JP2013512379A - 排気温度に基づくガスタービン用モード制御方法およびガスタービン - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
タービン圧力比の関数として排気温度の決定
例示的な実施形態によれば、排気温度は、タービン圧力比の関数として決定され、排気温度は、例えばベース負荷、低負荷、高負荷などに対応するガスタービンの効率的な動作を確実にするために、ある境界内で監視および維持される。排気温度およびタービン圧力比の決定に関するさらなる詳細は、図2に関して次に述べる。図2は、入口ダクト36を通じて流体(例えば、空気)を受け取るように構成される圧縮機32を有するガスタービン30を示す。圧力、温度、湿度などの少なくとも1つを測定するために、センサ34が、入口ダクト36に配設されてもよい。
ttxr
tamb=[tambi]=[tamb1,tamb2,…,tamb7]
であり、ただし添え字iは、
tamb<tamb2の場合は2、
tamb2≦tamb<tamb3の場合は3、
tamb3≦tamb<tamb4の場合は4、
tamb4≦tamb<tamb5の場合は5、
tamb5≦tamb<tamb6の場合は6、
tamb6≦tambの場合は7
であり、式中、tambは実際の室温である。
igv=[igvj]=[igv1,igv2,…,igv6]として定められ、ただし、添え字jは、
igv<igv2の場合は2、
igv2≦igv<igv3の場合は3、
igv3≦igv<igv4の場合は4、
igv4≦igv<igv5の場合は5、
igv5≦igvの場合は6
であり、式中、igvは実際のigv角度である。
tnh=[tnhk]=[tnh1,tnh2,tnh3,tnh4]として定義され、添え字kは、
tnh<tnh2の場合は2であり、
tnh2≦tnh<tnh3の場合は3であり、
tnh3≦tnhの場合は4であり、
ただし、tnhは、実際のシャフト速度の割合である。i、jおよびkの値は、応用例によって異なり、多数の可能性を含み得る。
希薄燃料の場合、ttxl=[ttxli,j,k]、
希薄燃料の場合、tprl=[tprli,j,k]、
リッチ燃料の場合、ttxr=[ttxri,j,k]、および
リッチ燃料の場合、tprr=[tprri,j,k]
である。
ttxh=ttxha+Δttxh
によって与えられ、ただし、ttxhaは、最適なttxおよびtprの点でのガスタービンの動作についての参照曲線を定め、圧縮機入口圧力およびガスタービン排気圧降下を考慮もし、Δttxhは、タービンの入口圧力降下および排気圧降下が変化する間に、タービン入口温度を最適な値に維持するために使用されるttxhaの補正である。
ttxha=ttxhr・(LHV−LHVl)/(LHVr−LHVl)+ttxhl・(LHVr−LHV)/(LHVr−LHVl)
として定義され、ただし、ttxhaを定めるパラメータは、次のように定義され、すなわち、
ttxhr=ttxri-1+(ttxri−ttxri-1)/(tprri−tprri-1)・(tpr−tprri-1)、
ttxhl=ttxli-1+(ttxli−ttxli-1)/(tprli−tprli-1)・(tpr−tprli-1)
であり、
LHVは、実際の燃料の低い発熱量であり、
LHVlは、希薄燃料の低い発熱量であり、
LHVrは、リッチ燃料の低い発熱量である。
以下の双線形補間が適用され、すなわち、
ttxli-1=双線形補間(ttxli-1,j-1,k-1,ttxli-1,j,k-1,ttxli-1,j,k,ttxli-1,j-1,k,igv,tnh)=
ttxli-1,j-1,k-1(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli-1,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli-1,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli-1,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
ttxli=双線形補間(ttxli,j-1,k-1,ttxli,j,k-1,ttxli,j,k,ttxli,j-1,k,igv,tnh)=
ttxli,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxli,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
tprli-1=双線形補間(tprli-1,j-1,k-1,tprli-1,j,k-1,tprli-1,j,k,tprli-1,j-1,k,igv,tnh)=
tprli-1,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli-1,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli-1,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli-1,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
tprli=双線形補間(tprli,j-1,k-1,tprli,j,k-1,tprli,j,k,tprli,j-1,k,igv,tnh)=
tprli,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
tprli,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
