines Last-Steuersignals und er berechnet PL_CSO, M_CSO und TH_CSO.
Ferner berechnet der Berechnungsabschnitt 121 PL_Cv, M_Cv und TH_Cv.
Als Nächstes wird die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung, die durch die Steuereinheit 120 durchgeführt wird, die ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, unter Bezugnahme auf 15 usw. beschrieben. Da die generelle Arbeitsweise des Gasturbinenkraftwerks 101 dieser Ausführungsform ähnlich der der ersten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung hiervon weggelassen.
15 ist ein Flussdiagramm, das das Brennstoffgas-Zufuhrsteuerverfahren der Steuereinheit in 13 illustriert.
Nun wird eine Berechnung der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv, die ein Merkmal der durch die Steuereinheit 120 durchgeführten Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung ist (Schritt S14), beschrieben. Mit anderen Worten wird, da die Schritte von der Berechnung des Last-Steuersignalwerts (Schritt S1) bis zur Berechnung der Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte (Schritt S3), die Korrektur der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (Schritt S5) und die Berechnung der Öffnungsgrade (Schritt S6) die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, eine Beschreibung derselben weggelassen.
Als Beispiel wird eine Beschreibung für die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P angegeben. Der Berechnungsabschnitt 121 berechnet den Wert von PL_Cv auf der Basis von PL_Gf, einem Druckterm und einem Temperaturterm.
Der Temperaturterm ist eine Funktion, die auf dem festgelegten Wert T der Brennstoffgastemperatur basiert, wie in der ersten Ausführungsform.
Der Druckterm ist eine Funktion, die auf dem festgelegten Wert (vorgegebenen Wert) P1 des Brennstoffgasdrucks stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P und einem festgelegten Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks basiert.
Der festgelegte Wert P1 des Brennstoffgasdrucks ist ein festgelegter Wert des Brennstoffgasdrucks, der durch das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C reguliert wird.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Cv und TH_Cv durch den Berechnungsabschnitt 121 berechnet.
16 ist ein Diagramm, das Änderungen des Brennstoffgasdrucks an den individuellen Teilen in Bezug zur Gasturbinenlast illustriert.
Dies wird von der stromaufwärtigen Seite des Brennstoffgasstroms beschrieben. Da der Druckverlust der Brennstoffzufuhrleitung zunimmt, wenn die Gasturbinenlast zunimmt, wie in 16 gezeigt ist, nimmt der Druck P0 des von der Zufuhreinheit 11C zugeführten Brennstoffgases schrittweise ab. Der Druck des von der Zufuhrleitung 11C zugeführten Brennstoffgases wird durch das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C auf einen im Wesentlichen festen festgelegten Wert P1 reguliert. Mit anderen Worten ist der Differenzdruck zwischen den Drücken P0 und P1 ein Differenzdruck an dem gemeinsamen Druck-Einstellventil 114C.
Andererseits nimmt der festgelegte Wert P3 des Drucks in dem Gehäuse, in dem die Brennkammer 3 angeordnet ist, schrittweise zu, wenn die Gasturbinenlast zunimmt, wie in 16 gezeigt ist. Ferner nimmt der Druckverlust P2 - P3 an den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T ebenfalls schrittweise zu, wenn die Gasturbinenlast zunimmt.
Daher nehmen die festgelegten Werte P2 der Brennstoffgasdrücke an dem Hauptverteiler 12M und dem Haubenverteiler 12T, die aus dem festgelegten Wert P3 des Gehäuse-Innendrucks berechnet werden, der Druckverlust P2 - P3 usw. ebenfalls schrittweise zu, wenn die Gasturbinenlast zunimmt.
Hierbei wird, da eine Differenz (P2m - P2) zwischen den festgelegten Werten P2 an den individuellen Verteilern 12P, 12M und 12T und tatsächlich gemessenen Druckwerten P2m bestehen kann, eine Korrektur durch den im Vorhergehenden beschriebenen Korrekturabschnitt 22 durchgeführt.
Ferner ist der Differenzdruck zwischen den Drücken P1 und P2m ein Differenzdruck an jedem der Strömungsraten-Einstellventile 13P, 13M und 13T.
