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简体标题：燃气涡轮机之控制系统及控制方法

公开(公告)号：TWI320071B

公开(公告)日：2010-02-01

申请号：TW095137650

申请日：2006-10-13

申请人：川崎成套設備股份有限公司

发明人：佐香正明 , 大田秀明

IPC分类号： F02C , F01K , F01D

CPC分类号： F02C7/22 , F02C3/20 , F02C9/28 , F02C9/32 , F02C9/40 , F02C9/46 , F05D2270/02 , F05D2270/05

摘要：一種燃氣渦輪機之控制系統，當燃氣渦輪機產生負荷急速降低時，即使該發電設備使用低熱量氣體為燃料，亦可輕易抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升，其具備：燃料流量控制閥9，係配置於將燃氣供應至燃氣渦輪機2之燃氣供應通路3，用以調節燃氣之流量；減熱用氣體供應裝置5，用以將減熱用氣體供應至燃氣供應通路3；以及系統控制裝置10；該系統控制裝置10，係當偵測出燃氣渦輪機2之負荷急速降低時，控制燃料流量控制閥9之開度，並控制減熱用氣體供應裝置5所進行之減熱用氣體供應動作，以降低燃氣渦輪機2之進熱量。【創作特點】本發明係用以解決上述課題而構成，其目的在於提供一種燃氣渦輪機之控制系統及燃氣渦輪機之控制方法，該燃氣渦輪機之控制系統，當燃氣渦輪機發電設備產生負荷阻斷等負荷急速降低時，即使該設備使用低熱量氣體為燃料，亦可輕易抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升。
本發明之燃氣渦輪機控制系統，係當燃氣渦輪機之負荷急速降低時抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升，其具備：燃料流量控制閥，係配置於將燃氣供應至燃氣渦輪機之燃氣供應通路，用以調節燃氣之流量；減熱用氣體供應裝置，用以將減熱用氣體供應至燃氣供應通路；以及系統控制裝置；該系統控制裝置，係當偵測出燃氣渦輪機之負荷急速降低時，控制燃料流量控制閥之開度，並控制減熱用氣體供應裝置所進行之減熱用氣體供應動作，以降低燃氣渦輪機之進熱量。
如上述，由於當燃氣渦輪機之負荷急速降低時，除了控制燃料流量控制閥之開度以外亦進行將減熱用氣體供應至燃料之動作以降低燃氣渦輪機之進熱量，故即使使用低熱量氣體為燃料亦可有效抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升。
該系統控制裝置所進行之控制，當運轉中之燃氣渦輪機之負荷急速(例如大致階梯狀)降低到既定值時，使燃料流量控制閥閉閥至不致低於事先設定之必要最小開度，且為了避免燃氣渦輪機之旋轉數超過既定值，自減熱用氣體供應裝置供應必要之減熱用氣體。
如上述，藉由將減熱用氣體加入燃料中，可邊確保防止燃氣渦輪機跳機所需最小燃料流量邊減少進熱量，以抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升而避免超過既定旋轉數。
該系統控制裝置以檢測出之燃氣渦輪機旋轉數為反饋輸入訊號，以燃氣渦輪機之旋轉數不超過既定值之方式對來自減熱用氣體供應裝置之減熱用氣體之供應量進行反饋控制。
該系統控制裝置將運轉中燃氣渦輪機之負荷急速下降至既定值之過程的現象模式化，並將依該模式所進行之減熱用氣體供應控制及燃料流量控制閥之開度控制之模擬結果加以記憶；該系統控制裝置，係當運轉中燃氣渦輪機之負荷急速下降至既定值時，依據該模擬結果選擇預設之控制模式來實行。
上述燃氣渦輪機控制系統進一步具備用以對燃氣供應通路供應氫氣之氫氣供應裝置、及用以檢測燃氣中氫濃度之氫濃度檢測裝置；該系統控制裝置，係依據氫濃度之檢測結果來控制氫氣供應裝置所進行之氫氣供應動作。
當燃氣渦輪機之負荷急速降低時，即使燃氣渦輪機之進熱量急速降低之情形，藉由將必要量之燃燒速度快且起火火焰維持性佳之氫氣供應至燃氣，可避免燃氣渦輪機著火維持燃燒器中穩定之燃燒。又，供應之氫氣之純度並無特別限定，惟純度若愈高則即使是少量其起火火焰維持性亦良好。
本發明之燃氣渦輪機之控制方法，係當燃氣渦輪機之負荷急速降低時抑制燃氣渦輪機旋轉數上升；當偵測到燃氣渦輪機之負荷急速降低時，具備下述步驟：燃料流量調節步驟，藉由控制燃料流量控制閥之開度(配置在對燃氣渦輪機供應燃氣之燃氣供應通路)來調節燃氣之流量；以及減熱用氣體供應步驟，用以對燃氣供應通路供應減熱用氣體；進行該等步驟以降低燃氣渦輪機之進熱量。
當運轉中燃氣渦輪機之負荷急速(例如大致階梯狀)降低到既定值時；於該燃料流量調節步驟中，使燃料流量控制閥閉閥至不致低於事先設定之必要最小開度以減少燃料流量；於該減熱用氣體供應製程中，為了避免燃氣渦輪機之旋轉數超過既定值而將必要之減熱用氣體供應至燃氣供應通路。
上述必要最小開度，係用以確保可維持燃氣渦輪機穩定燃燒之必要燃料流量的閥開度。
依據本發明，當燃氣渦輪機發電設備產生負荷阻斷等負荷急速降低時，可迅速且有效地抑制燃氣渦輪機之旋轉數上升。

