DE112016003474T5

DE112016003474T5 - Brennstoff-fliessgeschwindigkeit-einstellverfahren, vorrichtung zum implementieren des verfahrens und mit der vorrichtung versehene gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE112016003474T5
Application number: DE112016003474.1T
Authority: DE
Inventors: Yoji Endo; Hisashi Nakahara
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-04-12
Also published as: WO2017022397A1; JP2017031876A; CN107709735B; CN107709735A; JP6508470B2; US11421886B2; KR102008604B1; KR20180008763A; US20180299131A1

Abstract

Eine Gasturbinenbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung (100) schließt eine Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit (160) und eine Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (180) ein. Die Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit (160) akzeptiert einen Parameter (CLCSO), der eine Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist, und verwendet eine vorgegebene Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter (CLCSO) und einem Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen mehreren Vormischdüsengruppen (54A, 54B), um ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis entsprechend dem akzeptierten Parameter zu bestimmen. Die Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (180) verwendet das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, das von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit (160) bestimmt wird, um eine Fließgeschwindigkeit eines Brennstoffs zu bestimmen, der jeder der mehreren Vormischdüsengruppen (54A, 54B) zugeführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsen versehen ist, die einen Brennstoff einspritzen, der durch Vorgemischverbrennung zu verbrennen ist, eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens und eine Gasturbinenanlage, die mit der Vorrichtung versehen ist. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf Grundlage der am Freitag, 31. Juli 2015 in Japan eingereichtem JP 2015-152152 , deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Stand der Technik
Eine Gasturbine umfasst einen Kompressor, der Luft komprimiert, eine Brennkammer, die Brennstoff in der vom Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird. In vielen Fällen schließt die Brennkammer mehrere Hauptbrenner ein, die den Brennstoff durch Vorgemischverbrennung verbrennen. Jeder der Hauptbrenner schließt eine Hauptdüse und einen Gaskanalrahmen ein, in dem die Hauptdüse angeordnet ist. Innerhalb des Gaskanalrahmens wird Gasvorgemisch infolge des Sprühens des Brennstoffs aus der Hauptdüse und des Beimischens von Luft aus dem Kompressor erzeugt. Dieses Gasvorgemisch wird aus dem Gaskanalrahmen in einen Verbrennungszylinder der Brennkammer gesprüht.
Zu Beispielen der Brennkammer, die mit den mehreren Hauptbrennern versehen ist, gehört eine Brennkammer, die in dem nachstehend beschriebenen Patentdokument 1 offenbart ist. In dieser Brennkammer wird zum Erreichen von Verbrennungsstabilität des Brennstoffes die Anzahl von Hauptdüsen, die Brennstoff liefern, sequenziell erhöht, wenn die Last der Gasturbine zunimmt.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2006-145073 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Die in Patentdokument 1 offenbarte Technologie kann Verbrennungsstabilität eines Brennstoffes zuverlässig erreichen. Jedoch besteht auf diesem technischen Gebiet eine Nachfrage nach weiterer Verbesserung in der Verbrennungsstabilität.
Angesichts des Vorstehenden ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen einer Technologie, die in der Lage ist, die Verbrennungsstabilität eines Brennstoffs in einer Gasturbine zu verbessern, die mit mehreren Vormischdüsen versehen ist, die einen Brennstoff sprühen, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll.
Lösung der Probleme
Eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsengruppen versehen ist, die jeweils von mindestens einer Vormischdüse gebildet werden, die einen Brennstoff sprüht, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll. Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung schließt Folgendes ein: eine Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit, die zum Akzeptieren eines Parameters mit einer Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist, und zum Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und einem Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen konfiguriert ist; und eine Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit, die zum Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der jeder der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, mithilfe des von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmten Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses konfiguriert ist. Die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung ist eine Beziehung, in der sich das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert.
Ein Verbrennungsoszillationsbereich kann in einem Bereich auftreten, in dem die Gasturbinenausgabe innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Somit wird in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung das Auftreten der Verbrennungsoszillation im Verlauf des Verbrennens des Brennstoffs unterdrückt, indem das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis gemäß dem Parameter, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, geändert wird. Ferner ist die vorgegebene Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis eine Beziehung, in der das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis sich kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert. Somit ändert sich in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis nicht plötzlich erheblich. Als Folge kann in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs verbessert werden.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt, die ferner eine Ventilsteuerung einschließt, die einen Öffnungsgrad für ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil festlegt, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist und das eine Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der den Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, anpasst. Unter Verwendung der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen bestimmt die Ventilsteuerung den Öffnungsgrad für das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt, wobei die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, die bestimmt wird, um einen Verbrennungsoszillationsbereich, in dem Verbrennungsoszillation auftritt, in einem Bereich zu vermeiden, der durch die Parameter und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis definiert wird.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis dritten Gesichtspunkt, ferner umfassend:
eine Korrekturwert-Berechnungseinheit, die einen Korrekturwert im Bezug auf das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis bestimmt, der angewendet wird, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert; und einen Korrektor, der das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, das von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmt wird, mithilfe des Korrekturwerts, der von der Korrekturwert-Berechnungseinheit bestimmt wird, korrigiert. Wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, bestimmt die Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe des vom Korrektor korrigierten Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses.
Wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, ändert sich auch der Verbrennungsoszillationsbereich gemäß der Änderung in der Gasturbinenausgabe. Somit wird in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, die Verbrennungsoszillation, die im Laufe des Verbrennens des Brennstoffs auftritt, durch Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses verhindert, um die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs zu erreichen.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Fließverhältnis-Einstellvorrichtung gemäß dem vierten Gesichtspunkt, wobei die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Parameter akzeptiert und den Korrekturwert entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Korrekturwertbeziehung zwischen dem Parameter und dem Korrekturwert bestimmt.
Die Änderung im Verbrennungsoszillationsbereich, die bei Änderung der Gasturbinenausgabe auftritt, variiert je nach der Gasturbinenausgabe zu der Zeit. Somit wird in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung der Korrekturwert gemäß dem Parameter, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, bestimmt.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß dem fünften Gesichtspunkt, wobei die Korrekturwert-Berechnungseinheit bestimmt, ob die Änderung in der Gasturbinenausgabe eine Erhöhung der Ausgabe oder eine Abnahme der Ausgabe ist. Wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Erhöhung der Ausgabe ist, bestimmt die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Ausgabeerhöhung angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung. Wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Abnahme der Ausgabe ist, bestimmt die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung.
Zu Formen der Änderung in der Gasturbinenausgabe gehören die Erhöhung der Ausgabe und die Abnahme der Ausgabe. Die Änderung im Verbrennungsoszillationsbereich ist, wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt, anders als bei Abnahme der Gasturbinenausgabe. Somit wird in der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung, wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Erhöhung der Ausgabe ist, der Korrekturwert mithilfe der Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Erhöhung der Ausgabe angewendet wird, bestimmt, und wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Abnahme der Ausgabe ist, wird der Korrekturwert mithilfe der Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, bestimmt.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem siebenten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß dem fünften oder sechsten Gesichtspunkt, wobei die Korrekturwertbeziehung das vom Korrektor korrigierte Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis ist und eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass sie in der Lage ist, den Verbrennungsoszillationsbereich, in dem die Verbrennungsoszillation bei Änderung der Gasturbinenausgabe auftritt, in einem Bereich, der vom Parameter und dem Korrekturwert definiert wird, zu verhindern.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem achten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem fünften bis siebenten Gesichtspunkt, wobei von den mehreren Vormischdüsengruppen eine der Vormischdüsengruppen eine größere Anzahl von Vormischdüsen aufweist als die anderen Vormischdüsengruppen und der von der Korrekturwertbeziehung bestimmte Korrekturwert ein Wert ist, der die Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der einer der Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, senkt.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem neunten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis achten Gesichtspunkt, die ferner Folgendes einschließt: einen Parametergenerator, der als den Parameter einen Einlasstemperatur-korrelierten Wert mit einer positiven Korrelation mit einer Temperatur eines Turbineneinlasses innerhalb einer Turbine der Gasturbine, in die Verbrennungsgas aus einer Brennkammer der Gasturbine strömt, aufweist.
Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem zehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis neunten Gesichtspunkt, die ferner Folgendes einschließt: eine Gesamtvormischbrennstoff-Berechnungseinheit, die eine Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der allen der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, bestimmt. Die Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit bestimmt eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit, die von der Gesamtvorgemischbrennstoff-Berechnungseinheit bestimmt wird, und des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmt wird.
Eine Gasturbinenanlage gemäß einem elften Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe schließt Folgendes ein:
die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis zehnten Gesichtspunkt; und die Gasturbine. Die Gasturbine umfasst: einen Kompressor, der Luft komprimiert, eine Brennkammer, die Brennstoff in der vom Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen; und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird. Die Brennkammer weist Folgendes auf: einen Verbrennungszylinder, in dem der Brennstoff verbrannt wird; und mehrere Hauptbrenner, die Gasvorgemisch, das durch Mischen von Brennstoff und Luft gebildet wird, in den Verbrennungszylinder sprühen. Jeder der mehreren Hauptbrenner weist Folgendes auf: eine Hauptdüse als die Vormischdüse; und einen Gaskanalrahmen, der das Gasvorgemisch durch Mischen des aus der Hauptdüse gesprühten Brennstoffs und der vom Kompressor komprimierten Luft erzeugt und das Gasvorgemisch in den Verbrennungszylinder sprüht. Die Brennkammer weist mehrere Hauptbrennergruppen auf, die von mindestens einem der Hauptbrenner gebildet werden. Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung bestimmt eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Hauptbrennergruppen.
Eine Gasturbinenanlage gemäß einem zwölften Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe schließt Folgendes ein:
die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis zehnten Gesichtspunkt; und die Gasturbine. Die Gasturbine umfasst: einen Kompressor, der Luft komprimiert, eine Brennkammer, die Brennstoff in der vom Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen; und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird. Die Brennkammer schließt Folgendes ein: einen Verbrennungszylinder, in dem der Brennstoff verbrannt wird; mehrere Hauptbrenner, die Gasvorgemisch, das durch Mischen eines Brennstoffs und der Luft aus dem Kompressor gebildet wird, in den Verbrennungszylinder sprühen; und mehrere Zylinderhutdüsen als die Vormischdüsen, die den Brennstoff in die Luft aus dem Kompressor sprühen, wobei die Luft in die Hauptbrenner strömt. Die Brennkammer schließt mehrere Zylinderhutdüsengruppen ein, die jeweils von mindestens einer der Zylinderhutdüsen gebildet werden. Die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung bestimmt eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Zylinderhutdüsengruppen.
Ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem dreizehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsengruppen versehen ist, die jeweils von mindestens einer Vormischdüse gebildet werden, die einen Brennstoff sprüht, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll. Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren schließt die folgenden Schritte ein: Akzeptieren eines Parameters, der eine Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist, und Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und eines Fließgeschwindigkeitsverhältnisses zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen; und Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der jeder der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, mithilfe des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch das Bestimmen des Fließgeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt wird. Die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung ist eine Beziehung, in der sich das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert.
