DE112013004755T5

DE112013004755T5 - Verfahren zur Steuerung eines Kühlsystems einer Gasturbine, Steuervorrichtung zur Durchführung desselben und Gasturbinenanlage mit der Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112013004755T5
Application number: DE112013004755.1T
Authority: DE
Inventors: Akihito Kunihiro
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: WO2014050163A1; KR20150036248A; CN104520555A; JP5787857B2; US10465563B2; CN104520555B; JP2014070510A; DE112013004755B4; US20140083108A1; KR101576429B1

Abstract

Ein Gasturbinenkühlsystem der Erfindung enthält einen Kühler, der Druckluft kühlt, die von einem Luftkompressor entnommen wird, um Kühlluft zu machen, einen Kühlluftkompressor, der die Kühlluft einer Verbrennungsraumverkleidung einer Brennkammer zuführt, und einen IGV, der eine Kühlluftflussrate regelt. Die Steuervorrichtung des Gasturbinenkühlsystems enthält ein Zielwerteinstellteil, das einen Zielwert in Bezug auf einen Flussratenäquivalentwert der Kühlluft entsprechend einer erfassten Kühllufttemperatur bestimmt, ein Korrekturantriebsausmaßberechnungsteil, das ein Korrekturantriebsausmaß erhält, welches eine Abweichung des erfassten Flussratenäquivalentwertes der Kühlluft in Bezug auf den Zielwert verringert, und ein Antriebsbefehlsausgabeteil, das einen Antriebsbefehl entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß an den IGV ausgibt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kühlsystems einer Gasturbine zum Kühlen eines einem Verbrennungsgas ausgesetzten Hochtemperaturabschnitts in einer Gasturbine, eine Steuervorrichtung, die dieses durchführt und eine Gasturbinenanlage mit der Steuervorrichtung.
Die Erfindung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2012-215127 , die am 27. September 2012 eingereicht wurde, und deren Inhalt durch Bezugnahme hiermit eingeschlossen wird.
Stand der Technik
Eine Gasturbine enthält einen Luftkompressor, der Außenluft komprimiert und Druckluft erzeugt, eine Mehrzahl von Brennkammern, die einen Treibstoff in der Druckluft verbrennen und ein Verbrennungsgas erzeugen, und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas getrieben wird. In der Gasturbine, da eine Verbrennungsraumverkleidung der Brennkammer, eine Schaufel oder ein Flügel der Turbine oder ähnliches dem Verbrennungsgas mit hoher Temperatur ausgesetzt sind, ist es nötig, die Hochtemperaturabschnitte vor der Hitze des Verbrennungsgases zu schützen, indem die Hochtemperaturabstände gekühlt werden.
Patentdokument 1, das im Anschluss erwähnt wird, beschreibt ein Kühlsystem zum Kühlen eines Übergangsstücks (Verbrennungsraumverkleidung) der Brennkammer, was einer der Abschnitte der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine ist. Das Kühlsystem enthält einen Kühler, der von einem Luftkompressor entnommene Druckluft kühlt, und einen Kühlluftkompressor, der die von dem Kühler gekühlte Druckluft mit Druck beaufschlagt und die Druckluft an ein Übergangsstück einer Brennkammer als Kühlluft liefert.
Dokument des Stands der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer 2000-265856

Offenbarung der Erfindung
Problem, das die Erfindung löst
Um ein Ausbrennen der Hochtemperaturabschnitte zu vermeiden, ist es nötig, eine hinreichende Flussrate von Kühlluft zu den Hochtemperaturabschnitten zu liefern, wie etwa an die Verbrennungsraumverkleidung der Brennkammer. Andererseits, wenn die Kühlluftflussrate erhöht wird, steigt nicht nur die Leistung des Kühlluftkompressors, sondern auch eine Wärmeaustauschmenge, die die Druckluft kühlt, wird erhöht, und somit wird die Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine verringert. In dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Kühlsystem wird kein bestimmtes Steuerverfahren der Kühlluft, um gleichzeitig eine Kühlung der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine und eine Effizienz der Gasturbine zu erreichen, offenbart.
Daher um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems einer Gasturbine bereit zu stellen, das in der Lage ist, die Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine hinreichend zu kühlen und die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine zu verbessern, eine Steuervorrichtung, die dieses ausführt, und eine Gasturbinenanlage, mit der Steuervorrichtung bereit zu stellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Steuerung eines Kühlsystems einer Gasturbine, wobei das Kühlsystem ausgestattet ist mit: einem Kühler, der von einem Luftkompressor der Gasturbine entnommene Druckluft kühlt, um Kühlluft bereitzustellen, und mit einem Kühlluftkompressor, der Kühlluft zu einem einem Verbrennungsgas in der Gasturbine ausgesetzten Hochtemperaturabschnitt liefert, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmten eines Zielwertes in Bezug auf einen Flussratenäquivalentwert der dem Hochtemperaturabschnitt zugeführten Kühlluft entsprechend einer erfassten Kühllufttemperatur, Verwenden einer Zielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Zielwert und einer Kühllufttemperatur bestimmt, Berechnen eines Korrekturantriebsausmaß, das eine Abweichung des erfassten Flussratenäquivalentwertes der Kühlluft in Bezug auf den Zielwert verringert, als ein Korrekturantriebsausmaß eines eine Kühlluftflussrate regelnden Kühlluftflussregulators, und Ausgeben eines Antriebsbefehls entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß den Kühlluftflussregulator.
Wenn der Flussratenäquivalentwert der Kühlluft auf den Zielwert durch Regeln des Antriebsausmaßes des Kühlluftflussregulators gesteuert wird, wird die dem Hochtemperaturabschnitt der Gasturbine zugeführte Kühlluftflussrate in etwa gleich dem Zielwert. Auch wenn so die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführte Kühlluftflussrate gesteuert werden kann, kann jedoch, wenn nicht auf die der Kühllufttemperatur entsprechenden Kühlluftflussrate gesteuert werden kann, die Temperatur des Hochtemperaturabschnitts nicht gemanagte werden, um gleich oder kleiner als eine vorgegebenen Temperatur zu sein. Daher wird in dem Steuerverfahren der Zielwert des Flussratenäquivalentwertes entsprechend der dem Hochtemperaturabschnitt zugeführten Kühllufttemperatur bestimmt, und der Flussratenäquivalentwert wird so gesteuert, dass er der Zielwert wird, und somit wird die Temperatur des Hochtemperaturabschnitts gemanagte, um kleiner oder gleich einer vorgegebenen Temperatur zu sein, indem die Kühlluftflussrate auf den Zielwert der Flussrate entsprechend der Kühllufttemperatur eingestellt wird. Da es nicht notwendig ist, die Kühlluftzufuhr zu dem Hochtemperaturabschnitt unnötig zu erhöhen, kann in dem Steuerverfahren zusätzlich die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine verbessert werden.
Bei dem Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems einer Gasturbine kann die Zielwerteinstellfunktion eine Beziehung zwischen dem Zielwert der Kühllufttemperatur und einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert bestimmen und in dem Schritt der Bestimmung des Zielwertes kann ein Zielwert entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und dem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert unter Verwendung der Zielwerteinstellfunktion bestimmt werden.
Wenn der Gasturbinenausgabeäquivalentwert erhöht wird, wird die Wärmemenge, die den Hochtemperaturabschnitt erwärmt, erhöht. Somit wird in dem Steuerverfahren durch Bestimmten des Zielwerts entsprechend dem Gasturbinenausgabeäquivalentwert, auch wenn der Gasturbinenäquivalentwert erhöht wird und die den Hochtemperaturabschnitt erwärmende Wärmemenge erhöht wird, die Temperatur des Hochtemperaturabschnitts kleiner als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur werden.
Jedes der oben genannten Verfahren zum Steuern des Kühlsystems einer Gasturbine mit einem Schritt: Bestimmen eines Vorherigen-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur unter Verwendung einer Antriebsausmaßeinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur und dem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators anzeigt, wobei ein Antriebsbefehl entsprechend einem Antriebsausmaß, in dem das Korrekturantriebsausmaß dem in dem Schritt der Bestimmung des Vorherigen-Antriebsausmaß bestimmten Vorherigen-Antriebsausmaß hinzuaddiert wird, in den Schritt zu Ausgabe des Antriebsbefehls ausgegeben werden kann.
In diesem Fall kann die Antriebsausmaßeinstellfunktion eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur, einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert und einem Antriebsausmaß eines Kühlluftflussregulators bestimmen, und in dem Schritt der Bestimmung der Vorherigen-Antriebsausmaßes, wird das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und dem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert mittels der Antriebsausmaßeinstellfunktion bestimmt.