ttxri-1=双線形補間(ttxri-1,j-1,k-1,ttxri-1,j,k-1,ttxri-1,j,k,ttxri-1,j-1,k,igv,tnh)=
ttxri-1,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri-1,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri-1,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri-1,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
ttxri=双線形補間(ttxri,j-1,k-1,ttxri,j,k-1,ttxri,j,k,ttxri,j-1,k,igv,tnh)=
ttxri,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
ttxri,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、
tprri-1=双線形補間(tprri-1,j-1,k-1,tprri-1,j,k-1,tprri-1,j,k,tprri-1,j-1,k,igv,tnh)=
tprri-1,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri-1,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri-1,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri-1,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)、および
tprri=双線形補間(tprri,j-1,k-1,tprri,j,k-1,tprri,j,k,tprri,j-1,k,igv,tnh)=
tprri,j-1,k-1・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri,j,k-1・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnhk−tnh)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri,j,k・(igv−igvj-1)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)+
tprri,j-1,k・(igvj−igv)/(igvj−igvj-1)・(tnh−tnhk-1)/(tnhk−tnhk-1)
である。
Δttxh=ttxh・((pamb実際+Δp排気 参照)/(pamb実際+Δp排気))(γ/(1-γ))-1)+
((pamb実際−Δp入口 参照)/(pamb実際−Δp入口))(γ/(1-γ))-1))によって与えられ、ただし、
γ=a・tpr+bであり、aおよびbは一定であり、γは、ガスタービンのポリトロープ拡張(p・t((1-γ)/γ)=一定)にフィットするようになされる。
ΔPK=Δttxr・(LHV−LHVl)/(LHVr−LHVl)+Δttxl・(LHVr−LHV)/(LHVr−LHVl)によって与えられ、
LHVは、実際の燃料の最低発熱量、
LHVlは、希薄燃料の最低発熱量、
LHVrは、リッチ燃料の最低発熱量、
Δttxl=Δttxli-1+(Δttxli−Δttxli-1)・(tamb−tambi-1)/(tambi−tambi-1)、および
Δttxr=Δttxri-1+(Δttxri-1−Δttxri-1)・(tamb−tambi-1)/(tambi−tambi-1)である。
Δρ排気=aa・ρ排気・v2−(ρ空気−ρ排気)・Δh、この式は、
aa・ρ排気・v2=aa・ρ排気・(W排気/(ρ排気・ab))2=
aa・(W排気/ab)2/ρ排気=a/ρ排気・W排気2のように書き直すことができる。
ρ排気=ρ排気 参照・ttx参照/ttx実際・pamb実際/pamb参照
のように表すことができる。
大気密度は、
ρ空気=ρ空気 参照・tamb参照/tamb実際・pamb実際/pamb参照、
のように表すことができ、ただし、
ρ排気は、ttx実際温度およびpamb実際周囲気圧での排気の密度、
ρ排気 参照は、ttx参照温度およびpamb参照周囲気圧での排気の密度、
ρ空気は、実際の圧力および温度での大気の密度、
ρ空気 参照は、参照圧力および温度での大気の密度、
Δhは、ガスタービンの排気と、外気への煙道の吐出との間の高度差、
vは、煙道内部の排気速度、
ttx参照は、参照排気温度、
ttx実際は、実際の排気温度、
pamb参照は、参照周囲気圧、
pamb実際は、実際の周囲気圧、
W排気実際は、実際の排気の質量流量、および
aは、特定の排気ダクトに典型的な定数である。
例示的な本実施形態では、排気の組成は、予混合モード動作にわたってほぼ一定であり、したがってその密度は、所与の温度でほぼ一定であると仮定する。
W空気実際=SGha・p入口実際/p入口参照・(f3・x3+f2・x2+f1・x+f0)・f4・W空気参照・k、ただし、
f0=a0・y3+b0・y2+c0・y、
f1=a1・y3+b1・y2+c1・y、
f2=a2・y3+b1・y2+c2・y、
f3=a3・y3+b1・y2+c3・y、
tnh実際/tnh参照<tnh閾値の場合、f4=a41・z3+b41・z2+c41・z+d41、
tnh実際/tnh参照≧tnh閾値の場合、a42・z3+b42・z2+c42・z+d42、
x=igv実際/igv参照、
y=tnh実際/tnh参照・(t入口参照/t入口実際)0.5、
