JP6907207B2 - 空気注入システムを用いたガスタービン燃焼温度制御 - Google Patents
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Description
[0013]本発明の別の態様は、様々な量の高温圧縮空気をガスタービンエンジン内に注入しながら、燃焼温度を制御するために使用される方法およびシステムに関する。
[0015]本発明の一実施形態では、排気温度制御曲線に従って、空気注入システムを有するガスタービンエンジンを運転する方法が提供される。この方法は、空気注入無しで運転するときのガスタービンエンジンの排気温度を決定するステップと、次いで空気注入無しで運転するときのガスタービンエンジンの燃焼温度を決定するステップと、ガスタービンの圧縮機の流れに追加され、ガスタービンエンジンに注入される、圧縮空気の源を提供するステップとを含む。最後に、本方法は、空気注入有りで所望の燃焼温度に到達するような、排気温度制御曲線に加えられるバイアスを決定する。
多くのガスタービンエンジンにおける全負荷またはベース負荷での燃料流量は、排気温度制御曲線によって制御される。図1は、左軸の排気温度と横軸の圧縮機圧力比(CPR)との間の関係を確立している、排気温度制御曲線を示す。代表的な標準的なOEMガスタービン排気制御曲線を図1の101で示す。名目上のベース負荷運転では、代表的なガスタービンエンジンは点102において、CPRが15.8、排気温度(またはTTXM)が608℃(1127°F)、および(右側の軸に示すように)燃焼温度(またはTTRF1)が1321℃(2410°F)で運転されている。
〔態様1〕
排気温度制御曲線に従って、空気注入システムを有するガスタービンエンジンを運転する方法であって、前記方法が、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの排気温度を決定するステップと、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの燃焼温度を決定するステップと、
ガスタービンの圧縮機の流れに追加され、前記ガスタービンエンジンに注入される、圧縮空気の源を提供するステップと、
空気注入有りで所望の燃焼温度に到達するように、前記排気温度制御曲線に加えられるバイアスを決定するステップと、を含む方法。
〔態様2〕
前記所望の燃焼温度が、空気注入無しでの前記燃焼温度と実質的に同一である、態様1に記載の方法。
〔態様3〕
前記排気温度が測定された温度である、態様1に記載の方法。
〔態様4〕
前記燃焼温度が計算された温度である、態様1に記載の方法。
〔態様5〕
前記圧縮空気の源が別個の圧縮機によって生成され、前記ガスタービンエンジンへの注入前に加熱される、態様1に記載の方法。
〔態様6〕
前記バイアスが、空気注入流量、ガスタービンロータ入口温度、前記ガスタービンにわたる温度降下、および空気注入補償効果に基づく、態様1に記載の方法。
〔態様7〕
前記バイアスが前記ガスタービンエンジンの運転中に調整されて、周囲条件が変化しても実質的に同一の燃焼温度が維持される、態様1に記載の方法。
〔態様8〕
空気注入システムを装備したガスタービンエンジンを運転する方法であって、前記方法が、
排気温度制御曲線を用いて前記ガスタービンエンジンの燃料流量を制御するステップと、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの排気温度を決定するステップと、空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの燃焼温度を決定するステップと、ガスタービンの圧縮機の流れに追加され、前記ガスタービンエンジンに注入される、圧縮空気の源を提供するステップと、
所望の燃焼温度が実現されるように前記ガスタービンエンジンへの燃料流量の変化をもたらすような、前記排気温度制御曲線に加えられるバイアスを決定するステップと、を含む方法。
〔態様9〕
前記排気温度が測定された温度である、態様8に記載の方法。
〔態様10〕
前記燃焼温度が計算された温度である、態様8に記載の方法。
〔態様11〕
外部にある前記圧縮空気の源が別個の圧縮機によって生成され、前記ガスタービンエンジンへの注入前に加熱される、態様8に記載の方法。
〔態様12〕
前記バイアスが、空気注入流量、ガスタービンロータ入口温度、前記ガスタービンにわたる温度降下、および空気注入補償効果に基づく、態様8に記載の方法。
