RU2012122726A - Способ и устройство для управления турбиной на основе зависимости температуры выхлопного газа от коэффициента давления турбины - Google Patents

Abstract

1. Способ управления рабочей точкой газовой турбины, содержащей компрессор, камеру сгорания и по меньшей мере турбину, включающий:определение давления выхлопного газа турбины на выходе турбины;измерение давления на выходе компрессора;определение коэффициента давления турбины на основе давления выхлопного газа турбины и давления на выходе компрессора;вычисление температуры выхлопного газа на выходе турбины как функции от коэффициента давления турбины;определение эталонной кривой температуры выхлопного газа в плоскости, заданной температурой выхлопного газа и коэффициентом давления турбины, при этом эталонная кривая температуры выхлопного газа содержит точки, являющиеся оптимальными для работы газовой турбины, иуправление газовой турбиной для удержания рабочей точки на эталонной кривой температуры выхлопного газа.2. Способ по п.1, также включающийрегулирование угла входного направляющего аппарата, расположенного на входе в компрессор, для удержания рабочей точки на эталонной кривой температуры выхлопного газа.3. Способ по п.1 или 2, также включающийиспользование эталонной кривой температуры выхлопного газа для управления температурой горения камеры сгорания, при этом температура горения является температурой продуктов горения после сопла первой ступени турбины.4. Способ по п.1 или 2, в котором определение давления выхлопного газа турбины включаетвычисление падения давления выхлопного газа, обусловленное протеканием массы в воздуховоде турбины;вычисление восстановления давления из-за образования тяги, возникающей из-за разницы высот между выходом турбины и выходом из воздуховода в атмосферу, ис

Claims (10)

1. Способ управления рабочей точкой газовой турбины, содержащей компрессор, камеру сгорания и по меньшей мере турбину, включающий:

определение давления выхлопного газа турбины на выходе турбины;

измерение давления на выходе компрессора;

определение коэффициента давления турбины на основе давления выхлопного газа турбины и давления на выходе компрессора;

вычисление температуры выхлопного газа на выходе турбины как функции от коэффициента давления турбины;

определение эталонной кривой температуры выхлопного газа в плоскости, заданной температурой выхлопного газа и коэффициентом давления турбины, при этом эталонная кривая температуры выхлопного газа содержит точки, являющиеся оптимальными для работы газовой турбины, и

управление газовой турбиной для удержания рабочей точки на эталонной кривой температуры выхлопного газа.

2. Способ по п.1, также включающий

регулирование угла входного направляющего аппарата, расположенного на входе в компрессор, для удержания рабочей точки на эталонной кривой температуры выхлопного газа.

3. Способ по п.1 или 2, также включающий

использование эталонной кривой температуры выхлопного газа для управления температурой горения камеры сгорания, при этом температура горения является температурой продуктов горения после сопла первой ступени турбины.

4. Способ по п.1 или 2, в котором определение давления выхлопного газа турбины включает

вычисление падения давления выхлопного газа, обусловленное протеканием массы в воздуховоде турбины;

вычисление восстановления давления из-за образования тяги, возникающей из-за разницы высот между выходом турбины и выходом из воздуховода в атмосферу, и

суммирование падения давления выхлопного газа турбины из-за протекания массы и восстановления давления для получения давления выхлопного газа турбины.