z=tnh実際/tnh参照・(t入口参照/t入口実際)、ならびに
aiおよびaijは、応用特有の定数である。
fa比=W燃料実際/W空気実際=W燃料参照/W空気参照・LHV参照/LHV実際=fa比 参照・LHV参照/LHV実際。
W排気実際=W空気実際・(1−IBH一部)・(1+fa比 参照・LHV参照/LHV実際)として評価される。
SGha=ρha/ρda、
mha=mda+mwv、
mda=mha・(1−sh)、
mwv=mha・sh、および
vha=mha/ρha=mda/ρda+mwv/ρwv
である。
mha=mda・ρha/ρda+mwv・ρha/ρwvが得られる。ただし、
ρha/ρda=SGhaおよびρha/ρwv=ρha・ρda/ρda・ρwv=SGha/SGwvである。
mha=mda・ρha/ρda+mwv・ρha/ρwv=mda・SGha+mwv・SGha/SGwv、または
mha=(1−sh)・mha・SGha+sh・mha・SGha/SGwvである。
この最後の式をmhaで割ると、
1=(1−sh)・SGha+sh・SGha/SGwv、または
SGwv=SGha・((1−sh)・SGwv+sh)である。
最終的に、
SGha=SGwv/((1−sh)・SGwv+sh)である。
p入口実際は、圧縮機入口での実際の空気圧であり、
p入口参照は、圧縮機入口での参照空気圧であり、
tambは、室温であり、
t入口実際は、圧縮機入口での実際の空気湿度であり、少なくとも2つの熱電対を用いて測定することができ、それによって熱電対の最大の読取り値が、t入口実際であると考えられ、または1つの熱電対が故障しているおよび/または読取り値の差があまりに大きい(例えば10F)場合、tambは、t入口実際と考えられる。
t入口参照は、圧縮機入口での参照空気湿度であり、
tnh実際は、圧縮機の実際の速度であり、
tnh参照は、圧縮機の参照速度であり、
igv実際は、実際のigv角度であり、
igv参照は、参照igv角度であり、
W空気実際は、圧縮機入口での実際の空気質量流量であり、
W空気参照は、圧縮機入口での参照空気質量流量であり、
W排気実際は、実際の排気の質量流量であり、
W燃料実際は、燃料の質量流量であり、
IBH一部は、圧縮機吐出からブリードした空気の一部であり、
fa比 参照は、参照燃料空気質量比であり、
LHV参照は、参照ガス燃料のLHVであり、
LHV実際は、実際のガス燃料のLHVであり、
shは、空気比湿であり、
SGxxは、xxの比重(以下の添え字の並びを参照)であり、
ρxxは、xxの密度(以下の添え字の並びを参照)であり、
mxxは、xxの質量(以下の添え字の並びを参照)であり、
vxxは、xxの体積(以下の添え字の並びを参照)であり、
haは、湿っぽい空気であり、
wvは、水蒸気であり、および
daは、乾燥空気である。
sh信号が有効で利用できる場合、SGhaを計算してSGwv/((1−sh)・SGwv+sh)になり、sh送信機信号が故障である場合、shテ゛フォルトとなる。
x=igv実際/igv参照、y=tnh実際/tnh参照・(t入口参照/t入口実際)0.5、およびz=tnh実際/tnh参照・(t入口参照/t入口実際)を仮定する。
f0=a0・y3+b0・y2+c0・y、
f1=a1・y3+b1・y2+c1・y、
f2=a2・y3+b1・y2+c2・y、
f3=a3・y3+b1・y2+c3・y、
tnh実際/tnh参照<tnh閾値の場合、f4=a41・z3+b41・z2+c41・z+d41、および、
tnh実際/tnh参照≧tnh閾値の場合、a42・z3+b42・z2+c42・z+d42。
W空気実際=SGha・p入口実際/p入口参照・(f3・x3+f2・x2+f1・x+f0)・f4・W空気参照・kを定義する。
W排気実際=W空気実際・(1−IBH一部)・(1+fa比 参照・LHV参照/LHV実際)を評価する。
ρ空気=ρ空気 参照・tamb参照/tamb実際・pamb実際/pamb参照を計算する。
ρ排気=ρ排気 参照・ttx参照/ttx実際・pamb実際/pamb参照を計算する。
Δp排気=aa・ρ排気・v2−(ρ空気−ρ排気)・Δhを計算する。
tpr=cpd/(pamb実際+Δp排気)を評価する。ただし、cpdは、この応用例で測定される絶対的な圧縮機吐出圧力である。
動作モード変更を決定する閾値の計算
上記の例示的な実施形態は、排気温度参照曲線に基づいてガスタービンを制御することを説明した。しかし、ガスタービンの改良した制御については、他のパラメータおよび曲線が計算されてもよい。次に述べられるそのような例の1つは、一次から希薄−希薄へのモード移行閾値曲線ttxthである。
希薄燃料の場合、ttxtl=[ttxtli,j,k]
希薄燃料の場合、tprtl=[tprtli,j,k]
リッチ燃料の場合、ttxtr=[ttxtli,j,k]
リッチ燃料の場合、tprtr=[tprtli,j,k]
である。
一次から希薄−希薄へのモード移行、および希薄−希薄から一次へのモード移行
一次から希薄−希薄へのモード移行、および希薄−希薄から一次へのモード移行は、(ttx,tpr)平面内のttxth曲線を通過するガスタービンの動作点によって引き起こされ、このことは、図5および図6に関して上述した。例示的な実施形態によれば、一次から希薄−希薄への移行シーケンス、および希薄−希薄から一次への移行シーケンスは、図12を参照して説明される。図12は、Y軸上の分割S対X軸上の時間tを示す。分割Sは、一次バーナ(図8中の112参照)に与えられる燃焼器40(図2参照)に供給された総燃料の割合、および二次バーナ(図8中の114参照)に与えられる総燃料の割合を示す。この割合の比は、分割Sと呼ばれる。例えば、分割Sは、40/60、すなわち、総燃料の40%が一次バーナへ与えられ、総燃料の60%が二次バーナに与えられるものであってもよい。
