[发明专利]用于控制燃气涡轮中的负荷变化的方法

说明书

技术领域

典型的实施例通常涉及一种用于控制燃气涡轮中负荷变化的方 法，尤其是控制负荷减小的方法。

背景技术

燃气涡轮的使用对于电能的生产是已知的，其通常由多相压缩机 (compressor)、燃烧室(combustor)和涡轮或膨胀器组成，从外部吸入的 空气在多相压缩机中进行压缩，在燃烧室中使添加至压缩空气中的气 体燃料发生燃烧，并且在涡轮或膨胀器中将来自燃烧室中的燃气进行 膨胀。因此涡轮能够产生机械能，其可用于驱动运转的机器或用于为 发电机例如，一个或多个交流发电机充电。

因而用于产生电能的燃气涡轮必须能够面对突然的电源断开，其 可能是由于例如电源中可能出现的特殊的情况或低效率。在这种情形 下，必须把涡轮带到一种异常但稳定的功能状态，其中达到额定的旋 转状态(rotation regime)，但交流发电机并不提供功率(一种被称为“全 速无负荷”的状态)，直至在外部电源中重新建立起电压，以重新起动 服务，即重新与电源相连。

在这种与电源断开的状态期间，必须尽可能快地激活一种被称为 “甩负荷(load-rejection)”的程序，以便立即将涡轮的功率和旋转状态 减少至足够低的值，从而至少一个交流发电机可使与其连接的机器或 设备的辅助设施自动充电(self-charge)。甩负荷程序对于双轴类型的燃 气涡轮是特别关键的，因为涡轮本身的机械惯性是极低的，并且用于 防止达到过度旋转状态的校正作用必须快速且有效。

发明内容

典型实施例的一个目的是提供一种用于控制燃气涡轮中的负荷 变化的方法，其容许涡轮成功地处理在其操作循环期间可能发生的总 的或部分的甩负荷程序。

典型实施例的另一目的是提供一种控制燃气涡轮中的负荷变化 的方法，其能够防止涡轮在断开供给的条件下或在突然减低负荷的情 况下达到高的转数，从而避免了燃烧故障或燃烧问题。

如此处所述，通过提供一种用于控制燃气涡轮中的负荷变化的方 法可实现根据本发明方面的这些目的。

根据一个典型实施例，该方法包括如果观测到的所述涡轮的旋转 状态中的增加高于预定的最大值并且总的负荷减少，那么就将进入所 述燃烧室中的气体燃料的流量减少至预定的最小值，如果所述涡轮在 正常功能模式或预混焰模式下运转时，就激活所述燃烧器的选择性的 进料工序，修改所述多个可调整的定子叶片的角度，以降低所述压缩 机的速度，并打开所述一个或多个防喘振阀门和所述一个或多个外侧 排泄部(overboard bleed)，以减少所述燃烧室入口处的气体流量。

附图说明

从以下解释性的而非限制性的描述中，参照附带的示意图将更加 明晰根据典型实施例的控制燃气涡轮中的负荷变化的特征和优势，其 中：

图1是燃气涡轮的示意图，一种根据典型实施例的用于控制负荷 变化的方法可应用于该燃气涡轮；

图2是图1燃气涡轮的燃烧室的一个典型实施例的示意性的横截 面图；

图3是燃烧室内部的气体燃料进料喷射器的示意性的截面图；而

图4示意性地显示了用于控制和处理燃气涡轮的功能所需要的不 同构件，并系统化了这种效果。

具体实施方式

参看图1，其显示了一种普通燃气涡轮的示意图。在这个示例中， 燃气涡轮具有双轴类型，并包括压缩机10，其能够压缩通过入口管道 12而引入压缩机10中的空气。然后将压缩空气传送至燃烧室14中， 以便与来自进料管道16的气体燃料进行混合。燃烧提高了燃气流的 温度、速率和体积，并从而提高了包含在燃气流中的能量。这种燃烧 的燃气流通过管道18定向至涡轮20，其将燃气能量转换成做功能量， 其可用于激活机器的操作，例如通过轴24而连接在涡轮20上的发电 机22。涡轮20还通过轴26供应激活压缩机10所需要的能量，而排 气则由涡轮20通过出口管道28而排出。

图2示意性地显示了典型的燃烧室14的横截面。在这个示例中， 燃烧室14具有多管状类型。其装备有多个环绕燃烧室14的轴线而设 置的燃烧器30，32，34，36和38。