〔態様13〕
前記バイアスが前記ガスタービンエンジンの運転中に調整されて、周囲条件が変化しても前記所望の燃焼温度が実現される、態様8に記載の方法。
〔態様14〕
前記所望の燃焼温度が、空気注入の前の燃焼温度と実質的に同一である、態様8に記載の方法。
〔態様15〕
空気注入システムを用いて、ガスタービンエンジンを現在のベース負荷電力レベルを超えるレベルで制御する方法であって、前記方法が、
前記ガスタービンエンジンに注入される空気流の増分を測定するステップと、
前記空気注入システムによって加えられる空気流の量の関数としての予想される電力増加の増分を計算するステップと、
前記予想される電力増分と空気注入前の前記現在のベース負荷電力レベルとの和に等しい、100パーセントの新規ベース負荷電力レベルを再確立するステップと、を含む方法。
〔態様16〕
前記再確立された新規ベース負荷電力レベルが、ガスタービンシステムを制御するために使用される、態様15に記載の方法。
〔態様17〕
前記ガスタービンエンジンが、前記ガスタービンの入口ガイドベーンを介して制御される、態様15に記載の方法。
〔態様18〕
前記ガスタービンエンジンは、前記ガスタービンの燃焼温度を介して制御される、態様15に記載の方法。
Claims (14)
- 排気温度制御曲線に従って、空気注入システムを有するガスタービンエンジンを運転する方法であって、前記方法が、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの排気温度を決定するステップと、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの燃焼温度を決定するステップと、
ガスタービンの圧縮機の流れに追加され、前記ガスタービンエンジンに注入される、圧縮空気の源を提供するステップと、
空気注入有りで所望の燃焼温度に到達するように、前記排気温度制御曲線に加えられるバイアスを決定するステップと、を含み、
前記バイアスは、標準ドライ空気と注入される空気との間の熱消費率を改善する、方法。 - 前記所望の燃焼温度が、空気注入無しでの前記燃焼温度と実質的に同一である、請求項1に記載の方法。
- 前記排気温度が測定された温度である、請求項1に記載の方法。
- 前記燃焼温度が計算された温度である、請求項1に記載の方法。
- 前記圧縮空気の源が別個の圧縮機によって生成され、前記ガスタービンエンジンへの注入前に加熱される、請求項1に記載の方法。
- 前記バイアスが、空気注入流量、ガスタービンロータ入口温度、前記ガスタービンにわたる温度降下、および空気注入補償効果に基づく、請求項1に記載の方法。
- 前記バイアスが前記ガスタービンエンジンの運転中に調整されて、周囲条件が変化しても実質的に同一の燃焼温度が維持される、請求項1に記載の方法。
- 空気注入システムを装備したガスタービンエンジンを運転する方法であって、前記方法が、
排気温度制御曲線を用いて前記ガスタービンエンジンの燃料流量を制御するステップと、
空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの排気温度を決定するステップと、空気注入無しで運転するときの前記ガスタービンエンジンの燃焼温度を決定するステップと、ガスタービンの圧縮機の流れに追加され、前記ガスタービンエンジンに注入される、圧縮空気の源を提供するステップと、
所望の燃焼温度が実現されるように前記ガスタービンエンジンへの燃料流量の変化をもたらすような、前記排気温度制御曲線に加えられるバイアスを決定するステップと、を含み、
前記バイアスは、標準ドライ空気と注入される空気との間の熱消費率を改善する、方法。 - 前記排気温度が測定された温度である、請求項8に記載の方法。
- 前記燃焼温度が計算された温度である、請求項8に記載の方法。
- 外部にある前記圧縮空気の源が別個の圧縮機によって生成され、前記ガスタービンエンジンへの注入前に加熱される、請求項8に記載の方法。
- 前記バイアスが、空気注入流量、ガスタービンロータ入口温度、前記ガスタービンにわたる温度降下、および空気注入補償効果に基づく、請求項8に記載の方法。
- 前記バイアスが前記ガスタービンエンジンの運転中に調整されて、周囲条件が変化しても前記所望の燃焼温度が実現される、請求項8に記載の方法。
- 前記所望の燃焼温度が、空気注入の前の燃焼温度と実質的に同一である、請求項8に記載の方法。
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