Mit der im Vorhergehenden angegebenen Konfiguration ist, da das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C in der gemeinsamen Leitung 110C, die Brennstoff der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M, der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T zuführt, angeordnet ist, das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C nicht durch Änderungen des Brennstoffverteilungsverhältnisses zwischen der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M, der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P und der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T beeinflusst. Dies kann Variationen der Spezifikation, die für das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C erforderlich ist, unterdrücken, wodurch es einfach wird, gemeinsame Spezifikationen für das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C zu verwenden.
Andererseits kann, da das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C den Brennstoffgasdruck stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise den festen festgelegten Wert P1, steuert, ein Druckverlust in dem gemeinsamen Druck-Einstellventil 114C im Vergleich zu dem Druck-Einstellventil der Technologie von JP 2007-77867A , in dem die Differenzdrücke an dem Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P, dem Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M und dem Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T konstant gehalten werden, gedämpft werden. Daher kann der Druck von Brennstoffgas, das der gemeinsamen Leistung 110C und dem gemeinsamen Druck-Einstellventil 114C zuzuführen ist, im Vergleich zur Technologie von JP 2007 - 77 867 A niedrig gehalten werden.
Ferner wird, auch wenn sich der Druck von Brennstoffgas, das der gemeinsamen Leitung 110C zugeführt wird, ändert, der Druck auf den vorbestimmten festgelegten Wert P1 durch das gemeinsame Druck-Einstellventil 114C reguliert. Da Änderungen des Drucks des Brennstoffgases, das in das Pilot-Strömungsraten-Einstellventil 13P, das Haupt-Strömungsraten-Einstellventil 13M und das Hauben-Strömungsraten-Einstellventil 13T strömt, gedämpft werden können, kann die Druckdifferenz zwischen dem Wert P1m des tatsächlichen stromaufseitigen Brennstoffgasdrucks und dem festgelegten Wert P1 des Brennstoffgasdrucks, der zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten verwendet wird, verringert werden.
Da der festgelegte Wert P1 des Brennstoffgasdrucks zum Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv verwendet wird, können die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv berechnet werden, ohne von Veränderungen des Werts P1m des gemessenen Brennstoffgasdrucks beeinflusst zu werden, im Vergleich zu dem Verfahren, das den Wert P1m des tatsächlich gemessenen stromaufseitigen Brennstoffgasdrucks verwendet.
Modifikation der zweiten Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 17 bis 22 beschrieben.
Obwohl die Grundkonfiguration eines Gasturbinenkraftwerks der Modifikation die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform ist, unterscheidet sich die Modifikation von der zweiten Ausführungsform insofern, als ein Verfahren zur Steuerung der Strömungsraten-Einstellventile während einer Drosselung hinzugefügt wird. Daher werden in der Modifikation nur Merkmale in Verbindung mit einer Steuerung der Strömungsraten-Einstellventile unter Bezugnahme auf 17 bis 22 beschrieben, und Beschreibungen der anderen Komponenten und dergleichen sind weggelassen.
17 ist ein Schemadiagramm, das den Strom von Brennstoffgas in einer Brennstoff-Zufuhreinheit und einer Brennkammer in dem Gasturbinenkraftwerk gemäß dieser Modifikation illustriert.
Die gleichen Komponenten wie die der zweiten Ausführungsform haben die gleichen Bezugszeichen erhalten und eine Beschreibung derselben ist weggelassen.
Wie in 17 gezeigt ist, führt eine Brennstoff-Zufuhreinheit 205 eines Gasturbinenkraftwerks 201 dieser Ausführungsform Brennstoffgas zu der Brennkammer 3 zu. Insbesondere führt die Brennstoff-Zufuhreinheit 205 Brennstoffgas zu den Pilotdüsen 11P, den Hauptdüsen 11M und den Haubendüsen 11T, die in der Brennkammer 3 vorgesehen sind, zu.
Die Brennstoff-Zufuhreinheit 205 ist hauptsächlich mit einer gemeinsamen Leitung 110C, der Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M, der Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P, der Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T und einer Steuereinheit (Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit) 220 versehen.
18 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustriert.
Wie in 17 und 18 gezeigt ist, steuert die Steuereinheit 220 die Öffnungsgrade des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, des Haupt-Strömungsraten-Einstellventils 13M und des Hauben-Strömungsraten-Einstellventils 13T.
