[发明专利]控制器和方法

说明书

描述了一种用于燃气轮机(100)的控制器(700)。燃气轮机(100)包括压气机(101)、燃烧装置(102)和燃料供应装置(127)，压气机(101)被布置为以转动速度n运行，燃料供应装置(127)包括第一燃料供应装置和第二燃料供应装置，其中所述压气机(101)被布置为以稳定状态空气质量流率m_ss向燃烧装置(102)提供空气，并且其中燃料供应装置(127)被布置为以燃料质量流率m_total向燃烧装置(102)供应燃料。控制器(700)被布置为，响应于负荷L的负荷变化ΔL，控制燃料供应装置至少部分地基于燃烧装置质量流率m_t，经由第一燃料供应装置供应燃料质量流率m_total的作为燃料质量流率m_{fuel pilot}的比例Z。

技术领域

本发明总体上涉及用于燃气轮机的控制器，并且涉及包括这种控制器的燃气轮机以及控制这种燃气轮机的方法。

背景技术

用于燃气轮机的常规控制器实施相对保守的控制方法，使得燃气轮机以相对较高的安全裕度运行。这些保守的控制方法对诸如接受负荷和甩负荷的瞬态事件施加了限制，从而只能接受或拒绝相对较小的负荷。

WO 2015185413 A1描述了一种用于确定燃料分配设定值的方法，该燃料分配设定值可用于调节燃烧设备的燃料分配设定，燃料分配设定限定了主燃料与引燃燃料之间的关系。

EP2104802 B1描述了一种方法，在负荷降低的情况下，该方法控制燃气轮机的燃烧装置中引燃燃料流和主燃料流的燃料分配，该方法的特征在于，燃料需求的变化率被监测，并且附加的引燃燃料流被增加，该附加的引燃材料流的量取决于燃料流量需求的变化率。

US 9,822,710 B2描述了一种燃烧设备控制单元和例如燃气轮机的燃烧设备，该燃烧设备控制单元和燃烧设备基于至少一个运行参数来确定燃烧设备是否处于预定的运行级。响应于此，在燃烧设备处于预定运行级中的情况下，产生控制信号，该控制信号被配置用于在预定时间内将至少两种不同输入燃料流的比率设置为预定值。

US6,095,793A公开了一种独特而且有用的动态控制系统，用于控制用于动态对象(优选为燃气轮机发动机)的催化燃烧系统。动态控制系统通过产生可接受的燃烧系统瞬态性能，促进了用催化燃烧系统代替常规的火焰燃烧系统，该催化燃烧系统产生的污染物少得多。一种控制催化燃烧过程的方法包括步骤：计算引入燃烧装置中的空气的质量流，监测在燃烧装置内要燃烧的燃料的流动，监测引入燃烧装置中的空气的温度，基于质量流和燃料流计算入口温度设定点，并且基于入口温度设定点、质量流和空气的温度来控制预燃烧器加热空气。进一步，可以基于环境空气温度和压力和压气机速度来估计质量流。该专利还呈现了一种催化燃烧燃气轮机系统，该系统的运行由动态对象控制器控制，该动态对象控制器生成燃料流量需求信号，以响应动态对象需求来控制要燃烧的燃料的流动。

US5,896,736A公开了一种用于电气系统中的燃气轮机的快速作用控制系统，该快速作用控制系统适于对供应到涡轮的燃料和空气进行控制以防止涡轮中的熄火的情况，并且包括：涡轮控制单元，具有空气供应控制器，该空气供应控制器控制与至少一个涡轮状态信号相对应的多个涡轮入口导流静叶的位置；甩负荷模块，被耦合到空气供应器控制器和涡轮电子负荷传感器，以产生与感测到的涡轮电子负荷下降状态相对应的瞬态IGV校正信号。一种操作燃气轮机的方法，以使涡轮在失负荷状态期间保持联机，该方法包括以下步骤：感测涡轮的失负荷状态；将入口导流静叶校正信号供应到空气供应控制器中，该空气供应控制器被耦合以控制多个涡轮IGV的位置，IGV校正信号独立于施加到该空气供应控制器的其他涡轮运行状态信号；并且响应于IGV校正信号，调整多个IGV的位置，以调整燃气轮机中的涡轮燃料空气混合物，来防止在失去电负荷状态期间熄火。典型地，方法还包括在校正时间延迟之后去除IGV校正信号的步骤。