燃气轮机控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够防止变为从设计时设想的理想的燃料流量、空气流量条件下的运转状态脱离的运转的情况，并能够维持高效的运转状态的燃气轮机控制方法。所述燃气轮机控制装置包括：进行燃气轮机的燃烧器内频率解析的频率解析单元；基于分频带解析结果、和包含燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，把握燃气轮机的燃烧状态的状态把握单元及把握燃烧振动的特性的燃烧特性把握单元；及控制部，根据燃烧特性把握单元所把握的燃烧振动特性和状态把握单元所把握的燃烧状态，在每一次燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值来驱动燃气轮机，控制部构成为，在燃气轮机的燃烧振动低于预先设定的上述管理值了一定时间的状态下使初始设计值的校正复位，并使燃气轮机按照初始设计值进行运转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃气轮机控制方法及装置，尤其是涉及一种通过用于抑制燃气轮机运转时产生的燃烧振动的校正，可以防止持续进行脱离设计时设想的理想的燃料流量、空气流量下的运转状态的运转的燃气轮机控制方法及装置。
技术介绍
例如在驱动发电机的燃气轮机中，基于发电机的输出、大气温度、湿度等，通过试运转对向燃烧器输送的空气流量、燃料流量进行微调整而预先确定，将该值用作初始设计值进行运转。但是，试运转只是一定时间，并不能够基于所有的气象条件进行试运转，另外，因压縮机的性能劣化或过滤器筛眼堵塞等历年变化，实际的空气流量、燃料流量有可能偏离设计时及试运转时的情况。 另外，燃气轮机由燃料和空气的连续的发热氧化反应中产生的燃烧气体驱动，但有时会伴随具有从10Hz至数KHz频率的压力变动，该压力变动包括在上述发热氧化反应时伴随湍流燃烧的燃烧噪音、由于伴随从燃料蒸发到燃烧的时间延迟的放热和伴随扩散/旋转的火焰传播速度的变动的相互作用诱发的燃烧振动。 尤其是，燃烧振动以在燃烧室的燃烧区域发生的上述的相互作用为振源，利用和燃烧室的气柱的共振在某一特有的振动频率范围内成长。这种燃烧振动虽然大小的程度有不同，但是必须认为在燃烧气体的生成过程中在某种程度上是不可避免的，而燃烧振动大小程度由基于燃烧器的容积及燃烧气体温度的燃烧性能所左右。 另一方面，最近的燃气轮机被要求高输出化，随之燃烧气体温度也变为高温，使用强度高的耐热钢以应对燃气轮机的燃烧室伴随燃烧气体的急剧的温度上升及燃气轮机载荷变动等产生的过大的热应力，并且为了减轻搬入、安装、检查等的劳力而使用虽然高强度但壁厚比较薄的材料。但是，当发生难以预料的过大的燃烧振动时或燃烧振动和燃烧室的气柱共振时，燃烧室极度振动而产生裂纹或在支承部件上产生过大的损伤而縮短燃烧器的构成部件的寿命。 因这样的燃烧振动对燃气轮机的运转招致大的障碍，从成套设备的设备保护及提高运转率的观点考虑，强烈要求尽可能抑制且避免燃烧振动。因此，为了保证燃烧安全性而不产生燃烧振动，每年由熟练调整员实施数次控制系的调整，进行燃烧安全性的确认/维持是不可或缺的，这就成为保守的成本提高及运转率降低的原因。 针对这样的问题，例如专利文献1中公开了一种燃烧器的燃烧振动抑制装置及其抑制方法，即，分别具备对由压力传感器检测出的燃烧气体的压力变动进行频率解析的频率解析装置、基于由该频率解析装置解析后的压力变动的频带对振动稳定性进行处理的中央运算装置、将该中央运算装置的输出信号放大的电压放大器、将放大后的输出信号作为阀开闭信号给予燃烧阀并对其进行控制的控制部，抑制伴随压力变动诱发的燃烧振动。 另外，该专利文献1中所公开的燃烧振动抑制装置及其抑制方法是以低频的燃烧振动为对象，而燃气轮机中产生的燃烧振动是因各种各样的原因在从低频到数千Hz这样的高频的很广的频带产生的燃烧振动，并且有时还会在多个频带同时产生燃烧振动。因此，如果如专利文献1 (日本特开平9-269107号公报)所述，仅根据低频带的燃烧振动改变燃空比，则有时在其他频带的燃烧振动还会恶化。 因此，本专利技术申请人在专利文献2(日本特开2005-155590号公报)中提出了一种燃气轮机控制装置，在多个频带发生燃烧振动的情况下，按照预先确定的优先度以抑制优先度高的频带的燃烧振动的方式进行调整，这样一来调整向燃烧器供给的燃料的流量或空气的流量中的至少一方时，设置存储对上述调整内容和进行调整后引起的燃烧器内的燃烧状态的变化建立关联的信息的数据库、及存储基于存储在上述数据库中的信息进行解析所得到的信息的基础数据库，基于存储在上述基础数据库中的信息，调整向燃烧器供给的燃料的流量或空气的流量中的至少一方，即使在多个频带发生燃烧振动时也能够有效地抑制燃烧振动。 但是，专利文献1所示的燃烧振动抑制装置及其抑制方法是如前所述以低频的燃烧振动为对象，所以仅基于该燃烧振动改变燃空比时，有时其他频带的燃烧振动会发生恶化。另外，专利文献2所公开的方法对于抑制优先度高的频带的燃烧振动有效，但由于是在数据库中存储对调整内容和进行调整后引起的燃烧器内的燃烧状态的变化建立关联的信息，基于存储在上述数据库中的信息如图12(A)的曲线图所示，通过解析所得到的信息来抑制燃烧振动，所以，如图12(B)的表示时间和效率的关系的曲线图所示，有时会进行脱离了考虑设计时设想的基于理想的燃料流量、空气流量的设计性能及母机的疲劳寿命的运转状态的运转。 该图12(A)的曲线图为，横轴表示载荷，纵轴表示控制燃料流量及空气流量的阀开度，國为校正前的阀开度，A为进行了用于抑制燃烧振动的发生的调整后的阀开度，在载荷从90到110程度的范围内进行调整后的阀开度变大。而且，图12(B)的横轴是燃气轮机的驱动时间，纵轴表示效率，是在记载有在此调整的部分进行用于抑制燃烧振动的发生的调整的情况，调整后效率下降。即，这表明，由于用于抑制燃烧振动的发生的调整，阀开度偏离作为设计时设想的理想的燃料流量、空气流量的阀开度，由此进行脱离考虑到设计性能及母机的疲劳寿命的运转状态的运转的情况。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于提供一种燃气轮机控制方法及装置，其能够防止持续进行脱离了按照初始设计值设想的理想的燃料流量、空气流量下的运转状态的运转，能够维持考虑到设计时设想的基于理想的燃料流量、空气流量的设计性能及母机的疲劳寿命的运转状态。 