DE4108787A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern der einer gasturbine zugefuehrten brennstoffmenge - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum steuern der einer gasturbine zugefuehrten brennstoffmengeInfo
- Publication number
- DE4108787A1 DE4108787A1 DE4108787A DE4108787A DE4108787A1 DE 4108787 A1 DE4108787 A1 DE 4108787A1 DE 4108787 A DE4108787 A DE 4108787A DE 4108787 A DE4108787 A DE 4108787A DE 4108787 A1 DE4108787 A1 DE 4108787A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel
- control valve
- load
- amount
- gas turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/32—Control of fuel supply characterised by throttling of fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/02—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/05—Purpose of the control system to affect the output of the engine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge, das
bzw. die insbesondere geeignet sein soll, die Brennstoffzuführung
bei einer Lastrücknahme zu regeln.
Bei Maschinen, bei denen der Antrieb und die Last zusammenhängen,
etwa in der Form eines Generators und einer damit kombinierten
Antriebsmaschine, wird als Lastrücknahme oder "First Cut
Back" der Zustand bezeichnet, daß die Last am Generator abrupt
auf Null oder einen gewissen festen Wert reduziert wird, während
die gewöhnliche oder normale Anzahl der Umdrehungen aufrechterhalten
bleibt. Im Falle einer solchen Lastrücknahme ist es erforderlich,
die Antriebsmaschine so zu steuern, daß weniger
Energie zugeführt wird.
Beispielsweise wird nämlich in rotierenden Maschinen wie einer
Dampfturbine im Falle einer solchen Lastrücknahme die erzeugte
Energie in Rotationsenergie umgewandelt, wodurch die Anzahl von
Umdrehungen ansteigt, wenn die Dampfzuführung nicht verringert
wird. Rotierende Maschinen haben jedoch eine obere Grenze für
die Drehzahl, die durch die Festigkeit des verwendeten Materiales
bestimmt wird, so daß es erforderlich ist, ein Dampfzuführventil
so zu steuern, daß es auf einen geeigneten Öffnungswert
eingestellt wird, der verhindert, daß die Drehzahl die obere
Grenze übersteigt. Erfolgt die Lastrücknahme dagegen bei einer
Gasturbine, ist es erforderlich, die zugeführte Brennstoffmenge
aus dem gleichen Grund zu reduzieren. Eine Gasturbine besteht im
allgemeinen aus einem Kompressor, einer Brennkammer und einer
Turbine. In die Brennkammer wird Brennstoff eingespritzt, der
dort mit Luft verbrannt wird, die durch den Kompressor hoch
verdichtet wurde. Das Verbrennungsgas expandiert in der Turbine
und erzeugt oder leistet dort Arbeit. Da es erforderlich ist,
daß der Kompressor jederzeit verdichtete Luft erzeugt, um die
Drehzahl der Gasturbine konstant zu halten, muß auch ohne Last
an der Turbine eine Arbeit geleistet werden, die der Verdichtungsarbeit
entspricht, mit dem Ergebnis, daß auch dann eine
gewisse vorgegebene Menge an Brennstoff zuzuführen ist, wenn
keine Last an der Gasturbine anliegt. Des weiteren kann in der
Brennkammer der Gasturbine keine Verbrennung erfolgen, wenn die
der Brennkammer zugeführte Brennstoffmenge unter einem gewissen
Grenzwert liegt, da sonst der Brennvorgang ungewollt erlischt
(im Englischen als "Flameout" bezeichnet). Dieses ungewollte
Erlöschen hat zur Folge, daß aus der Gasturbine Luft zusammen
mit brennbaren Stoffen austritt, eine extrem gefährliche Situation.
Eine der Funktionen, die das Brennstoffmengenregelventil
deshalb notwendigerweise auszuführen hat, ist es deshalb,
schnell von der Öffnung im normalen Betriebszustand zu einer
Öffnung überzugehen, bei der die Brennstoffmenge derjenigen für
den Zustand ohne Last entspricht, ohne daß der Brennvorgang
erlöscht und ohne daß zum Zeitpunkt der Lastrücknahme die Drehzahl
wesentlich ansteigt.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen
Brennstoffmengenregelsystems. Bei diesem System wird die
von einem Ausgangsleistungsdetektor 6, der sich an einer Last 9
befindet, festgestellte Ausgangsleistung W mit einer eingestellten
Ausgangsleistung W*, die einen erwünschten Wert oder Sollwert
darstellt, mittels eines Komparators 1 verglichen und durch
eine Recheneinheit 2 gemäß der dabei erhaltenen Regelabweichung
ΔW in eine erwünschte Anzahl N* von Umdrehungen umgewandelt. Die
Umwandlungsfunktion ist bei einer Gasturbine gewöhnlich für den
Fall, daß der erwünschte Wert gleich der Nennleistung ist, auf
104% und für den Fall ohne Last auf 100% eingestellt, während
die erwünschte Anzahl N* von Umdrehungen mit einer vorgegebenen
festen Rate erhöht wird, wenn die Regelabweichung ΔW positiv
ist, und mit einer festen vorgegebenen Rate erniedrigt wird,
wenn ΔW negativ ist.
