JP2021518523A - ガスタービン用のバーナー及びバーナーの運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
干渉信号は次第に消失する可能性があり、燃焼室への質量流量にはほとんど影響を与えない。従って、制御ユニットによる質量流量の確実な適応につながる燃焼室内の圧力変動を非常に確実に検出することができる。
例えば、最大値が所定の閾値を超えない場合、又は最大値が所定の閾値を超える場合、別の又は同一の燃料段階の質量流量を増加させることができる場合、1つの燃料段階の質量流量を増加させることができる。圧力スペクトルにおける最大値の検出は、比較的単純な数学演算であり、所定の閾値との最大値の比較も、単純な数学演算である。簡単な数学演算は、制御ユニットによって自動的かつ高速に実行できる。従って、制御ユニットによる質量流量の自動で高速な適応によって、高速に変化する動作条件に反応することが可能である。これは、圧力変動が速く発生しても、燃焼室内の圧力変動を低減及び/又は制御するのに役立つ。
特性線又は特性線の関連する範囲をシフトさせることによって、燃焼室内の圧力変動に反応し、燃焼室内の圧力変動を低減及び/又は広範囲の運転条件にわたって非常に信頼性の高い制御することが可能である。
図2は、異なる時間部分で圧力シーケンス14を分割するために使用することができる追加のタイムスパンt1、t2、t3、t4を示す。図2は、タイムスパンt1、t2、t3、t4が互いに直後に位置していることを示す。あるいは、タイムスパンt1、t2、t3、t4が重なったり、連続するタイムスパンt1、t2、t3、t4の間にギャップがあってもよい。図2は、フーリエ変換前のその時間領域における圧力シーケンス14を示す。
この運転プログラムは、制御部11に実装することができる。フローチャート50は、第1の要素51はバーナー1の定常状態を示し、第2の要素52は最大値の比較を示し、第3の要素53はタイムスパンの数をカウントを示し、第4の要素54は結果の組合せを示し、第5の要素55は排出設定値を示し、第6の要素56はパイロット質量流量の変化を示し、第7の要素57は最終パイロット質量流量を示し、第8の要素58はパイロット質量流量の最大値及びパイロット質量流量の最小値を示し、第9の要素59はパイロット特性線及び第10の要素65を示す。
各要素は、矢印で示すようにリンクされている。第1の矢印66は第1の要素51から第2の要素52へのリンクを示し、第2の矢印67は第2の要素52から第4の要素54へのリンクを示し、第3の矢印68は第2の要素52から第3の要素53へのリンクを示し、第4の矢印69は第3の要素53から第6の要素56へのリンクを示し、第5の矢印70は第5の要素55から第4の要素54へのリンクを示し、第6の矢印71は第4の要素54から第6の要素56へのリンクを示し、第7の矢印72は第6の要素56から第7の要素57へのリンクを示し、第8の矢印73は第8の要素58から第7の要素57へのリンクを示し、第9の矢印74は第9の要素59から第7の要素57へのリンクを示し、第10の矢印75は第7の要素57からガスタービン60の燃焼室10へのリンクを示す。
Claims (14)
- 制御ユニット(11)と、
燃焼室(10)と、
圧力センサと、
前記燃焼室(10)へそれぞれの質量流量の燃料を供給するように配置された燃料段(2、3、5、6、8)と、
を備えたバーナー(1)であって、
前記質量流量は、前記制御ユニット(11)により制御され、前記圧力センサは、前記燃焼室(10)又は前記バーナー(1)内の圧力シーケンス(14)を測定し、前記圧力シーケンス(14)の多数の測定されたタイムスパン(t1、t2、t3、t4)に対してフーリエ変換を行う前記制御ユニット(11)へ前記圧力シーケンス(14)を移送し、周波数帯域(24)内のそれぞれの最大値(31、32、33、34)を有するそれぞれの圧力スペクトル(27、28、29、30)を得て、前記制御ユニット(11)は、前記最大値(31、32、33、34)の各々と予め規定された最大値(31、32、33、34)との比較を行い、前記タイムスパン(t1、t2、t3、t4)の所定数内の前記閾値(26)を超える多数の最大値(31、32、33、34)カウントし、比較し、前記閾値を超える数を使用することによって、前記燃焼室(10)内の圧力変動を低減及び/又は制御するバーナー(1)。 - 前記燃料段(2、3、5、6、8)は、パイロット燃料段と主燃料段を備える、請求項1に記載のバーナー。
- 前記制御ユニット(11)は、前記数が第1の閾値数を超えたときに前記パイロット燃料段の質量流量を増加させる、請求項2に記載のバーナー。