Der Verbrennungsoszillationsbereich kann in dem Bereich auftreten, in dem die Gasturbinenausgabe innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Somit wird in dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren das Auftreten der Verbrennungsoszillation im Verlauf des Verbrennens des Brennstoffs unterdrückt, indem das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis gemäß dem Parameter, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, geändert wird. Ferner ist die vorgegebene Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis eine Beziehung, in der das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis sich kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert. Somit ändert sich in dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis nicht plötzlich erheblich. Als Folge kann in dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs verbessert werden.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß dem dreizehnten Gesichtspunkt, das ferner den folgenden Schritt einschließt: Durchführen von Ventilsteuerung, die einen Öffnungsgrad für das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil festlegt, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist und das eine Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der den Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, anpasst. Beim Durchführen der Ventilsteuerung wird der Öffnungsgrad für das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist, mithilfe der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen bestimmt.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem fünfzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß dem dreizehnten oder vierzehnten Gesichtspunkt, wobei ein Verbrennungsoszillationsbereich, in dem Verbrennungsoszillation auftritt, in einem Bereich, der durch den Parameter und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis definiert ist, im Voraus identifiziert wird und das Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis entsprechend dem Parameter den Verbrennungsoszillationsbereich verhindert.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem sechzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem von dem dreizehnten bis fünfzehnten Gesichtspunkt, das ferner die folgenden Schritte einschließt: Bestimmen eines Korrekturwerts in Relation auf das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, der bei Änderung der Gasturbinenausgabe angewendet wird; und Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt wird, mithilfe des Korrekturwerts, der durch Bestimmen des Korrekturwerts bestimmt wird. Beim Bestimmen der Fließgeschwindigkeit, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, wird eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses korrigiert wird, bestimmt.
Wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, ändert sich auch der Verbrennungsoszillationsbereich gemäß der Änderung in der Gasturbinenausgabe. Somit wird in dem Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, die Verbrennungsoszillation, die im Laufe des Verbrennens des Brennstoffs auftritt, durch Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses verhindert, um die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs zu erreichen.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem siebzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließverhältnis-Einstellverfahren gemäß dem sechzehnten Gesichtspunkt, wobei beim Bestimmen des Korrekturwerts der Parameter akzeptiert wird und der Korrekturwert entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Korrekturwertbeziehung zwischen dem Parameter und dem Korrekturwert bestimmt wird.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem achtzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß dem siebzehnten Gesichtspunkt, wobei beim Bestimmen des Korrekturwerts bestimmt wird, ob die Änderung in der Gasturbinenausgabe eine Erhöhung der Ausgabe oder eine Abnahme der Ausgabe ist. Wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Erhöhung der Ausgabe ist, wird der Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt. Wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Abnahme der Ausgabe ist, wird der Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem neunzehnten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß dem siebzehnten oder achtzehnten Gesichtspunkt, wobei der Verbrennungsoszillationsbereich, in dem die Verbrennungsoszillation auftritt, in dem Bereich, der durch den Parameter und den Korrekturwert definiert ist, im Voraus identifiziert wird und die Korrekturwertbeziehung eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis nach dem Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses in der Lage ist, den Verbrennungsoszillationsbereich zu verhindern.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem zwanzigsten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem von dem siebzehnten bis neunzehnten Gesichtspunkt, wobei von den mehreren Vormischdüsengruppen eine der Vormischdüsengruppen eine größere Anzahl von Vormischdüsen aufweist als die anderen Vormischdüsengruppen und der von der Korrekturwertbeziehung bestimmte Korrekturwert ein Wert ist, der die Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der einer der Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, senkt.
Das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren gemäß einem einundzwanzigsten Gesichtspunkt der Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß einem von dem dreizehnten bis zwanzigsten Gesichtspunkt, die den folgenden Schritt durchführt: Erzeugen eines einlasstemperaturkorrelierten Werts mit einer positiven Korrelation mit einer Temperatur eines Turbineneinlassses innerhalb einer Turbine der Gasturbine, in die Verbrennungsgas aus einer Brennkammer der Gasturbine strömt, als den Parameter.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsstabilität eines Brennstoffs in einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsen versehen ist, die den Brennstoff, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll, sprühen, verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Anlagenschema, das eine Gasturbinenanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt der Brennkammer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine Prinzipskizze, die einen Brennstoffbeschicker gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei Betrachtung aus einer Axialrichtung davon.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Verbrennungslast-Befehlsgenerators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit, einer Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit und einer Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit, einer Korrekturwert-Berechnungseinheit, eines Korrektors und einer Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Erläuterungsschema, das eine Funktion darstellt, die eine Beziehung zwischen einem Verbrennungslast-Befehlswert und einem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis und einem Verbrennungsoszillationsbereich darstellt.
11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Korrekturwert in Relation zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis und dem Verbrennungslast-Befehlswert gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist ein Fließschema, das Vorgänge der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit, der Korrekturwert-Berechnungseinheit, des Korrektors, der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit und einer Ventilsteuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist ein Erläuterungsschema, das eine Funktion darstellt, die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert und dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis und dem Verbrennungsoszillationsbereich gemäß einem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Korrekturwert in Relation zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis und dem Verbrennungslast-Befehlswert gemäß dem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der Ausführungsform
Eine Ausführungsform und ein Modifikationsbeispiel einer Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Gasturbinenanlage, die mit der Vorrichtung versehen ist, werden nachstehend im Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform
Die Gasturbinenanlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt eine Gasturbine 10 und einen Generator 29, der dadurch, dass er von der Gasturbine 10 angetrieben wird, Strom erzeugt, ein, wie in 1 dargestellt.
Die Gasturbine 10 umfasst einen Kompressor 11, der Luft komprimiert, eine Brennkammer 31, die einen Brennstoff F in der vom Kompressor 11 komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine 21, die durch das Hochtemperatur-Hochdruck-Verbrennungsgas angetrieben wird.
Der Kompressor 11 schließt einen Kompressorrotor 13, der sich um eine Achse Ar dreht, ein Kompressorgehäuse 12, das den Kompressorrotor 13 abdeckt, während es dem Kompressorrotor 13 das Drehen ermöglicht, und eine Einlassleitschaufel (IGV) 14, die an einer Einlassöffnung des Kompressorgehäuses 12 bereitgestellt ist, ein. Die IGV 14 schließt mehrere Leitschaufeln 15 und einen Antrieb 16, der die mehreren Leitschaufeln 15 antreibt, ein. Diese IGV 14 passt eine Fließgeschwindigkeit der Luft, die in das Kompressorgehäuse 12 eingelassen wird, an.
Die Turbine 21 schließt einen Turbinenrotor 23, der durch das Verbrennungsgas von der Brennkammer 31 um die Achse Ar gedreht wird, und ein Turbinengehäuse 22, das den Turbinenrotor 23 abdeckt, während es dem Turbinenrotor 23 das Drehen ermöglicht, ein. Der Turbinenrotor 23 und der Kompressorrotor 13 drehen sich um dieselbe Achse Ar und sind miteinander verbunden, um einen Gasturbinenrotor 28 zu bilden. Ein Rotor des Generators 29 ist mit dem Gasturbinenrotor 28 verbunden.
Die Gasturbine 10 schließt ferner ein Zwischengehäuse 24 und einen Abgaskanal 25 ein. Das Zwischengehäuse 24 ist so zwischen dem Kompressorgehäuse 12 und dem Turbinengehäuse 22 angeordnet, dass es das Kompressorgehäuse 12 und das Turbinengehäuse 22 verbindet. Dieser Abgaskanal 25 ist mit dem Turbinengehäuse 22 verbunden, und ein Abgas EX, das das Verbrennungsgas ist, das durch den Innenraum des Turbinengehäuses 22 geströmt ist, strömt durch den Abgaskanal 25. Das Kompressorgehäuse 12, das Zwischengehäuse 24 und das Turbinengehäuse 22 sind miteinander verbunden, um ein Gasturbinengehäuse 27 zu bilden. Die Brennkammer 31 ist an dem Zwischengehäuse 24 befestigt.
Die Brennkammer 31 schließt einen Außenzylinder 32, einen Verbrennungszylinder (oder ein Übergangsstück) 33 und einen Brennstoffbeschicker 41 ein, wie in 2 dargestellt. Der Außenzylinder 32 ist am Zwischengehäuse 24 befestigt. Der Verbrennungszylinder 33 ist innerhalb des Zwischengehäuses 24 angeordnet und führt das Verbrennungsgas in einen Verbrennungsgaskanal der Turbine 21. Der Brennstoffbeschicker 41 speist den Brennstoff und die Luft in den Verbrennungszylinder 33.
Der Brennstoffbeschicker 41 schließt einen Innenzylinder 42, einen Zündbrenner 43, mehrere Hauptbrenner 53 und eine Zylinderhutdüse 51 ein, wie in 2 bis 4 dargestellt. Der Zündbrenner 43 ist auf der Mittelachse des Innenzylinders 42 angeordnet. Die mehreren Hauptbrenner 53 sind in Umfangsrichtung in gleichen Intervallen angeordnet, so dass sie um den Zündbrenner 43 zentriert sind. Die Zylinderhutdüse 51 ist an der Innenumfangsseite des Außenzylinders 32 und an der Außenumfangsseite des Innenzylinders 42 angeordnet. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung eine Richtung, in der die Mittelachse des Innenzylinders 42 verläuft, das heißt, eine Seite, zu der Verbrennungsgas G innerhalb des Verbrennungszylinders 33 strömt, als „nachgeschaltete Seite” bezeichnet wird und die gegenüberliegende Seite als „vorgeschaltete Seite” bezeichnet wird.
Der Zündbrenner 43 schließt eine Zünddüse 44, die auf der Mittelachse des Innenzylinders 42 angeordnet ist, und ein röhrenförmiges Zündluftrohr 45, das den Außenumfang der Zünddüse 44 umgibt, ein. Die nachgeschaltete Seite des Zündluftrohrs 45 bildet einen Zündkegel 46, dessen Durchmesser zur nachgeschalteten Seite hin allmählich größer wird. Die Innenumfangsseite des Zündluftrohrs 45 bildet einen Zündluftkanal 48, durch den Druckluft Ac vom Kompressor 11 als Zündluft Ap strömt. Ein Zündbrennstoff Fp, der von der Zünddüse 44 eingespritzt wird, wird (durch Diffusionsverbrennung) in der Zündluft Ap, die vom Zündluftkanal 48 ausgesprüht wird, verbrannt, um eine Diffusionsflamme 49 zu bilden (siehe 3).