Für den Fall, daß an der Last 9 keine Energie benötigt wird,
wird sie jedoch auf 100% eingestellt.
Die von einem Drehzahldetektor 7 an einer Gasturbine 8 festgestellte
Anzahl N von Umdrehungen wird mit der erwünschten Anzahl
N* von Umdrehungen in einem Komparator 3 verglichen und das dabei
erhaltene Ausgangssignal ΔN durch eine Recheneinheit 4 in
die erwünschte Öffnung Ro eines Brennstoffmengenregelventiles
12 umgewandelt.
Eine Recheneinheit 5 dient dazu, den Minimalwert für die erwünschte
Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 zu berechnen,
so daß die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
innerhalb eines Bereiches eingestellt wird, der das Verlöschen
des Brennvorganges in einer Brennkammer 14 verhindert. Dieses
Verlöschen des Brennvorganges erfolgt in Abhängigkeit von den
Eigenschaften der Brennkammer, das heißt es erfolgt, wenn das
Brennstoff-Luft-Verhältnis gleich oder kleiner einem gewissen
festgesetzten Wert wird. Da sich die der Brennkammer 14 vom
Kompressor 13 zugeführte Luftmenge mit der Atmosphärentemperatur
und der Drehzahl ändert, korrigiert die Recheneinheit 5 den
Minimalwert der erwünschten Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
12 in Reaktion auf die von einem Atmosphärentemperaturdetektor
11 festgestellte Temperatur und die Anzahl N der Umdrehungen.
Ein Druckregelventil 17 dient dazu, den Einlaßdruck P₂ am
Brennstoffmengenregelventil 12, der von einem Druckdetektor 18
erfaßt wird, konstant zu halten. Die Brennstoffdurchflußmenge,
die die Ausgangsleistung der Gasturbine bestimmt, ist daher
durch die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 eindeutig
festgelegt.
Bei einer Änderung von R₁, dem Ausgangssignal der Recheneinheit
5, wird so entsprechend die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
12 verändert, um die Brennstoffdurchflußmenge einzustellen
und dadurch die Ausgangsleistung W der eingestellten
Soll-Ausgangsleistung W* anzunähern. Auf diese Weise wird ein
Regelvorgang ausgeführt.
Die Fig. 4 der Zeichnung zeigt das Verhalten des herkömmlichen
Regelsystems, wenn die Last zurückgenommen wird, das heißt wenn
die Soll-Ausgangsleistung W* der Last 9 plötzlich vom Nennwert
auf Null zurückgeht.
Es wird dabei angenommen, daß die Lastrücknahme zu einem Zeitpunkt
T₁ erfolgt. Die Soll-Ausgangsleistung W* ändert sich vom
Punkt A₁ über den Punkt A₂ zum Punkt A₃. Unter der Annahme, daß
A und B Konstanten sind, erfolgt in der Recheneinheit 4 eine
Berechnung auf der Basis der folgenden Formel:
Ro = A × (N* - N) + B
Die Werte für B entsprechen den Linien g und h, das heißt
Zuständen ohne Last.
In der Recheneinheit 5 wird ein Wert für die erwünschte minimale
Ventilöffnung festgelegt, der der Linie e entspricht. Die erwünschte
Öffnung R₁ des Brennstoffmengenregelventiles ändert sich
daher vom Punkt B₁ über den Punkt B₂ zum Punkt B₃, verläuft danach
durch den Punkt B₄ und nähert sich der Linie g asymptotisch.
Die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 ändert
sich vom Punkt C₁ über den Punkt P zum Punkt C₃ und geht gemäß
der Änderung der erwünschten Öffnung dann zur Linie h über. Die
Ausgangsleistung W der Gasturbine ändert sich entsprechend der
Linie c. Während der Periode t₁, bei der die Ausgangsleistung
der Gasturbine nach der Lastrücknahme zum Zeitpunkt T₁ nicht
kleiner als Null ist, steigt die Anzahl N der Umdrehungen
vorübergehend vom Punkt D₁ zum Punkt D₂ an und fällt dann zur
Linie a ab, wenn die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
12 auf die Linie d eingestellt ist.
Auf diese Weise reagiert die Ausgangsleistung W auf eine
Änderung der Soll-Ausgangsleistung W*.