12 圧縮機
14 燃焼器
16 タービン
18 コンピュータ制御システム(コントローラ)、メインコントローラ、コントローラ
20 入口ダクト、入口
21 入口案内翼
22 排気ダクト
24 発電機
26 センサ
27 アクチュエータ
28 燃料制御システム
29 アクチュエータ
30 ガスタービン
32 圧縮機
34 センサ
36 入口ダクト
40 燃焼器
42 経路
44 送りダクト
45a 弁
45b 弁
50 タービン
52 ダクト、入口ダクト
54 発電機
56 シャフト
58 シャフト
60 出口ダクト、出口、点、位置
70 制御装置、コントローラ
72 入力ポート
74 出力ポート
80 点、位置
90 曲線
92 接線
100 温度制御曲線、制御曲線、曲線
102 温度制御曲線、制御曲線、曲線
104 参照排気温度曲線、曲線、参照排気温度曲線ttxh、ttxh曲線
110 データセレクタユニット、壁
112 補間器ユニット、補間器、一次バーナ
114 データセレクタユニット、二次バーナ
116 補間器、燃料供給ライン
118 計算ユニット、燃料供給ライン
120 線形補間器、一次領域
122 点火ユニット
124 火炎
126 二次領域
140 データセレクタユニット
142 双線形補間器ユニット、補間器
144 データセレクタユニット
146 補間器ユニット、補間器
148 計算ユニット
150 線形補間器
200 一次モード
202 希薄−希薄モード、希薄−希薄プレフィルモードサブモード
204 希薄−希薄モード、希薄−希薄過渡モード
206 希薄−希薄モード、希薄−希薄定常状態、希薄−希薄定常状態モード
220 閾値曲線ttxth、曲線
222 曲線
224 ttxth+Δttx1閾値曲線
240 曲線ttxh、曲線
242 曲線
250 予混合二次、予混合二次モード
260 動作点、ガスタービンの動作点
260a 位置
260b 位置
260c 動作点
262 曲線、閾値曲線
264 曲線、閾値曲線
266 ttxh曲線、ttxh
270 等温曲線
280 予混合過渡、予混合過渡モード
290 予混合定常状態、予混合定常状態モード、予混合モード、予混合モード
300 動作点
300a 新しい位置
1500 コントローラ
1502 処理/制御装置、処理装置、プロセッサ
1504 記憶装置/メモリ
1506 特定用途プログラム、プログラム、特定用途アプリケーション
1508 データ
1510 ユーザインタフェース
1512 ディスプレイ
1514 キーパッド
1516 スピーカ
1518 マイクロフォン
1520 デジタル信号プロセッサ(DSP)
1522 送受信機
1524 アンテナ
Claims (10)
- 圧縮機、燃焼器、および少なくともタービンを備えるガスタービンの動作点を制御する方法であって、
タービンの排気管で排気圧降下を決定するステップと、
前記圧縮機で圧縮機圧力吐出を測定するステップと、
前記排気圧降下および前記圧縮機圧力吐出に基づいてタービン圧力比を決定するステップと、
前記タービン圧力比の関数として一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線を計算するステップであって、前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値曲線が、前記ガスタービンの動作が一次モードと希薄−希薄モードの間で変更される点を含む、計算するステップと、
前記動作点に関連した排気温度が、同じタービン圧力比について、前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の排気温度より高いときを第1の時間に決定するステップと、
前記動作点に関連した前記排気温度が前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の前記排気温度より高いままである場合、前記第1の時間の後の所定の時間後に、分割燃料量を第1の値から第2の値へ変更するステップと
を含み、
前記一次モードが、半分を超える燃料を一次バーナに与え、残りの燃料を前記燃焼器の二次バーナに与えるか、または全く燃料を与えず、また、前記燃焼器の二次領域に隣接している一次領域内で前記与えられた燃料を点火するものと定義されており、
前記希薄−希薄モードが、前記一次バーナおよび前記二次バーナに共に燃料を与え、前記一次領域および前記二次領域の両方の領域内で前記与えられた燃料を燃焼するものと定義され、
前記分割燃料量が、前記一次バーナが受け取る総燃料のうちの第1の量、および前記二次バーナが受け取る総燃料のうちの第2の量を割合で記述する、方法。 - 前記分割燃料量の前記第2の値が前記第1の値より小さく、前記第1の値が前記一次モードを特徴付け、前記第2の値が前記希薄−希薄モードの一部である希薄−希薄プレフィルモードを特徴付ける、請求項1記載の方法。
- 前記分割燃料量の前記第2の値を、前記希薄−希薄モードの一部である希薄−希薄過渡モードを特徴付ける第3の値に所定の第2の時間に変更するステップ
をさらに含む、請求項1または2記載の方法。 - 前記分割燃料量の前記第3の値を、前記希薄−希薄モードの一部である希薄−希薄定常状態モードを特徴付ける第4の値に所定の第3の時間に変更するステップ
をさらに含む、請求項3記載の方法。 - 前記分割燃料量の前記第3の値が前記第2の値より低く、前記第4の値が前記第2の値と前記第3の値の間にある、請求項3または4記載の方法。
- 前記ガスタービンの動作前に、前記希薄−希薄プレフィルモードおよび前記希薄−希薄過渡モードの持続時間間隔を計算し、一方、前記希薄−希薄定常状態モードは、事前に計算した継続時間間隔を有さないステップ