Wie in 18 gezeigt ist, ist die Steuereinheit 220 mit einem Berechnungsabschnitt 221, einem Korrekturabschnitt 222 und dem Ventilsteuerabschnitt 23 versehen.
Die Einzelheiten der Steuerung, die durch die Steuereinheit 220 durchgeführt wird, sind im Folgenden beschrieben.
Der Berechnungsabschnitt 221 berechnet PL_Cv, M_Cv und TH_Cv für den Strom von Brennstoffgas in den Strömungsraten-Einstellventilen 13P, 13M und 13T für gedrosselte und nichtgedrosselte Fälle.
Der Korrekturabschnitt 222 korrigiert PL_Cv usw. während einer Drosselung und Nichtdrosselung auf der Basis einer tatsächlichen Druckkorrektur und einer tatsächlichen Temperaturkorrektur und er stellt fest, ob der Strom gedrosselt oder nichtgedrosselt ist, indem er die Werte von PL_Cv usw. während eines Drosselns und Nichtdrosselns berechnet, und er schaltet zwischen diesen um.
Als Nächstes wird die Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung, die durch die Steuereinheit 220 durchgeführt wird, die ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, unter Bezugnahme auf 19 usw. beschrieben. Da die generelle Arbeitsweise des Gasturbinenkraftwerks 201 dieser Ausführungsform die gleiche wie die der ersten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
19 ist ein Flussdiagramm, das die durch die Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 durchgeführte Steuerung illustriert. 20 bis 22 sind Diagramme, die einen Teil der Steuerlogik der Brennstoff-Zufuhreinheit in 17 illustrieren.
Nun wird eine Berechnung der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv, die ein Merkmal der Brennstoffgas-Zufuhrsteuerung der Steuereinheit 220 ist (Schritte S14 und S24), und eine Korrektur und Auswahl der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (Schritt S25) beschrieben.
Mit anderen Worten sind, da die Schritte von der Berechnung des Last-Steuersignalwerts (Schritt S1) bis zur Berechnung der Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte (Schritt S3) und die Berechnung der Öffnungsgrade (Schritt S6) die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, eine Beschreibung derselben weggelassen.
Wie in 19 gezeigt ist, werden die Brennstoff-Strömungsraten-Steuersignalwerte PL_Gf, M_Gf und TH_Gf, die in Schritt S3 berechnet werden, in den Berechnungsabschnitt 221 eingegeben, wo die Werte von erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv für den Fall, dass der Strom von Brennstoffgas in dem Strömungsraten-Einstellventil ein nichtgedrosselter Strom ist, berechnet werden (Schritt S14) und die Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv für den Fall, dass es ein gedrosselter Strom ist, berechnet werden (Schritt S24).
Da ein Verfahren zur Berechnung der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv für den Fall eines nichtgedrosselten Stroms das gleiche wie das der zweiten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung desselben weggelassen, und ein Verfahren zur Berechnung der Werte der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten PL_Cv, M_Cv und TH_Cv für den Fall eines gedrosselten Stroms beschrieben.
Als Beispiel wird eine Beschreibung für die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P gegeben. Der Berechnungsabschnitt 221 berechnet den Wert von PL_Cv auf der Basis von PL_Gf, dem Druckterm während einer Drosselung und dem Temperaturterm.
Hierbei ist der Druckterm während einer Drosselung eine Funktion, die auf dem tatsächlichen Messwert P1m des Brennstoffgasdrucks stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, basiert.
Für den Temperaturterm wird die gleiche Funktion für sowohl eine Drosselung als auch eine Nichtdrosselung verwendet.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Cv und TH_Cv durch den Berechnungsabschnitt 221, wie in 21 und 22 gezeigt ist, berechnet.
Die berechneten Werte von PL_Cv, M_Cv und TH_Cv werden in den Korrekturabschnitt 222 eingegeben, die Werte von PL_Cv usw. werden durch den Korrekturabschnitt 222 berechnet und es wird aus einer Druckberechnung festgestellt, ob die Werte von PL_Cv usw. Werte während einer Drosselung oder Nichtdrosselung sind, und die Werte von PL_Cv usw. werden zwischen diesen umgeschaltet (Schritt 25).