Jeder der Hauptbrenner 53 schließt einen Hauptluftinnenzylinder 55, einen Hauptluftaußenzylinder 56, eine Trennplatte 57 und eine Hauptdüse 54 ein. Der Hauptluftinnenzylinder 55 ist röhrenförmig, so dass er den Außenumfang des Zündluftrohrs 45 umgibt. Der Hauptluftaußenzylinder 56 ist röhrenförmig, so dass er den Außenumfang des Hauptluftinnenzylinders 55 umgibt. Die Trennplatte 57 ist in einem ringförmigen Freiraum zwischen der Außenumfangsseite des Hauptluftinnenzylinders 55 und der Innenumfangsseite des Hauptluftaußenzylinders 56 angeordnet und unterteilt den ringförmigen Freiraum in mehrere Freiräume in Umfangsrichtung. Die Hauptdüsen 54 sind jeweils zwischen den mehreren Trennplatten 57 angeordnet. Ein Gaskanalrahmen 58a in jedem der Hauptbrenner 53 wird von dem Hauptluftinnenzylinder 55, dem Hauptluftaußenzylinder 56 und einem Paar der Trennplatten 57, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, gebildet. Die mehreren Freiräume, die durch den Hauptluftinnenzylinder 55, den Hauptluftaußenzylinder 56 und die mehreren Trennplatten 57 definiert sind, bilden einen Hauptluftkanal 58, durch den die Druckluft Ac aus dem Kompressor 11 als Hauptluft Am strömt. Ein Hauptbrennstoff Fm wird aus den Hauptdüsen 54, die innerhalb des Hauptluftkanals 58 angeordnet sind, in die Hauptluft Am gesprüht, die durch den Hauptluftkanal 58 strömt.
Daher strömt ein Gasvorgemisch, das eine Mischung der Hauptluft Am und des Hauptbrennstoffs Fm ist, im Hauptluftkanal 58 weiter zur nachgeschalteten Seite als ein Spitzenendabschnitt (nachgeschaltetes Ende) der Hauptdüse 54. Nach dem Aussprühen aus dem Hauptluftkanal 58 wird dieses Gasvorgemisch verbrannt (durch Vorgemischverbrennung), und eine Vorgemischflamme 59 wird gebildet (siehe 3). Somit sind die Hauptdüsen 54 der vorliegenden Ausführungsform Vormischdüsen. Die vorstehend beschriebene Diffusionsflamme 49 spielt eine Rolle des Stabilisierens dieser Vorgemischflamme 59.
Die Brennkammer 31 der vorliegenden Ausführungsform hat acht der Hauptbrenner 53, wie in 4 dargestellt. Von den acht Hauptbrennern 53 bilden drei der Hauptbrenner 53, die an einer Seite angeordnet sind, die näher an der Achse Ar des Gasturbinenrotors 28 und einander in Umfangsrichtung benachbart sind, eine Hauptbrenner-A-Gruppe 53A. Ferner bilden die verbleibenden fünf der Hauptbrenner 53 eine Hauptbrenner-B-Gruppe 53B. Die Hauptdüsen 54 in den drei Hauptbrennern 53, die die Hauptbrenner-A-Gruppe 53A bilden, bilden eine Hauptdüsen-A-Gruppe 54A, und die Hauptdüsen 54 in den fünf Hauptbrennern 53, die die Hauptbrenner-B-Gruppe 53B bilden, bilden eine Hauptdüsen-B-Gruppe 54B.
Ein Freiraum zwischen der Innenumfangsseite des Außenzylinders 32 und der Außenumfangsseite des Innenzylinders 42 bildet einen Druckluftkanal 52, der die Druckluft Ac aus dem Kompressor 11 in den Innenzylinder 42 leitet. Die Zylinderhutdüse 51 spritzt einen Zylinderhutbrennstoff Ft in diesen Druckluftkanal 52. Wenn daher Zylinderhutbrennstoff Ft in den Druckluftkanal 52 gespritzt wird, wird der Zylinderhutbrennstoff Ft in die Hauptluft Am und die Zündluft Ap gemischt. Somit sind die Zylinderhutdüsen 51 der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls Vormischdüsen.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt, schließt die Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführungsform ferner Folgendes ein: eine Brennstoffhauptleitung 60, durch die der Brennstoff F, der der Brennkammer 31 zugeführt wird, strömt; eine Zündbrennstoffleitung 61, die den Zündbrennstoff Fp zu der Zünddüse 44 führt; eine Hauptbrennstoff-A-Leitung 62a, die einen Hauptbrennstoff-A Fma zu der Hauptdüsen-A-Gruppe 54A führt; eine Hauptbrennstoff-B-Leitung 62b, die einen Hauptbrennstoff-B Fmb zu der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B führt; eine Zylinderhutbrennstoffleitung 63, die den Zylinderhutbrennstoff Ft zu den Zylinderhutdüsen 51 führt; ein Zündbrennstoffventil 65, das eine Fließgeschwindigkeit des Zündbrennstoffs Fp anpasst; ein Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a, das eine Fließgeschwindigkeit des Hauptbrennstoff-A Fma anpasst; ein Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b, das eine Fließgeschwindigkeit des Hauptbrennstoff-B Fmb anpasst; und ein Zylinderhutbrennstoffventil 67, das eine Fließgeschwindigkeit des Zylinderhutbrennstoffs Ft anpasst.
Die Zündbrennstoffleitung 61, die Hauptbrennstoff-A-Leitung 62a, die Hauptbrennstoff-B-Leitung 62b und die Zylinderhutbrennstoffleitung 63 sind alle Leitungen, die aus der Brennstoffhauptleitung 60 abzweigen. Das Zündbrennstoffventil 54 ist in der Zündbrennstoffleitung 61 bereitgestellt. Die Hauptbrennstoff-A-Leitung 62a schließt eine Hauptleitung und mehrere Zweigleitungen, die aus der Hauptleitung abzweigen, ein. Die mehreren Zweigleitungen sind für jede der drei Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-A-Gruppe 54A bilden, bereitgestellt. Das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a ist in der Hauptleitung der Hauptbrennstoff-A-Leitung 62a bereitgestellt. Die Hauptbrennstoff-B-Leitung 62b schließt eine Hauptleitung und mehrere Zweigleitungen, die aus der Hauptleitung abzweigen, ein. Die mehreren Zweigleitungen sind für jede der fünf Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-B-Gruppe 54B bilden, bereitgestellt. Das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b ist in der Hauptleitung der Hauptbrennstoff-B-Leitung 62b bereitgestellt. Die Zylinderhutbrennstoffleitung 63 schließt eine Hauptleitung und mehrere Zweigleitungen, die aus der Hauptleitung abzweigen, ein. Die mehreren Zweigleitungen sind in jeder der mehreren Zylinderhutdüsen 51 bereitgestellt. Das Zylinderhutbrennstoffventil 67 ist in der Hauptleitung der Zylinderhutbrennstoffleitung 63 bereitgestellt.
Wie in 1 dargestellt, schließt die Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführungsform ferner eine Steuervorrichtung (eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung) 100, ein Drehfrequenzmessgerät 71, ein Ausgabemessgerät 72, ein Einlasstemperaturmessgerät 73, ein Einlassdruckmessgerät 74, ein Flügelpfadtemperaturmessgerät 75 und ein Abgastemperaturmessgerät 76 ein. Die Steuervorrichtung 100 steuert Vorgänge und dergleichen der vorstehend beschriebenen Brennstoffventile 65, 66a, 66b und 67. Das Drehfrequenzmessgerät 71 erkennt eine Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28. Das Ausgabemessgerät erkennt eine Ausgabe PW des Generators 29. Das Einlasstemperaturmessgerät 73 erkennt eine Einlasstemperatur Ti, das heißt, eine Temperatur von Luft A, die in den Kompressor 11 eingelassen wird. Das Einlassdruckmessgerät 74 erkennt einen Einlassdruck (Atmosphärendruck) Pi, das heißt, einen Druck der Luft, die in den Kompressor 11 eingelassen wird. Das Flügelpfadtemperaturmessgerät 75 erkennt eine Flügelpfadtemperatur Tb, das heißt, eine Temperatur des Verbrennungsgases, das gerade die letzte Stufe der Turbine 21 durchlaufen hat. Das Abgastemperaturmessgerät 76 erkennt eine Temperatur Te des Abgases innerhalb des Abluftkanals, der weiter zur nachgeschalteten Seite der letzten Stufe der Turbine 21 angeordnet ist.
Wie in 5 dargestellt, schließt die Steuervorrichtung 100 einen Verbrennungslast-Befehlsgenerator (einen Parametergenerator) 110, einen Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130, einen Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141, eine Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142, eine Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (eine Gesamtvorgemischbrennstoff-Berechnungseinheit) 143, eine Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit (einfach eine Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit) 160, eine Korrekturwert-Berechnungseinheit 170, einen Korrektor 179, eine Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (einfach eine Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit) 180 und eine Ventilsteuerung 190 ein.
Der Verbrennungslast-Befehlsgenerator 110 erzeugt einen Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO (ein Parametererzeugungsschritt). Der Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 erzeugt einen Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO. Die Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 bestimmt einen Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO, der eine Fließgeschwindigkeit des Zündbrennstoffs Fp ist, der der Zünddüse 44 zugeführt wird. Die Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 bestimmt eine Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO, die eine Fließgeschwindigkeit des Zylinderhutbrennstoffs Ft ist, der allen Zylinderhutdüsen 51 zugeführt wird. Die Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt eine Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die eine Fließgeschwindigkeit des Hauptbrennstoffs Fm ist, der allen Hauptdüsen 54 zugeführt wird. Die Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 bestimmt ein Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁, das ein Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Hauptbrennstoff-A Fma, der der Hauptdüsen-A-Gruppe 54A zugeführt wird, und dem Hauptbrennstoff-B Fmb, der der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B zugeführt wird, ist. Die Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 bestimmt einen Korrekturwert KMBc des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB₀₁, das von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 bestimmt wird. Der Korrektor 179 korrigiert das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KM6₀₁, das von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 bestimmt wird, mithilfe des Korrekturwerts KMBc, der von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 bestimmt wird. Die Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt eine Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO des Hauptbrennstoff-A Fma, der der Hauptdüsen-A-Gruppe 54A zugeführt wird, und eine Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO des Hauptbrennstoff-B Fmb, der der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B zugeführt wird, gemäß dem vom Korrektor 179 korrigierten Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB. Die Ventilsteuerung 190 bestimmt einen Öffnungsgrad für jedes der Brennstoffventile 65, 66a, 66b und 67 gemäß der Fließgeschwindigkeit der Brennstoffventile 65, 66a, 66b und 67, die von jeder der Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheiten 141, 142 und 180 bestimmt werden, und legt den Öffnungsgrad für jedes der Brennstoffventile 65, 66a, 66b und 67 fest.
Der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ist ein Parameter, der eine Einlasstemperatur des Verbrennungsgases in der Turbine 21 ist, wenn die Einlasstemperatur dimensionslos gemacht wird, und ist ein Parameter mit einer positiven Korrelation mit der Einlasstemperatur. Ferner ist der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO auch ein Parameter, der eine Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist. Der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ist auf 0% festgesetzt, wenn die Einlasstemperatur auf einem unteren Grenzwert ist und er ist auf 100% festgesetzt, wenn die Einlasstemperatur auf einem oberen Grenzwert ist. Wenn beispielsweise der untere Grenzwert der Einlasstemperatur 700°C ist und der obere Grenzwert der Einlasstemperatur 1500°C ist, wird der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO durch die nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt. CLCSO (%) = {(Messwert der Generatorausgabe – 700°CMW)/(1500°CMW – 700°CMW)} × 100 (1)
Es ist zu beachten, dass 700°CMW die Generatorausgabe ist, wenn die Einlasstemperatur der untere Grenzwert von 700°C ist. Ferner ist 1500°CMW die Generatorausgabe, wenn die Einlasstemperatur der obere Grenzwert von 1500°C ist.