をさらに含む、前記請求項のいずれか1項記載の方法。 - 前記動作点に関連した前記排気温度が、同じタービン圧力比について共に採用される(i)前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の前記排気温度と(ii)所定の排気温度値の間の差より低いことを第5の時間に決定するステップと、
前記分割燃料量を前記第4の値から前記第1の値へ変更するステップと
をさらに含む、請求項4記載の方法。 - 前記動作点に関連した前記排気温度が、同じタービン圧力比について共に採用される(i)前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の前記排気温度と(ii)所定の排気温度値の間の差より低い任意の時間に、前記希薄−希薄過渡モードおよび前記希薄−希薄定常モードを中止するステップ
をさらに含む、請求項4記載の方法。 - 前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線を計算する前記ステップが、
燃料の特性を示すパラメータを使用して前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線を決定するステップを含み、前記パラメータが、前記燃料の低い発熱量、前記燃料のNOxファクタ、前記燃料の上位燃焼性と下位燃焼性の比、またはそれらの組み合わせのうちの1つである、
前記請求項のいずれか1項記載の方法。 - 圧縮機、燃焼器、および少なくともタービンを備えるガスタービンの動作点を制御するコントローラであって、
前記圧縮機で圧縮機圧力吐出を測定するように構成される圧力センサと、
前記圧力センサに接続したプロセッサであって、
前記タービンの排気管で排気圧降下を決定し、
前記排気圧降下および前記圧縮機圧力吐出に基づいてタービン圧力比を決定し、
前記タービン圧力比の関数として一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線を計算し、ただし前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値曲線が、前記ガスタービンの動作が一次モードと希薄−希薄モードの間で変更される点を含んでおり、
前記動作点に関連した排気温度が、同じタービン圧力比について、前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の排気温度より高いときを第1の時間に決定し、
前記動作点に関連した前記排気温度が前記一次から希薄−希薄へのモード移行閾値参照曲線の前記排気温度より高いままである場合、前記第1の時間の後の所定の時間後に、分割燃料量を第1の値から第2の値へ変更する
ように構成されるプロセッサと
を備え、
前記一次モードが、半分を超える燃料を一次バーナに与え、残りの燃料を前記燃焼器の二次バーナに与えるか、または全く燃料を与えず、また、前記燃焼器の二次領域に隣接している一次領域内で前記与えられた燃料を点火するものと定義されており、
前記希薄−希薄モードが、前記一次バーナおよび前記二次バーナに共に燃料を与え、前記一次領域および前記二次領域の両方の領域内で前記与えられた燃料を燃焼するものと定義され、
前記分割燃料量が、前記一次バーナが受け取る総燃料のうちの第1の量、および前記二次バーナが受け取る総燃料のうちの第2の量を割合で記述する、コントローラ。
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US20150075170A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-19 | General Electric Company | Method and system for augmenting the detection reliability of secondary flame detectors in a gas turbine |
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US9909508B2 (en) * | 2014-06-26 | 2018-03-06 | General Electric Company | Automatic combustion system characterization |
EP3015658A1 (de) | 2014-10-27 | 2016-05-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenregelungseinheit mit einem temperaturbeanspruchungsregler als führungsregler |
US9791351B2 (en) * | 2015-02-06 | 2017-10-17 | General Electric Company | Gas turbine combustion profile monitoring |
WO2016174175A1 (en) | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Ultra-low nox emission gas turbine engine in mechanical drive applications |
CN105241669B (zh) * | 2015-09-09 | 2017-09-01 | 哈尔滨工业大学 | 基于比较编码的燃气轮机燃烧系统在线监测方法 |
US10061298B2 (en) * | 2016-04-27 | 2018-08-28 | General Electric Company | Control of machinery with calibrated performance model |
