[发明专利]用于调整燃气涡轮机的操作的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮机，确切地说，涉及用于在电网低频事件期间调整燃气涡轮机的操作的系统和方法。

背景技术

电力配电网（“电网”）的电力需求大量增加可能会降低电网的电气工作频率，从而可能造成“低频”事件。在使用一个或多个重型工业用燃气涡轮机向电网供应电力的传统发电系统中，向电网供电的每个涡轮机都与电网的电频率同步。当燃气涡轮机的操作速度下降时，如果其他参数相当，那么燃气涡轮机的电力输出通常会相应减少。因此，在低频事件期间，连接到电网的至少一个燃气涡轮机可能输出较低的电力。

电网规范条例要求电力生产设备有能力在低频事件期间维持负载。连接到电网的电力设备必须要满足世界各地不同地区的不同要求，才能被视作合规。通常，燃气涡轮发电机通过提高燃烧温度来满足规范要求，从而增加电力输出。在给定的压力比下，提高燃烧温度会增加电力输出，这在燃气涡轮机并未接近任何操作极限时起作用，例如，压力比极限或入口导叶（“IGV”）位置极限。提高燃烧温度的方式通常是，增加供应到燃气涡轮机中的燃烧器的燃料流。增加的燃料流会在涡轮机入口处形成更高的压力，继而使涡轮机上游的压缩机上产生更高的背压。最终，增加燃料流会导致达到压缩机的操作极限，例如，压缩机压力比极限，超过此极限，压缩机便会出现喘振（surge）。

一般而言，由于低频事件通常比较异常、少见而且时间有限，因此，表示燃气涡轮机操作界限的燃气涡轮机控制极限（“调度”）会被放宽，以便在低频事件期间达到法规强加的电力输出。通常会鉴于燃气涡轮机最初制造时的能力来准备调度，但一般不会考虑单元特有的硬件变化和/或燃气涡轮机部件随时间推移而发生的退化。使燃气涡轮机超出界限操作可能会加快退化、增加发生多余燃气涡轮机事件的风险，以及缩短涡轮机组件的使用寿命。

发明内容

一方面，提供一种用于调整燃气涡轮机的操作的控制系统。所述控制系统配置成连接到所述燃气涡轮机的至少一个部件。所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网。所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器。所述存储器包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态，以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置。所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。

该实施例的第二方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统针对所述至少一个部件生成第二操作设置，其中所述第二操作设置对应于第二频率，所述第二频率低于所述第一频率。第三方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统反复重复所述步骤。第四方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，使得存储所述至少一个部件的状态包括存储与所述至少一个部件的寿命相关的信息。第五方面，其中所述第一操作设置包括入口导叶位置或燃烧温度。第六方面，其中所述第一操作设置包括喘振极限或压力。第七方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的百分数。第八方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的乘数。第九方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的偏移。第十方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述系统：检测所述电网是否具有所述第一频率；以及在检测到所述电网具有所述第一频率之后，用所述第一操作设置来控制所述至少一个部件。

另一方面，提供一种用于调整燃气涡轮机的操作的方法。所述方法由控制系统来执行，所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器。所述控制系统连接到燃气涡轮机的至少一个部件。所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网。所述方法包括以下步骤：存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态；以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置。所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。