In dem Steuerverfahren, da die vorherige Steuerung mit dem Vorherigen-Antriebsausmaß ausgeführt wird, kann das Ansprechverhalten auf eine Änderung der Kühlluftflussrate entsprechend den Änderungen der verschiedenen Parametern erhöht sein.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung für ein Kühlsystem einer Gasturbine bereitgestellt, wobei das Kühlsystem mit einem Kühler ausgestattet ist, der von einem Luftkompressor einer Gasturbine entnommene Druckluft kühlt, um so Kühlluft zu machen, und mit einem Kühlluftkompressor, der die Kühlluft zu einem einem Verbrennungsgas in der Gasturbine ausgesetzten Hochtemperaturabschnitt liefert, mit: einem Zielwertteil, das einen Zielwert in Bezug auf einen Flussratenäquivalentwert der Kühlluft entsprechend einer erfassten Kühllufttemperatur bestimmt, wobei eine Zielwerteinstellfunktion verwendet wird, die eine Beziehung zwischen dem Zielwert und einer Kühllufttemperatur bestimmt, mit einem Korrekturantriebsausmaßberechnungsteil, das ein Korrekturantriebsausmaß, welches eine Abweichung des erfassten Flussratenäquivalentwertes der Kühlluft in Bezug auf den Zielwert verringert, als eine Korrekturantriebsausmaß des eine Kühlluftflussrate regelnden Kühlluftflussregulators, erhält und mit einem Antriebsbefehlsausgabeteil zum Ausgeben eines Antriebsbefehls entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß an den Kühlflussregulator.
Auch bei der Steuervorrichtung ähnlich dem oben beschriebenen Steuerverfahren, wird der Zielwert des Flussratenäquivalentwertes entsprechend der Kühllufttemperatur, die dem Hochtemperaturteil zugeführt wird, bestimmt, und der Flussratenäquivalentwert wird gesteuert, um der Zielwert zu sein. Dementsprechend kann die Kühlluftflussrate auf den Zielwert der Flussrate entsprechend der Kühlluft gesetzt werden, und die Temperatur des Hochtemperaturabschnitts kann gemanagte werden, um kleiner als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur zu sein. Darüber hinaus kann die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine verbessert werden.
In einer Steuervorrichtung eines Kühlsystems eine Gasturbine kann die Zielwerteinstellfunktion eine Beziehung zwischen dem Zielwert, der Kühllufttemperatur und einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert bestimmen, und das Zielwerteinstellteil kann einen Zielwert entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und dem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert mittels der Zielwerteinstellfunktion bestimmen.
In der Steuervorrichtung, da der Zielwert entsprechend dem Gasturbinenausgabeäquivalentwert bestimmt wird, kann, auch wenn der Gasturbinenausgabeäquivalentwert sich erhöht und die den Hochtemperaturabschnitt aufwärmende Wärmemenge steigt, die Temperatur des Hochtemperaturabschnitt gemanagt werden, um kleiner als oder gleich einer bestimmten Temperatur zu sein.
In jeder der oben genannten Steuervorrichtungen eines Kühlsystems einer Gasturbine kann die Zielwerteinstellfunktion eine Funktion sein, die eine Beziehung anzeigt, in der der Zielwert ansteigt, wenn die Kühllufttemperatur ansteigt.
In jeder der oben genannten Steuervorrichtungen des Kühlsystems einer Gasturbine kann die Steuervorrichtung des Weiteren einen Vorherigen-Antriebsausmaß-Einstellteil umfassen, das ein Vorheriges-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur bestimmt, wobei eine Antriebsausmaßeinstellfunktion verwendet wird, die eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur und einem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators bestimmt, und wobei das Antriebsbefehlsausgabeteil einen Antriebsbefehl entsprechend einem Antriebsausmaß ausgibt, in dem Korrekturantriebsausmaß zu der Vorherigen-Antriebsausmaß hinzuaddiert wird, die in dem Vorherigen-Antriebsausmaß-Einstellteil bestimmt wurde.
In diesem Fall kann die Antriebsausmaßeinstellfunktion eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur, einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert und einem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators bestimmen, und das Vorherige-Antriebsausmaßeinstellteil kann das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und des von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwertes bestimmen, wobei die Antriebsausmaßeinstellfunktion verwendet wird.
In der Steuervorrichtung, da einen Vorwärtssteuerung oder eine Vorwärtsregelung unter Verwendung des Vorherigen-Antriebsausmaßes verwendet wird, kann das Ansprechverhalten auf die Änderung der Kühlluftflussrate entsprechend den Änderungen in verschiedenen Parametern verbessert werden.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Gasturbinenanlage bereitgestellt, mit einer der oben genannten Steuervorrichtungen, dem Kühlsystem einer Gasturbine, das ein Thermometer, welches die Kühllufttemperatur detektiert, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, ein Flussratenäquivalentwertmessgerät, welches einem Flussratenäquivalentwert der Kühlluft detektiert, einen Kühler, den Kühlluftkompressor und den Kühlluftflussregulator enthält, und der Gasturbine.
Da die Gasturbinenanlage auch eine der oben genannten Steuervorrichtungen enthält, kann die Kühlluftflussrate auf den Zielwert der Flussrate entsprechend der Kühllufttemperatur gesetzt werden, und die Temperatur des Hochtemperaturabschnitts kann gemanagt werden, um kleiner als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur zu sein. Darüber hinaus kann die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine verbessert werden.
In der Gasturbinenanlage, kann der Kühler einen Wärmetauscher, der die Wärme zwischen der Druckluft von dem Luftkompressor und einem Kühlmedium austauscht, und einen Flussmittelregulator, der eine Flussrate des Kühlmediums regelt enthalten, und mit einer Steuervorrichtung, die ein Antriebsbefehlsausgabeteil enthält, das einen Antriebsbefehl an den Mediumsflussregulator ausgibt, so dass die Kühllufttemperatur, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, ein Temperaturzielwert wird, der ein Zielwert der Kühllufttemperatur ist.
In diesem Fall kann die Steuervorrichtung ein Temperaturzielwerteinstellteil enthalten, das einen Temperaturzielwert bestimmt, der ein Zielwert der Kühllufttemperatur ist, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, entsprechend einem von außen erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert mittels der Temperaturzielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Temperaturzielwert und dem Gasturbinenausgabeäquivalentwert anzeigt.
In der Gasturbinenanlage, da die Kühllufttemperatur, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, in etwa gleich dem Temperaturzielwert wird, kann die Steuerung der Kühlluftflussrate stabilisiert werden.
Zusätzlich kann in der Gasturbinenanlage, in der der Kühler den Mediumsflussregulator enthält, der Wärmetauscher des Kühlers ein Radiator sein, der Wärme zwischen der Druckluft und Luft als Kühlmedium austauscht, und der Mediumsflussregulator des Kühlers kann ein Gebläse sein, das eine Flussrate der dem Radiator zugeführten Luft regeln kann.
In diesem Fall kann die Gasturbinenanlage des Weitern einen Treibstoffvorheizer enthalten, der Wärme zwischen der von dem Gebläse zu dem Radiator zugeführten Luft und einer Treibstoffzufuhr zu der Brennkammer der Gasturbine austauscht und den Treibstoff erwärmt. In der Gasturbinenanlage kann die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine verbessert werden.
Darüber hinaus kann in diesem Fall die Gasturbinenanlage des Weiteren enthalten: einen Austrittswärmerückgewinnungsboiler, der Dampf durch Austausch von Wärme mit dem von der Gasturbine ausgegebenen Verbrennungsgas erzeugt, einen ersten Treibstoffvorheizer, der Wärme zwischen der von dem Gebläse zu dem Radiator zugeführten Luft und einem der Brennkammer der Gasturbine zuzuführenden Treibstoff austauschen, und wobei der Brennstoff erwärmt wird, und einem zweiten Treibstoffvorheizer, der der Wärme zwischen dem Treibstoff und dem durch den Austrittwärmerückgewinnungsboiler erzeugten Dampf oder heißem Wasser austauscht und den Treibstoff aufheizt. Bei der Gasturbinenanlage kann die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine erhöht werden.
Bei jeder der oben genannten Gasturbinenanlange, in der der Kühler den Mediumsflussregulator enthält, kann die Gasturbine des Weitern einen Austrittswärmerückgewinnungsboiler enthalten, der Dampf durch Austausch von Wärme mit dem von der Gasturbine ausgegebenen Verbrennungsgas austauscht, und wobei der Wärmeaustauscher des Kühlers ein Boilerwasservorheizer ist, der Wärme zwischen Wasser, das dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler als Kühlmedium zugeführt wird, und der Druckluft austauscht, und wobei der Mediumsflussregulator des Kühlers ein Wasserflussregulator sein kann, der eine Flussrate des Wassers regelt, die dem Boilerwasservorheizer zugeführt wird.
Bei der Gasturbinenanlage kann die Druckluft gekühlt werden, und die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine kann verbessert sein.