Bei diesem Steuerverfahren wird jedoch die minimale Öffnung des
Ventiles kleiner als es dem minimalen Sollwert für die erwünschte
Öffnung entspricht, mit dem Ergebnis, daß der Brennstoff
der Brennkammer in einer Menge zugeführt wird, die unter der
erwünschten Brennstoffmenge liegt. Um dies zu verhindern, kann
der Grenzwert zwar vorher festgelegt werden, und zwar so, daß
der Grenzwert, der tatsächlich der Linie f entsprechen sollte,
zur Linie e angehoben wird, die durch die Korrektur um einen
Differenzbetrag ΔB entsprechend einer Differenz ΔC zwischen den
Linien d und b nach oben erhalten wird. Diese Maßnahme hat jedoch
zur Folge, daß der Anstieg der Drehzahl zum Zeitpunkt der
Lastrücknahme weiter gefördert wird, so daß sie nicht als Lösung
des Problems angesehen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge
zu schaffen, das bzw. die in der Lage ist, das Verlöschen
des Brennvorganges in der Brennkammer sicher zu verhindern
und die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles zum Zeitpunkt
der Lastrücknahme nicht kleiner zu machen als es einem
vorgegebenen Grenzwert entspricht, wobei der Anstieg der Drehzahl
minimal gehalten werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum
Zuführen von Brennstoff zu einer Gasturbine gelöst, bei dem ein
Brennstoffmengenregelventil zur Zuführung von Brennstoff zu
einer Brennkammer proportional zur Größe einer Last angesteuert
wird, wobei das Verfahren im Falle des Veränderns der zugeführten
Brennstoffmenge aufgrund einer Änderung der Last die Schritte
des Betreibens des Brennstoffmengenregelventiles mit hoher
Geschwindigkeit zum Zeitpunkt des Beginns des Regelvorganges und
des Betreibens des Brennstoffmengenregelventiles mit verringerter
Geschwindigkeit bei Annäherung an den Zeitpunkt, an dem die für
die geänderte Last erforderliche Menge an zugeführtem Brennstoff
erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird somit, wenn die für die geänderte Last
erforderliche Menge an zugeführtem Brennstoff näherungsweise
erreicht wird, das heißt die erwünschte Öffnungs-Sollwertstellung
erreicht wird, die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit
des Regelventiles verringert. Folglich ist es möglich, das
Unterschwingen des Regelventiles zu verringern und damit das
Verlöschen des Brennvorganges in der Brennkammer zu verhindern,
ohne daß die Drehzahl der Gasturbine über einen gegebenen Grenzwert
ansteigt.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch eine Vorrichtung
zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge
gelöst, die ein Brennstoffmengenregelventil zum Steuern der
Menge des einer Brennkammer zugeführten Brennstoffs und eine
Ventilöffnungssteuereinrichtung zur Ausgabe eines Öffnungsbefehles
an das Brennstoffmengenregelventil entsprechend der Größe
einer Last an der Turbine aufweist, wodurch die Verbrennungssteuerung
gemäß der Last an der Turbine erfolgt. Die Ventilöffnungssteuereinrichtung
enthält eine Korrektursteuereinrichtung
zum Betreiben des Brennstoffmengenregelventiles mit hoher Geschwindigkeit
in einer anfänglichen Stufe des Öffnens und
Schließens davon und mit niedrigerer Geschwindigkeit in der Nähe
des gewünschten Öffnungswertes.
Ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren und die Vorrichtung
zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge
wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Gasturbinen-Regelsystems zur
Erläuterung einer Ausführungsform des Brennstoffmengen-
Steuerverfahrens;
Fig. 2 eine graphische Darstellung von charakteristischen
Kurven, die erhalten werden, wenn eine Gasturbine gemäß
der Ausführungsform nach Fig. 1 betrieben wird;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Gasturbinen-Regelsystems
zur Erläuterung des herkömmlichen Steuerverfahrens;
Fig. 4 eine graphische Darstellung von charakteristischen
Kurven, die erhalten werden, wenn eine Gasturbine gemäß
Fig. 3 betrieben wird; und
Fig. 5 und 6 Diagramme zur Darstellung von Korrekturwerten für
die erwünschte Öffnung eines Brennstoffmengenregelventiles
bei dem Verfahren der Fig. 1 und 2.
Anhand der Fig. 1 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel
beschrieben. Die von einem Ausgangsleistungsdetektor 6, der sich
an einer Last 9 befindet, festgestellte Ausgangsleistung W wird
mit einer eingestellten Ausgangsleistung W*, die einen erwünschten
Wert oder Sollwert darstellt, mittels eines Komparators 1
verglichen und durch eine Recheneinheit 2 gemäß der dabei erhaltenen
Regelabweichung ΔW in eine erwünschte Anzahl N* von Umdrehungen
umgewandelt. Die Umwandlungsfunktion ist bei einer
Gasturbine gewöhnlich für den Fall, daß der erwünschte Wert
gleich der Nennleistung ist, auf 104% und für den Fall ohne
Last auf 100% eingestellt, während die erwünschte Anzahl N* von
Umdrehungen mit einer vorgegebenen festen Rate erhöht wird, wenn
die Regelabweichung ΔW positiv ist, und mit einer festen vorgegebenen
Rate erniedrigt wird, wenn ΔW negativ ist. Für den Fall,
daß an der Last 9 keine Energie benötigt wird, wird sie jedoch
auf 100% eingestellt. Die von einem Drehzahldetektor 7 an einer
Gasturbine 8 festgestellte Anzahl N von Umdrehungen wird mit der
erwünschten Anzahl N* von Umdrehungen in einem Komparator 3 verglichen
und das dabei erhaltene Ausgangssignal ΔN durch eine
Recheneinheit 4 in die erwünschte Öffnung Ro eines Brennstoffmengenregelventiles
12 umgewandelt.