简体摘要：一种燃气涡轮机之控制系统，当燃气涡轮机产生负荷急速降低时，即使该发电设备使用低热量气体为燃料，亦可轻易抑制燃气涡轮机之旋转数上升，其具备：燃料流量控制阀9，系配置于将燃气供应至燃气涡轮机2之燃气供应通路3，用以调节燃气之流量；减热用气体供应设备5，用以将减热用气体供应至燃气供应通路3；以及系统控制设备10；该系统控制设备10，系当侦测出燃气涡轮机2之负荷急速降低时，控制燃料流量控制阀9之开度，并控制减热用气体供应设备5所进行之减热用气体供应动作，以降低燃气涡轮机2之进热量。【创作特点】本发明系用以解决上述课题而构成，其目的在于提供一种燃气涡轮机之控制系统及燃气涡轮机之控制方法，该燃气涡轮机之控制系统，当燃气涡轮机发电设备产生负荷阻断等负荷急速降低时，即使该设备使用低热量气体为燃料，亦可轻易抑制燃气涡轮机之旋转数上升。本发明之燃气涡轮机控制系统，系当燃气涡轮机之负荷急速降低时抑制燃气涡轮机之旋转数上升，其具备：燃料流量控制阀，系配置于将燃气供应至燃气涡轮机之燃气供应通路，用以调节燃气之流量；减热用气体供应设备，用以将减热用气体供应至燃气供应通路；以及系统控制设备；该系统控制设备，系当侦测出燃气涡轮机之负荷急速降低时，控制燃料流量控制阀之开度，并控制减热用气体供应设备所进行之减热用气体供应动作，以降低燃气涡轮机之进热量。如上述，由于当燃气涡轮机之负荷急速降低时，除了控制燃料流量控制阀之开度以外亦进行将减热用气体供应至燃料之动作以降低燃气涡轮机之进热量，故即使使用低热量气体为燃料亦可有效抑制燃气涡轮机之旋转数上升。该系统控制设备所进行之控制，当运转中之燃气涡轮机之负荷急速(例如大致阶梯状)降低到既定值时，使燃料流量控制阀闭阀至不致低于事先设置之必要最小开度，且为了避免燃气涡轮机之旋转数超过既定值，自减热用气体供应设备供应必要之减热用气体。如上述，借由将减热用气体加入燃料中，可边确保防止燃气涡轮机跳机所需最小燃料流量边减少进热量，以抑制燃气涡轮机之旋转数上升而避免超过既定旋转数。该系统控制设备以检测出之燃气涡轮机旋转数为反馈输入信号，以燃气涡轮机之旋转数不超过既定值之方式对来自减热用气体供应设备之减热用气体之供应量进行反馈控制。该系统控制设备将运转中燃气涡轮机之负荷急速下降至既定值之过程的现象模式化，并将依该模式所进行之减热用气体供应控制及燃料流量控制阀之开度控制之仿真结果加以记忆；该系统控制设备，系当运转中燃气涡轮机之负荷急速下降至既定值时，依据该仿真结果选择默认之控制模式来实行。上述燃气涡轮机控制系统进一步具备用以对燃气供应通路供应氢气之氢气供应设备、及用以检测燃气中氢浓度之氢浓度检测设备；该系统控制设备，系依据氢浓度之检测结果来控制氢气供应设备所进行之氢气供应动作。当燃气涡轮机之负荷急速降低时，即使燃气涡轮机之进热量急速降低之情形，借由将必要量之燃烧速度快且起火火焰维持性佳之氢气供应至燃气，可避免燃气涡轮机着火维持燃烧器中稳定之燃烧。又，供应之氢气之纯度并无特别限定，惟纯度若愈高则即使是少量其起火火焰维持性亦良好。本发明之燃气涡轮机之控制方法，系当燃气涡轮机之负荷急速降低时抑制燃气涡轮机旋转数上升；当侦测到燃气涡轮机之负荷急速降低时，具备下述步骤：燃料流量调节步骤，借由控制燃料流量控制阀之开度(配置在对燃气涡轮机供应燃气之燃气供应通路)来调节燃气之流量；以及减热用气体供应步骤，用以对燃气供应通路供应减热用气体；进行该等步骤以降低燃气涡轮机之进热量。当运转中燃气涡轮机之负荷急速(例如大致阶梯状)降低到既定值时；于该燃料流量调节步骤中，使燃料流量控制阀闭阀至不致低于事先设置之必要最小开度以减少燃料流量；于该减热用气体供应制程中，为了避免燃气涡轮机之旋转数超过既定值而将必要之减热用气体供应至燃气供应通路。上述必要最小开度，系用以确保可维持燃气涡轮机稳定燃烧之必要燃料流量的阀开度。依据本发明，当燃气涡轮机发电设备产生负荷阻断等负荷急速降低时，可迅速且有效地抑制燃气涡轮机之旋转数上升。

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