Effekte der Erfindung
Bei der Erfindung kann eine Temperatur des Hochtemperaturabschnitts einer Gasturbine abgesenkt werden, so dass sie kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, und die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine kann verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Systemdiagramm einer Gasturbinenanlage in einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Differenzdruckzielwerteinstellfunktion in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion in der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Temperaturzielwerteinstellfunktion in der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb und ähnliches für jedes Teil einer Gasturbinenanlage in der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist ein Systemdiagramm einer Gasturbinenanlage in einer ersten Modifikation der Ausführungsform entsprechend der Erfindung.
7 ist ein Systemdiagramm einer Gasturbinenanlage in einer zweiten Modifikation der Ausführungsform der Erfindung.
Beste Form zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Gasturbinenanlage einer Gasturbine entsprechend der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, enthält die Gasturbinenanlage der Ausführungsform eine Gasturbien 10 eine Austrittswärmerückgewinnungsvorrichtung 20, die Wärme des aus der Gasturbine 10 austretenden Verbrennungsgases zurückgewinnt, ein Kühlsystem einer Gasturbine (im Folgenden einfach als Kühlsystem bezeichnet) 30, das die Hochtemperaturabschnitte in der Gasturbine 10 kühlt, eine Steuervorrichtung 50, die das Kühlsystem 30 steuert, und einen Host-Controller 70.
Die Gasturbine 10 enthält einen Luftkompressor 11, der Außenluft komprimiert und Druckluft erzeugt, eine Mehrzahl von Brennkammern 12, die Treibstoff F von einer Treibstoffzufuhrquelle in der Druckluft verbrennen und Verbrennungsgas erzeugen, und eine Turbine 15, die mit dem Verbrennungsgas angetrieben wird. Ein Generator 19, der elektrische Leistung durch die Drehung eines Rotors erzeugt, ist mit dem Rotor der Turbine 15 verbunden. Die Mehrzahl der Brennkammern 12 sind mit einem Gehäuse der Turbine 15 verbunden, wobei sie gleiche Abstände zueinander in Umfangsrichtung um den Rotor der Turbine 15 haben. Die Brennkammer 12 enthält eine Verbrennungsraumverkleidung 13, die das Verbrennungsgas in einer Verbrennungsgaspassage zu der Turbine 15 liefert, und eine Treibstoffzufuhr 14, die den Treibstoff und die Druckluft in die Verbrennungsraumverkleidung 13 einspritzen. In der Gasturbine 10 bilden die Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennstoffkammer 12 und eine Schaufel oder ein Flügel der Turbine 15 die Hochtemperaturabschnitte, die dem Verbrennungsgas mit hoher Temperatur ausgesetzt sind. Das Kühlsystem 30 der Ausführungsform liefert Kühlluft an die Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine 10 und kühlt die Verbrennungsraumsaukleidung 13. Für diesen Zweck ist eine Kühlluftpassage, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche der Verbrennungsraumsaukleidung 13 verläuft, in der Verbrennungsraumsaukleidung 13 ausgebildet. Die Kühlluftpassage ist sowohl auf der stromaufwertigen als auch auf der stromabwertigen Seite in einer Flussrichtung des Verbrennungsgases in der äußeren Umfangsseite der Verbrennungsraumverkleidung 13 offen. In der Verbrennungsraumverkleidung 13 bildet die Öffnung auf der stromabseitwertigen Seite der Flussrichtung des Verbrennungsgases einen Einlass der Kühlluft, und die Öffnung auf der stromaufwertigen Seite in Flussrichtung des Verbrennungsgases bildet einen Auslass der Kühlluft. Nachdem die Kühlluft, die in die Kühlluftpassage von der Öffnung auf der stromabwertigen Seite der Flussrichtung des Verbrennungsgas in die Verbrennungsraumverkleidung 13 fließt, eine Wandoberfläche der Verbrennungsraumverkleidung 13 gekühlt hat, fließt die Kühlluft aus von der Öffnung auf der stromaufwertigen Seite in Flussrichtung des Verbrennungsgases in der Verbrennungsraumverkleidung 13 und wird von der Brennkammer 12 als Verbrennungsluft zurückgewonnen.
Die Austrittswärmerückgewinnungsvorrichtung 20 enthält einen Austrittswärmerückgewinnungsboiler 21, der Dampf durch Wärmeaustausch zwischen dem von der Gasturbine 10 ausgestoßenen Verbrennungsgas und Wasser erzeugt, eine Dampfturbine 22, die von dem von dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler erzeugten Dampf getrieben wird, einen Kondensator 23, der den Dampf zu Wasser kondensiert, der die Dampfturbine 22 angetrieben hat, und eine Zufuhrpumpe 24, die das Wasser von dem Kondensator zu dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler 21 zurückführt. Beispielsweise ist der Generator, der elektrische Leistung durch die Rotation eines Rotors erzeugt, mit dem Rotor der Dampfturbine 22 verbunden.
Das Kühlsystem 30 enthält einen Kühler 31, der die von dem Luftkompressor 11 der Gasturbine 10 entnommene Druckluft kühlt, um so Kühlluft zu machen, und einen Kühlluftkompressor 34, der die Kühlluft mit Druck beaufschlagt und die Kühlluft zu der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 als unter Druck stehende Kühlluft zuführt. Darüber hinaus kann die unter Druck stehende Kühlluft auch einfach als Kühlluft bezeichnet werden.
Der Kühler 31 enthält einen Radiator 32, in dem die von dem Luftkompressor 11 entnommene Druckluft den inneren Teil durchläuft, und ein Gebläse oder Ventilator 33, das Luft zu dem Radiator 32 liefert. Das Gebläse 33 enthält einen Motor mit einem Inverter und kann die Flussrate der Luft durch Änderung der Umdrehungszahl des Motors mit Inverter regeln. D. h., das Gebläse ist ein Mediumsflussregulator, der die Flussrate der Luft regeln kann, die ein Kühlmedium der Druckluft ist. Ein Treibstoffvorheizer 49 ist an einer Stelle benachbart dem Radiator 32 angebracht, und der Treibstoffvorheizer 49 tauscht Wärme zwischen der Luft, die durch den Wärmeaustausch mit der Druckluft in dem Radiator 32 aufgeheizt ist, und dem Treibstoff F, der der Brennkammer 12 zugeführt wird, und heizt den Treibstoff F.
Ein Motor 38 ist mit dem Kühlluftkompressor 34 verbunden, und der Kühlluftkompressor 34 wird durch Antreiben des Motors 38 angetrieben. Ein Motor wird als Antriebsquelle des Kühlluftkompressors 34 verwendet, jedoch kann die Antriebsquelle des Kühlluftkompressors 34 jede Antriebsquelle sein, beispielsweise kann der Kühlluftkompressor mechanisch mit dem Rotor der Turbine 15 verbunden sein, so dass der Luftkompressor 11 oder die Turbine 15 als Antriebsquelle dienen. Ein IGV (Eintrittsführungsschaufel) 35 ist in dem Einlassport des Kühlluftkompressors 34 als Kühlluftflussregulator vorgesehen, der die Flussrate der angesaugten Luft regelt. Der IGV 35 enthält eine Schaufel 36, die in dem Einlassport des Kühlluftkompressors 34 angeordnet ist, und ein Antriebsmittel 37, das einen Winkel der Schaufel 36 ändert.
In einer Druckluftleitung, die Druckluft von dem Luftkompressor 11 zu der Brennkammer 12 liefert, ist eine Leitung 41 für die Druckluft zur Kühlung an der Mitte der Druckluftleitung abgezweigt. Der Radiator 32 des Kühlers 13. ist mit der Leitung 41 der Druckluft zur Kühlung verbunden. Der Radiator 32 und der Einlassport des Kühlluftkompressors 34 sind miteinander durch eine Kühlluftleitung 42 verbunden. Ein Austrittsport des Kühlluftkompressors 34 und die Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 sind miteinander durch eine Leitung 43 für unter Druck stehende Kühlluft verbunden. Zusätzlich enthält das Kühlsystem 30 der Erfindung ein Thermometer 45, das die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft erfasst, welche durch die Leitung 43 für unter Druck stehende Kühlluft läuft, und ein Differenzdruckmessgerät 46, das einen Differenzdruck zwischen dem Druck der Druckluft in der Leitung 41 der Druckluft zur Kühlung und dem Druck der unter Druck stehenden Kühlluft in der Leitung 43 für unter Druck stehende Kühlluft erfasst, das heißt, einen Differenzdruck ΔP zwischen dem Endladedruck des Luftkompressors 11 und dem Einlassdruck der Brennkammer 12 der unter Druck stehenden Kühlluft.