Eine Recheneinheit 5 dient dazu, den Minimalwert für die erwünschte
Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 zu berechnen,
wobei die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles der
Brennstoffmenge für das Auftreten des Verlöschens des Brennvorganges
in einer Brennkammer 14 entspricht. Dieses Verlöschen des
Brennvorganges erfolgt in Abhängigkeit von den Eigenschaften der
Brennkammer, das heißt es erfolgt, wenn das Brennstoff-Luft-Verhältnis
gleich oder kleiner einem gewissen festgesetzten Wert
wird. Da sich die der Brennkammer 14 vom Kompressor 13 zugeführte
Luftmenge mit der Atmosphärentemperatur und der Drehzahl
ändert, korrigiert die Recheneinheit 5 den Minimalwert der erwünschten
Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 entsprechend
der von einem Atmosphärentemperaturdetektor 11 festgestellten
Temperatur und der Anzahl N der Umdrehungen. In einer
Recheneinheit 10 erfolgt ein Regelvorgang derart, daß in einem
Addierer 16 ein durch ein weiter unten noch erläutertes Verfahren
aus Parametern, die eine durch einen Öffnungsdetektor 15
für das Brennstoffmengenregelventil 12 festgestellte Ventilöffnung
R einschließen, bestimmter und zeitabhängiger Korrekturfaktor
ΔR₁ zu der erwünschten Öffnung R₁ des Brennstoffmengenregelventiles
12 hinzuaddiert wird und schließlich das sich
ergebende R₂ als erwünschte Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
12 ausgegeben wird, wodurch sich die Ausgangsleistung
gemäß R₂ an die Soll-Ausgangsleistung W* annähert.
Ein Druckregelventil 17 dient dazu, den Einlaßdruck P₂ am
Brennstoffmengenregelventil 12, der von einem Druckdetektor 18
erfaßt wird, konstant zu halten. Die Brennstoffdurchflußmenge,
die die Ausgangsleistung der Gasturbine bestimmt, ist daher
durch die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles 12 eindeutig
festgelegt.
Die Fig. 2 zeigt das Verhalten dieser Regelung bei einer Lastrücknahme,
das heißt wenn die Soll-Ausgangsleistung W* für die
Last 9 vom Nennwert plötzlich auf Null zurückgeht, im Vergleich
mit der herkömmlichen Regelung. Des weiteren zeigt die Fig. 5
ein Beispiel für den Korrekturwert ΔR₁. Der Korrekturwert ΔR₁
ist dabei als ΔR₁=f(R(T₁), Zeit) ausgedrückt, wobei angenommen
wird, daß R(T₁) die Öffnung R des Brennstoffmengenregelventiles
zum Zeitpunkt T₁ darstellt. Dieser Korrekturwert ΔR₁ dient dazu,
eine Korrektur zur Verringerung der Ventil-Öffnungsgeschwindigkeit
auszuführen. Im Falle der Verwendung des Korrekturwertes
ΔR₁ ist es möglich, daß sich die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
asymptotisch und glatt an die Linie b annähert, die
der minimalen erwünschten Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
entspricht, ohne daß ein Unterschwingen erfolgt, wie es
beim Punkt P des herkömmlichen Regelverfahrens der Fall ist. Es
ist auch möglich, den Korrekturwert ΔR₁ unter Verwendung der
Gasturbinen-Ausgangsleistung W zum Zeitpunkt T₁ als Parameter
auszudrücken. In diesem Fall ergibt sich der Korrekturfaktor
ΔR₁ wie folgt:
ΔR₁ = f(W(T₁), Zeit).
Auch kann der Korrekturwert ohne Schwierigkeiten durch eine
Computersimulation mit einem Modell der Gasturbine 8 und der
anderen Einrichtungen sowie der Regelvorrichtungen bestimmt
werden. Im Falle des Ausdrückens des Korrekturwertes ΔR₁ als
ΔR₁=f(W(T₁), Zeit) ergibt sich beispielsweise
ΔR₁ = b × W(T₁) - a × (T - T₁),
wobei a und b Konstanten sind. Es reicht aus, die Computersimulation
auszuführen, während die Werte von a und b so bestimmt
werden, daß der maximale Wert des ersten Termes der obigen
Gleichung die Ventilöffnung des Brennstoffmengenregelventiles
zum Zeitpunkt T₁ nicht übersteigt und daß die Korrekturgröße
spätestens zum Zeitpunkt T₂ zu Null wird, an dem die Drehzahl
nach der Lastrücknahme maximal ist, was es erfordert, daß die
Abnahme der Brennstoffmenge so klein wie möglich ist. Dies ist
gleichermaßen anwendbar auf die Fälle der Anwendung anderer
Polynomausdrücke oder anderer Funktionen für ΔR₁, und es wird in
diesen Fällen die Genauigkeit des Ergebnisses anhand der Tatsache
beurteilt, daß die Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles
kein Unterschwingen zeigt oder daß das Brennstoff-Luft-
Verhältnis kein Unterschwingen zeigt.