Wie in 6 dargestellt, schließt der Verbrennungslast-Befehlsgenerator 110 eine erste Ausgabeberechnungseinheit 111a, eine zweite Ausgabeberechnungseinheit 111b, einen Standardatmosphärendruckgenerator 112, einen ersten Teiler 113, einen ersten Multiplikator 114a, einen zweiten Multiplikator 114b, einen ersten Subtraktor 115a, einen zweiten Subtraktor 115b, einen zweiten Teiler 116 und einen Begrenzer 117 ein. Die erste Ausgabeberechnungseinheit 111a bestimmt die Generatorausgabe 700°CMW, die auftritt, wenn die Einlasstemperatur an ihrer Untergrenze von 700°C ist. Die zweite Ausgabeberechnungseinheit 111b bestimmt die Generatorausgabe 700°CMW, die auftritt, wenn die Einlasstemperatur an ihrem oberen Grenzwert von 1500°C ist. Der Standardatmosphärendruckgenerator 112 erzeugt einen vorab eingestellten Standardatmosphärendruck Ps. Der erste Teiler 113 bestimmt ein Einlassdruckverhältnis Pr, das ein Verhältnis des Einlassdrucks Pi, der durch das Einlassdruckmessgerät 74 erfasst wird, zum Standardatmosphärendruck (Standardeinlassdruck) Ps ist. Der erste Multiplikator 114a multipliziert die Generatorausgabe 700°CMW, die von der ersten Ausgabeberechnungseinheit 111a bestimmt wird, mit dem Einlassdruckverhältnis Pr. Der zweite Multiplikator 114b multipliziert die Generatorausgabe 1500°CMW, die von der zweiten Ausgabeberechnungseinheit 111b bestimmt wird, mit dem Einlassdruckverhältnis Pr. Der erste Subtraktor 115a subtrahiert das Multiplikationsergebnis, das durch den ersten Multiplikator 114a erhalten wurde, von einer gemessenen Ausgabe PW des Generators 29, die von dem Ausgabemessgerät 72 erkannt wurde. Der zweite Subtraktor 115b subtrahiert das Multiplikationsergebnis, das vom ersten Multiplikator 114a erhalten wurde, vom Multiplikationsergebnis, das vom zweiten Multiplikator 114b erhalten wurde. Der zweite Subtraktor 116 subtrahiert das Multiplikationsergebnis, das vom ersten Multiplikator 115a erhalten wurde, vom Multiplikationsergebnis, das vom zweiten Multiplikator 115b erhalten wurde. Der Begrenzer 117 begrenzt eine Anstiegs-/Abfallverhältniszahl der Ausgabe vom zweiten Teiler 116.
Die erste Ausgabeberechnungseinheit 111a bestimmt die Generatorausgabe 700°CMW, die auftritt, wenn die Einlasstemperatur 700°C beträgt, mithilfe einer Funktion H1x, wobei die Einlasstemperatur Ti und ein IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert als variable Parameter dienen. Die erste Ausgabeberechnungseinheit 111b bestimmt die Generatorausgabe 700°CMW, die auftritt, wenn die Einlasstemperatur 1500°C beträgt, mithilfe einer Funktion H2x, wobei die Einlasstemperatur Ti und ein IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert als variable Parameter dienen. Hierbei ist der IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert ein Befehlswert, der dem Antrieb 16 der IGV 14 von der Steuervorrichtung 100 erteilt wird. Dieser IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert wird zum Beispiel auf der Grundlage des Atmosphärendrucks Pi, der ein Druck am Einlass des Kompressors 11, ein Druck am Auslass des Kompressors 11 und dergleichen ist, bestimmt. Die Ausgabeberechnungseinheiten 111a und 111b ändern die bekannten Werte von 700°CMW und 1500°CMW, die erhalten werden, wenn die Einlasstemperatur bzw. der IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert Referenzwerte sind, auf Werte entsprechend der gemessenen Einlasstemperatur Ti und dem IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert und geben die geänderten Werte als 700°CMW und 1500°CMW aus.
Der 700°CMW und 1500°CMW werden ferner auf der Grundlage des Messwerts Pi des Einlassdrucks (Atmosphärendrucks) korrigiert. Insbesondere bestimmt der erste Teiler 113 das Einlassdruckverhältnis Pr, das ein Verhältnis des Einlassdrucks (Atmosphärendrucks) Pi, der vom Einlassdruckmessgerät 74 erkannt wird, zum Standardeinlassdruck (Standardatmosphärendruck) Ps vom Standardatmosphärendruckgenerator 112 ist. Der erste Multiplikator 114a multipliziert den 700°CMW von der ersten Ausgabeberechnungseinheit 111a mit dem Einlassdruckverhältnis Pr und korrigiert den 700°CMW so, dass er ein Wert entsprechend dem Einlassdruckverhältnis Pr ist. Der zweite Multiplikator 114b multipliziert den 1500°CMW von der zweiten Ausgabeberechnungseinheit 111b mit dem Einlassdruckverhältnis Pr und korrigiert den 1500°CMW so, dass er ein Wert entsprechend dem Einlassdruckverhältnis Pr ist. Mit anderen Worten werden in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die bekannten Werte von 700°CMW und 1500°CMW, die erhalten werden, wenn die Einlasstemperatur und der IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert die Referenzwerte sind, so korrigiert, dass sie die Werte entsprechend der gemessenen Einlasstemperatur Ti und dem IGV-Öffnungsgrad-Befehlswert und dem gemessenen Einlassdruckverhältnis Pr sind.
Der erste Subtraktor 115a subtrahiert den 700°CMW, der durch das Einlassdruckverhältnis Pr korrigiert wurde, von der gemessenen Ausgabe PW des Generators 29, die von dem Ausgabemessgerät 72 erkannt wurde. Mit anderen Worten bestimmt der erste Subtraktor 115a einen Wert des Zählers in der vorstehend beschriebenen Formel. Der zweite Subtraktor 115b subtrahiert den 700°CMWm, der durch das Einlassdruckverhältnis Pr korrigiert wurde, vom 1500°CMW, der durch das Einlassdruckverhältnis Pr korrigiert wurde. Mit anderen Worten bestimmt der zweite Subtraktor 115b einen Wert des Nenners in der vorstehend beschriebenen Gleichung.
Der zweite Teiler 116 teilt den Wert des Zählers in der vorstehend beschriebenen Gleichung, der durch den ersten Subtraktor 115a bestimmt wurde, durch den Wert des Nenners in der vorstehend beschriebenen Formel, der durch den zweiten Subtraktor 115b bestimmt wurde, und gibt den resultierenden Wert als den Verbrennungslast-Befehlswert aus. Der Begrenzer 117 begrenzt die Erhöhungs-/Abnahmerate des Verbrennungslast-Befehlswerts, die eine Änderungsmenge des Verbrennungslast-Befehlswerts vom zweiten Teiler 116 pro Zeiteinheit ist, so, dass die Erhöhungs-/Abnahmerate gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert wird.
In der vorstehenden Beschreibung ist der untere Grenzwert der Einlasstemperatur des Verbrennungsgases in der Turbine 21 auf 700°C festgelegt, und der obere Grenzwert derselben ist auf 1500°C festgelegt. Jedoch können abhängig vom Modelltyp der Brennkammer 31 und dergleichen der untere Grenzwert und der obere Grenzwert der Einlasstemperatur des Verbrennungsgases in der Turbine 21 auf unterschiedliche Werte als die in dem vorstehend beschriebenen Beispiel verwendeten eingestellt werden.
Der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO ist ein Befehlswert, der eine Gesamtfließgeschwindigkeit des Brennstoffs F, der der Brennkammer 31 zugeführt wird, angibt. Wie in 7 dargestellt, schließt der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 eine Drehzahlsteuerung 131, eine Laststeuerung 132, eine erste Temperatursteuerung 133, eine zweite Temperatursteuerung 134, einen Niedrigwertselektor 135 und einen Begrenzer 136 ein. Die Drehzahlsteuerung 131 gibt einen Befehlswert GVCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28 eine Zieldrehfrequenz wird. Die Laststeuerung 132 gibt einen Befehlswert LDCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Generatorausgabe PW mit dem Generatorausgabe-Befehlswert übereinstimmt. Die erste Temperatursteuerung 133 gibt einen Befehlswert BPCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Flügelpfadtemperatur Tb der Gasturbine ihre Obergrenze nicht übersteigt. Die zweite Temperatursteuerung 134 gibt einen Befehlswert EXCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Abgastemperatur Te ihre Obergrenze nicht übersteigt. Der Niedrigwertselektor 135 gibt den niedrigsten Wert unter den Befehlswerten von den Steuerungen 131 bis 134 aus. Der Begrenzer 136 begrenzt die Erhöhungs-/Abnahmerate des Befehls vom Niedrigwertselektor 135.
Die Drehzahlsteuerung 131 empfängt die Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28 vom Drehfrequenzmessgerät 71 ung gibt einen Befehlswert GVCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28 mit der Zieldrehfrequenz übereinstimmt. Insbesondere vergleicht die Drehzahlsteuerung 131 die gemessene Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28 mit einem voreingestellten GV-Einstellwert und gibt ein proportionales Steuersignal als Befehlswert GVCSO aus.
Die Laststeuerung 132 empfängt die gemessene Ausgabe PW des Generators 29 von dem Ausgabemessgerät 72 und den Generatorausgabe-Befehlswert von einer Host-Steuervorrichtung 90 (siehe 1). Die Laststeuerung 132 gibt einen Befehlswert LDCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die gemessene Ausgabe PW mit dem Generatorausgabe-Befehlswert übereinstimmt. Insbesondere vergleicht die Laststeuerung 132 die gemessene Ausgang PW mit dem Generatorausgabe-Befehlswert, berechnet ein proportionales Integral und gibt das Ergebnis davon als den Befehlswert LDCSO aus.
Der erste Temperaturregler 133 empfängt die Flügelpfadtemperatur Tb vom Flügelpfadtemperaturmessgerät 75 und gibt einen Befehlswert BPCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Flügelpfadtemperatur Tb ihren oberen Grenzwert nicht übersteigt. Insbesondere vergleicht die erste Temperatursteuerung 133 die gemessene Flügelpfadtemperatur Tb mit dem oberen Grenzwert davon, berechnet ein proportionales Integral und gibt das Ergebnis davon als den Befehlswert BPCSO aus.