5. Способ по п.1 или 2, в котором давление выхлопного газа турбины зависит от величины ρ_exhaust, которая является плотностью выхлопного газа при фактической температуре выхлопного газа и фактическом давлении окружающей среды, величины ρ_{exhaust ref}, которая является плотностью выхлопного газа при эталонной температуре выхлопного газа и эталонном давлении окружающей среды, величины ρ_air, которая является плотностью окружающего воздуха при фактическом давлении и фактической температуре, величины ρ_{air ref}. которая является плотностью окружающего воздуха при эталонном давлении и эталонной температуре, величины Δh, которая является разницей высот между выходом газовой турбины и выходом из воздуховода в атмосферу, величины v, которая является скоростью выхлопного газа внутри воздуховода, величины ttx_ref, которая является эталонной температурой выхлопного газа, величины ttx_act, которая является фактической температурой выхлопного газа, величины pamb_ref, которая является эталонным давлением окружающей среды, величины pamb_act, которая является фактическим давлением окружающей среды, величины pinlet_act, которая является фактическим давлением воздуха на входе в компрессор, величины pinlet_ref, которая является эталонным давлением воздуха на входе в компрессор, величины tamb, которая является температурой окружающей среды, величины tinlet_act, которая является фактической температурой воздуха на входе в компрессор, величины tinlet_ref которая является эталонной температурой воздуха на входе в компрессор, величины tnh_act, которая является фактической скоростью вращения компрессора, величины tnh_ref, которая является эталонной скоростью вращения компрессора, величины igv_act, которая является фактическим углом igv, величины igv_ref, которая является эталонным углом igv, величины Wair_act, которая является фактической массовой скоростью потока воздуха на входе в компрессор, величины Wair_ref, которая является эталонной массовой скоростью потока воздуха на входе в компрессор, величины Wexhaust_act, которая является фактической массовой скоростью потока выхлопного газа, величины Wfuel_act, которая является массовой скоростью потока топлива, величины IBH_fraction, которая является частью воздуха, отбираемой с выхода компрессора, величины fa_{ratio ref}, которая является эталонным отношением масс топливо-воздух, величины LHV_ref, которая является эталонным значением LHV газового топлива, величины LHV_act, которая является фактическим значением LHV газового топлива, величины sh, которая является удельной влажностью воздуха, при этом ha означает влажный воздух, wv означает водяной пар, da означает сухой воздух, а также зависит от величины SG_xx, которая является удельной массой ha, wv или da, величины ρ_хх, которая является плотностью ha, wv или da, величины m_xx, которая является массой ha, wv или da, и величины V_xx, которая является объемом ha, wv или da.

6. Способ по п.1 или 2, в котором определение коэффициента давления турбины включает деление давления на выходе компрессора на давление выхлопного газа турбины для получения коэффициента давления турбины.

7. Способ по п.1 или 2, в котором вычисление температуры выхлопного газа включает:

идентификацию множества рабочих точек для газовой турбины в плоскости, заданной температурой выхлопного газа и коэффициентом давления турбины;

применение множества билинейных интерполяций для идентифицированного множества точек и

определение первого множества точек для бедного газа и второго множества точек для богатого газа.

8. Способ по п.1 или 2, также включающий

применение линейной интерполяции для точек из первого множества и второго множества, при этом точки имеют одинаковый коэффициент давления турбины.

9. Способ по п.8, также включающий

применение политропической коррекции к результату линейной интерполяции для вычисления температуры выхлопного газа в контрольной точке.

10. Газовая турбина, имеющая управляющее устройство для управления рабочей точкой газовой турбины и содержащая:

компрессор, выполненный с возможностью сжатия текучей среды;

камеру сгорания, соединенную с выходом компрессора и выполненную с возможностью смешивания сжатой текучей среды с топливом;

по меньшей мере турбину, соединенную с компрессором и выполненную с возможностью расширения отработанного газа из камеры сгорания для выработки электроэнергии на выходе газовой турбины;

датчик давления, расположенный на выходе компрессора, для измерения давления на выходе компрессора, и

процессор, который взаимодействует с датчиком давления и выполнен с возможностью

определения падения давления выхлопного газа на выходе турбины,

определения коэффициента давления турбины на основе давления выхлопного газа турбины и давления на выходе компрессора,

вычисления температуры выхлопного газа на выходе турбины как функции от коэффициента давления турбины,

определения эталонной кривой температуры выхлопного газа в плоскости, заданной температурой выхлопного газа и коэффициентом давления турбины, при этом эталонная кривая температуры выхлопного газа содержит точки, являющиеся оптимальными для работы газовой турбины, и

управления газовой турбиной для удержания рабочей точки на эталонной кривой температуры выхлопного газа.