Die obige Ausführungsform kann entweder durch elektronische
Analogschaltungen oder durch einen digitalen Rechner in die
Praxis umgesetzt werden. Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für den
Korrekturwert ΔR₁ im Falle der Verwendung eines digitalen Rechners.
In diesem Fall werden zu jedem Abtastzeitpunkt ΔT Ausgangssignale
erzeugt, so daß der Korrekturwert zwar wie im Falle
der Fig. 5 durch ΔR=f(R(T₁), Zeit) ausgedrückt wird, dabei
jedoch ein stufenförmiger Verlauf angenommen wird.
Wie beschrieben wird somit erfindungsgemäß, um die Brennstoffzuführung
sofort auf den Wert zu bringen, der bei plötzlich
verringerter Last erforderlich ist, das Brennstoffmengenregelventil
mit hoher Geschwindigkeit geschlossen, bis die für die
kleine Last erforderliche Brennstoffmenge halbwegs erreicht ist,
und danach mit einer geringeren Geschwindigkeit geschlossen als
vorher, entsprechend der ausgeführten Korrektur. Wenn die für
die geänderte Last erforderliche Brennstoffmenge erreicht ist,
das heißt wenn der erwünschte oder Soll-Öffnungswert erreicht
ist, wird daher die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des
Regelventils herabgesetzt. Folglich ist es möglich, ein Unterschwingen
des Regelventiles zu verringern, wodurch es wiederum
möglich ist, das Verlöschen des Brennvorganges in der Brennkammer
sicher zu verhindern, ohne daß die Drehzahl der Gasturbine
über einen Grenzwert ansteigt.
Claims (16)
1. Verfahren zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge,
bei dem ein Brennstoffmengenregelventil (12) in
Abhängigkeit von der Größe einer Last angesteuert wird, um die
Menge des einer Brennkammer (14) zugeführten Brennstoffs zu
regeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer abrupten
Verringerung der Last, wenn die zugeführte Brennstoffmenge
sofort auf den für die verringerte Last erforderlichen Wert zu
bringen ist, die Verfahrensschritte
- - des Schließens des Brennstoffmengenregelventils mit hoher Geschwindigkeit, bis die für die verringerte Last erforderliche Brennstoffmenge halbwegs erreicht ist, und dann
- - des Schließens des Brennstoffmengenregelventils mit geringerer Geschwindigkeit
vorgesehen sind.
2. Verfahren zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge,
bei dem ein Brennstoffmengenregelventil (12) in
Abhängigkeit von der Größe einer Last angesteuert wird, um die
Menge des einer Brennkammer (14) zugeführten Brennstoffs zu
regeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Veränderung
der Last, wenn die zugeführte Brennstoffmenge auf den für die
veränderte Last erforderlichen Wert zu bringen ist, der Verfahrensschritt
- - einer Verringerung der Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Brennstoffmengenregelventils bei Annäherung an eine Öffnung, die der für die veränderte Last erforderlichen Brennstoffmenge entspricht,
vorgesehen ist.
3. Verfahren zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge,
bei dem ein Brennstoffmengenregelventil (12) in
Abhängigkeit von der Größe einer Last angesteuert wird, um die
Menge des einer Brennkammer (14) zugeführten Brennstoffs zu
regeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Veränderung
der Last, wenn die zugeführte Brennstoffmenge auf den für die
veränderte Last erforderlichen Wert zu bringen ist, die Verfahrensschritte
- - des Betreibens des Brennstoffmengenregelventils mit hoher Geschwindigkeit zu Beginn der Regelung, und
- - des Betreibens des Brennstoffmengenregelventils mit geringerer Geschwindigkeit in der Nähe der Zeitperiode, bei der die für die geänderte Last erforderliche Brennstoffmenge erreicht ist,
vorgesehen sind.