US11112118B2 (en) * | 2016-06-27 | 2021-09-07 | General Electric Company | Gas turbine lower heating value methods and systems |
FR3061240B1 (fr) * | 2016-12-22 | 2019-05-31 | Safran Aircraft Engines | Procede ameliore de regulation d'un circuit d'alimentation |
RU2696919C1 (ru) * | 2018-04-18 | 2019-08-07 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Способ и система оценки технического состояния узлов газовой турбины по температурным полям |
RU195793U1 (ru) * | 2019-11-21 | 2020-02-05 | Хайдер Ибрагим Куса | Мобильное зарядное устройство |
CN117153282B (zh) * | 2023-09-11 | 2024-04-16 | 中国航发燃气轮机有限公司 | 燃气轮机燃烧室基准温度计算方法、装置、介质及设备 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000205563A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-25 | Hitachi Ltd | ガスタ―ビンの制御方法 |
JP2002097970A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-04-05 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン発電設備における圧縮機吐出ブリード空気回路及び関連の方法 |
JP2002130852A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Shigeto Matsuo | 多系統空気冷凍システム |
JP2002181399A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Shigeto Matsuo | 自冷式空気冷凍システム |
JP2002357320A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-12-13 | General Electric Co <Ge> | 燃焼用空気中の含水量に関して補正を施したガスタービンのファイヤリング温度及び燃焼基準温度を決定するためのシステム及び方法 |
JP2003176726A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-06-27 | General Electric Co <Ge> | タービンエンジンの診断のための方法及びシステム |
JP2004027848A (ja) * | 2002-05-20 | 2004-01-29 | Toshiba Corp | ガスタービン制御装置 |
US20040107702A1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-06-10 | Nichols Richard Lee | Control of gas turbine combustion temperature by compressor bleed air |
JP2005155622A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃焼器への燃料スプリットを制御する方法 |
JP2007077867A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの燃焼制御装置 |
JP2007309279A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン出力学習回路及びこれを備えたガスタービンの燃焼制御装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3924140A (en) * | 1972-03-14 | 1975-12-02 | Westinghouse Electric Corp | System for monitoring and controlling industrial gas turbine power plants including facility for dynamic calibration control instrumentation |
FR2308785A1 (fr) * | 1975-04-24 | 1976-11-19 | France Etat | Perfectionnements aux installations motrices comportant un moteur a combustion interne suralimente |
JPS61241425A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-27 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビンの燃料ガス制御方法及び制御装置 |