Der zweite Temperaturregler 134 empfängt die Abgastemperatur Te vom Abgastemperaturmessgerät 76 und gibt einen Befehlswert EXCSO zum Einstellen des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO aus, so dass die Abgastemperatur Te ihren oberen Grenzwert nicht übersteigt. Insbesondere vergleicht die zweite Temperatursteuerung 134 die gemessene Abgastemperatur Te mit dem oberen Grenzwert davon, berechnet ein proportionales Integral und gibt das Ergebnis davon als den Befehlswert EXCSO aus.
Der Niedrigwertselektor 135 wählt den geringsten Befehlswert unter den Befehlswerten von den Steuerungen 131 bis 134 aus und gibt den gewählten Befehlswert aus. Der Begrenzer 136 begrenzt die Erhöhungs-/Abnahmerate des Befehls vom Niedrigwertselektor 135 und gibt diese als den Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO aus.
Die Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 hat eine Funktion Fxp, die die Beziehung zwischen dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO und dem Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO angibt, wie in 8 dargestellt. Mithilfe dieser Funktion Fxp bestimmt die Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 den Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO entsprechend dem vom Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 erzeugten Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO. Die Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 hat eine Funktion Fxt, die die Beziehung zwischen dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO und der Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO angibt. Mithilfe dieser Funktion Fxt bestimmt die Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 die Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO entsprechend dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO, der vom Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 ausgegeben wird. Wie in Gleichung (2) nachstehend dargestellt, bestimmt die Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 die Hauptfließgeschwindigkeit MCSO durch Subtrahieren des Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswerts PLCSO und der Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO vom Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO. MCSO = CLO – PLCSO – THCSO (2)
Wie in 9 dargestellt, schließt die Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 einen Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161, der ein Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ erzeugt, einen Korrekturwertgenerator 162, der einen Korrekturwert KMBco für das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ erzeugt, und einen Korrektor 163, der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ mit dem Korrekturwert KMBco, der vom Korrekturwertgenerator 162 erzeugt wird, korrigiert, ein.
Der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161 hat eine Funktion Fx1 (eine Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung), die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis (Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis) KMB₀ angibt. Wie in Gleichung (3) nachstehend dargestellt, ist das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB ein Wert, der durch Teilen der Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO, die die Fließgeschwindigkeit des Hauptbrennstoff-B Fmb ist, der der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B zugeführt wird, durch einen Wert, der durch Addieren der Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO, die die Fließgeschwindigkeit des Hauptbrennstoff-A Fmb ist, der der Hauptdüsen-A-Gruppe 54A zugeführt wird, und der Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO erhalten wird, erhalten wird. KMB = MBCSO/(MACSO + MBCSO) (3)
Wenn der Brennstoff jeder der drei Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-A-Gruppe 54A bilden, und der fünf Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-B-Gruppe 54B bilden, mit der gleichen Fließgeschwindigkeit zugeführt wird, wird das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB 0,625, die in der Gleichung (4) nachstehend dargestellt. KMB = 5/(3 + 5) = 0,625 (4)
Dieser Wert 0,625 wird als Referenzwert für das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ verwendet, das durch die Funktion Fx1 im Bezug auf den Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO angegeben wird.
Wie in 10 dargestellt, kann ein Verbrennungsoszillationsbereich CVR in einem Bereich auftreten, in dem der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt und das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB ebenfalls innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Hier wird angenommen, dass der Verbrennungsoszillationsbereich CVR auftritt, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb des Bereichs von x1 bis x2 (x1 < x2) liegt und das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB zum Beispiel innerhalb des Bereichs von y1 bis y2 (y1 < 0,625 < y2) liegt. Es ist zu beachten, dass der Verbrennungsoszillationsbereich CVR im Voraus mithilfe der tatsächlichen Brennkammer 31 oder einem Simulator, der einen Verbrennungszustand der Brennkammer 31 simuliert, bestimmt wird.
Die Funktion Fx1 ist eine Funktion, die so formuliert ist, um den Verbrennungsoszillationsbereich CVR, in dem eine Verbrennungsoszillation auftritt, in einem Bereich, der durch den Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB definiert ist, zu verhindern, wie in 10 dargestellt. Insbesondere ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, in der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ ein fast konstanter Wert von mehr als 0,625 ist, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO kleiner als x1 ist. Ferner ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der sich, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb des Bereichs von x1 bis x2 liegt, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ entlang einer Unterseite (einer Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB kleiner ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR ändert, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer wird. Insbesondere ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb des Bereichs von x1 bis x2 liegt und ein Wert näher x1 ist, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ entlang der Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR kleiner wird, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer wird. Ferner ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb des Bereichs von x1 bis x2 liegt, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ entlang der Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR größer wird, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer wird. Ferner ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer als x2 ist, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ immer fast 0,625 beträgt, unabhängig vom Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO.
Wie vorstehend beschrieben, ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ kleiner wird, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer wird, bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb eines anderen Bereichs liegt, wenn das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ größer wird, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO größer wird, und bei der, wenn der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO innerhalb noch eines anderen Bereichs liegt, das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ konstant wird, unabhängig von den Änderungen im Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO. Jedoch ist diese Funktion Fx1 eine Funktion, bei der sich das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ kontinuierlich ändert, wenn sich der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ändert, unabhängig vom Bereich des Verbrennungslast-Befehlswerts CLCSO.
Mithilfe dieser Funktion Fx1 erzeugt der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161 das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO, der vom Verbrennungslast-Befehlsgenerator 110 erzeugt wird.
Der Korrekturwertgenerator 162 der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 hat eine Funktion Fx2, die die Beziehung zwischen der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO und dem Korrekturwert KMBco angibt, wie in 9 dargestellt. Mithilfe dieser Funktion Fx2 erzeugt der Korrekturwertgenerator 162 den Korrekturwert KMBco entsprechend der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird. Im Allgemeinen hat ein Ventil keine lineare Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Ventils und der Fließgeschwindigkeit eines Fluids, das durch das Ventil strömt. Somit wird hier der Korrekturwert KMBco unter Berücksichtigung der Ventilcharakteristika des Hauptbrennstoff-A-Ventils 66a und des Hauptbrennstoff-B-Ventils 66b bestimmt, so dass das tatsächliche Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis ein Ziel-Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB wird, da die Ventilsteuerung 190 das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a und das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b anweist, spezifische Öffnungsgrade anzuwenden. Der Korrektor 163 der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 korrigiert dieses Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ durch Addieren des vom Korrekturwertgenerator 162 erzeugten Korrekturwerts KMBco zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀, das vom Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161 erzeugt wird. Dieses nachkorrigierte Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ wird ein Ausgang von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160.
Wie in 9 dargestellt, schließt die Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 Folgendes ein: einen ersten Korrekturwertgenerator 171, der einen ersten Korrekturwert KMBc1 erzeugt, der ein Korrekturwert ist, der angewendet wird, wenn die Ausgabe zunimmt; einen zweiten Korrekturwertgenerator 172, der einen zweiten Korrekturwert KMBc2 erzeugt, der ein Korrekturwert ist, der angewendet wird, wenn die Ausgabe abnimmt; einen Ausgabeänderungsdetektor 173, der eine Änderung im Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO erkennt, der mit einer Änderung in der Gasturbinenausgabe korreliert; und eine Umschalteinheit 177. Die Umschalteinheit 177 gibt an den Korrektor 179 eines von dem ersten Korrekturwert KMBc1, dem zweiten Korrekturwert KMBc2 und einem Korrekturwert „0” aus.
Wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, ändert sich ein Bereich des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, wie in 10 dargestellt. Die Änderung im Bereich des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR ist, wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt, anders als bei Abnahme der Gasturbinenausgabe. Ein Verbrennungsoszillationsbereich CVR1, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt, ist ein Bereich, in dem die Unterseite (die Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB kleiner ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn die Gasturbinenausgabe sich nicht ändert, zum Beispiel nach unten ausgedehnt wird. Ein Verbrennungsoszillationsbereich CVR2, der auftritt, wenn die Ausgabe abnimmt, ist ein Bereich, in dem die Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn die Gasturbinenausgabe sich nicht ändert, wird weiter nach unten ausgedehnt als die Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR1, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt. Es ist zu beachten, dass der Verbrennungsoszillationsbereich CVR1, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt, und der Verbrennungsoszillationsbereich CVR2, der auftritt, wenn die Ausgabe abnimmt, mithilfe der tatsächlichen Brennkammer 31 oder des Simulators, der den Verbrennungszustand der Brennkammer 31 simuliert, ebenfalls im voraus identifiziert werden.
Der erste Korrekturwertgenerator 171 und der zweite Korrekturwertgenerator 172 erzeugen jeweils einen Korrekturwert zum Korrigieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB₀₁, das von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 bestimmt wird, um auf die Änderung im Verbrennungsoszillationsbereich CVR, die durch die Änderung in der Gasturbinenausgabe auf vorstehend beschriebene Weise hervorgerufen wird, zu reagieren. Der erste Korrekturwertgenerator 171 hat eine Funktion Fup (eine Korrekturwertbeziehung), die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und dem ersten Korrekturwert KMBc1 angibt, die der Korrekturwert ist, der angewendet wird, wenn die Ausgabe zunimmt. Der zweite Korrekturwertgenerator 172 hat eine Funktion Fdown (eine Korrekturwertbeziehung), die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und dem zweiten Korrekturwert KMBc2 angibt, die der Korrekturwert ist, der angewendet wird, wenn die Ausgabe abnimmt.
Wie in 10 und 11 dargestellt, ist die Funktion Fup eine Funktion, die formuliert ist, um den Verbrennungsoszillationsbereich CVR1 zu vermeiden, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Verbrennungsoszillationsbereich CVR1, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt, der Bereich, in dem die Unterseite (die Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB kleiner ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn die Gasturbinenausgabe sich nicht ändert, zum Beispiel nach unten ausgedehnt wird. In diesem Fall verbindet die Funktion Fup einen negativen ersten Korrekturwert KMBc1 mit dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO, um zu bewirken, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 kleiner ist.
Ferner ist die Funktion Fdown eine Funktion, die formuliert ist, um den Verbrennungsoszillationsbereich CVR2 zu vermeiden, der auftritt, wenn die Ausgabe abnimmt. EWie vorstehend beschrieben, ist der in Verbrennungsoszillationsbereich CVR2, der auftritt, wenn die Ausgabe abnimmt, der Bereich, in dem die Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn die Gasturbinenausgabe sich nicht ändert, wird weiter nach unten ausgedehnt als die Unterseite des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR1, der auftritt, wenn die Ausgabe zunimmt. In diesem Fall verbindet die Funktion Fdown einen negativen zweiten Korrekturwert KMBc2, der noch kleiner als der erste Korrekturwert KMBc1 ist, der angewendet wird, wenn die Ausgabe zunimmt, mit dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO, um zu bewirken, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 noch kleiner ist als das Verhältnis, das angewendet wird, wenn die Ausgabe zunimmt.
Mithilfe der Funktion Fup erzeugt der erste Korrekturwertgenerator 171 den ersten Korrekturwert KMBc1 entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO. Ferner erzeugt der zweite Korrekturwertgenerator 172 mithilfe der Funktion Fdown den zweiten Korrekturwert KMBc2 entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO.
Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform sowohl der erste Korrekturwert KMBc1, der vom ersten Korrekturwertgenerator 171 erzeugt wird, als auch der zweite Korrekturwert KMBc2, der vom zweiten Korrekturwertgenerator 172 erzeugt wird, Korrekturwerte, die bewirken, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 kleiner ist. Mit anderen Worten sind in Anbetracht der Definition des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB, das in Gleichung (3) dargestellt ist, der erste Korrekturwert KMBc1 und der zweite Korrekturwert KMBc2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jeweils Werte, die die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO senken, die der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B zugeführt wird, die von der Hauptdüsen-A-Gruppe 54A und der Hauptdüsen-B-Gruppe 54B eine größere Anzahl von Hauptdüsen 54 aufweist.
Wie in 9 dargestellt, schließt der Ausgabeänderungsdetektor 173 Folgendes ein: eine Verzögerungseinheit 174, die den Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO vom Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ausgibt; einen Subtraktor 175, der eine Differenz zwischen dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO vom Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 und dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO von der Verzögerungseinheit 174 bestimmt; und einen Änderungsbestimmer 176, der auf der Grundlage des Subtraktionsergebnisses bestimmt, ob der Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO um einen vorgegebenen Wert oder mehr steigt oder um einen vorgegebenen Wert oder mehr abnimmt. Wenn das Subtraktionsergebnis vom Subtraktor 175 ein positiver Wert ist und der Wert gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist, gibt der Änderungsbestimmer 176 „1” aus, was angibt, dass die Gasturbinenausgabe zunimmt. Wenn das Subtraktionsergebnis vom Subtraktor ein negativer Wert ist und der Wert gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, gibt der Änderungsbestimmer 176 „2” aus, was angibt, dass die Gasturbinenausgabe abnimmt, und in anderen Fällen gibt der Änderungsbestimmer 176 „0” aus, was angibt, dass sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert.
Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 „1” ausgibt, was angibt, dass die Gasturbinenausgabe zunimmt, wählt die Umschalteinheit 177 den ersten Korrekturwert KMBc1 vom ersten Korrekturwertgenerator 171 aus und gibt den ersten Korrekturwert KMBc1 aus. Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 „2” ausgibt, was angibt, dass die Gasturbinenausgabe abnimmt, wählt die Umschalteinheit 177 den zweiten Korrekturwert KMBc2 vom zweiten Korrekturwertgenerator 172 aus und gibt den zweiten Korrekturwert KMBc2 aus. Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 „0” ausgibt, was angibt, dass sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert, gibt die Umschalteinheit 177 den Korrekturwert „0” aus. Die Ausgabe von der Umschalteinheit 177 wird eine Ausgabe von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170.
Der Korrektor 179 korrigiert das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ durch Addieren des Korrekturwerts KMBc von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160. Insbesondere wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt, addiert der Korrektor 179 den ersten Korrekturwert KMBc1 zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160. Wenn die Gasturbinenausgabe abnimmt, addiert der Korrektor 179 den zweiten Korrekturwert KMBc2 zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160. Wenn sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert, addiert der Korrektor 179 den Korrekturwert „0” zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160. Mit anderen Worten wird das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 nicht korrigiert.
Ähnlich der Ausgabe des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 ändert sich die Ausgabe des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 kontinuierlich, wenn sich der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ändert.
Die Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 hat eine Haupt-A-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 181, die die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO bestimmt, und eine Haupt-B-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 182, die die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO bestimmt. Die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 181 bestimmt die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO durch Subtrahieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 von „1” und Multiplizieren des resultierenden Werts mit der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird. Die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 182 bestimmt die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO durch Multiplizieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 mit der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird.
Wie in 5 dargestellt, bestimmt die Ventilsteuerung 190 den Öffnungsgrad für das Zündbrennstoffventil 65 entsprechend dem Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO, der von der Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 bestimmt wird und weist das Zündbrennstoffventil 65 an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Die Ventilsteuerung 190 bestimmt den Öffnungsgrad für das Zylinderhutbrennstoffventil 67 entsprechend der ZylinderhutflieBgeschwindigkeit THCSO, die von der Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 bestimmt wird, und weist das Zylinderhutventil 67 an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Die Ventilsteuerung 190 bestimmt den Öffnungsgrad für das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a entsprechend der Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO, die von der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt wird, und weist das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Die Ventilsteuerung 190 bestimmt den Öffnungsgrad für das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b entsprechend der Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO, die von der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt wird, und weist das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden.
Als Nächstes werden Vorgänge der Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, erzeugt der Kompressor der Gasturbine 10 die Druckluft Ac durch Komprimieren der Luft A. Diese Druckluft Ac strömt in die Brennkammer 31. Der Brennstoff F wird der Brennkammer 31 zugeführt. Der Brennstoff F wird in der Druckluft Ac innerhalb der Brennkammer 31 verbrannt, um das Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Dieses Verbrennungsgas wird von der Brennkammer 31 in den Verbrennungsgaskanal in der Turbine 21 geleitet, um den Turbinenrotor 23 zu drehen. Bei der Drehung dieses Turbinenrotos 33 erzeugt der Generator 29, der mit der Gasturbine 10 verbunden ist, Strom.
Der Brennstoff F aus der Brennstoffquelle strömt in die Brennstoffhauptleitung 60. Ein Teil des Brennstoffs F wird als Zündbrennstoff Fp durch die Zündbrennstoffleitung 61 und das Zündbrennstoffventil 65 zur Zünddüse 44 geleitet. Der Zündbrennstoff Fp, der zur Zünddüse 44 geleitet wird, wird aus der Zünddüse 44 in den Verbrennungszylinder 33 gesprüht, wie in 2 und 3 dargestellt. Außerdem strömt ein Teil der Druckluft Ac aus dem Kompressor 11 als Zündluft Ap durch das Zündluftrohr 45 und wird aus dem Zündluftrohr 45 in den Verbrennungszylinder 33 gesprüht. Der Zündbrennstoff Fp wird durch Diffusionsverbrennung in der Zündluft Ap verbrannt, um die Diffusionsflamme 49 zu bilden.
Ein Teil des Brennstoffs F, der durch die Brennstoffhauptleitung 60 geströmt ist, wird als Hauptbrennstoff-A Fma durch die Hauptbrennstoff-A-Leitung 62a und das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a zu den mehreren Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-A-Gruppe 54A bilden, geleitet. Ferner wird ein Teil des Brennstoffs F, der durch die Brennstoffhauptleitung 60 geströmt ist, als der Hauptbrennstoff-B Fb durch die Hauptbrennstoff-B-Leitung 62b und das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b zu den mehreren Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-B-Gruppe 54B bilden, geleitet. Der Hauptbrennstoff Fm, der den Hauptdüsen 54 zugeführt wurde, wird aus den Hauptdüsen 54 in den Hauptluftkanal 58 gesprüht, wie in 2 und 3 dargestellt. Ferner strömt ein Teil der Druckluft Ac aus dem Kompressor 11 als Hauptluft Am in den Hauptluftkanal 58. Innerhalb des Hauptluftkanals 58 werden die Hauptluft Am und der Hauptbrennstoff Fm gemischt, um das Gasvorgemisch zu bilden. Dieses Gasvorgemisch wird aus dem Hauptluftkanal 58 in den Verbrennungszylinder 33 gesprüht. Das aus dem Hauptluftkanal 58 gesprühte Gasvorgemisch wird (durch Vorgemischverbrennung) verbrannt und bildet die Vorgemischflamme 59.
Ein Teil des Brennstoffs F, der durch die Brennstoffhauptleitung 60 geströmt ist, wird als Zylinderhutbrennstoff Ft durch die Zylinderhutbrennstoffleitung 63 und das Zylinderhutbrennstoffventil 67 den mehreren Zylinderhutdüsen 51 zugeführt, wie in 2 dargestellt. Der Zylinderhutbrennstoff Ft, der den Zylinderhutdüsen 51 zugeführt wurde, wied in den Druckluftkanal 52 gesprüht, der zwischen der Innenumfangsseite des Außenzylinders 32 der Brennkammer 31 und der Außenumfangsseite of des Innenzylinders 42 der Brennkammer 31 bereitgestellt ist. Dieser Zylinderhutbrennstoff Ft wird der Hauptluft Am und der Zündluft Ap beigemischt. Somit wird ein Teil des Zylinderhutbrennstoffs Ft in das aus dem Zündbrenner 43 gesprühte Gas einbezogen und wird infolge der Verbrennung des Gases verbrannt. Ferner wird ein Teil des verbleibenden Zylinderhutbrennstoffs Ft in das aus den Hauptbrennern 53 gesprühte Gas einbezogen und wird infolge der Verbrennung des Gases verbrannt.
Jedes der Brennstoffventile 65, 66a, 66b und 67 wird von der Steuervorrichtung 100 gesteuert.
Wie vorstehend beschrieben, erzeugt der Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator 130 der Steuervorrichtung 100 den Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO gemäß dem Generatorausgabe-Befehlswert und dergleichen. Die Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 bestimmt den Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO entsprechend dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO. Die Ventilsteuerung 190 akzeptiert den Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO und bestimmt den Öffnungsgrad für das Zündbrennstoffventil 65 entsprechend dem Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO und weist das Zündbrennstoffventil 65 an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Das Zündbrennstoffventil 65 akzeptiert diese Anweisung und wendet den angewiesenen Öffnungsgrad an. Als Folge wird die Zündfließgeschwindigkeit zur Zeit des Strömens durch das Zündbrennstoffventil 65 der Zündfließgeschwindigkeit-Befehlswert PLCSO, der von der Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 141 erzeugt wird. Die Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 bestimmt die Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO entsprechend dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO. Die Ventilsteuerung 190 akzeptiert die Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO und bestimmt den Öffnungsgrad für das Zylinderhutbrennstoffventil 67 entsprechend der Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO und weist das Zylinderhutbrennstoffventil 67 an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Das Zylinderhutbrennstoffventil 67 akzeptiert diese Anweisung und wendet den angewiesenen Öffnungsgrad an. Als Folge wird die Zylinderhutfließgeschwindigkeit zur Zeit des Strömens durch das Zylinderhutbrennstoffventil 67 die Zylinderhutfließgeschwindigkeit THCSO, die von der Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 142 erzeugt wird. Die Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt die Hauptfließgeschwindigkeit MCSO entsprechend dem Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO.
Als Nächstes wird die Steuerung des Hauptbrennstoff-A-Ventils 66a und des Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b durch die Steuervorrichtung 100 im Bezug auf ein in 12 dargestelltes Fließschema beschrieben.
Die Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 bestimmt das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO (S1: ein Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungsschritt). Wie in 9 dargestellt, erzeugt der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161 der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 mithilfe der Funktion Fx1 das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO, der vom Verbrennungslast-Befehlsgenerator 110 erzeugt wird. Mithilfe der Funktion Fx2 bestimmt der Korrekturwertgenerator 162 der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 den Korrekturwert KMBco entsprechend der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO. Der Korrektor 163 der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 korrigiert das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ durch Addieren des Korrekturwert KMBco, der vom Korrekturwertgenerator 162 bestimmt wird, zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀, das vom Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator 161 erzeugt wird. Dieses nachkorrigierte Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ wird ein Ausgang von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160.