4. Verfahren zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge,
mit einem Brennstoffmengenregelventil (12) und einer
Steuereinheit, die einen Öffnungsbefehl an das Brennstoffmengenregelventil
ausgibt, derart, daß das Brennstoffmengenregelventil
in Abhängigkeit von der Größe einer Turbinenlast angesteuert
wird, um die Menge des einer Brennkammer (14) zugeführten Brennstoffs
zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer
abrupten Verringerung der Last, wenn die zugeführte Brennstoffmenge
sofort auf den für die verringerte Last erforderlichen
Wert zu bringen ist, der Verfahrensschritt
- - des Betreibens der Steuereinheit derart, daß ein Öffnungsbefehl an das Brennstoffmengenregelventil ausgegeben wird, das Ventil sofort zu schließen, bis die für die verringerte Last erforderliche Brennstoffmenge halbwegs erreicht ist, und dann ein Befehl ausgegeben wird, das Brennstoffmengenregelventil mit geringerer Geschwindigkeit zu schließen,
vorgesehen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
von der Steuereinheit ausgegebene Befehl für eine geringere
Schließgeschwindigkeit einen treppenförmigen Verlauf hat.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
von der Steuereinheit ausgegebene Befehl für eine geringere
Schließgeschwindigkeit von dem Zeitpunkt (T₁) an, wenn die Last
abrupt verringert wird, bis zu dem Zeitpunkt (T₂), wenn die
Drehzahl der Gasturbine einen Maximalwert erreicht,
kontinuierlich verläuft.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
von der Steuereinheit ausgegebene Befehl für eine geringere
Schließgeschwindigkeit bei Annäherung an den Wert der für die
verringerte Last erforderlichen Brennstoffmenge die Geschwindigkeit
allmählich verringert.
8. Vorrichtung zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten
Brennstoffmenge, mit einer Regelfunktion für den Zeitpunkt einer
Lastrücknahme, sowie mit
- - einem Brennstoffmengenregelventil (12) zum Einstellen der der Gasturbine (8) zugeführten Brennstoffmenge,
- - einem Druckregelventil (17) zum Einstellen des Einlaßdruckes am Brennstoffmengenregelventil (12),
- - einem Drehzahldetektor (7) zum Erfassen der Drehzahl (N) der Gasturbine (8),
- - einer ersten Recheneinheit (2) zur Umwandlung einer Ausgangsleistungsanforderung für die Gasturbine in ein Signal für eine erwünschte Anzahl (N*) von Umdrehungen,
- - einer zweiten Recheneinheit (4) zum Einstellen eines gewünschten Öffnungswertes (Ro) am Brennstoffmengenregelventil (12) auf der Basis einer Abweichung (ΔN) zwischen der erfaßten Anzahl (N) von Umdrehungen und der erwünschten Anzahl (N*) von Umdrehungen der Gasturbine (8), und mit
- - einer Begrenzer-Recheneinheit (5) zum Einstellen eines minimalen Wertes für die Öffnung des Ventils (12) auf der Basis der Drehzahl (N) der Gasturbine und der Atmosphärentemperatur,
gekennzeichnet durch
- - eine Korrektur-Recheneinheit (10) zum Einstellen eines Korrekturwertes (ΔR₁) für den minimalen Wert der erwünschten Öffnung des Brennstoffmengenregelventiles (12),
wobei der Korrekturwert (ΔR₁) vom Zeitpunkt (T₁) des Auftretens
einer Lastrücknahme bis zu dem Zeitpunkt (T₂), wenn die Drehzahl
der Gasturbine einen Maximalwert erreicht, kontinuierlich verläuft
und die Korrektur-Recheneinheit (10) den Korrekturwert wenigstens
gemäß einem Signal für die gemessene Öffnung des Brennstoffmengenregelventils
und/oder einem Lastsignal einstellt.
9. Vorrichtung zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten
Brennstoffmenge, mit
- - einem Brennstoffmengenregelventil (12) zum Steuern der einer Brennkammer (14) zugeführten Brennstoffmenge, und mit
- - einer Ventilöffnungssteuereinrichtung zur Ausgabe eines Öffnungsbefehles an das Brennstoffmengenregelventil gemäß der Größe der Last an der Turbine,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungssteuerung in Übereinstimmung
mit der Last an der Gasturbine ausgeführt wird, und
daß die Ventilöffnungssteuereinrichtung eine Korrektureinrichtung
zum Betreiben des Brennstoffmengenregelventils mit hoher
Geschwindigkeit in einer anfänglichen Stufe des Öffnungs- und
Schließvorganges davon und mit einer niedrigeren Geschwindigkeit
in der Nähe des erwünschten Öffnungswertes aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2067091A JP3039947B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | ガスタービンの燃料制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4108787A1 true DE4108787A1 (de) | 1991-09-26 |
DE4108787C2 DE4108787C2 (de) | 1995-05-18 |
Family
ID=13334870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4108787A Expired - Fee Related DE4108787C2 (de) | 1990-03-19 | 1991-03-18 | Vorrichtung zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5272637A (de) |
JP (1) | JP3039947B2 (de) |
CN (1) | CN1042165C (de) |
DE (1) | DE4108787C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7260466B2 (en) | 2003-12-11 | 2007-08-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine mechanical output computation device and gas turbine control device equipped therewith |