- 前記制御ユニット(11)は、前記数が第2の閾値数を下回ったときに前記パイロット燃料段の質量流量を減少させる、請求項2又は3に記載のバーナー。
- 前記制御ユニット(11)は、前記燃焼室(10)内の燃料の燃焼全体の出力が一定になるように、前記パイロット燃料段とは異なる1つの燃料段(2、3、5、6、8)の少なくとも1つの質量流量を制御する、請求項3又は4に記載のバーナー(1)。
- 前記制御手段は、前記バーナー(1)のエンジンパラメータ(41)及び/又は前記バーナー(1)の周囲条件に応じて、前記燃料段(2、3、5、6、8)の少なくとも1つの質量流量を記述する特性線(43)を有し、前記制御手段(11)は、前記1つの燃料段(2、3、5、6、8)の少なくとも1つの質量流量を変更する際に、前記特性線(43)の範囲の少なくとも1つをシフトする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバーナー。
- 前記制御ユニット(11)は、初期特性線を記憶しており、前記制御ユニット(11)が信号不良又はハードウェア不良を検出した場合、前記特性線(43)を初期特性線に戻す、請求項6に記載のバーナー。
- 前記燃焼室(10)に前記燃料段(2,3,5,6,8)の1つを介して供給される燃料と、前記燃料段(2,3,5,6,8)の1つを介して前記燃焼室(10)に供給される燃料とは、同一又は異なるものである、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバーナー。
- 前記圧力シーケンス(14)が、測定された複数のタイムスパン(t1、t2、t3、t4)を含み、かつ前記制御ユニット(11)が、2つの連続するタイムスパン(t1、t2、t3、t4)の2つの最大値(31、32、33、34)間の差を計算し、前記差を使用することによって、前記質量流量の変化の速度及び/又は前記質量流量の変化の大きさを制御する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のバーナー(1)。
- 前記フーリエ変換が、高速フーリエ変換である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のバーナー(1)。
- 前記バーナー(1)は、前記バーナー(1)の排気ガス中の窒素酸化物濃度を測定し、前記窒素酸化物濃度を用いて前記燃料段(2、3、5、6、8)の1つに対する最大質量流量又は最小質量流量を測定し、前記窒素酸化物濃度を用いて、前記制御ユニット(11)に前記窒素酸化物濃度を移送する放出センサを備えた、請求項1〜10のいずれか1項に記載のバーナー(1)。
- 前記所定の閾値(26)は、前記バーナー(1)のエンジンパラメータ(41)及び/又は前記バーナー(1)の周囲条件を使用することによって決定される、請求項1〜11のいずれか1項に記載のバーナー(1)。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載のバーナー(1)を備えるガスタービン。
- 制御ユニット(11)と、
燃焼室(10)と、
圧力センサと、
前記燃焼室(10)へ燃料を供給し、燃焼室(10)内の燃料を燃焼するように配置された燃料段(2、3、5、6、8)と、
を備え、前記質量流量が、前記制御ユニット(11)によって制御されるバーナー(1)の運転方法であって、
a) 前記燃焼室(10)へそれぞれの質量流量の燃料を供給し、前記燃焼室(10)内の燃料を燃焼し、
b) 前記圧力センサを使用して前記燃焼室(10)内又はバーナー(1)内の圧力シーケンス(14)を測定し、圧力シーケンス(14)を前記制御ユニット(11)に移送し、
c) 前記圧力シーケンス(14)の多数の測定されたタイムスパン(t1、t2、t3、t4)に対してフーリエ変換を行い、周波数帯(24)内のそれぞれの最大値(31、32、33、34)を有する圧力スペクトル(27、28、29、30)生成し;
d) 前記最大値(31、32、33、34)の各々と予め定義された閾値(26)とを比較し、
e) 前記タイムスパン(t1、t2、t3、t4)の所定数内で閾値(26)を超えた前記最大値(31、32、33、34)の数をカウントし、
f) 前記最大値(31、32、33、34)と予め定義された前記閾値(26)と比較し、前記閾値を超える数を使用することによって、前記燃焼室(10)内の圧力変動を低減及び/又は制御することを含む、バーナー(1)の運転方法。
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