Parallel zum Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungsschritt (S1), der von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 durchgeführt wird, bestimmt die Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 den Korrekturwert KMBc für das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ entsprechend der Änderung in dem Ausgang der Gasturbine 10 (S2: ein Korrekturwert-Berechnungsschritt). Mithilfe der Funktion Fup erzeugt der erste Korrekturwertgenerator 171 der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 den ersten Korrekturwert KMBc1 entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO (S2a). Dieser erste Korrekturwert KMBc1 ist der Korrekturwert KMBc, der bei Zunahme der Gasturbinenausgabe angewendet wird. Ferner erzeugt der zweite Korrekturwertgenerator 172 der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 mithilfe der Funktion Fdown einen zweiten Korrekturwert KMBc2 entsprechend dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO (S2b). Dieser zweite Korrekturwert KMBc2 ist der Korrekturwert KMBc, der bei Abnahme der Gasturbinenausgabe angewendet wird. Auf der Grundlage des Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswerts CSO bestimmt der Ausgabeänderungsdetektor 173 der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170, ob die Gasturbinenausgabe zunimmt, ob die Gasturbinenausgabe abnimmt oder ob sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert (S2c). Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 bestimmt, dass die Gasturbinenausgabe zunimmt, gibt der Ausgabeänderungsdetektor 173 „1” aus, was angibt, dass die Ausgabe zunimmt. Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 bestimmt, dass die Gasturbinenausgabe abnimmt, gibt der Ausgabeänderungsdetektor 173 „2” aus, was angibt, dass die Ausgabe abnimmt. Wenn der Ausgabeänderungsdetektor 173 bestimmt, dass sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert, gibt der Ausgabeänderungsdetektor 173 „0” aus, was angibt, dass sich die Ausgabe nicht ändert. Wenn „1” vom Ausgabeänderungsdetektor 173 ausgegeben wird, gibt die Umschalteinheit 177 der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 dem Korrektor 179 den ersten Korrekturwert KMBc1, der angewendet wird, wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt, als den Korrekturwert KMBc aus. Wenn „2” vom Ausgabeänderungsdetektor 173 ausgegeben wird, gibt die Umschalteinheit 177 dem Korrektor 179 den zweiten Korrekturwert KMBc2, der angewendet wird, wenn die Gasturbinenausgabe abnimmt, als den Korrekturwert KMBc aus. Wenn „0” vom Ausgabeänderungsdetektor 173 ausgegeben wird, gibt die Umschalteinheit 177 dem Korrektor 179 den Korrekturwert „0” als den Korrekturwert KMBc aus.
Der Korrektor 179 korrigiert das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ durch Addieren des Korrekturwerts KMBc von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 (S3: ein Korrekturschritt). Wenn der Korrektor 179 den ersten Korrekturwert KMBc1, der angewendet wird, wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt, von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 akzeptiert, addiert der Korrektor 179 den ersten Korrekturwert KMBc1 zu dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 (S3a). Wenn der Korrektor 179 den zweiten Korrekturwert KMBc2, der angewendet wird, wenn die Gasturbinenausgabe abnimmt, von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 akzeptiert, addiert der Korrektor 179 den zweiten Korrekturwert KMBc2 zu dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 (S3b). Wenn der Korrektor 179 den Korrekturwert „0” von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 170 akzeptiert, addiert der Korrektor 179 den Korrekturwert „0” zum Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 (S3c). Insbesondere wird das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 tatsächlich nicht korrigiert.
Die Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO und die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO mithilfe der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird, und des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 (S4: ein Fließgeschwindigkeit-Berechnungsschritt). Die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 181 der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO durch Subtrahieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 von „1” und Multiplizieren des resultierenden Werts mit der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird. Die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 182 der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO durch Multiplizieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB vom Korrektor 179 mit der Hauptfließgeschwindigkeit MCSO, die von der Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 143 bestimmt wird.
Die Ventilsteuerung 190 akzeptiert die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO, bestimmt den Öffnungsgrad für das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a entsprechend der Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO und weist das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden. Ferner akzeptiert die Ventilsteuerung 190 die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO, bestimmt den Öffnungsgrad für das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b entsprechend der Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO und weist das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b an, diesen Öffnungsgrad anzuwenden (S5: ein Ventilsteuerungsschritt). Das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a akzeptiert diese Anweisung und wendet den angewiesenen Öffnungsgrad an. Als Folge wird die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit, die durch das Hauptbrennstoff-A-Ventil 66a strömt und den Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-A-Gruppe 54A bilden, zugeführt wird, die Haupt-A-Fließgeschwindigkeit MACSO, die von der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt wird. Ferner akzeptiert das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b diese Anweisung und wendet den angewiesenen Öffnungsgrad an. Als Folge wird die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit, die durch das Hauptbrennstoff-B-Ventil 66b strömt und den Hauptdüsen 54, die die Hauptdüsen-B-Gruppe 54B bilden, zugeführt wird, die Haupt-B-Fließgeschwindigkeit MBCSO, die von der Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 180 bestimmt wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Verbrennungsoszillationsbereich CVR in dem Bereich auftreten, in dem die Gasturbinenausgabe innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt und das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben, das Auftreten der Verbrennungsoszillation im Laufe der Verbrennung des Brennstoffs durch Ändern des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB gemäß dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, unterdrückt. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die Funktion Fx1, die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ spezifiziert, die Funktion, bei der sich das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ kontinuierlich ändert, wenn sich das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KBM₀ ändert. Somit ändert sich in der vorliegenden Ausführungsform das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB nicht plötzlich erheblich. Als Folge kann in der vorliegenden Ausführungsform die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs F verbessert werden.
Wenn sich, wie vorstehend beschrieben, die Gasturbinenausgabe ändert, ändert sich ferner der Verbrennungsoszillationsbereich CVR gemäß der Änderung der Gasturbinenausgabe. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, die Verbrennungsoszillation im Laufe der Verbrennung des Brennstoffs F durch Korrigieren des Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnisses KMB₀₁ vermieden, und die Verbrennungsstabilität des Brennstoffs F wird erreicht.
Modifikationsbeispiel
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Funktion Fx1, die die Beziehung zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO und dem Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀ spezifiziert, die Funktion, bei der sich zum Vermeiden des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ entlang der Unterseite (der Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB kleiner ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR ändert, wenn sich der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ändert. Jedoch kann, wie in 13 dargestellt, abhängig von der Art der Brennkammer, der Art des Brennstoffs und dergleichen zum Vermeiden des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR eine Funktion, bei der sich das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ entlang einer Oberseite (an einer Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB größer ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, wenn sich der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO ändert, als die Funktion Fx1 verwendet werden.
Die Verbrennungsoszillationsbereiche CVR1 und CVR2, die auftreten, wenn die Gasturbinenausgabe zunimmt bzw. wenn die Gasturbinenausgabe abnimmt, können ein Bereich werden, in dem die Oberseite (die Seite, an der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB größer ist) des Außenrands des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn sich die Gasturbinenausgabe nicht ändert, nach oben erweitert wird, wie in 13 dargestellt. Wenn die in 13 dargestellte Funktion als Funktion Fx1 verwendet wird, um den Verbrennungsoszillationsbereich CVR zu vermeiden, der auftritt, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, ist es bevorzugt, dass sowohl der erste Korrekturwert KMBc1, der angewendet wird, wenn die Ausgabe zunimmt, als auch der zweite Korrekturwert KMBc2, der angewendet wird, wenn die Ausgabe abnimmt, positive Werte sind, die bewirken, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 größer sind, wie in 13 und 14 dargestellt.
Somit kann der Korrekturwert KMBc, der das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ von der Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit 160 korrigiert, gemäß den Änderungen des Verbrennungsoszillationsbereichs CVR, der auftritt, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, ein Wert sein, der bewirkt, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ größer ist, oder ein Wert, der bewirkt, dass das Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis KMB₀₁ kleiner ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die acht Hauptdüsen 54 in die Hauptdüsen-A-Gruppe 54A, die von den drei Hauptdüsen 54 gebildet wird, und die Hauptdüsen-B-Gruppe 54B, die von den fünf Hauptdüsen 54 gebildet wird, unterteilt. Jedoch können die acht Düsen in eine Hauptdüsengruppe, die von einer der Hauptdüsen 54 gebildet wird, und einer Hauptdüsengruppe, die von sieben der Hauptdüsen gebildet wird, unterteilt sein. Ferner können die acht Düsen in eine Hauptdüsengruppe, die von zwei der Hauptdüsen 54 gebildet wird, und eine Hauptdüsengruppe, die von sechs der Hauptdüsen gebildet wird, unterteilt sein oder können in eine Hauptdüsengruppe, die von vier der Hauptdüsen 54 gebildet wird, und eine Hauptdüsengruppe, die von vier der Hauptdüsen gebildet wird, unterteilt sein.
Zudem muss die Anzahl der Hauptdüsen 54 nicht unbedingt acht betragen und kann weniger als oder mehr als acht betragen.
Außerdem sind in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die mehreren Hauptdüsen 54 in zwei Hauptdüsengruppen unterteilt, sie können jedoch in drei oder mehr Düsengruppen unterteilt sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Beziehung zwischen zwei Parametern anhand einer Funktion spezifiziert. Jedoch kann die Beziehung zwischen zwei Parametern anhand einer Abbildung spezifiziert werden, die einen Wert eines Parameters für jeden von verschiedenen Werten eines anderen Parameters angibt.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO als Parameter, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, verwendet. Jedoch kann ein anderer Parameter verwendet werden, solange es ein Parameter ist, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist. Zu Beispielen des Parameters, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, gehören zum Beispiel die Generatorausgabe und der Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlswert CSO.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Zylinderhutdüsen 51 auch Vormischdüsen. Somit können ähnlich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die mehreren Zylinderhutdüsen 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch in mehrere Düsengruppen unterteilt sein, und ein Düsengruppenfließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den Düsengruppen kann gemäß einem Parameter, der eine Korrelation mit der Gasturbinenausgabe aufweist, geändert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsstabilität eines Brennstoffs in einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsen versehen ist, die den Brennstoff, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll, sprühen, verbessert werden.