Als Beispiel wird eine Beschreibung für die Pilot-Brennstoffzufuhrleitung 10P gegeben. Wie in 20 gezeigt ist, wird zunächst PL_Cv während einer Nichtdrosselung auf der Basis einer tatsächlichen Druckkorrektur für eine Nichtdrosselung korrigiert und PL_Cv während einer Drosselung auf der Basis einer tatsächlichen Druckkorrektur für eine Drosselung korrigiert.
Hierbei ist die tatsächliche Druckkorrektur für eine Drosselung eine Funktion, die auf dem tatsächlichen Messwert P1m des Brennstoffgasdrucks stromauf des Pilot-Strömungsraten-Einstellventils 13P, der durch den gemeinsamen Drucksensor 12C gemessen wird, und dem festgelegten Wert (vorbestimmten Druck) P1 desselben basiert.
Da die tatsächliche Druckkorrektur für eine Nichtdrosselung die gleiche wie die der ersten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
PL_Cv, das auf der Basis der individuellen tatsächlichen Druckkorrekturen korrigiert wurde, wird in einen Schaltabschnitt 222S eingegeben, wo im Falle einer Drosselung auf PL_Cv für eine Drosselung umgeschaltet wird und im Falle einer Nichtdrosselung auf PL_Cv für eine Nichtdrosselung umgeschaltet wird. Das gewählte PL_Cv wird auf der Basis einer tatsächlichen Temperaturkorrektur korrigiert.
Da die tatsächliche Temperaturkorrektur die gleiche wie in der zweiten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
Auch für die Haupt-Brennstoffzufuhrleitung 10M und die Hauben-Brennstoffzufuhrleitung 10T werden die Werte von M_Cv und TH_Cv durch den Korrekturabschnitt 222 korrigiert und umgeschaltet, wie in 21 und 22 gezeigt ist.
Mit der im Vorhergehenden angegebenen Konfiguration kann je nachdem, ob der Strom von Brennstoffgas in den Strömungsraten-Einstellventilen 13P, 13M und 13T ein nichtgedrosselter Strom oder ein gedrosselter Strom ist, die Strömungsrate des Brennstoffgases in geeigneter Weise reguliert werden.
Obwohl die Gasturbinenkraftwerke eines Vormischungsverbrennungstyps in der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform und der Modifikation der zweiten Ausführungsform, die im Vorhergehenden beschrieben sind, beschrieben wurden, kann die vorliegende Erfindung auch für ein Gasturbinenkraftwerk eines Diffusionsverbrennungstyps verwendet werden. Beispiele für das Gasturbinenkraftwerk des Diffusionsverbrennungstyps umfassen eine Anlage, die mit einer Art einer Brennstoffdüse für eine Diffusionsverbrennung ausgestattet ist, und eine Anlage, die mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Brennstoffdüsen für eine Diffusionsverbrennung ausgestattet ist.
