[发明专利]控制给燃气轮机的燃料供给的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制给燃气轮机燃烧器的燃料供给的方法和装置，其中，尤其考虑了燃料类型或种类或成分的变化，同时维持燃气轮机的稳定操作。

背景技术

US2009/0071118A1公开了一种调制给燃气轮机供给的燃料的改进沃泊指数(MWI)的方法和系统，其中，热交换器用于预加热燃料，进来的燃料的MWI得以监控，其中，MWI考虑了燃料的温度。

US2010/0275609A1公开了一种在快速响应启动期间的混合沃泊控制，其中，确定要在燃气轮机的燃烧器内点燃的燃料的温度，并且当燃料的温度小于目标温度时，将添加剂引入燃气轮机的燃烧器中。

US6490867B2公开了一种操作燃烧器和燃烧器构造的方法，其中，确定燃料的热值，使用导致可变输出控制(相对于微扰是操作可靠的)的输出和热值计算并直接设定控制元件的开放程度。从而，从质量流、水和质量流的热值及加热油的热值中确定燃料的热值。

US7854110B2公开了一种综合的燃料气体表征系统，用于确定在燃料在燃烧级中燃烧之前由燃料提供的能量，其中，综合的燃料气体表征系统可包括沃泊计，用于在燃料气体在燃气轮机中燃烧之前测量燃料气体的沃泊指数，其中，控制系统可设计成基于沃泊指数的变化率调节燃气轮机发动机的一个或多个操作参数。

US7950216B2公开了一种燃气轮机发动机燃料控制系统，其中，控制器至少基于燃料的燃烧能量值(已由燃烧能量值评估器确定)计算出期望流率，其中，能量值评估器通过测量直接地或者通过参考基于混合比例的表来确定燃料混合物的能量值。从而，可使用发动机的测量的温度和空气质量流率来确定燃料的LHV。

US7565805B2公开了一种操作燃气轮机发动机系统的方法，其中，处理器编程为接收表示燃料发热值的信号，并使用确定的发热值自动地控制燃烧器上的燃料喷射位置之间的燃料分裂(fuel split)，其中，燃料喷嘴设计成在压力比和发热值变化的有限范围内操作，通过增加或减小燃料喷嘴气体通过面积来适应燃料气体温度。改进沃泊指数(MWI)代表对于给定燃料喷嘴气体孔上的给定上游和下游压力喷射进燃烧器中的能量量值，并使用燃料低发热值、相对于空气和燃料温度的比重计算出。另外，公开了在燃烧器中使用测量或计算的燃料气体MWI自动调制燃料气体分裂。

EP2450551A2公开了补偿燃气轮机中的燃料成分变化的系统和方法，该方法包括监控与涡轮燃烧器相关的至少一个燃料参数；监控与涡轮燃烧器相关的一个或多个燃烧动态特性；监控与涡轮相关的一个或多个性能性能和发射特性；至少部分地基于至少一个燃料参数、一个或多个燃烧动态特性及一个或多个性能和发射特性估计燃料成分；以及至少部分地基于估计的燃料成分调节至少一个燃料参数。

热量计可用于监控气体燃料成分变化的燃料属性，但是缓慢的修正率使得难以产生维持稳定发动机操作的有效控制环。限制燃料属性的可允许变化率有助于改正该问题，但是这对特定操作条件或用户应用通常是不可接受的约束。另外，完全基于使用发动机模型的评估对燃料属性的确定缺少精度。

已注意到，当所供给的燃料的种类、类型或成分改变时，控制对燃气轮机的燃烧器的燃料供给的常规方法在所有状况或操作条件中并未能解决维持燃气轮机的期望操作或燃气轮机的稳定操作的问题。另外，已注意到，在快速变化的燃气成分的情形中，对燃料属性的热量计测量可能太过缓慢。另外，已注意到，根据发动机参数评估燃料属性的常规方法很快，但是倾向于有不精确和偏离问题。

因此，需要一种方法和装置来控制对燃气轮机的燃烧器的燃料供给，其中，可以操纵燃料改变的情形，以提供燃气轮机的稳定操作。

发明内容

该需求通过根据独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例在从属权利要求中描述。

根据本发明的实施例，提供了一种控制对燃气轮机的燃烧器的燃料供给的方法，燃气轮机包括位于燃烧器上游的压缩器，该方法包括：将燃料供给到燃烧器；获得用于在燃烧器中燃烧燃料的空气的至少一个物理属性的属性值；基于属性值评估供给到燃烧器的燃料(例如，流体，尤其是气体和/或液体)的热输入(例如HIengmodel)；测量位于燃烧器上游的燃料的热值；基于测量的热值调节评估的热输入以获得被调节的评估的热输入(HIestimated)；以及基于被调节的评估的热输入(HIexpected)和期望热输入(FFDEM)控制调整对燃烧器的燃料供给的燃料阀，其中，评估热输入的更新间隔比测量热值的更新间隔短。