Bezugszeichenliste

10: Gasturbine
11: Kompressor
14: IGV
21: Turbine
31: Brennkammer
33: Verbrennungszylinder (oder Übergangsstück)
43: Zündbrenner
44: Zünddüse
51: Zylinderhutdüse (Vormischdüse)
53: Hauptbrenner
53A: Hauptbrenner-A-Gruppe
53B: Hauptbrenner-B-Gruppe
54: Hauptdüse (Vormischdüse)
54A: Hauptdüsen-A-Gruppe
54B: Hauptdüsen-B-Gruppe
58a: Gaskanalrahmen
60: Brennstoffhauptleitung
61: Zündbrennstoffleitung
62a: Hauptbrennstoff-A-Leitung
62b: Hauptbrennstoff-B-Leitung
63: Zylinderhutbrennstoffleitung
65: Zündbrennstoffventil
66a: Hauptbrennstoff-A-Ventil
66b: Hauptbrennstoff-B-Ventil
67: Zylinderhutbrennstoffventil
71: Drehfrequenzmessgerät
72: Ausgabemessgerät
73: Einlasstemperaturmessgerät
74: Einlassdruckmessgerät
75: Flügelpfadtemperaturmessgerät
76: Abgastemperaturmessgerät
100: Steuervorrichtung (Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung)
110: Verbrennungslast-Befehlsgenerator (Parametergenerator)
130: Gesamtbrennstoff-Fließgeschwindigkeit-Befehlsgenerator
141: Zündfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit
142: Zylinderhutfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit
143: Hauptfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (Gesamtvorgemischbrennstoff-Berechnungseinheit)
160: Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit (Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit)
161: Düsengruppen-Fließgeschwindigkeitsverhältnisgenerator
162: Korrekturwertgenerator
163: Korrektor
170: Korrekturwert-Berechnungseinheit
171: Erster Korrekturwertgenerator
172: Zweiter Korrekturwertgenerator
173: Ausgabeänderungsdetektor
176: Änderungsbestimmer
177: Umschalteinheit
179: Korrektor
180: Düsengruppenfließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit)
181: Haupt-A-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit
182: Haupt-B-Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit
190: Ventilsteuerung

Claims

Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsengruppen versehen ist, die jeweils von mindestens einer Vormischdüse gebildet werden, die einen Brennstoff sprüht, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll, wobei die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung Folgendes umfasst: eine Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit, die zum Akzeptieren eines Parameters, der eine Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist, und zum Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und einem Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen konfiguriert ist; und eine Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit, die zum Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der jeder der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, mithilfe des von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmten Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses konfiguriert ist wobei die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, in der sich das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Ventilsteuerung, die zum Festlegen eines Öffnungsgrads für ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist und das eine Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der den Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, konfiguriert ist, wobei unter Verwendung der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen die Ventilsteuerung den Öffnungsgrad für das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist, bestimmt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, die bestimmt wird, um einen Verbrennungsoszillationsbereich, in dem Verbrennungsoszillation auftritt, in einem Bereich zu vermeiden, der durch die Parameter und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis definiert wird.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Korrekturwert-Berechnungseinheit, die zum Bestimmen eines Korrekturwerts in Relation auf das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, der bei Änderung der Gasturbinenausgabe angewendet wird, konfiguriert ist; und einen Korrektor, der zum Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmt wird, mithilfe des Korrekturwerts, der von der Korrekturwert-Berechnungseinheit bestimmt wird, konfiguriert ist, wobei, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, die Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe des vom Korrektor korrigierten Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Parameter akzeptiert und den Korrekturwert entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Korrekturwertbeziehung zwischen dem Parameter und dem Korrekturwert bestimmt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Korrekturwert-Berechnungseinheit bestimmt, ob die Änderung in der Gasturbinenausgabe eine Erhöhung der Ausgabe oder eine Abnahme der Ausgabe ist, wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Erhöhung der Ausgabe ist, die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Ausgabeerhöhung angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt, und wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Abnahme der Ausgabe ist, die Korrekturwert-Berechnungseinheit den Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Korrekturwertbeziehung das vom Korrektor korrigierte Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis ist und eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass sie in der Lage ist, den Verbrennungsoszillationsbereich, in dem die Verbrennungsoszillation bei Änderung der Gasturbinenausgabe auftritt, in einem Bereich, der vom Parameter und dem Korrekturwert definiert wird, zu verhindern.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei von den mehreren Vormischdüsengruppen eine der Vormischdüsengruppen eine größere Anzahl von Vormischdüsen aufweist als die anderen Vormischdüsengruppen und der von der Korrekturwertbeziehung bestimmte Korrekturwert ein Wert ist, der die Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der einer der Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, senkt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: einen Parametergenerator, der so konfiguriert ist, dass er als den Parameter einen Einlasstemperatur-korrelierten Wert mit einer positiven Korrelation mit einer Temperatur eines Turbineneinlasses innerhalb einer Turbine der Gasturbine, in die Verbrennungsgas aus einer Brennkammer der Gasturbine strömt, erzeugt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: eine Gesamtvorgemischbrennstoff-Berechnungseinheit, die zum Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der allen der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, konfiguriert ist, wobei die Fließgeschwindigkeit-Berechnungseinheit eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit, die von der Gesamtvorgemischbrennstoff-Berechnungseinheit bestimmt wird, und des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das von der Fließgeschwindigkeitsverhältnis-Berechnungseinheit bestimmt wird, bestimmt.
Gasturbinenanlage, umfassend: die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und die Gasturbine, wobei die Gasturbine Folgendes einschließt: einen Kompressor zur Luftverdichtung; einen Brennkammer, der einen Brennstoff in der vom Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen; und eine Turbine, die von dem Verbrennungsgas angetrieben wird, wobei die Brennkammer Folgendes einschließt: einen Verbrennungszylinder, in dem der Brennstoff verbrannt wird; und mehrere Hauptbrenner, die Gasvorgemisch, das durch Mischen eines Brennstoffs und Luft gebildet wird, in den Verbrennungszylinder sprühen, wobei jeder der mehreren Hauptbrenner Folgendes einschließt: eine Hauptdüse als die Vormischdüse; und und einen Gaskanalrahmen, der das Gasvorgemisch durch Mischen des aus der Hauptdüse gesprühten Brennstoffs und der vom Kompressor komprimierten Luft erzeugt und das Gasvorgemisch in den Verbrennungszylinder sprüht, wobei die Brennkammer mehrere Hauptbrennergruppen aufweist, die von mindestens einem der Hauptbrenner gebildet werden, und wobei die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Hauptbrennergruppen bestimmt.
Gasturbinenanlage, umfassend die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und die Gasturbine, wobei die Gasturbine Folgendes einschließt: einen Kompressor zur Luftverdichtung; einen Brennkammer, der einen Brennstoff in der vom Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen; und eine Turbine, die von dem Verbrennungsgas angetrieben wird, wobei die Brennkammer Folgendes einschließt: einen Verbrennungszylinder, in dem der Brennstoff verbrannt wird; mehrere Hauptbrenner, die Gasvorgemisch, das durch Mischen eines Brennstoffs und der Luft aus dem Kompressor gebildet wird, in den Verbrennungszylinder sprühen; und mehrere Zylinderhutdüsen als die Vormischdüsen, die den Brennstoff inin die Luft aus dem Kompressor sprühen, wobei die Luft in die Hauptbrenner strömt, wobei die Brennkammer mehrere Zylinderhutdüsengruppen einschließt, die jeweils von mindestens einer der Zylinderhutdüsen gebildet werden, und die Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Zylinderhutdüsengruppen bestimmt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren einer Gasturbine, die mit mehreren Vormischdüsengruppen versehen ist, die jeweils von mindestens einer Vormischdüse gebildet werden, die einen Brennstoff sprüht, der durch Vorgemischverbrennung verbrannt werden soll, wobei das Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren folgende Schritte umfasst: Akzeptieren eines Parameters, der eine Korrelation mit einer Gasturbinenausgabe aufweist, und Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung zwischen dem Parameter und einem Fließgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den mehreren Vormischdüsengruppen; und Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der jeder der mehreren Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, mithilfe des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch Bestimmen des Fließgeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt wird, wobei die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, in der sich das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis kontinuierlich ändert, wenn sich der Parameter ändert.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach Anspruch 13, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Durchführen einer Ventilsteuerung, die einen Öffnungsgrad für ein Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist und das eine Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der den Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, festlegt, wobei beim Durchführen der Ventilsteuerung der Öffnungsgrad für das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil, das in jeder der mehreren Vormischdüsengruppen bereitgestellt ist, mithilfe der Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen bestimmt wird.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei ein Verbrennungsoszillationsbereich, in dem Verbrennungsoszillation auftritt, in einem Bereich, der durch den Parameter und das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis definiert ist, im Voraus identifiziert wird und die Fließgeschwindigkeitsverhältnisbeziehung eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, das dem Parameter entspricht, den Verbrennungsoszillationsbereich verhindert.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines Korrekturwerts in Relation auf das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis, der bei Änderung der Gasturbinenausgabe angewendet wird; und Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch Bestimmen des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt wird, mithilfe des Korrekturwerts, der durch Bestimmen des Korrekturwerts bestimmt wird, wobei beim Bestimmen der Fließgeschwindigkeit, wenn sich die Gasturbinenausgabe ändert, eine Brennstoff-Fließgeschwindigkeit für jede der mehreren Vormischdüsengruppen mithilfe des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses, das durch Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses korrigiert wird, bestimmt wird.
Brennstoff-Fließverhältnis-Einstellverfahren nach Anspruch 16, wobei beim Bestimmen des Korrekturwerts der Parameter akzeptiert wird und der Korrekturwert entsprechend dem akzeptierten Parameter mithilfe einer vorgegebenen Korrekturwertbeziehung zwischen dem Parameter und dem Korrekturwert bestimmt wird.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach Anspruch 17, wobei beim Bestimmen des Korrekturwerts bestimmt wird, ob die Änderung in der Gasturbinenausgabe eine Erhöhung der Ausgabe oder eine Abnahme der Ausgabe ist, wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Erhöhung der Ausgabe ist, der Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Ausgabeerhöhung angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt wird, und wenn die Änderung in der Gasturbinenausgabe die Abnahme der Ausgabe ist, der Korrekturwert mithilfe einer Korrekturwertbeziehung, die zu einer Zeit der Abnahme der Ausgabe angewendet wird, als Korrekturwertbeziehung bestimmt wird.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Verbrennungsoszillationsbereich, in dem die Verbrennungsoszillation auftritt, in dem Bereich, der durch den Parameter und de Korrekturwert definiert wird, im Voraus identifiziert wird, und die Korrekturwertbeziehung eine Beziehung ist, die so bestimmt wird, dass das Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnis nach dem Korrigieren des Brennstoff-Fließgeschwindigkeitsverhältnisses in der Lage ist, den Verbrennungsoszillationsbereich zu verhindern.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei von den mehreren Vormischdüsengruppen eine der Vormischdüsengruppen eine größere Anzahl von Vormischdüsen aufweist als die anderen Vormischdüsengruppen und der von der Korrekturwertbeziehung bestimmte Korrekturwert ein Wert ist, der die Fließgeschwindigkeit des Brennstoffs, der einer der Vormischdüsengruppen zugeführt werden soll, senkt.
Brennstoff-Fließgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, die ferner den folgenden Schritt umfasst: Erzeugen eines Einlasstemperatur-korrelierten Werts mit einer positiven Korrelation mit einer Temperatur eines Turbineneinlasses innerhalb einer Turbine der Gasturbine, in die Verbrennungsgas aus einer Brennkammer der Gasturbine strömt.