Bezugszeichenliste

1, 101,: Gasturbinenkraftwerk
201 2: Kompressor
3: Brennkammer
4: Turbine
5: Brennstoff-Zufuhreinheit (Brennstoff-Zufuhrvorrichtung)
10C, 110C: gemeinsame Leitung
10M: Haupt-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung)
10P: Pilot-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung)
10T: Hauben-Brennstoffzufuhrleitung (Brennstoffzufuhrleitung)
11P: Pilotdüse (Brennstoffdüse)
11M: Hauptdüse (Brennstoffdüse)
11T: Haubendüse (Brennstoffdüse)
12C: gemeinsamer Drucksensor (Druckmesseinheit)
13P: Pilot-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil)
13M: Haupt-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil)
13T: Hauben-Strömungsraten-Einstellventil (Strömungsraten-Einstellventil)
20, 220: Steuereinheit (Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit)
21, 121,: Berechnungsabschnitt
221 22, 222: Korrekturabschnitt
23: Ventilsteuerabschnitt
114C: gemeinsames Druck-Einstellventil (Druckeinstellabschnitt)

Claims

Eine Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5), die konfiguriert ist, um die Strömungsraten von Brennstoff zu steuern, der Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, welche in einer Brennkammer (3) einer Gasturbine (4) vorgesehen sind, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Vielzahl von Strömungsraten-Einstellventilen (13T, 13M, 13P), die in Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) vorgesehen sind, welche Brennstoff zu den Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) zuführen, und die die Strömungsraten von durch die Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) strömendem Brennstoff regulieren, einen Berechnungsabschnitt (21), der erforderliche Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) entsprechend den Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck (Plm,P1) in dem Brennstoffstrom stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P), einem vorab als ein Brennstoffdruck (P3) stromab der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) bestimmten Druck, und den Strömungsraten von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, berechnet, und einen Ventilsteuerabschnitt (23), der die Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) auf der Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) steuert.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1, ferner mit: einer Druckmesseinheit (12C), die einen Brennstoffdruck stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) misst, wobei der durch die Druckmesseinheit (12C) gemessene Druck (P1m) als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) verwendet wird.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) unterschiedliche Arten von Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) sind, und die Vielzahl von Strömungsraten-Einstellventilen (13T, 13M, 13P) in einer Vielzahl von Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) vorgesehen sind, welche Brennstoff unabhängig zu den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) zuführen, einen Berechnungsabschnitt (21), der einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck (P1m, P1) in dem Brennstoffstrom stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P), einem vorab als ein Brennstoffdruck (P3) stromab der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) bestimmten Druck und der Strömungsrate von Brennstoff, der einer Brennstoffdüse aus den unterschiedlichen Arten der Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, berechnet, wobei der erforderliche Strömungsratenkoeffizient der Koeffizient des Strömungsraten-Einstellventils (13T,13M,13P) ist, welches der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) entspricht, und einen Ventilsteuerabschnitt (23), der den Öffnungsgrad des Strömungsraten-Einstellventils, das der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) entspricht, auf der Basis des erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) steuert.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5;105;205) gemäß Anspruch 3, ferner mit: einem Druckeinstellabschnitt (114C), der in einer gemeinsamen Leitung (110C) vorgesehen ist, welche Brennstoff zu allen Brennstoff-Zufuhrleitungen (10T, 10M, 10P) zuführt, und der den Brennstoffdruck (P1) stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) auf einen vorbestimmten Wert reguliert, wobei ein vorbestimmter Druck (P1) als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen des erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) verwendet wird.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (105;205) gemäß Anspruch 4, wobei die Strömungsrate von Brennstoff, welcher der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) zuzuführen ist, aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, welcher der Brennkammer (3) zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis einer Last der Gasturbine (4) bestimmt wird, und einem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) berechnet wird, und der stromaufseitige Brennstoffdruck (P1) ein auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmter Druck ist.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5;105;205) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Strömungsrate von Brennstoff, welcher der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) zuzuführen ist, aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, der der Brennkammer (3) zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis der Last der Gasturbine (4) bestimmt wird, und dem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) berechnet wird, und der stromabseitige Brennstoffdruck (P2) ein Druck ist, der auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmt wird.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5;105;205) gemäß Anspruch 6, wobei der stromabseitige Brennstoffdruck (P2) ein Druck ist, der auf der Basis eines Drucks (P3) in einem Gehäuse berechnet wird, in welchem die Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) angeordnet sind, und der Druck (P3) in dem Gehäuse, in welchem die Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) angeordnet sind, ein Druck ist, welcher vorab auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmt wird.
Die Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5;105;205) gemäß Anspruch 7, ferner mit einem Korrekturabschnitt (22;222), der die durch den Berechnungsabschnitt (21;121;221) berechneten erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) auf der Basis von mindestens einem tatsächlichen Messwert des Drucks (P3m) in dem Gehäuse korrigiert.
Ein Gasturbinenkraftwerk (1; 101; 201), mit: einem Kompressor (2), welcher Luft komprimiert, einer Brennkammer (3), die Hochtemperatur-Verbrennungsgas durch Verbrennen eines Gasgemisches der komprimierten Luft und von Brennstoff erzeugt, einer Turbine (4), die eine Dreh-Antriebskraft aus dem Verbrennungsgas gewinnt, und der Brennstoff-Zufuhrvorrichtung (5;105;205) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die den Brennstoff zu der Brennkammer (3) zuführt.