为了解决上述课题，本专利技术的燃气轮机控制方法，其特征为， 第一步骤，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析， 第二步骤，基于该分频带解析结果、和包含所述燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，分频带把握所述燃气轮机的燃烧振动的特性， 第三步骤，在每一次所述燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向所述燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应所述操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值， 第四步骤，基于该第三步骤的校正来驱动燃气轮机，并判断所述燃烧振动低于所述管理值了一定时间， 基于该第四步骤的判断，使所述第三步骤中进行的初始设计值的校正复位，按照初始设计值进行运转。 而且，实施该燃气轮机控制方法的燃气轮机控制装置，其特征为，具备 频率解析单元，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析； 状态把握单元及燃烧特性把握单元，所述状态把握单元基于该频率解析单元的分频带解析结果、和包含所述燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，把握所述燃气轮机的燃烧状态，所述燃烧特性把握单元把握燃烧振动的特性；及 控制部，根据所述燃烧特性把握单元所把握的燃烧振动特性和状态把握单元所把握的燃烧状态，在每一次所述燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向所述燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应所述操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值来驱动所述燃气轮机， 所述控制部构成为，在所述燃气轮机的燃烧振动低于预先设定的所述管理值了一定时间的状态下使所述初始设计值的校正复位，并使所述燃气轮机按照初始设计值进行运转。 另外，同样本专利技术的燃气轮机控制方法，其特征为， 第一步骤，对燃气轮机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机控制方法，其特征在于，第一步骤，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析，第二步骤，基于该分频带解析结果、和包含所述燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，分频带把握所述燃气轮机的燃烧振动的特性，第三步骤，在每一次所述燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向所述燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应所述操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值，第四步骤，基于该第三步骤的校正来驱动燃气轮机，并判断所述燃烧振动低于所述管理值了一定时间，基于该第四步骤的判断，使所述第三步骤中进行的初始设计值的校正复位，按照初始设计值进行运转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-2-28 2008-048835一种燃气轮机控制方法，其特征在于，第一步骤，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析，第二步骤，基于该分频带解析结果、和包含所述燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，分频带把握所述燃气轮机的燃烧振动的特性，第三步骤，在每一次所述燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向所述燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应所述操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值，第四步骤，基于该第三步骤的校正来驱动燃气轮机，并判断所述燃烧振动低于所述管理值了一定时间，基于该第四步骤的判断，使所述第三步骤中进行的初始设计值的校正复位，按照初始设计值进行运转。2. —种燃气轮机控制方法，其特征在于，第一步骤，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析，第二步骤，基于该分频带解析结果、和包含所述燃气轮机的空气流量与先导燃料之比的操作过程量以及包含大气状态和载荷量的状态信号，分频带把握所述燃气轮机的燃烧振动的特性，第三步骤，在每一次所述燃烧振动超过预先设定的管理值时，计算向所述燃烧器供给的空气流量和先导比中至少一方的校正量，对应所述操作过程量和状态信号而校正预先设定的空气流量和先导比的初始设计值，第四步骤，基于该第三步骤的校正来驱动燃气轮机，并判断所述燃烧振动低于所述管理值了一定时间，基于该第四步骤的判断，使所述第三步骤中进行的初始设计值的校正值逐渐恢复到初始设计值而进行运转。3. 如权利要求2所述的燃气轮机控制方法，其特征在于，使所述第三步骤中进行的初始设计值的校正值按照比预先设定的所述管理值小的多个阈值，向接近初始设计值的方向阶段性地降低。4. 一种燃气轮机控制装置，其特征在于，具备频率解析单元，对燃气轮机的燃烧器内的压力变动或加速度分多个频带进行频率解析；状态把握单...

【专利技术属性】
技术研发人员：野村真澄，宫内宏太郎，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]