US6092362A (en) * | 1996-11-27 | 2000-07-25 | Hitachi, Ltd. | Gas-turbine combustor with load-responsive premix burners |
RU2248453C2 (ru) * | 1998-08-31 | 2005-03-20 | III Вильям Скотт Роллинс | Электростанция и способ получения энергии с комбинированием циклов |
US6226974B1 (en) * | 1999-06-25 | 2001-05-08 | General Electric Co. | Method of operation of industrial gas turbine for optimal performance |
RU2237815C2 (ru) * | 2002-06-07 | 2004-10-10 | Морев Валерий Григорьевич | Способ получения полезной энергии в комбинированном цикле (его варианты) и устройство для его осуществления |
EP1840354B1 (de) * | 2006-03-28 | 2017-11-29 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens |
US7878004B2 (en) | 2006-04-20 | 2011-02-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for optimizing a light-up procedure of a gas turbine engine |
EP1860302A1 (en) | 2006-05-22 | 2007-11-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine engine starting method and control device |
US9043118B2 (en) | 2007-04-02 | 2015-05-26 | General Electric Company | Methods and systems for model-based control of gas turbines |
ITMI20080164A1 (it) | 2008-02-04 | 2009-08-05 | Nuovo Pignone Spa | Metodo per l'avviamento di una turbina a gas |
EP2107305A1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine system and method |
-
2009
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-
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Patent Citations (11)
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JP2002097970A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-04-05 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン発電設備における圧縮機吐出ブリード空気回路及び関連の方法 |
JP2002130852A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Shigeto Matsuo | 多系統空気冷凍システム |
JP2002181399A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Shigeto Matsuo | 自冷式空気冷凍システム |
JP2002357320A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-12-13 | General Electric Co <Ge> | 燃焼用空気中の含水量に関して補正を施したガスタービンのファイヤリング温度及び燃焼基準温度を決定するためのシステム及び方法 |
JP2003176726A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-06-27 | General Electric Co <Ge> | タービンエンジンの診断のための方法及びシステム |
JP2004027848A (ja) * | 2002-05-20 | 2004-01-29 | Toshiba Corp | ガスタービン制御装置 |
US20040107702A1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-06-10 | Nichols Richard Lee | Control of gas turbine combustion temperature by compressor bleed air |
JP2005155622A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃焼器への燃料スプリットを制御する方法 |
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