Eine Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220), die konfiguriert ist zum Steuern von Strömungsraten von Brennstoff, der in einer Brennkammer (3) einer Gasturbine (4) vorgesehenen Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) zuzuführen ist, wobei die Steuereinheit (20;120;220) aufweist: einen Berechnungsabschnitt (21;121;221), der erforderliche Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv, TH_Cv) auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck (P1, P1m) in dem Brennstoffstrom stromauf von Strömungsraten-Einstellventilen (13T,13M,13P), welche die Strömungsraten von Brennstoff, der den Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, regulieren, einem vorab als ein Brennstoffdruck (P3) stromab der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) bestimmten Druck und den Strömungsraten von Brennstoff, welcher den Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) zuzuführen ist, berechnet, wobei die erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) Koeffizienten der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) sind, die den Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) entsprechen, und einen Ventil-Steuerabschnitt (23), der die Öffnungsgrade der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) auf der Basis der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) steuert.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß Anspruch 10, wobei ein gemessener Druck (P1m) als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen der erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) verwendet wird.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) unterschiedliche Arten von Brennstoffdüsen (11T, 11M, 11P) sind, und die Steuereinheit (20;120;220) ferner aufweist: einen Berechnungsabschnitt (21;121;221), der einen erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) auf der Basis von mindestens einem Brennstoffdruck (P1, P1m) in dem Brennstoffstrom stromauf der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P), welche die Strömungsraten von Brennstoff regulieren, der den unterschiedlichen Arten der Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, einem vorab als ein Brennstoffdruck (P3) stromab der Strömungsraten-Einstellventile (13T,13M,13P) bestimmten Druck und der Strömungsrate von Brennstoff, welcher einer Brennstoffdüse (11T,11M,11P) aus den unterschiedlichen Arten der Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) zuzuführen ist, berechnet, wobei der erforderliche Strömungsratenkoeffizient (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) der Koeffizient des Strömungsraten-Einstellventils (13T,13M,13P) ist, das der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) entspricht, und einen Ventil-Steuerabschnitt (23), der den Öffnungsgrad des Strömungsraten-Einstellventils (13T,13M,13P), das der einen Düse (11T,11M,11P) entspricht, auf der Basis des erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) steuert.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20) gemäß Anspruch 12, wobei ein vorbestimmter Druck (P1) als der stromaufseitige Brennstoffdruck zur Verwendung beim Berechnen des erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) verwendet wird.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß Anspruch 13, wobei die Strömungsrate von Brennstoff, welcher der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) zuzuführen ist, aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, welcher der Brennkammer (3) zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis einer Last der Gasturbine (4) bestimmt wird, und einem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) berechnet wird, und der stromaufseitige Brennstoffdruck (P1) ein auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmter Druck ist.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Strömungsrate von Brennstoff, der der einen Brennstoffdüse (11T,11M,11P) zuzuführen ist, aus der Gesamtströmungsrate von Brennstoff, der der Brennkammer (3) zuzuführen ist, wobei die Gesamtströmungsrate auf der Basis der Last der Gasturbine (4) bestimmt wird, und dem Brennstoffverteilungsverhältnis zwischen den unterschiedlichen Arten von Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) berechnet wird, und der stromabseitige Brennstoffdruck (P3) ein auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmter Druck ist.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß Anspruch 15, wobei der stromabseitige Brennstoffdruck (P2) auf der Basis eines Drucks (P3) in einem Gehäuse, in welchem die Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) angeordnet sind, berechnet wird, und der Druck (P3) in dem Gehäuse, in welchem die Brennstoffdüsen (11T,11M,11P) angeordnet sind, ein vorab auf der Basis der Gesamtströmungsrate von Brennstoff bestimmter Druck ist.
Die Brennstoff-Strömungsraten-Steuereinheit (20;120;220) gemäß Anspruch 16, ferner mit einem Korrekturabschnitt (22;222), der die durch den Berechnungsabschnitt (21;121;221) berechneten erforderlichen Strömungsratenkoeffizienten (PL_Cv,M_Cv,TH_Cv) auf der Basis mindestens eines tatsächlichen Messwerts des Drucks (P3m) im Gehäuse korrigiert.