US7432469B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-10-07 | Ebara Corportion | Arc spraying torch head |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5465570A (en) * | 1993-12-22 | 1995-11-14 | United Technologies Corporation | Fuel control system for a staged combustor |
JP3658415B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2005-06-08 | 株式会社 日立インダストリイズ | ガスタービン装置 |
NO952860L (no) * | 1994-08-08 | 1996-02-09 | Compressor Controls Corp | Framgangsmåte og apparat for å hindre parameterdrift i gassturbiner |
US5609465A (en) * | 1995-09-25 | 1997-03-11 | Compressor Controls Corporation | Method and apparatus for overspeed prevention using open-loop response |
US6092362A (en) * | 1996-11-27 | 2000-07-25 | Hitachi, Ltd. | Gas-turbine combustor with load-responsive premix burners |
US5896736A (en) * | 1997-03-06 | 1999-04-27 | General Electric Company | Load rejection rapid acting fuel-air controller for gas turbine |
JP3763942B2 (ja) * | 1997-07-18 | 2006-04-05 | 株式会社東芝 | ガスタービン燃料供給制御装置 |
US6035629A (en) * | 1997-08-08 | 2000-03-14 | Hamilton Sunstrand Corporation | System for controlling acceleration of a load coupled to a gas turbine engine |
DE59909192D1 (de) | 1998-09-10 | 2004-05-19 | Siemens Ag | Verfahren zum betrieb eines brenners und brenneranordnung |
JP2000248964A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-12 | Honda Motor Co Ltd | ガスタービンエンジン |
US6516263B1 (en) | 2001-08-02 | 2003-02-04 | Honeywell Power Systems Inc. | Adaptive flame-out prevention |
JP3881871B2 (ja) | 2001-11-13 | 2007-02-14 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの燃料制御方法、及びそれに供する制御装置 |
ITMI20022660A1 (it) * | 2002-12-17 | 2004-06-18 | Nuovo Pignone Spa | Metodo di controllo a parametri per una turbina a gas a doppio albero. |
DE502005007279D1 (de) * | 2004-03-31 | 2009-06-25 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betreiben einer Wärmekraftmaschine, Vorzugsweise einer Gasturbinenanlage |
DE502005007618D1 (de) * | 2004-03-31 | 2009-08-13 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betreiben einer Wärmekraftmaschine, Vorzugsweise einer Gasturbinenanlage |
JP4642630B2 (ja) * | 2005-10-20 | 2011-03-02 | カワサキプラントシステムズ株式会社 | ガスタービンの制御システムおよび制御方法 |
US7681401B2 (en) * | 2006-08-24 | 2010-03-23 | General Electric Company | Methods and systems for operating a gas turbine |
US8474268B2 (en) * | 2007-08-16 | 2013-07-02 | General Electric Company | Method of mitigating undesired gas turbine transient response using event based actions |
ITMI20072403A1 (it) * | 2007-12-20 | 2009-06-21 | Nuovo Pignone Spa | Metodo per il controllo delle variazioni di carico in una turbina a gas |
JP2010285955A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの制御装置及び発電システム |
JP5725817B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2015-05-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン制御装置および発電システム |
JP5888947B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2016-03-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法 |
JP5868671B2 (ja) * | 2011-11-28 | 2016-02-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法 |
CN104040149B (zh) * | 2012-01-13 | 2016-08-24 | 三菱日立电力系统株式会社 | 燃料供给装置、燃料流量控制装置及燃气轮机发电机组 |
FR2990002B1 (fr) * | 2012-04-27 | 2016-01-22 | Snecma | Turbomachine comportant un systeme de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procede de surveillance |
CN102748137B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-06-17 | 深圳智慧能源技术有限公司 | 燃气轮机燃料控制系统 |
EP2767699B1 (de) * | 2013-02-19 | 2018-04-18 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Gasturbine mit Brennstoffzusammensetzungssteuerung und Betriebsverfahren |
JP5972810B2 (ja) * | 2013-02-20 | 2016-08-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンシステム、ガスタービンの燃焼器制御装置、及びガスタービンの燃焼器制御方法 |
US20150315973A1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-05 | Solar Turbines Incorporated | System for detecting a flashback and mitigating damage from the flashback to a combustion system |
CN106414958A (zh) * | 2014-07-31 | 2017-02-15 | 三菱重工业株式会社 | 控制装置及控制方法 |
CN104863717B (zh) * | 2015-01-28 | 2018-05-04 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 用于燃气轮机燃料切换的控制方法和系统 |
EP3456946A1 (de) * | 2017-09-18 | 2019-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuergerät und verfahren |
CN108964123A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-12-07 | 中山嘉明电力有限公司 | 一种应用于燃气-蒸汽机组电厂的fcb运行方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2635993A1 (de) * | 1975-08-29 | 1977-03-10 | Stal Laval Turbin Ab | Regelsystem mit notausloeseanordnung fuer eine gasturbinenanlage |
US4185203A (en) * | 1977-04-23 | 1980-01-22 | Nissan Motor Company, Limited | Closed loop rotational speed control system for twin-shaft type gas turbine electric generator |