Die Steuervorrichtung 50 enthält ein IGV Steuersystem 51, das einen Schaufelöffnungswinkel des IGV 35 steuert, das ein Kühlluftflussregulator ist, ein Gebläsesteuersystem 61, das die Anzahl der Umdrehungen des Gebläses 33 steuert, das ein Mediumsflussregulator in dem Kühler 31 ist, und ein Kompressorsteuersystem (nicht gezeigt), das den Motor 38 oder ähnliches aktiviert, der eine Antriebsquelle für den Kühlluftkompressor 34 ist. Das IGV-Steuersystem 51 gibt einen Antriebsbefehl, der eine Antriebsausmaß (IGV Öffnungswinkel) des Treibers 37 anzeigt, an den Treiber 37 des IGV 35 aus. Das IGV-Steuersystem 51 enthält ein Differenzdruckzielwerteinstellteil 52, das einen Zielwert des Differenzdruckes ΔP bestimmt, zwischen dem Druck der Druckluft in der Leitung 41 der Druckluft zur Kühlung und dem Druck der unter Druck stehenden Kühlluft in der Leitung 43 der unter Druck stehenden Kühlluft, einen Subtrahierer 53, der eine Abweichung zwischen dem Differenzdruck ΔP, der durch das Differenzdruckmessgerät 46 bestimmt wird, und dem Differenzdruckzielwert bestimmt, einem PI-Kontroller 54, der das Antriebsausmaß für eine Proportional-Integral-Operation entsprechend der Abweichung erhält, ein Vorheriges-Antriebsausmaßeinstellteil oder auch vorangegangenes Antriebsmengeneinstellmittel 55, das ein Vorheriges-Antriebsausmaß (IGV Öffnungswinkel) bestimmt, einen Addierer 56, der ein Antriebsausmaß, in dem ein Korrekturantriebsausmaß dem Vorherigen-Antriebsausmaß hinzuaddiert ist, ausgibt, und ein IGV-Antriebsbefehlsausgabeteil 57, das den Antriebsbefehl entsprechend dem Antriebsausmaß von dem Addierer 56 an den Treiber 37 des IGV 35 ausgeht. Darüber hinaus ist in dem IGV-Steuersystem 51 ein Korrekturantriebsausmaßberechnungsteil ausgestaltet, um den Subtrahierer 53 und den PI-Kontroller 54 zu enthalten.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält das Differenzdruckzielwerteinstellteil 52 eine Differenzdruckzielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Differenzdruckzielwert, einer Gasturbinenausgabe P und einer Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, wie sie von dem Thermometer 45 erfasst wird, anzeigt. Die Differenzdruckzielwerteinstellfunktion ist eine Funktion, in der der Differenzdruckzielwert ansteigt, wenn die Temperatur T (Ta < Tb < Tc) der unter Druck stehenden Kühlluft ansteigt. Darüber hinaus, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als eine mittlere Ausgabe (b%) ist, die beispielsweise 50%, so ist die Differenzdruckzielwerteinstellfunktion eine Funktion, in der der Differenzdruckzielwert ansteigt, wenn die Ausgabe P ansteigt. Das Differenzdruckzielwerteinstellteil 52 bestimmt den Differenzdruckzielwert entsprechend der Gasturbinenausgabe P, die von dem Host-Controller 70 erhalten wird, und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, unter Verwendung der Differenzdruckzielwerteinstellfunktion.
Zusätzlich wird beispielsweise der Wert der Gasturbinenausgabe P von dem Host-Controller 70 gesendet. Beispielsweise handhabt der Host-Controller 70 den Wert der elektrischen Leistung, die durch ein Wattmessgerät oder ähnliches erfasst wird, wobei die erzeugte elektrische Leistung des Generators 60 erfasst wird, der mit der Gasturbine 10 verbunden ist, als den Wert der Gasturbinenausgabe P.
Wie es in 3 gezeigt ist, enthält das Vorherige-Antriebsausmaßeinstellteil 55 eine Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Vorherigen-Antriebsausmaß (IGV Öffnungswinkel), der Gasturbinenausgabe P und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, anzeigt. Die Gegenwärtige-Antriebsausmaßeinstellfunktion ist eine Funktion, in der das Vorherige-Antriebsausmaß erhöht wird, wenn die Temperatur T (Ta < Tb < Tc) der unter Druck stehenden Kühlluft sich erhöht. Die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion ist eine Funktion, in der das Vorherige-Antriebsausmaß ein Maximum und einen konstanten Wert bei einer Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft in einem Fall anzeigt, in dem die Gasturbinenausgabe P zwischen 0% und einer vorgegebenen unteren Ausgabe (a%) ist, wenn die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft konstant ist. Darüber hinaus ist die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion eine Funktion, in der das Vorherige-Antriebsausmaß verringert wird, wenn die Gasturbinenausgabe P erhöht wird, in einem Fall, in dem die Gasturbinenausgabe P zwischen der untere Ausgabe (a%) bis zu der oben beschriebenen mittleren Ausgabe (b%) ist, wenn die Kühllufttemperatur konstant ist. Zusätzlich ist die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion eine Funktion, in der das Vorherige-Antriebsausmaß erhöht wird, wenn die Gasturbinenausgabe P erhöht wird, in einem Fall, in dem die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist, wenn die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft konstant ist. Das Vorherige-Antriebsausmaßausgabeteil 55 bestimmt das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der Gasturbinenausgabe P, die von dem Host-Controller 70 erhalten wird, und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, unter Verwendung der Vorherigen-Antriebsausmaßeinstellfunktion.
Das Gebläsesteuersystem 61 gibt einen Antriebsbefehl, der das Antriebausmaß (Anzahl der Umdrehung) des Gebläses 33 anzeigt, an das Gebläse 33 aus. Das Gebläsesteuersystem 61 enthält ein Temperaturzielwerteinstellteil 62, das einen Zielwert der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft bestimmt, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, einen Subtrahierer 63, der eine Abweichung zwischen der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, und den Temperaturzielwert erfasst, einem PI-Kontroller 64, der das Korrekturantriebsausmaß für eine Proportional-Integral-Operation entsprechend der Abweichung erhält, und ein Gebläsebefehlsausgabeteil 65, das einen Antriebsbefehls entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß an das Gebläse 33 ausgibt. Wie es in 4 gezeigt ist, enthält das Temperaturzielwerteinstellteil 62 eine Temperaturzielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Temperaturzielwert und der Gasturbinenausgabe anzeigt. Die Temperaturzielwerteinstellfunktion ist eine Funktion, bei der der Temperaturzielwert einen ersten konstanten Temperaturzielwert anzeigt, wenn die Gasturbinenausgabe P zwischen 0% bis zu einer unteren Ausgabe (a%) ist, und wobei der Temperaturzielwert einen zweiten Temperaturzielwert anzeigt, der konstant und höher als der erste Temperaturzielwert ist, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die oben beschrieben mittlere Ausgabe (b%) ist. Darüber hinaus ist die Temperaturzielwerteinstellfunktion eine Funktion, bei der der Temperaturzielwert sich erhöht, wenn die Gasturbinenausgabe P sich erhöht, wenn die Gasturbinenausgabe P zwischen der unteren Ausgabe (a%) bis zu der mittleren Ausgabe (b%) ist. Das Temperaturzielwerteinstellteil 62 bestimmt den Temperaturzielwert entsprechend der Gasturbinenausgabe P unter Verwendung der Zielwerteinstellfunktion.
Zusätzlich kann die Differenzdruckeinstellfunktion, die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion und die Temperaturzielwerteinstellfunktion, die vorangehend beschrieben wurden, ein Typ sein, bei dem die jeweiligen Beziehungen für jeden Parameter durch eine Gleichung oder einen Tabellentyp dargestellt sind, wobei mehrere Werte für jeden der Mehrzahl von Parametern miteinander assoziiert sind.
Als nächstes wird der Betrieb des Kühlsystems 30 und der Steuervorrichtung 50, die vorangehend beschrieben wurden, entsprechend einem Zeitablauf beschrieben, wie er in 5 gezeigt ist.
Der Rotor der Turbine 15 und der Rotor des Luftkompressors 11 beginnen durch einen Starter (SI) zu rotieren, und die Anzahl ihrer Rotationen wird allmählich erhöht. Entsprechend dem Anstieg der Anzahl der Rotationen des Rotors des Luftkompressors 11 steigt allmählich der Druck der Druckluft, die von dem Luftkompressor 11 entladen wird, und die Temperatur der Druckluft wird ebenfalls allmählich erhöht. Wenn der Rotor der Turbine 15 und der Rotor des Kompressors 11 eine vorgegebene untere Anzahl von Rotationen erreichen, wird der Kühlluftkompressor 34 durch einen Befehl von einem Kompressorsteuersystem (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 50 aktiviert, und eine Schaufel 36 des IGV 35 beginnt sich durch einen Antriebsbefehl von dem IGV Steuersystem 51 der Steuervorrichtung 50 (S2) zu öffnen. Dann, wird das Öffnungsausmaß der Schaufel 36 des IGV 35 (im Folgenden einfach als IGV Öffnungsausmaß bezeichnet) ein vollständig geöffneter Zustand (100%) oder ein maximales Öffnungsausmaß unter den Öffnungsausmaßen entsprechend der Temperatur, die hier von dem Thermometer 45 zu diesem Zeitpunkt erfasst wird (S3).
Wenn der Kühlluftkompressor 34 aktiviert wird und die Schaufel 36 des IGV 35 beginnt sich zu öffnen (S2), wird die Druckluft von dem Luftkompressor 11 der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 über die Leitung 41 der Druckluft zur Kühlung, die Kühlluftleitung 42 und die Leitung 43 der unter Druck stehenden Kühlluft zugeführt. Zu dieser Zeit ist das Gebläse 33 des Kühlers 31 noch nicht aktiviert. In diesem Schritt ist eine Kühlerausgangstemperatur der Luft, das heißt die Temperatur der Luft in der Kühlluftleitung 42, im Wesentlichen die Gleiche, wie die Kühllufttemperatur unmittelbar nachdem die Kühlluft von dem Luftkompressor 11 entladen wurde. Darüber hinaus ist die Einlasstemperatur der Luft in die Brennkammer 12, das heißt die Temperatur der Leitung 43 für unter Druck stehende Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, höher als die Kühlerausgangstemperatur aufgrund der Druckbeaufschlagung durch den Kühlluftkompressor 34.
Nun wird der Brennkammer 12 der Gasturbine 10 Treibstoff zugeführt, und der Treibstoff wird in der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 gezündet (S4). Eine Menge des zugeführten Treibstoffs zu der Gasturbine wird allmählich erhöht, beginnend zu diesem Punkt bis zu einem Lastbetrieb der Gasturbine 10.
Wenn die Einlasstemperatur der Luft in die Brennkammer 12, das heißt die Temperatur T der Luft, die vom Thermometer 45 erfasst wird, eine Gebläseaktivierungstemperatur wird, wird ein Antriebsbefehlt, der eine Aktivierung des Gebläses 33 anzeigt, von dem Gebläseantriebsbefehlsausgabeteil 65 der Steuervorrichtung 50 ausgegeben, und das Gebläse 33 wird aktiviert (S5). Wenn das Gebläse 33 aktiviert ist, führt die Druckluft, die durch den inneren Teil des Radiators 32 des Kühlers 31 läuft, ein Wärmeaustausch mit der Luft von dem Gebläse 33 durch, und die Druckluft wird gekühlt. Die Druckluft fließt in die Kühlluftleitung 42 als Kühlluft. Im Ergebnis ist die Kühllufttemperatur in der Kühlluftleitung 42, das heißt die Kühlerauslasstemperatur, die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft in der Leitung 43 der unter Druck stehenden Kühlluft, das heißt die Einlasstemperatur der Brennkammer der unter Druck stehenden Kühlluft, vorübergehend abgesenkt. Jedoch, da die Temperatur der Druckluft, die durch den Luftkompressor 11 entladen wird, entsprechen dem Anstieg der Anzahl von Rotationen des Rotors des Luftkompressors 11 ansteigt, wird die Kühllufttemperatur am Kühlerauslass und die Brennkammereinlasstemperatur der unter Druck stehenden Kühlluft beginnen, erneut anzusteigen.
Wenn die Temperatur T der Luft, die vom dem Thermometer 45 erfasst wird, die Gebläseaktivierungstemperatur wird, wie es oben beschrieben wird, verursacht das Gebläsesteuersystem 61 der Steuervorrichtung 50, dass das Gebläse 33 aktiviert wird, und beginnt auch mit der Steuerung der Anzahl der Rotationen des Gebläses 43 (Schritt S5). 0% der Gasturbinenausgabe P wird in das Temperaturzielwerteinstellteil 62 des Gebläsesteuersystem 61 von dem Host-Controller 71 eingegeben. Das Temperaturzielwerteinstellteil 62 gibt einen ersten Temperaturzielwert aus, der ein Temperaturzielwert der unter Druck stehenden Kühlluft entsprechend 0% der Gasturbinenausgabe P ist, wobei die Temperaturzielwerteinstellfunktion (siehe 4) verwendet wird. Der Subtrahierer 63 des Gebläsesteuersystem 61 enthält die Abweichung zwischen der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, wie sie von dem Thermometer 45 erfasst wird, und dem ersten Temperaturzielwert und gibt die Abweichung an den PI-Kontroller 64 des Gebläsesteuersystem 61 aus. Der PI-Kontroller 64 erhält das Antriebsausmaß für die Proportional-Integral-Operation entsprechend der Abweichung und gibt das Korrekturantriebsausmaß an das Gebläseantriebsbefehlsausgabeteil 65. Das Gebläseantriebsbefehlsausgabeteil 65 gibt den Antriebsbefehl entsprechend der korrigierten Antriebsausmaß 33 aus. Im Ergebnis wird die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, im Wesentlichen gleich dem ersten Temperaturzielwert.
Wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die Anzahl der Rotationen des Rotors der Turbine 15 und die Anzahl der Rotationen des Rotors des Luftkompressors 11 100% erreichen (S6), wird der Generator 19 mit einem externen elektrischen Leistungssystem synchronisiert, und die elektrische Leistungssystemlast, das heißt die Gasturbinenausgabe P, beginnt anzusteigen (S7).
Wenn die Gasturbinenausgabe P gleich der oben beschriebenen unteren Ausgabe (a%) wird, wird eine Steuerung des Schaufelöffnungsausmaßes des IGV 35 durch das IGV Steuersystem der Steuervorrichtung 50 beginnen (S8). Die Gasturbinenausgabe P von dem Host-Controller 70 und die Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft wie sie von den Thermometer 45 erfasst wird, werden dem Vorherigen-Antriebsausmaßeinstellteil 55 des IGV Steuersystem 51 eingegeben. Das Vorherige-Antriebsausmaßeinstellteil 55 bestimmt das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der Gasturbinenausgabe P und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft unter Verwendung der Vorherigen-Antriebsausmaßeinstellfunktion (siehe 3), und gibt das bestimmte Vorherige-Antriebsausmaß an den Addierer 56 aus. Parallel mit dem oben beschriebenen Vorgang werden die Gasturbinenausgabe P von dem Host-Controller 70 und die Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, wie sie von dem Thermometer 45 erfasst wird, auch das Differenzdruckzielwerteinstellteil 52 des IGV Steuersystem 51 eingegeben. Das Differenzdruckzielwerteinstellteil 52 bestimmt den Differenzdruckzielwert entsprechend der Gasturbinenausgabe P und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft unter Verwendung der Differenzdruckzielwerteinstellfunktion (siehe 2) und gibt den bestimmten Differenzdruckzielwert aus. Der Subtrahierer 53 des IGV Steuersystems 51 erhält die Abweichung zwischen dem Differenzdruckzielwert und dem Differenzdruck ΔP, wie er von dem Differenzdruckmessgerät 46 erfasst wird, und gibt die Abweichung an den PI-Kontroller 54 des IGV-Steuersystems 51. Der PI-Kontroller 54 erhält das Korrekturantriebsausmaß für die Proportional-Integral-Operation entsprechend der Abweichung und gibt das korrigierte Antriebsausmaß an den Addierer 56. Der Addierer 56 addiert das Vorherige-Antriebsausmaß, das von dem Vorherigen-Antriebsausmaßeinstellteil 55 ausgegeben wird, und das Korrekturantriebsausmaß, das von dem PI-Kontroller 54 ausgegeben wird, und gibt das Antriebsausmaß aus, das von dem Addierer erhalten wird. Das IGV-Antriebsbefehlsausgabeteil 57 gibt den Antriebsbefehl entsprechend dem Antriebsausmaß, das von dem Addierer 56 ausgegeben wurde, an den Treiber 37 des IGV 35 aus. Im Ergebnis wird das IGV-Öffnungsausmaß gleich einem Öffnungsausmaß, dass mit dem Antriebsausmaß übereinstimmt, das von dem Antriebsbefehl angezeigt wird.
Das heißt, in der Ausführungsform wird das Vorherigen-Antriebsausmaß des IGV 35 bestimmt, eine Vorwärtssteuerung wird bezüglich der Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft durchgeführt, und eine Rückwärtssteuerung wird für die Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft durchgeführt, beruhend auf dem Differenzdruck ΔP, der eine Korrelation mit der Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft hat.
Darüber hinaus, wie es vorangehend beschrieben wurde, ist die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion (siehe 3), eine Funktion, bei der das Vorherige-Antriebsausmaß abnimmt, wenn die Gasturbinenausgabe P ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P bei der niedrigen Ausgabe (a%) und der mittleren Ausgabe (b%) ist. Dadurch, wenn die Gasturbinenausgabe P zwischen der niedrigen Ausgabe (a%) und der mittleren Ausgabe (b%) ist, arbeitete das Vorherige-Antriebsausmaß, das von der Vorherigen-Antriebseinstellfunktion bestimmt wird, und das IGV-Öffnungsausmaß wird verringert, wenn die Gasturbinenausgabe P ansteigt.
Darüber hinaus, wie es vorangehend beschrieben wurde, ist die Temperaturzielwerteinstellfunktion (siehe 4), die in dem Gebläsesteuersystem 61 enthalten ist, eine Funktion, bei der der Temperaturzielwert ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P zwischen der niedrigen Ausgabe (a%) und der mittleren Ausgabe (b%) ist. Dadurch, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich der niedrigen Ausgabe (a%) ist, werden die Kühllufttemperatur und die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft ansteigen, da die Gasturbinenausgabe P von der niedrigen Ausgabe (a%) zu der mittleren Ausgabe (b%) ansteigt (S9).
Wie vorangehend beschrieben wurde, ist die Vorherige-Antriebsausmaßeinstellfunktion (siehe 3), die in dem IGV-Steuersystem 51 enthalten ist, eine Funktion, bei der das Vorherige-Antriebsausmaß ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist. Zusätzlich ist die Differenzdruckzielwerteinstellfunktion (2), die in den IGV-Steuersystem 51 enthalten ist, eine Funktion, bei der der Differenzdruckzielwert ansteigt, und die Gasturbinenausgabe P ansteigt, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist. Das heißt, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist, wird das Vorherigen-Antriebsausmaß und der Differenzdruckzielwert der Gasturbinenausgabe P erhöht. Dadurch, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist, wird das IGV Öffnungsausmaß verringert, wenn die Gasturbinenausgabe P ansteigt. Anders gesagt, wenn die Gasturbinenausgabe gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist, wird das IGV-Öffnungsausmaß verringert, wenn die Gasturbinenausgabe P sich verringert (S10).
Darüber hinaus, ist die Temperaturzielwerteinstellfunktion (siehe 4), die in dem Gebläsesteuersystem 61 enthalten ist, eine Funktion, die den zweiten Temperaturzielwert anzeigt, der größer als der erste konstantere Zielwert ist, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist. Daher, wenn die Gasturbinenausgabe P gleich oder mehr als die mittlere Ausgabe (b%) ist, wird die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft im Wesentlichen gleich dem zweiten Temperaturzielwert (S11).
Wenn die Menge des der Gasturbine 10 zugeführten Treibstoffes absinkt, nachdem die Gasturbinenausgabe P die mittlere Ausgabe (b%) übersteigt, und wenn die Gasturbinenausgabe wieder kleiner oder gleich der mittleren Ausgabe (b%) wird, wird entsprechend der Steuerung durch das IGV-Steuersystem 51 das Öffnungsausmaß der Schaufel 36 des IGV 35 erhöht, wenn die Gasturbinenausgabe P absinkt (S12), und entsprechend der Steuerung des Gebläsesteuersystems 61 werden die Kühllufttemperatur und die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft verringert, wenn die Gasturbinenausgabe P sich verringert (S13).
Wenn die Gasturbinenausgabe P des Weiteren verringert und kleiner oder gleich der untere Ausgabe (a%) wird, wird entsprechend der Steuerung durch das IGV-Steuersystem 51 das IGV-Öffnungsausmaß wieder 100% oder das maximale Öffnungsmaß der Öffnungsausmaße entsprechend der Temperatur T, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, zu dieser Zeit, und entsprechend der Steuerung durch das Gebläsesteuersystem 61 wird die Temperatur der unter Druck stehenden Druckluft im Wesentlichen gleich dem ersten Temperaturzielwert (S15).
Darüber hinaus, wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die Treibstoffzufuhr zu der Gasturbine 10 angehalten wurde (S16), wird entsprechend der Steuerung durch das IGV Steuersystem 51 das IGV Öffnungsausmaß gleich 0%, das heißt der vollständig geschlossene Zustand (S17), und der Kühlluftkompressor 34 stoppt, und das Gebläse 33 stoppt (S18) entsprechend der Steuerung durch das Gebläsesteuersystem 61.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, hat der Differenzdruck ΔP zwischen dem Druck der Druckluft in der Leitung 41 der Druckluft zur Kühlung und dem Druck der unter Druck stehenden Kühlluft in der Leitung 43 für unter Druck stehende Kühlluft, das heißt, der Differenzdruck ΔP zwischen dem Entladedruck des Luftkompressors 11 und dem Druck der unter Druck stehenden Kühlluft, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, eine Korrelation mit der Kühlluftflussrate, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird. Dadurch, wenn das IGV Öffnungsausmaß geregelt und der Differenzdruck ΔP gesteuert wird, um der Differenzdruckzielwert zu sein, wird die Kühlluftflussrate, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, ebenfalls eine vorgegebene Flussrate sein, die zu dem Differenzdruckzielwert passt. Darüber hinaus, auch wenn die Kühlluftflussrate, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, gesteuert werden kann, wenn die Kühlluft nicht auf die Flussrate gesteuert werden kann, die zu der Kühllufttemperatur passt, kann die Verbrennungsraumverkleidung 13 nicht gemanagt werden, um kleiner als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur zu sein.
Daher wird bei der Erfindung, da der Differenzdruckzielwert entsprechend der Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 zugeführt wird, bestimmt wird, und der Differenzdruck ΔP gesteuert wird, um so der Zieldifferenzdruck zu sein, die Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft auf den Zielwert gesetzt, entsprechend der Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft, und somit wird die Temperatur in der Verbrennungsraumverkleidung 13 gesteuert, so dass sie klein oder kleiner der Temperatur ist, bei der die Verbrennungsraumverkleidung 13 nicht beschädigt wird. Zusätzlich wird bei der Ausführungsform, da es nicht nötig ist, die Kühlluft, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 zugeführt wird, unnötig zu erhöhen, die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine 10 verbessert werden.
Wenn die Gasturbine 10 die mittlere Aufgabe (b%) oder mehr erreicht, wird das Ausmaß der Treibstoffzufuhr zur Gasturbine 10 erhöht, und wenn die Gasturbinenausgabe P erhöht wird, wird die Wärmemenge, die die Verbrennungsraumverkleidung 13 erwärmt, erhöht. Deshalb wird bei der Ausführungsform entsprechend dem Anstieg der Gasturbinenausgabe P der Differenzdruckzielwert und das Vorherige-Antriebsausmaß des IGV 35 wird erhöht, und somit wird die Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft, die der Verbrennungsraumverkleidung zugeführt wird, erhöht, und ein Anstieg in der Temperatur der Verbrennungsraumverkleidung 13 wird unterdrückt.
Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform beruhend auf dem Differenzdruck ΔP, der eine Korrelation mit der Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft hat, eine Rückkopplungssteuerung der Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft durchgeführt, und das Vorherige-Antriebsausmaß des IGV 35 wird bestimmt, und eine Vorwärtssteuerung wird bezüglich der Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft durchgeführt.
Deshalb wird das Ansprechverhalten der Flussratenänderung der unter Druck stehenden Kühlluft entsprechend den Änderungen der verschiedenen Parameter, wie etwa der Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft oder der Gasturbinenausgabe P, erhöht.
Darüber hinaus kann bei der Ausführungsform, da der Treibstoff, der der Brennkammer 12 zugeführt wird, durch den Treibstoffvorheizer 49 unter Verwendung der Wärme der Luft vorgeheizt wird, die von dem Gebläse 33 des Kühlers 31 geblasen und durch Wärmeaustausch mit der Druckluft geheizt wird, die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine 10 weiter verbessert werden.
Nun wird bei einem Schritt des Startens oder Stoppens der Gasturbine 10 der Druck der unter Druck stehenden Kühlluft niedriger als der Druck während des Lastbetriebs sein. Deshalb wird bei der Ausführungsform, um sicherzustellen, dass die Flussrate und die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft, die zum Kühlen der Verbrennungsraumverkleidung 13 erforderlich ist, in dem Schritt des Startens oder Stoppens durch Ausführen des IGV Öffnungsausmaßes auf den voll geöffneten Zustand (100%) oder auf das maximale Öffnungsausmaß der Öffnungsausmaße entsprechende Temperatur T, die vom Thermometer 45 zu dieser Zeit erfasst wird, und durch Verringerung der Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft, die Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft mit niedriger Temperatur erhöht.
Darüber hinaus wird bei dem Schritt des Startens oder Stoppens, auch wenn die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft nicht verringert ist, wenn das IGV Öffnungsausmaß auf den voll geöffneten Zustand (100%) oder auf das maximale Öffnungsausmaß der Öffnungsausmaße entsprechend der Temperatur T, die vom Thermometer 45 erfasst wird, zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist, die Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 gekühlt werden können, um weniger oder gleich einer vorgegebenen Temperatur zu sein. Wenn jedoch die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft nicht verringert ist, da es nicht nötig ist, die Flussrate der unter Druck stehenden Kühlluft zu erhöhen, kann eine geforderte Ansaugluftmenge des Kühlluftkompressors erhöht werden, wobei die Größe des Kühlluftkompressors 34 erhöht wird, und die Installationskosten werden erhöht. Deshalb wird bei der Ausführungsform in dem Schritt des Startens oder Stoppens, da die Temperatur der unter Druck stehenden Kühlluft verringert ist, die geforderte Ansaugluftmenge des Kühlluftkompressors 34 verringert, und Anstiege in der Größe und in den Kosten des Kühlluftkompressors werden unterdrück.
Erste Modifikation
Als nächstes wird eine erste Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform bezüglich der Gasturbinenanlage unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform war der Treibstoffvorheizer 49, der den Treibstoff F aufheizt, an einer Position benachbart dem Radiator 32 des Kühlers 31 angeordnet. Bei der vorliegenden Modifikation ist des Weiteren ein Treibstoffvorheizer (2. Treibstoffvorheizer) 25 vorgesehen, der Wärme zwischen dem Treibstoff F, der von dem Treibstoffvorheizer (1. Treibstoffvorheizer) 49 vorgeheizt wurde, und dem Dampf oder dem warmen Wasser, das von dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler 21 erzeugt wird, vorgesehen, und heizt weiter den Treibstoff F auf.
Wie vorangehend beschrieben wurde, wird bei dieser Modifikation der Treibstoff F unter Verwendung von Wärme der Luft aufgeheizt, die von dem Gebläse 33 des Kühlers 31 geblasen und durch Austausch von Wärme zwischen der Druckluft aufgeheizt wurde, und der Treibstoff F wird weiter unter Verwendung der Wärme des Dampfes oder des heißen Wassers, das von dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler 25 erzeugt wird, aufgiezt. Dementsprechend wird die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine des Weiteren verbessert werden können.
Zweite Modifikation
Als nächstes wird eine zweite Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform der Gasturbinenanlage unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Wärmeaustauscher des Kühlers 31 der Radiator 32 und der Mediumsflussregulator des Kühlers 31 das Gebläse 33. Bei der vorliegenden Modifikation wird ein Boilerwasservorheizer 27, der Wärme zwischen Boilerwasser, das von dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler 21 zugeführt wird, und der Druckluft austauscht, anstatt des Radiators 32 als der Wärmeaustauscher des Kühlers 26 verwendet, und ein Wasserflussregulierungsventil (Wasserflussregulator) 28, das die Flussrate des Boilerwassers, das dem Boilerwasservorheizer 27 zugeführt wird, wird anstelle des Gebläses 33 als der Mediumsflussregulator des Kühlers 26 verwendet. Dadurch wird bei der Steuervorrichtung 50a der vorliegenden Modifikation ein Wasserflussregulierungsventilsteuersystem 61a, das Öffnungsausmaßbefehle des Wasserflussregulierungsventils ausgibt, anstelle des Gebläsesteuersystems 51 vorgesehen.
Wie vorangehend beschrieben, kann bei der Ausführungsform, da das Boilerwasser, das zu dem Austrittwärmerückgewinnungsboiler 21 zugeführt wird, einen Wärmeaustausch mit der Druckluft ausführt, die Druckluft gekühlt werden, und das Boilerwasser kann vorgeheizt werden.
Weiter Modifikationen
In der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist das Druckmessgerät 46 vorgesehen, und die Kühlluftflussrate, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, wird beruhend auf den Differenzdruck ΔP gesteuert, der von dem Differenzdruckmessgerät 46 erfasst wird. Jedoch kann anstelle eines Differenzdruckmessgerätes 36 ein Flussmeter, das die Kühlluftflussrate, die der Brennkammer 12 zugeführt wird, an einer Position in der Leitung vorgesehen sein, durch die die Druckluft, die von dem Luftkompressor 11 entnommen wird, der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, und beruhend auf der Flussrate, die durch das Flussmeter erfasst wird, wird die Kühlluftflussrate, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, gesteuert werden. In diesem Fall wäre das Differenzdruckzielwerteinstellteil 52 des IGV-Steuersystems 51 das Flussratenzielwerteinstellteil. Zusätzlich bestimmt das Flussratenzielwerteinstellteil den Flussratenzielwert entsprechend der Gasturbinenausgabe P und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft unter Verwendung einer Flussratenzielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Flussratenzielwert, der Gasturbinenausgabe P und der Temperatur T der unter Druck stehenden Kühlluft, die von dem Thermometer 45 erfasst wird, anzeigt. Darüber hinaus erhält der Subtrahierer 53 des IGV-Steuersystems 51 die Abweichung zwischen dem Flussratenzielwert und der Flussrate, die durch das Flussmeter erfasst wird.
Wie vorangehend beschrieben wurde, kann bei der Erfindung ein Flussratenäquivalentwert der Luft, die der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt wird, die Kühlluftflussrate sein, und er kann beispielsweise der Differenzdruck ΔP oder ähnliches sein, der eine Korrelation mit der Flussrate der Luft hat. Zusätzlich kann die Kühlluftflussrate eine volumetrische oder eine Massenflussrate sein.
Darüber hinaus ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Differenzdruckmessgerät 46 angebracht, um den Differenzdruck ΔP zwischen dem Entladedruck des Luftkompressors 11 und dem Einlassdruck der Brennkammer 12 der unter Druck stehenden Kühlluft zu erfassen. Jedoch kann der Entladedruck des Luftkompressors 11 und der Einlassdruck der Brennkammer 12 der unter Druck stehenden Kühlluft durch ein jeweiliges Druckmessgerät erfasst werden, die unabhängig vorgesehen sind, und die Druckdifferenz kann durch die Steuervorrichtung 50 oder 50a berechnet werden, und eine Druckdifferenz kann der Differenzdruck ΔP sein.
Darüber hinaus wird bei der beschriebenen Ausführungsform als Gasturbinenausgabeäquivalentwert der Wert der elektrischen Leistung verwendet, die durch das Wattmeter oder ähnliches erfasst wird, das die erzeugte elektrische Leistung des Generators 19 erfasst, die mit der Gasturbine 10 verbunden ist. Jedoch kann in der Erfindung der Gasturbinenausgabeäquivalentwert ein Wert von jedem Parameter sein, wenn der Parameter eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe P hat. Beispielsweise kann der Gasturbinenausgabeäquivalentwert der Wert der Treibstoffflussrate sein, der der Gasturbine 10 zugeführt wird, die Temperatur des Verbrennungsgaseinlassabschnittes der Turbine 10, von der angenommen wird, aus den Betriebsbedingungen der Gasturbine 10 oder ähnlichem, oder ein Wert, in dem die Temperatur so umgebildet wird, dass sie dimensionslos ist.
Darüber hinaus wird bei der beschriebenen Ausführungsform das Thermometer in der Leitung 43 der unter Druck stehenden Kühlluft vorgesehen. Jedoch kann das Thermometer 45 in der Kühlluftleitung 42 vorgesehen sein, die zwischen den Kühlern 26 und 31 und dem Kühlluftkompressor 34 ist.
Zusätzlich wird bei der beschriebenen Ausführungsform der IGV 35 als Kühlluftregulator verwendet. Jedoch kann der Kühlluftregulator jede Vorrichtung sein, wenn sie die Kühlluftflussrate regeln kann, die dem Hochtemperaturabschnitt der Gasturbine 10 zugeführt wird. Darüber hinaus ist bei den Ausführungsformen, die vorangehend beschrieben wurden, der IGV 35 in dem Kühlluftkompressor 34 als Kühlluftregulator vorgesehen. Jedoch kann der Kühlluftregulator auf der stromaufwertigen Seite oder der stromabwertigen Seite des Kühlluftkompressors 34 vorgesehen sein.
Darüber hinaus wird bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen die Kühlluft der Verbrennungsraumverkleidung 13 der Brennkammer 12 zugeführt. Jedoch kann die Kühlluft an jedem Ort zugeführt werden, wenn er ein Hochtemperaturabschnitt ist, der dem Verbrennungsgas in der Gasturbine 10 ausgesetzt ist, und die Kühlluft kann auf einen Flügel oder eine Schaufel der Turbine 15 oder ähnliches gelenkt werden, als Beispiel.
Industrielle Anwendbarkeit
In der Erfindung kann die Temperatur eines Hochtemperaturabschnitts einer Gasturbine unterdrückt werden, so dass diese kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, und die elektrische Leistungserzeugungseffizienz der Gasturbine kann verbessert werden.
Bezugszeichenliste

10: Gasturbine
11: Luftkompressor
12: Brennkammer
13: Verbrennungsraumverkleidung
15: Turbine
19: Generator
20: Auslasswärmerückgewinnungsvorrichtung
21: Auslasswärmerückgewinnungsboiler
25: Treibstoffvorheizer (2. Treibstoffvorheizer)
27: Boilerwasservorheizer
28: Wasserflussregulierungsventil
30: Kühlsystem einer Gasturbine
26, 31: Kühler
32: Radiator
33: Gebläse
34: Kühlluftkompressor
45: Thermometer
46: Differenzdruckmessgerät
49: Treibstoffvorheizer (1. Treibstoffvorheizer)
50: Steuervorrichtung
51: IGV-Steuersystem
52: Differenzdruckzielwerteinstellteil
55: Antriebsausmaßeinstellteil
57: IGV-Antriebsbefehlsausgabeteil
61: Gebläsesteuersystem
62: Temperaturzielwerteinstellteil
65: Gebläseantriebsbefehlsausgabeteil
70: Host-Controller

Claims

Verfahren bereitgestellt zur Steuerung eines Kühlsystems einer Gasturbine, wobei das Kühlsystem ausgestattet ist mit: einem Kühler, der von einem Luftkompressor der Gasturbine entnommene Druckluft kühlt, um Kühlluft bereitzustellen, und mit einem Kühlluftkompressor, der Kühlluft zu einem einem Brenngas in der Gasturbine ausgesetzten Hochtemperaturabschnitt liefert, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmten eines Zielwertes in Bezug auf einen Flussratenäquivalenzwert der dem Hochtemperaturabschnitt zugeführten Kühlluft entsprechend einer erfassten Kühllufttemperatur, Verwenden einer Zielwerteinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen dem Zielwert und einer Kühllufttempertaur bestimmt; Berechnen eines Korrekturantriebsausmaß, das eine Abweichung des erfassten Flussratenäquivalenzwertes der Kühlluft in Bezug auf den Zielwert verringert, als ein Korrekturantriebsausmaß eines eine Flussrate der Kühlluft regelnden Kühlluftflussregulators, und Ausgeben eines Antriebsbefehls entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß den Kühlluftflussregulator.
Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems einer Gasturbine nach Anspruch 1, wobei die Zielwerteinstellfunktion eine Beziehung zwischen dem Zielwert, der Kühllufttemperatur und einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert bestimmt, und in dem Schritt der Bestimmung des Zielwertes ein Zielwert entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und dem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert unter Verwendung der Zielwerteinstellfunktion bestimmt wird.
Verfahren genannten Verfahren zum Steuern des Kühlsystems einer Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Schritt: Bestimmen eines Vorherigen-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur unter Verwendung einer Antriebsausmaßeinstellfunktion, die eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur und dem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators anzeigt, wobei ein Antriebsbefehl entsprechend einem Antriebsausmaß, in dem das Korrekturantriebsausmaß dem in dem Schritt der Bestimmung des Vorherigen-Antriebsausmaß bestimmten Vorherigen-Antriebsausmaß hinzuaddiert wird, in den Schritt zu Ausgabe des Antriebsbefehls ausgegeben wird.
Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems einer Gasturbine nach Anspruch 3, wobei die Zielwerteinstellfunktion eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur, einem Gasturbinenausgabeäquivalenzwert und einem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators bestimmet, und in dem Schritt der Bestimmung des Vorherigen-Antriebsausmaßes das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der bestimmten Kühllufttemperatur und des von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalenzwert mittels der Antriebsausmaßeinstellfunktion bestimmt wird.
Steuervorrichtung für ein Kühlsystem einer Gasturbine, wobei das Kühlsystem mit einem Kühler ausgestattet ist, der von einem Luftkompressor einer Gasturbine entnommene Druckluft kühlt, um so Kühlluft zu machen, und mit einem Kühlluftkompressor, der die Kühlluft zu einem einem Verbrennungsgas in der Gasturbine ausgesetzten Hochtemperaturabschnitt liefert, mit: einem Zielwertteil, das einen Zielwert in Bezug auf einen Flussratenäquivalentwert der Kühlluft entsprechend einer erfassten Kühllufttemperatur bestimmt, wobei eine Zielwerteinstellfunktion verwendet wird, die eine Beziehung zwischen dem Zielwert und einer Kühllufttemperatur bestimmt, einem Korrekturantriebsausmaßberechnungsteil, das ein Korrekturantriebsausmaß, welches eine Abweichung des erfassten Flussratenäquivalentwertes der Kühlluft in Bezug auf den Zielwert verringert, als eine Korrekturantriebsausmaß des eine Kühlluftflussrate regelnden Kühlluftflussregulators, erhält und einem Antriebsbefehlsausgabeteil zum Ausgeben eines Antriebsbefehls entsprechend dem Korrekturantriebsausmaß an den Kühlflussregulator.
Steuervorrichtung eines Kühlsystems eine Gasturbine nach Anspruch 5, wobei die Zielwerteinstellfunktion eine Beziehung zwischen dem Zielwert, der Kühllufttemperatur und einem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert bestimmen, und das Zielwerteinstellteil einen Zielwert entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und dem von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert mittels der Zielwerteinstellfunktion bestimmt.
Steuervorrichtung eines Kühlsystems eine Gasturbine nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Zielwerteinstellfunktion eine Funktion sein, die eine Beziehung anzeigt, in der der Zielwert ansteigt, wenn die Kühllufttemperatur ansteigt.
Steuervorrichtungen des Kühlsystems einer Gasturbine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, mit einem Vorherigen-Antriebsausmaß-Einstellteil, das ein Vorheriges-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur bestimmt, wobei eine Antriebsausmaßeinstellfunktion verwendet wird, die eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur und einem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators bestimmt, wobei das Antriebsbefehlsausgabeteil einen Antriebsbefehl entsprechend einem Antriebsausmaß ausgibt, in dem Korrekturantriebsausmaß zu der Vorherigen-Antriebsausmaß hinzuaddiert wird, die in dem Vorherigen-Antriebsausmaß-Einstellteil bestimmt wurde.
Steuervorrichtung eines Kühlsystems eine Gasturbine nach Anspruch 8, wobei Die Antriebsausmaßeinstellfunktion eine Beziehung zwischen der Kühllufttemperatur, einem Gasturbinenausgabeäquivalentwert und einem Antriebsausmaß des Kühlluftflussregulators bestimmen, und das Vorherige-Antriebsausmaßeinstellteil kann das Vorherige-Antriebsausmaß entsprechend der erfassten Kühllufttemperatur und des von außerhalb erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwertes bestimmen, wobei die Antriebsausmaßeinstellfunktion verwendet wird.
Gasturbinenanlage mit einer Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dem Kühlsystem einer Gasturbine, das ein Thermometer, welches die Kühllufttemperatur detektiert, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, ein Flussratenäquivalentwertmessgerät, welches einem Flussratenäquivalentwert der Kühlluft detektiert, einen Kühler, den Kühlluftkompressor und den Kühlluftflussregulator enthält, und der Gasturbine.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 10, wobei der Kühler einen Wärmetauscher, der die Wärme zwischen der Druckluft von dem Luftkompressor und einem Kühlmedium austauscht, und einen Flussmittelregulator, der eine Flussrate des Kühlmediums regelt, enthält, und wobei die Steuervorrichtung ein Antriebsbefehlsausgabeteil enthält, das einen Antriebsbefehl an den Mediumsflussregulator ausgibt, so dass die Kühllufttemperatur, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, ein Temperaturzielwert wird, der ein Zielwert der Kühllufttemperatur ist.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung ein Temperaturzielwerteinstellteil enthält, das einen Temperaturzielwert, der ein Zielwert der Kühllufttemperatur ist, die dem Hochtemperaturabschnitt zugeführt wird, entsprechend einem von außen erhaltenen Gasturbinenausgabeäquivalentwert mittels der Temperaturzielwerteinstellfunktion bestimmt, die eine Beziehung zwischen dem Temperaturzielwert und dem Gasturbinenausgabeäquivalentwert anzeigt.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Wärmetauscher des Kühlers ein Radiator ist, der Wärme zwischen der Druckluft und Luft als Kühlmedium austauscht, und wobei der Mediumsflussregulator des Kühlers ein Gebläse ist, das eine Flussrate der dem Radiator zugeführten Luft regeln kann.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 13, des Weitern mit: einem Treibstoffvorheizer, der Wärme zwischen der von dem Gebläse zu dem Radiator zugeführten Luft und einer Treibstoffzufuhr zu der Brennkammer der Gasturbine austauscht und den Treibstoff erwärmt.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 13, des Weiteren mit: einem Austrittswärmerückgewinnungsboiler, der Dampf durch Austausch von Wärme mit dem von der Gasturbine ausgegebenen Verbrennungsgas erzeugt, einem ersten Treibstoffvorheizer, der Wärme zwischen der von dem Gebläse zu dem Radiator zugeführten Luft und einem der Brennkammer der Gasturbine zuzuführenden Treibstoff austauschen, und wobei der Brennstoff erwärmt wird, und einem zweiten Treibstoffvorheizer, der der Wärme zwischen dem Treibstoff und dem durch den Austrittwärmerückgewinnungsboiler erzeugten Dampf oder heißem Wasser austauscht und den Treibstoff aufheizt.
Gasturbinenanlange nach einem der Ansprüche 11 bis 15, des Weiteren mit: einem Austrittswärmerückgewinnungsboiler, der Dampf durch Austausch von Wärme mit dem von der Gasturbine ausgegebenen Verbrennungsgas austauscht, wobei der Wärmeaustauscher des Kühlers ein Boilerwasservorheizer ist, der Wärme zwischen Wasser, das dem Austrittswärmerückgewinnungsboiler als Kühlmedium zugeführt wird, und der Druckluft austauscht, und wobei der Mediumsflussregulator des Kühlers ein Wasserflussregulator ist, der eine Flussrate des Wassers regelt, die dem Boilerwasservorheizer zugeführt wird.