US4341071A (en) * | 1979-06-01 | 1982-07-27 | Nissan Motor Company, Limited | Fuel control system for a gas turbine |
US4432201A (en) * | 1981-01-14 | 1984-02-21 | Aviation Electric Ltd. | Acceleration limit reset |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3657524A (en) * | 1970-06-15 | 1972-04-18 | Ibm | Dual mode process control with continuous feedback during coarse mode |
US4035624A (en) * | 1972-04-26 | 1977-07-12 | Westinghouse Electric Corporation | System for operating a steam turbine with improved speed channel failure detection |
US3987620A (en) * | 1973-07-31 | 1976-10-26 | Fiat Termomeccanica E Turbogas S.P.A. | Device for controlling gas turbine engines |
JPS55104533A (en) * | 1979-02-06 | 1980-08-11 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel control system for gas turbine |
JPS5641423A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-18 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel controller for gas turbine engine |
US4697238A (en) * | 1981-01-21 | 1987-09-29 | Teledyne Industries, Inc. | Integrated fuel management system |
GB2228977B (en) * | 1985-08-02 | 1990-11-21 | Lucas Ind Plc | Running control for a gas turbine engine |
US4901625A (en) * | 1989-01-03 | 1990-02-20 | Increcyl, Inc. | Apparatus and method for positioning equipment |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP2067091A patent/JP3039947B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-15 US US07/670,196 patent/US5272637A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-18 DE DE4108787A patent/DE4108787C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-18 CN CN91101626A patent/CN1042165C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2635993A1 (de) * | 1975-08-29 | 1977-03-10 | Stal Laval Turbin Ab | Regelsystem mit notausloeseanordnung fuer eine gasturbinenanlage |
US4185203A (en) * | 1977-04-23 | 1980-01-22 | Nissan Motor Company, Limited | Closed loop rotational speed control system for twin-shaft type gas turbine electric generator |
US4341071A (en) * | 1979-06-01 | 1982-07-27 | Nissan Motor Company, Limited | Fuel control system for a gas turbine |
US4432201A (en) * | 1981-01-14 | 1984-02-21 | Aviation Electric Ltd. | Acceleration limit reset |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7432469B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-10-07 | Ebara Corportion | Arc spraying torch head |
US7260466B2 (en) | 2003-12-11 | 2007-08-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine mechanical output computation device and gas turbine control device equipped therewith |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4108787C2 (de) | 1995-05-18 |
US5272637A (en) | 1993-12-21 |
CN1042165C (zh) | 1999-02-17 |
CN1055038A (zh) | 1991-10-02 |
JP3039947B2 (ja) | 2000-05-08 |
JPH03267528A (ja) | 1991-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4108787C2 (de) | Vorrichtung zum Steuern der einer Gasturbine zugeführten Brennstoffmenge | |
DE2532817C2 (de) | Elektronische Brennstoffsteuereinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk | |
DE1912383C2 (de) | Elektronische Regelanordnung zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage auf Betriebsdrehzahl | |
DE69727044T2 (de) | Regelsystem zur überspannungsverhütung bei dynamischen kompressoren | |
DE3023550C2 (de) | ||
DE102006008711B4 (de) | Eintrittsleitschaufel-steuerungsvorrichtung einer gasturbine | |
EP1592870B1 (de) | Verfahren zum betrieb einer gasturbogruppe | |
DE2635993C3 (de) | Brennstoffregelung für eine Gasturbinenanlage | |
DE2652729A1 (de) | Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk | |
DE3422210A1 (de) | Verfahren und anordnung zum steuern einer turbine | |
DE2916629A1 (de) | Nicht-lineare zweifach-regelschaltung | |
DE2328816A1 (de) | Gasturbine fuer industriellen einsatz | |
DE1958422A1 (de) | System zur Steuerung einer Kernreaktor-Dampfturbinenanlage | |
DE3243922C2 (de) | Verfahren zum Regeln des Luftströmungsdurchsatzes eines Gebläses | |
DE4104642C2 (de) | PID- bzw. PI-Regler | |
DE2702774A1 (de) | Vorrichtung zur drehzahlregelung von turbo-luftstrahltriebwerken | |
EP1016787B1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kompressors mit nachgeschaltetem Verbraucher, und nach dem Verfahren arbeitende Anlage | |
WO2003076780A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer turbine | |
DE69505209T3 (de) | Im Übergangsbetrieb eingestelltes Überleistungschutzsystem | |
DE2214338A1 (de) | Drehmoment-Regelsystem für eine Gasturbine | |
DE2852911C2 (de) | ||
DE3809881C2 (de) | ||
DE2623899B2 (de) | Verfahren zum Betreiben von Turboverdichtern in der Nähe der Pumpgrenze | |
EP3540182A1 (de) | Verfahren zur steuerung einer spaltminimierung einer gasturbine | |
EP1490735B1 (de) | Verfahren und regler zur adaptiven regelung mindestens einer komponente einer technischen anlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |