專利名稱：單軸型聯(lián)合循環(huán)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站。特別地，本發(fā)明涉及一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其中輸出效率得以提高。
背景技術(shù)：
作為一種高效發(fā)電系統(tǒng)，聯(lián)合循環(huán)電站是公知的。在聯(lián)合循環(huán)電站中，利用從燃氣輪機排放的熱廢氣產(chǎn)生蒸汽，并且用蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機。發(fā)電機由燃氣輪機和蒸汽輪機驅(qū)動。通過利用來自燃氣輪機的廢氣的熱能，聯(lián)合循環(huán)電站可以獲得高效率。作為一種聯(lián)合循環(huán)電站，單軸型聯(lián)合循環(huán)電站是公知的。在單軸型聯(lián)合循環(huán)電站中，燃氣輪機的渦輪軸、蒸汽輪機的渦輪軸以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸連接并組合為一個整體。通常，電站包括多套燃氣輪機、蒸汽輪機和發(fā)電機。單軸型聯(lián)合循環(huán)電站具有的優(yōu)點是局部載荷上的效率高并且啟動時間短，導致出眾的操作性?？刂七@種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站的方法的一個例子表示在日本公開專利申請(JP-A-Heisei 11-332110)中。
為了增大聯(lián)合循環(huán)電站的輸出，有時使用一個噴管燃燒器(ductburner)。噴管燃燒器將燃料噴射到從燃氣輪機排放的廢氣中并燃燒燃料以提高廢氣溫度。溫度的升高導致蒸汽增加并從而增大蒸汽輪機的輸出。從而，聯(lián)合循環(huán)電站的輸出得以增大。
在單軸型聯(lián)合循環(huán)電站中，噴管燃燒器的使用極大地影響燃氣輪機的燃燒室。在單軸型聯(lián)合循環(huán)電站中，蒸汽輪機的輸出根據(jù)供應到噴管燃燒器的燃料流量而變化并且因此發(fā)電機的輸出也變化。當根據(jù)相連接的發(fā)電機的輸出控制燃氣輪機時，供應到噴管燃燒器的燃料流量直接影響燃氣輪機。特別地，快速降低供應到噴管燃燒器的燃料流量對燃氣輪機具有決定性的影響。如果快速降低供應到噴管燃燒器的燃料流量，發(fā)電機的輸出快速降低。在這種情況下，供應到燃氣輪機的燃料流量快速增加以補償發(fā)電機輸出的快速降低。供應到燃氣輪機的燃料流量的快速增加通常引起燃氣輪機的燃燒室的損壞。當由于故障緊急停止噴管燃燒器同時向噴管燃燒器供應大量燃料時，對燃氣輪機的影響更加嚴重。
需要帶有噴管燃燒器的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站具備保護燃燒室免受因供應到噴管燃燒器的燃料流量的快速降低而引起的損壞的功能。
與上述說明一起，在日本公開專利申請(JP-A-Heisei 11-324726)中披露了一種電站的控制裝置。在該參考文件中，根據(jù)基于系統(tǒng)頻率的改變指示的發(fā)電指令值、所產(chǎn)出的電力和軸速的測量值、以及預定控制速度來確定速度控制負載控制信號。在帶有由一個軸相互連接的輪機和發(fā)電機的電站中，根據(jù)速度控制負載控制信號來實施輪機的負載控制以穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。此時，根據(jù)操作指令值來實施輪機的負載控制，其中該操作指令值通過速度控制負載控制信號乘以負載限制函數(shù)來確定以限制速度控制負載控制信號的變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，它具備保護燃燒室免受因供應到噴管燃燒器的燃料流量的快速降低而引起的損壞的功能。
在本發(fā)明的一個方面，一種聯(lián)合循環(huán)電站包括一個控制第一燃料的供應的燃氣輪機燃料控制閥；一個控制第二燃料的供應的噴管燃燒器燃料控制閥；一個發(fā)電機；一個燃氣輪機；一個鍋爐以及一個蒸汽輪機。燃氣輪機通過燃燒經(jīng)由燃氣輪機燃料控制閥供應的第一燃料驅(qū)動發(fā)電機，并且鍋爐具有一個噴管燃燒器，通過燃燒由噴管燃燒器經(jīng)由噴管燃燒器燃料控制閥供應的第二燃料來加熱從燃氣輪機排放的氣體，并且利用加熱的廢氣加熱水以產(chǎn)生蒸汽。蒸汽輪機由蒸汽驅(qū)動以驅(qū)動發(fā)電機。聯(lián)合循環(huán)電站進一步包括一個控制燃氣輪機燃料控制閥和噴管燃燒器燃料控制閥的控制器?？刂破骺刂迫細廨啓C燃料控制閥的開口度從而當停止向噴管燃燒器供應第二燃料時抑制第一燃料的供應的快速增加。
這里，控制器可以包括一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)由發(fā)電機所產(chǎn)出的電力來控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而供應到噴管燃燒器的第二燃料的流量和噴管燃燒器燃料流量指令一致。在這種情況下，噴管燃燒器控制器理想地控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而噴管燃燒器燃料控制閥的開口度變化速度處于預定范圍內(nèi)。而且，噴管燃燒器控制器可以包括一個燃料流量指令生成單元，它生成噴管燃燒器燃料流量指令作為供應到噴管燃燒器的第二燃料的流量的指令值。燃料流量指令生成單元可以包括一個變化速度限制單元，它將噴管燃燒器燃料流量指令的變化速度限制在預定范圍內(nèi)。
而且，燃氣輪機控制器理想地控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度從而燃氣輪機燃料控制閥在包含噴管燃燒器的燃燒周期在內(nèi)的第一周期中的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在包含噴管燃燒器的非燃燒周期在內(nèi)的第二周期中的開口度的允許最大增大速度。相反，燃氣輪機控制器可以控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度從而燃氣輪機燃料控制閥在包含噴管燃燒器的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期在內(nèi)的第一周期中的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在包含噴管燃燒器的非燃燒周期在內(nèi)的第二周期中的開口度的允許最大增大速度。
而且，燃氣輪機控制器可以包括一個轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元，它生成一個燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點；一個調(diào)速器控制單元，它確定調(diào)速器控制開口度指令從而將燃氣輪機的轉(zhuǎn)速控制為和燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點一致；以及一個輸出設(shè)定點生成單元，它生成一個發(fā)電機輸出設(shè)定點。另外，燃氣輪機控制器可以包括一個負載限制控制單元，它確定負載限制控制開口度指令值從而將發(fā)電機的輸出控制為和發(fā)電機輸出設(shè)定點一致；以及一個燃氣輪機燃料控制閥開口度確定單元，它根據(jù)調(diào)速器控制開口度指令和負載限制控制開口度指令確定燃氣輪機燃料控制閥的開口度的指令值。此時，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應第二燃料時，轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元將燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為一個第一預定值。而且，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應第二燃料時，輸出設(shè)定點生成單元將發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為一個第二預定值。此時，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應第二燃料時轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元通過逐漸降低燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點到第一預定值而理想地將燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為第一預定值。而且，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應第二燃料時輸出設(shè)定點生成單元通過逐漸降低發(fā)電機輸出設(shè)定點到第二預定值而可以將發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為第二預定值。
而且，燃氣輪機的渦輪軸、蒸汽輪機的渦輪軸以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子可以同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的另一個方面，一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣并且利用加熱的廢氣加熱水以產(chǎn)生蒸汽；一個由蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；以及一個發(fā)電機。聯(lián)合循環(huán)電站進一步包括一個向燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)由發(fā)電機所產(chǎn)出的電力來控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度。燃氣輪機的渦輪軸、蒸汽輪機的渦輪軸以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子可以同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)。噴管燃燒器控制器包括一個噴管燃燒器燃料控制閥開口度控制單元，它控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而噴管燃燒器燃料控制閥開口度的降低速度處于一個預定范圍內(nèi)。
這里，噴管燃燒器控制器可以包括一個燃料流量指令生成單元，它生成一個燃料流量指令作為供應到噴管燃燒器的燃料的流量的指令值。燃料流量指令生成單元可以包括一個變化速度限制單元，它將燃料流量指令的變化速度限制在預定范圍內(nèi)。噴管燃燒器燃料控制閥開口度控制單元可以控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而供應到噴管燃燒器的燃料的流量和燃料流量指令一致。
而且，燃氣輪機控制器可以控制燃燒器燃料控制閥的開口度，使得燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的非燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度。相反，燃氣輪機控制器可以控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度，使得燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在燃燒周期和預定周期之外的周期中的開口度的允許最大增大速度。
而且，燃氣輪機控制器可以包括一個轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元，它生成一個燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點；一個調(diào)速器控制單元，它確定調(diào)速器控制開口度指令使得將燃氣輪機的轉(zhuǎn)速控制為和燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點一致；以及一個輸出設(shè)定點生成單元，它生成一個發(fā)電機輸出設(shè)定點。燃氣輪機控制器可以進一步包括一個負載限制控制單元，它確定負載限制控制開口度指令值使得將發(fā)電機的輸出控制為和發(fā)電機輸出設(shè)定點一致；以及一個燃氣輪機燃料控制閥開口度確定單元，它根據(jù)調(diào)速器控制開口度指令和負載限制控制開口度指令確定燃氣輪機燃料控制閥的開口度的指令值。當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應燃料時，轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元將燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為一個第一預定值。當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應燃料時，輸出設(shè)定點生成單元將發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為一個第二預定值。此時，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應燃料時轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元通過逐漸降低燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點到第一預定值而可以將燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為第一預定值?；蛘?，當由于異常情況停止向噴管燃燒器供應燃料時輸出設(shè)定點生成單元通過逐漸降低發(fā)電機輸出設(shè)定點到第二預定值而可以將發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為第二預定值。
在本發(fā)明的另一個方面，一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣并且利用加熱的廢氣加熱水并產(chǎn)生蒸汽；一個由蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；以及一個發(fā)電機。聯(lián)合循環(huán)電站進一步包括一個向燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)發(fā)電機的輸出來控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度。燃氣輪機的渦輪軸、蒸汽輪機的渦輪軸以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)。燃氣輪機控制器控制燃燒器燃料控制閥的開口度，使得燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的非燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度。
在本發(fā)明的另一個方面，一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣并且利用加熱的廢氣加熱水并產(chǎn)生蒸汽；一個由蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；以及一個發(fā)電機。聯(lián)合循環(huán)電站進一步包括一個向燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制系統(tǒng)，它根據(jù)發(fā)電機的輸出來控制燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制噴管燃燒器燃料控制閥的開口度。燃氣輪機的渦輪軸、蒸汽輪機的渦輪軸以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)，并且燃氣輪機控制器控制燃燒器燃料控制閥的開口度，使得燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于燃氣輪機燃料控制閥在噴管燃燒器的燃燒周期和預定周期之外的周期中的開口度的允許最大增大速度。


圖1示出本發(fā)明一個實施例的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站；圖2是一個功能圖表，示出噴管燃燒器控制器的運行；以及圖3是一個功能圖表，示出燃氣輪機控制器的運行。
具體實施例方式
以下將參照

本發(fā)明的單軸型燃氣輪機發(fā)電裝置。
參照圖1，本發(fā)明一個實施例的單軸型燃氣輪機發(fā)電裝置包括一個燃氣輪機1、一個發(fā)電機2以及一個蒸汽輪機3。燃氣輪機1的渦輪軸、發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子以及蒸汽輪機3的渦輪軸同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機2由燃氣輪機1和蒸汽輪機3驅(qū)動以產(chǎn)生電能。
燃氣輪機1包括一個壓縮機1a、一個燃燒室1b以及一個渦輪1c。壓縮空氣從壓縮機1a供應到燃燒室1b，并且燃料也經(jīng)由燃料控制閥4供應。燃燒室1b利用壓縮空氣燃燒所供應的燃料以產(chǎn)生燃燒氣，并且將燃燒氣供應到渦輪1c。渦輪1c從所供應的燃燒氣獲得旋轉(zhuǎn)力并驅(qū)動發(fā)電機2。從渦輪1c排放的廢氣供應到廢氣附加燃燒鍋爐5。廢氣附加燃燒鍋爐5用廢氣加熱水6以產(chǎn)生蒸汽7。蒸汽7通過蒸汽控制閥8供應到蒸汽輪機3。蒸汽輪機3從所供應的蒸汽獲得旋轉(zhuǎn)力并驅(qū)動發(fā)電機2。
為了提高發(fā)電機2的輸出，為廢氣附加燃燒鍋爐5配置了一個噴管燃燒器9。燃料通過燃料控制閥10供應到噴管燃燒器9。噴管燃燒器9將所供應的燃料噴射到從渦輪1c排放的廢氣中。當燃料噴射到廢氣中時，燃料燃燒并且廢氣溫度升高。隨著廢氣溫度的升高，所產(chǎn)生的蒸汽7的量增加，導致由蒸汽7驅(qū)動的蒸汽輪機3的輸出的增大。因此，由蒸汽輪機3驅(qū)動的發(fā)電機2的輸出增大。
單軸型燃氣輪機發(fā)電裝置進一步包括一個控制板11，用于控制燃氣輪機1和噴管燃燒器9?？刂瓢?1包括燃氣輪機控制器12和噴管燃燒器控制器13。燃氣輪機控制器12確定開口度指令CSO作為燃料控制閥4的開口度指令值，它根據(jù)燃氣輪機1的轉(zhuǎn)速n和作為發(fā)電機2的輸出的發(fā)電機輸出LD控制供應到燃氣輪機1的燃料量。燃料控制閥4的開口度設(shè)定為由開口度指令CSO指令的值。噴管燃燒器控制器13確定開口度指令CSODB作為燃料控制閥10的開口度指令值，它控制供應到噴管燃燒器9的燃料量。燃料控制閥10的開口度設(shè)定為由開口度指令CSODB指令的值。
圖2是一個功能圖表，示出噴管燃燒器控制器13的運行。噴管燃燒器控制器13基于人工設(shè)定信號SMAN設(shè)定為人工模式或者自動模式。當人工設(shè)定信號SMAN處于“高”狀態(tài)時噴管燃燒器控制器13以人工模式運行而當人工設(shè)定信號SMAN處于“低”狀態(tài)時以自動模式運行。
在人工模式下，噴管燃燒器控制器13根據(jù)由裝置操作人員輸入的人工開口度指令CSOMAN確定燃料控制閥10的開口度指令CSODB。在自動模式下，噴管燃燒器控制器13根據(jù)由裝置操作人員輸入的噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin確定燃料流量指令fDB*并且生成燃料控制閥10的開口度指令CSODB使得供應到噴管燃燒器9的燃料流量即為燃料流量指令fDB*。
詳細而言，噴管燃燒器控制器13包括一個燃料流量指令生成單元21和一個開口度確定單元22。燃料流量指令生成單元21從裝置操作人員輸入的噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin生成燃料流量指令fDB*。通常所生成的燃料流量指令fDB*和由裝置操作人員輸入的噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin一致。但是，燃料流量指令fDB*由燃料流量指令生成單元21生成從而它不會超過流量上限值fMAX。如果燃料流量指令fDB*太大，那么就向噴管燃燒器9供應太多的燃料。從而，廢氣附加燃燒鍋爐5和噴管燃燒器9的溫度變得太高以至于損壞它們。因此，燃料流量指令fDB*生成為不超過流量上限值fMAX，并且得以保護廢氣附加燃燒鍋爐5和噴管燃燒器9。
而且，燃料流量指令fDB*生成為變化速度處于預定范圍內(nèi)。當燃料流量指令fDB*快速變化時，供應到噴管燃燒器9的燃料流量快速變化。因此，發(fā)電機2的發(fā)電機輸出LD快速變化。如前所述，供應到燃氣輪機1的燃料流量根據(jù)發(fā)電機輸出LD來控制，因此發(fā)電機輸出LD的快速變化導致供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速變化。供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速變化不是所希望的，因為它可以導致燃氣輪機1的燃燒室1a的損壞。因此，燃料流量指令fDB*的變化速度限制在預定范圍內(nèi)，并且得以保護燃氣輪機1的燃燒室1a。
為了實現(xiàn)上述操作，燃料流量指令生成單元21包括一個低值選擇器21a和一個變化速度限制器21b。當噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin等于或低于流量上限值fMAX時，低值選擇器21a輸出該噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin。當噴管燃燒器燃料流量設(shè)定值fDBin高于流量上限值fMAX時，低值選擇器21a輸出于流量上限值fMAX。變化速度限制器21b根據(jù)低值選擇器21a的輸出生成燃料流量指令fDB*同時將燃料流量變化速度限制到預定范圍。通過低值選擇器21a和變化速度限制器21b的操作，燃料流量指令fDB*生成為燃料流量指令fDB*不會超過流量上限值fMAX并且燃料流量指令fDB*的變化速度限制在預定范圍內(nèi)。
開口度確定單元22根據(jù)基于人工設(shè)定信號SMAN選定的燃料流量指令fDB*和人工開口度指令CSOMAN之一確定燃料控制閥10的開口度指令CSODB。當噴管燃燒器控制器13以自動模式運行時，即人工設(shè)定信號SMAN處于“低”狀態(tài)時，開口度確定單元22根據(jù)燃料流量指令fDB*確定燃料控制閥10的開口度指令CSODB。另一方面，當噴管燃燒器控制器13以人工模式運行時，即人工設(shè)定信號SMAN處于“高”狀態(tài)時，開口度確定單元22根據(jù)人工開口度指令CSOMAN確定燃料控制閥10的開口度指令CSODB。
詳細而言，開口度確定單元22包括一個減法器22a、一個PI控制單元22b、一個選擇器22c以及一個變化速度限制器22d。
減法器22a通過從燃料流量指令fDB*減去供應到噴管燃燒器9的燃料的燃料流量測量值fDB來計算差值ΔfDB。
PI控制單元22b確定開口度指令CSOPI。自動模式和人工模式中的PI控制單元22b的操作不同。當噴管燃燒器控制器13以自動模式運行時，PI控制單元22b通過基于差值ΔfDB進行PI控制(比例積分控制)來確定開口度指令CSOPI。另一方面，當噴管燃燒器控制器13以人工模式運行時，PI控制單元22b接收從開口度確定單元22輸出的開口度CSODB并輸出所接收的開口度CSODB作為開口度指令CSOPI。也就是說，當噴管燃燒器控制器13以人工模式運行時，按照燃料控制閥10的開口度指令CSODB生成開口度指令CSOPI。因為當噴管燃燒器控制器13以人工模式運行時開口度指令CSOPI和開口度指令CSODB一致，因而防止當噴管燃燒器控制器13從人工模式切換成自動模式時開口度指令CSOPI的快速改變。
當人工設(shè)定信號SMAN處于“低”狀態(tài)時選擇器22c輸出由PI控制單元22b確定的開口度CSOPI。當人工設(shè)定信號SMAN處于“高”狀態(tài)時選擇器22c輸出人工開口度指令CSOMAN。也就是說，當噴管燃燒器控制器13以自動模式運行時選擇器22c輸出由PI控制單元22b確定的開口度CSOPI，而當噴管燃燒器控制器13以人工模式運行時輸出人工開口度指令CSOMAN。
變化速度限制器22d通過保持和選擇器22c的輸出一致生成燃料控制閥10的開口度指令CSODB同時將變化速度限制在預定范圍內(nèi)。為了保護燃氣輪機1的燃燒室1a，很重要的一點是將燃料控制閥10的開口度指令CSODB的變化速度限制在預定范圍內(nèi)。當燃料控制閥10的開口度快速降低時，供應到噴管燃燒器9的燃料快速減少，并且因此發(fā)電機2的發(fā)電機輸出LD快速降低。如前所述，發(fā)電機輸出LD的快速降低導致供應到燃氣輪機1的燃料的快速增加。這導致燃氣輪機1的燃燒室1a的損壞。因此，燃料控制閥10的開口度的變化速度限制在預定范圍內(nèi)以便保護燃氣輪機1的燃燒室1a。
關(guān)于燃料控制閥10的開口度的變化速度，可以采用一種控制方法，其中限制降低速度但是不限制增加速度。但是，從提高燃氣輪機1的燃燒室1a的安全性的角度看，理想地對燃料控制閥10的開口度的降低速度和增加速度都加以限制。
上述噴管燃燒器控制器13由一個計算機程序和一個執(zhí)行計算機程序的CPU實現(xiàn)。在計算機程序中，描述了用于實現(xiàn)上述燃料流量指令生成單元21和開口度確定單元22的運行的程序。因此，利用上述執(zhí)行計算機程序的CPU，可以實現(xiàn)燃料流量指令生成單元21和開口度確定單元22的運行。
圖3是一個功能圖表，示出燃氣輪機控制器12的運行。燃氣輪機控制器12包括一個調(diào)速器控制系統(tǒng)31，它進行調(diào)速器控制；一個負載限制控制系統(tǒng)32，它進行載限制控制；以及一個低值選擇器33。
調(diào)速器控制系統(tǒng)31根據(jù)由轉(zhuǎn)速測量儀(未示出)測定的燃氣輪機1的轉(zhuǎn)速n生成一個調(diào)速器控制開口度指令CSOGV。負載限制控制系統(tǒng)32根據(jù)發(fā)電機輸出LD生成一個負載限制控制開口度指令CSOLD。低值選擇器33選擇調(diào)速器控制開口度指令CSOGV和負載限制控制開口度指令CSOLD中的較小的一個作為開口度指令CSO并且向燃料控制閥4提供該開口度指令CSO。燃料控制閥4設(shè)定為由開口度指令CSO指定的開口度。
更特別地，調(diào)速器控制系統(tǒng)31包括一個轉(zhuǎn)速指令生成部分34、一個減法器35以及一個比例控制單元36。轉(zhuǎn)速指令生成部分34基于由裝置操作人員設(shè)定的目標負載設(shè)定點LDin以及發(fā)電機輸出LD生成一個轉(zhuǎn)速指令n*。減法器35通過從轉(zhuǎn)速指令n*減去燃氣輪機轉(zhuǎn)速n生成Δn。比例控制單元36基于差值Δn進行比例控制并生成調(diào)速器控制開口度指令CSOGV。調(diào)速器控制開口度指令CSOGV通過由比例控制單元36進行的比例控制生成使得燃氣輪機轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)速指令n*一致。
轉(zhuǎn)速指令生成部分34根據(jù)目標負載設(shè)定點LDin以及發(fā)電機輸出LD改變轉(zhuǎn)速指令n*。如果目標負載設(shè)定點LDin小于發(fā)電機輸出LD，轉(zhuǎn)速指令生成部分34降低轉(zhuǎn)速指令n*。在目標負載設(shè)定點LDin大于發(fā)電機輸出LD的情況下，根據(jù)噴管燃燒器9的燃燒狀況、即供應到噴管燃燒器9的燃料狀態(tài)確定轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度。噴管燃燒器9的燃燒周期和噴管燃燒器9的燃燒停止周期之后的預定周期內(nèi)的轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度被限制為小于噴管燃燒器9的非燃燒周期的另一個周期內(nèi)的轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度。當噴管燃燒器9處于燃燒周期時，供應到噴管燃燒器9的燃料的快速減少會導致發(fā)電機輸出LD的快速降低。通過快速降低發(fā)電機輸出LD，轉(zhuǎn)速指令n*快速增加。這樣，導致供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。因此，為了防止供應到燃氣輪機的燃料流量的快速增加，轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度在噴管燃燒器9的燃燒周期內(nèi)設(shè)定為相對較小。
在噴管燃燒器9的燃燒停止周期之后的預定周期內(nèi)限制轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度的原因在于從引起供應到噴管燃燒器9的燃料的流量改變到供應到燃氣輪機1的燃料的流量改變存在一個延時。由于這種延時的存在，即使在噴管燃燒器9的燃燒停止周期之后的預定周期內(nèi)，通過供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低也會引起供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。因此，在噴管燃燒器9的燃燒停止周期之后的預定周期內(nèi)要限制轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度。
另一方面，供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低的問題在噴管燃燒器9的燃燒周期和噴管燃燒器9的燃燒停止周期之后的預定周期之外的周期內(nèi)不會發(fā)生。因此，轉(zhuǎn)速指令n*的增加速度設(shè)定為相對較大，從而提高燃氣輪機1的控制響應度。
為了實現(xiàn)這種操作，一個噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON提供給轉(zhuǎn)速指令生成部分34。噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON是一種向轉(zhuǎn)速指令生成部分34通知噴管燃燒器9是否處于燃燒周期的信號。當噴管燃燒器9處于燃燒周期時噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON設(shè)定為“高”狀態(tài)，而當噴管燃燒器9不處于燃燒周期、即處于非燃燒周期或者燃燒停止周期時設(shè)定為“低”狀態(tài)。轉(zhuǎn)速指令生成部分34根據(jù)噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON進行上述操作。
當噴管燃燒器9由于異常情況被迫停止時，由轉(zhuǎn)速指令生成部分34生成的轉(zhuǎn)速指令n*強制性地返回到獨立于發(fā)電機輸出LD的一個相對較低的設(shè)定值。也就是說，當噴管燃燒器9由于異常情況被迫停止時轉(zhuǎn)速指令n*降低到一個預定值。當噴管燃燒器9被迫停止時發(fā)電機輸出LD快速降低。此時，如果轉(zhuǎn)速指令n*響應發(fā)電機輸出LD的增大而增大時，將導致轉(zhuǎn)速指令n*的快速增大。通過在噴管燃燒器9被迫停止之后轉(zhuǎn)速指令n*強制性地返回到獨立于發(fā)電機輸出LD的一個相對較低的預定值可以保持燃氣輪機1的燃燒室1a的安全。當轉(zhuǎn)速指令n*設(shè)定得較低時可以實現(xiàn)返回的原因在于可以防止供應到燃氣輪機1的燃料的快速減少，并且因此防止燃氣輪機1的燃燒室1a的失火或者損壞。
為了實現(xiàn)強制性返回，一個噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk提供給轉(zhuǎn)速指令生成部分34以通知緊急停止噴管燃燒器9。正常狀態(tài)時噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk設(shè)定為“低”狀態(tài)并且在噴管燃燒器9被迫停止時設(shè)定為“高”狀態(tài)。轉(zhuǎn)速指令生成部分34根據(jù)噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk實施上述操作。
轉(zhuǎn)速指令生成部分34的這種功能通過一個模擬存儲器(AM)34a、一個變化速度限制器34b、一個減法器34c、一個上限檢測器34d、一個下限檢測器34e、一個非門34f、一個與門34g、一個或門34h、一個斷開延時器34i以及一個選擇器34j實現(xiàn)。
模擬存儲器34a存儲轉(zhuǎn)速指令n*。所存儲的轉(zhuǎn)速指令n*提供給減法器35并用于調(diào)速器控制。變化速度限制器34b、減法器34c、上限檢測器34d、下限檢測器34e、非門34f、與門34g以及或門34h用于向模擬存儲器34a通知轉(zhuǎn)速指令n*的改變。
更特別地，變化速度限制器34b根據(jù)目標負載設(shè)定點LDin生成一個變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim同時將變化速度限制在一個預定范圍內(nèi)。如下面將說明的，根據(jù)變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim確定轉(zhuǎn)速指令n*。通過變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim的變化速度的限制防止轉(zhuǎn)速指令n*的快速改變，并保護燃氣輪機1的燃燒室1a。
減法器34c通過從變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim減去發(fā)電機輸出LD產(chǎn)生一個差值ΔLD1*。
如果減法器34c產(chǎn)生的差值ΔLD1*等于或高于一個設(shè)定值，即如果發(fā)電機輸出LD等于或低于變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim，上限檢測器34d將輸出設(shè)定為“高”狀態(tài)。上限檢測器34d的輸出提供給與門34g的輸入終端之一。噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk通過非門34f提供給與門34g的另一個輸入終端。與門34g的輸出用做增大指令以向模擬存儲器34a指示增大轉(zhuǎn)速指令n*。也就是說，當噴管燃燒器9正常運行并且差值ΔLD1*等于或高于一個預定值時模擬存儲器34a被指示增大轉(zhuǎn)速指令n*。當噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)時，即當噴管燃燒器9被強制停止時，轉(zhuǎn)速指令n*強制性地返回。因此，增大指令不提供給模擬存儲器34a。
另一方面，當減法器34c產(chǎn)生的差值ΔLD1*低于設(shè)定值時，即當發(fā)電機輸出LD高于變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim時，下限檢測器34e將輸出設(shè)定為“高”狀態(tài)。下限檢測器34e的輸出提供給或門34h的輸入終端之一。噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk提供給或門34h的另一個輸入終端。或門34h的輸出用做降低指令以向模擬存儲器34a指示降低轉(zhuǎn)速指令n*。也就是說，當差值ΔLD1*低于預定值時模擬存儲器34a被指示降低轉(zhuǎn)速指令n*。而且，當噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)時，即當噴管燃燒器9被強制停止時，或門34h的輸出設(shè)定為獨立于差值ΔLD1*的“高”狀態(tài)。只要噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)，模擬存儲器34a被指示降低轉(zhuǎn)速指令n*。模擬存儲器34a逐漸降低轉(zhuǎn)速指令n*到轉(zhuǎn)速指令n*的預定值。
當模擬存儲器34a降低轉(zhuǎn)速指令n*時，變化速度、即轉(zhuǎn)速指令n*的降低速度rdown恒定于標準變化速度rstd，而與噴管燃燒器9的燃燒狀態(tài)無關(guān)。在從或門34h給出轉(zhuǎn)速指令n*的降低指令期間，模擬存儲器34a在燃氣輪機控制器12的每個時鐘周期按照降低速度rdown持續(xù)降低轉(zhuǎn)速指令n*。
另一方面，變化速度、即當模擬存儲器34a增大轉(zhuǎn)速指令n*時的轉(zhuǎn)速指令n*增大速度rup由斷開延時器34i以及選擇器34j產(chǎn)生并提供給模擬存儲器34a。斷開延時器34i的輸出根據(jù)噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON設(shè)定為“低”狀態(tài)或者“高”狀態(tài)。斷開延時器34i的輸出從“低”狀態(tài)上升至“高”狀態(tài)的時機基本上和噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON的上升時機同時。另一方面，斷開延時器34i的輸出從“高”狀態(tài)下落至“低”狀態(tài)的時機延遲于噴管燃燒器狀態(tài)通知信號DBON的下落時機一個預定時間。這樣，斷開延時器34i的輸出在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)保持“高”狀態(tài)。在另一個周期內(nèi)，斷開延時器34i的輸出保持“低”狀態(tài)。當斷開延時器34i的輸出處于“低”狀態(tài)時選擇器34j輸出標準變化速度rstd。當斷開延時器34i的輸出處于“高”狀態(tài)時選擇器34j輸出比標準變化速度rstd小的ron。選擇器34j的輸出用做增大速度rup，它用于增大轉(zhuǎn)速指令n*。在從與門34g給出轉(zhuǎn)速指令n*的增大指令期間，模擬存儲器34a在燃氣輪機控制器12的每個時鐘周期按照rup持續(xù)增大轉(zhuǎn)速指令n*。
通過由斷開延時器34i以及選擇器34j進行的這種操作，轉(zhuǎn)速指令n*的增大速度rup在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)設(shè)定為較小的值ron。在另一個周期內(nèi)，增大速度rup設(shè)定為較大的值rstd。這樣，可以防止由供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低導致的供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加，并且因此保持燃氣輪機1的燃燒室1b的安全。
另一方面，負載限制控制系統(tǒng)32包括一個生成發(fā)電機輸出指令LD*的發(fā)電機輸出指令生成部分37、一個減法器38以及一個PI控制單元39。發(fā)電機輸出指令生成部分37生成發(fā)電機輸出指令LD*。減法器38通過從發(fā)電機輸出指令LD*減去發(fā)電機輸出LD生成差值ΔLD。比例控制單元39基于差值ΔLD進行PI控制(比例積分控制)并生成負載限制控制開口度指令CSOLD。負載限制控制開口度指令CSOLD通過由PI控制單元39進行的PI控制生成使得將發(fā)電機輸出LD控制為和發(fā)電機輸出指令LD*一致。需要指出的是由PI控制單元39生成的負載限制控制開口度指令CSOLD限制為低于由最大開口度確定單元40確定的允許最大值CSOMAX。如果由PI控制計算的負載限制控制開口度指令CSOLD超過允許最大值CSOMAX，則將負載限制控制開口度指令CSOLD設(shè)定為允許最大值CSOMAX。
發(fā)電機輸出指令生成部分37根據(jù)從轉(zhuǎn)速指令生成部分34的變化速度限制器34b輸出的變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim和發(fā)電機輸出指令LD*之間的差值改變發(fā)電機輸出指令LD*。當發(fā)電機輸出指令LD*小于目標負載設(shè)定點LDinlim時，增大發(fā)電機輸出指令LD*。當發(fā)電機輸出指令LD*大于目標負載設(shè)定點LDinlim時，降低發(fā)電機輸出指令LD*。
當噴管燃燒器9由于異常情況被迫停止時，由發(fā)電機輸出指令生成部分37生成的發(fā)電機輸出指令LD*強制性地返回到一個相對較低的設(shè)定值。當噴管燃燒器9被迫停止時發(fā)電機輸出LD快速降低。此時，如果發(fā)電機輸出指令LD*保持不變的話，發(fā)電機輸出指令LD*和發(fā)電機輸出LD之間的差值ΔLD增大并導致負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增大。負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增大導致供應到燃氣輪機1的燃料流量的增大并導致燃氣輪機1的燃燒室1a的燒毀。通過發(fā)電機輸出指令LD*的強制性地返回到相對較低的值，可以保持燃氣輪機1的燃燒室1a的安全，即使當噴管燃燒器9被迫停止。為了實現(xiàn)這種操作，噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk提供給發(fā)電機輸出指令生成部分37以通知緊急停止噴管燃燒器9。當發(fā)電機輸出指令LD*設(shè)定為一個相對較低的設(shè)定值時可以實現(xiàn)返回的原因在于可以防止供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速降低，并且因此防止燃氣輪機1的燃燒室1a的失火或者損壞。
發(fā)電機輸出指令生成部分37的這種功能通過一個模擬存儲器(AM)37a、一個減法器37b、一個上限檢測器37c、一個下限檢測器37d、一個非門37e、一個與門37f、以及一個或門37g實現(xiàn)。
模擬存儲器37a存儲發(fā)電機輸出指令LD*。所存儲的發(fā)電機輸出指令LD*提供給減法器38并用于負載限制控制。
減法器37b通過從變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim減去發(fā)電機輸出指令LD*產(chǎn)生差值ΔLD2*。
當差值ΔLD2*等于或高于一個預定值時，即當發(fā)電機輸出指令LD*低于變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim，上限檢測器37c將輸出設(shè)定為“高”狀態(tài)。上限檢測器37c的輸出提供給與門37f的輸入終端之一。噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk通過非門37e提供給與門37f的另一個輸入終端。與門37f的輸出用做增大指令以指示模擬存儲器37a增大發(fā)電機輸出指令LD*。也就是說，當噴管燃燒器9正常運行并且差值ΔLD2*等于或高于預定值時模擬存儲器37a被指示增大發(fā)電機輸出指令LD*。當噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)時，即當噴管燃燒器9被強制停止時，發(fā)電機輸出指令LD*強制性地返回。因此，增大發(fā)電機輸出的指令不提供給模擬存儲器37a。
另一方面，當差值ΔLD2*低于預定值時，即當發(fā)電機輸出指令LD*高于變化速度受限的目標負載設(shè)定點LDinlim，下限檢測器37d將輸出設(shè)定為“高”狀態(tài)。下限檢測器37d的輸出提供給或門37g的輸入終端之一。噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk提供給或門37g的另一個輸入終端。或門37g的輸出用做降低指令以指示模擬存儲器37a降低發(fā)電機輸出指令LD*。也就是說，當差值ΔLD2*低于預定值時模擬存儲器37a被指示降低發(fā)電機輸出指令LD*。而且，當噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)時，即當噴管燃燒器9被強制停止時，或門的輸出設(shè)定為獨立于差值ΔLD2*的“高”狀態(tài)。此時，只要噴管燃燒器故障通知信號DBrnbk處于“高”狀態(tài)，模擬存儲器37a被指示降低發(fā)電機輸出指令LD*。模擬存儲器37a逐漸降低發(fā)電機輸出指令LD*到預定值。
這樣，通過由上限檢測器37c、下限檢測器37d、非門37e、與門37f以及或門37g所進行的操作，當噴管燃燒器由于異常情況被迫停止時，發(fā)電機輸出指令LD*強制性地返回。
最大開口度確定單元40通過將允許開口度增加值Δ加到由燃料控制閥4提供的開口度指令CSO來生成允許最大值CSOMAX。即，負載限制控制開口度指令CSOLD不會大于實際提供給燃料控制閥4的開口度指令CSO和允許開口度增加值Δ之和，從而可以防止負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增大。
在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)允許開口度增加值Δ設(shè)定得較低。在另一個周期內(nèi)，允許開口度增加值Δ設(shè)定得較高。這樣，可以防止由供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低導致的供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。
為了實現(xiàn)上述操作，最大開口度確定單元40包括一個斷開延時器40a、一個選擇器40b以及一個加法器40c。斷開延時器40a的操作和轉(zhuǎn)速指令生成部分34的斷開延時器34i相同。斷開延時器40a的輸出在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)處于“高”狀態(tài)。在另一個周期內(nèi)，斷開延時器40a的輸出處于“低”狀態(tài)。當斷開延時器40a的輸出處于“低”狀態(tài)時選擇器40b輸出一個允許標準開口度增加值Δstd。當斷開延時器的輸出處于“高”狀態(tài)時選擇器40b輸出比允許標準開口度增加值Δstd小的值Δon。加法器40c接收提供給燃料控制閥4的開口度指令CSO并通過將開口度指令CSO和選擇器40b的輸出相加生成允許最大值CSOMAX。在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)允許最大值CSOMAX是CSO+Δon。在另一個周期內(nèi)，允許最大值CSOMAX是CSO+Δstd。因為值Δon小于值Δstd，因此在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)提供給PI控制單元39的允許最大值CSOMAX較小。通過以此方式確定允許最大值CSOMAX，防止負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增加。
上述燃氣輪機控制器12實際上由一個計算機程序和一個執(zhí)行計算機程序的CPU實現(xiàn)。在計算機程序中，描述了用于實現(xiàn)上述調(diào)速器控制系統(tǒng)31和負載限制控制系統(tǒng)32的運行的程序。因此，利用上述執(zhí)行計算機程序的CPU，可以實現(xiàn)調(diào)速器控制系統(tǒng)31和負載限制控制系統(tǒng)32的運行。
如上所述，根據(jù)該實施例的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，如圖2所示，確定燃料控制閥10的開口度指令CSODB以防止供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低。這樣，可以保證燃氣輪機1的燃燒室1b的安全。也就是說，燃料控制閥10的開口度指令CSODB的變化速度由變化速度限制器22d限制。而且，燃料流量指令fDB*的變化速度由變化速度限制器21b限制。利用燃料控制閥10的開口度指令CSODB和燃料流量指令fDB*的變化速度的限制，可以防止供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低和供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。從而，可以保護燃氣輪機1的燃燒室1b。
而且，根據(jù)該實施例的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，如圖3所示，在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)的燃料控制閥4的開口度指令CSO的允許最大增加速度設(shè)定得比在燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期之外的周期內(nèi)的燃料控制閥4的開口度指令CSO的允許最大增加速度小。這樣，可以防止由于供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低導致的供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加，從而保護燃氣輪機1的燃燒室1b。也就是說，如圖3所示，對于燃氣輪機控制器12的調(diào)速器控制系統(tǒng)31，通過斷開延時器34i以及選擇器34j得操作，在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)轉(zhuǎn)速指令n*的增大速度rup設(shè)定得比其他周期小。這樣，可以防止調(diào)速器控制開口度指令CSOGV的快速增加。
而且，對于負載限制控制系統(tǒng)32，在噴管燃燒器的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)，通過最大開口度確定單元40的操作防止負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增加。最大開口度確定單元40通過將允許開口度增加值Δ加到燃料控制閥4的開口度指令CSO來計算允許最大值CSOMAX。允許開口度增加值Δ在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)設(shè)定得較小。對于另一個周期，允許開口度增加值Δ設(shè)定得較大。這樣，負載限制控制開口度指令的允許最大增加速度被限制得較小，從而防止在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增加。
調(diào)速器控制開口度指令CSOGV和負載限制控制開口度指令CSOLD的快速增加得以防止。因此，開口度指令CSO的允許最大增加速度在噴管燃燒器9的燃燒周期和燃燒周期之后的預定周期內(nèi)被限制得較小，從而可以防止由于供應到噴管燃燒器9的燃料流量的快速降低導致的供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。
而且，根據(jù)該實施例的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，當噴管燃燒器9由于異常情況被迫停止時，轉(zhuǎn)速指令n*和發(fā)電機輸出指令LD*返回到較低值。這樣，可以防止當噴管燃燒器9被迫停止時供應到燃氣輪機1的燃料流量的快速增加。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，它可以避免由于供應到噴管燃燒器的燃料流量的快速增加導致的燃氣輪機的燃燒室的損壞。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合循環(huán)電站，包括一個控制第一燃料的供應的燃氣輪機燃料控制閥；一個控制第二燃料的供應的噴管燃燒器燃料控制閥；一個發(fā)電機；一個燃氣輪機，它通過燃燒經(jīng)由所述燃氣輪機燃料控制閥供應的所述第一燃料驅(qū)動所述發(fā)電機；一個鍋爐，它具有一個噴管燃燒器，通過燃燒由所述噴管燃燒器經(jīng)由所述噴管燃燒器燃料控制閥供應的所述第二燃料來加熱從所述燃氣輪機排放的氣體，并且利用所述加熱的廢氣加熱水以產(chǎn)生蒸汽；一個蒸汽輪機，它由所述蒸汽驅(qū)動以驅(qū)動所述發(fā)電機；以及一個控制所述燃氣輪機燃料控制閥和所述噴管燃燒器燃料控制閥的控制器，其中所述控制器控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度從而當停止向所述噴管燃燒器供應所述第二燃料時抑制所述第一燃料的供應的快速增加。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述控制器包括一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)由所述發(fā)電機所產(chǎn)出的電力來控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而供應到所述噴管燃燒器的所述第二燃料的流量和噴管燃燒器燃料流量指令一致。
3.如權(quán)利要求2所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述噴管燃燒器控制器控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度的變化速度處于預定范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述噴管燃燒器控制器包括一個燃料流量指令生成單元，它生成所述噴管燃燒器燃料流量指令作為供應到所述噴管燃燒器的所述第二燃料的流量的指令值，所述燃料流量指令生成單元包括一個變化速度限制單元，它將所述噴管燃燒器燃料流量指令的所述變化速度限制在預定范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述噴管燃燒器控制器控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度從而所述燃氣輪機燃料控制閥在包含所述噴管燃燒器的燃燒周期在內(nèi)的第一周期中的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在包含所述噴管燃燒器的非燃燒周期在內(nèi)的第二周期中的開口度的所述允許最大增大速度。
6.如權(quán)利要求2所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機控制器控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度從而所述燃氣輪機燃料控制閥在包含所述噴管燃燒器的燃燒周期和所述燃燒周期之后的預定周期在內(nèi)的第一周期中的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在包含所述噴管燃燒器的非燃燒周期在內(nèi)的第二周期中的開口度的所述允許最大增大速度。
7.如權(quán)利要求2所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機控制器包括一個轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元，它生成一個燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點；一個調(diào)速器控制單元，它確定調(diào)速器控制開口度指令從而將所述燃氣輪機的轉(zhuǎn)速控制為和所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點一致；一個輸出設(shè)定點生成單元，它生成一個發(fā)電機輸出設(shè)定點；一個負載限制控制單元，它確定負載限制控制開口度指令值從而將所述發(fā)電機的輸出控制為和所述發(fā)電機輸出設(shè)定點一致；以及一個燃氣輪機燃料控制閥開口度確定單元，它根據(jù)所述調(diào)速器控制開口度指令和所述負載限制控制開口度指令確定所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度的指令值。其中當由于異常情況停止向所述噴管燃燒器供應所述第二燃料時，所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元將所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為一個第一預定值，并且當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應所述第二燃料時，所述輸出設(shè)定點生成單元將所述發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為一個第二預定值。
8.如權(quán)利要求7所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應所述第二燃料時所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元通過逐漸降低所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點到所述第一預定值而將所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為所述第一預定值。
9.如權(quán)利要求7所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應所述第二燃料時所述輸出設(shè)定點生成單元通過逐漸降低所述發(fā)電機輸出設(shè)定點到所述第二預定值而將所述發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為所述第二預定值。
10.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機的渦輪軸、所述蒸汽輪機的渦輪軸以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)。
11.一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從所述燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣并且利用所述加熱的廢氣加熱水以產(chǎn)生蒸汽；一個由所述蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；一個發(fā)電機；一個向所述燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向所述噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)由所述發(fā)電機所產(chǎn)出的電力來控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度，其中所述燃氣輪機的渦輪軸、所述蒸汽輪機的渦輪軸以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子可以同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)，并且所述噴管燃燒器控制器包括一個噴管燃燒器燃料控制閥開口度控制單元，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而所述噴管燃燒器燃料控制閥開口度的降低速度處于一個預定范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述噴管燃燒器控制器包括一個燃料流量指令生成單元，它生成一個燃料流量指令作為供應到所述噴管燃燒器的燃料的流量的指令值，所述燃料流量指令生成單元包括一個變化速度限制單元，它將所述燃料流量指令的變化速度限制在所述預定范圍內(nèi)，并且所述噴管燃燒器燃料控制閥開口度控制單元控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度從而供應到所述噴管燃燒器的燃料的流量和所述燃料流量指令一致。
13.如權(quán)利要求11所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機控制器控制所述燃燒器燃料控制閥的開口度，從而所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的非燃燒周期內(nèi)的開口度的所述允許最大增大速度。
14.如權(quán)利要求11所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機控制器控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度，從而所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的燃燒周期和所述燃燒周期之后的預定周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在所述燃燒周期和所述預定周期之外的周期中的開口度的所述允許最大增大速度。
15.如權(quán)利要求11所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，所述燃氣輪機控制器包括一個轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元，它生成一個燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點；一個調(diào)速器控制單元，它確定調(diào)速器控制開口度指令從而將所述燃氣輪機的轉(zhuǎn)速控制為和所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點一致；一個輸出設(shè)定點生成單元，它生成一個發(fā)電機輸出設(shè)定點；一個負載限制控制單元，它確定負載限制控制開口度指令值從而將所述發(fā)電機的輸出控制為和所述發(fā)電機輸出設(shè)定點一致；以及一個燃氣輪機燃料控制閥開口度確定單元，它根據(jù)所述調(diào)速器控制開口度指令和所述負載限制控制開口度指令確定所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度的指令值，其中當由于異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時，所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元將所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為一個第一預定值，并且當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時，所述輸出設(shè)定點生成單元將所述發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為一個第二預定值。
16.如權(quán)利要求15所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元通過逐漸降低所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點到所述第一預定值而將所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為所述第一預定值。
17.如權(quán)利要求15所述的單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于，當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時所述輸出設(shè)定點生成單元通過逐漸降低所述發(fā)電機輸出設(shè)定點到所述第二預定值而將所述發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為所述第二預定值。
18.一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從所述燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣并且利用所述加熱的廢氣加熱水并產(chǎn)生蒸汽；一個由所述蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；一個發(fā)電機；一個向所述燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向所述噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)所述發(fā)電機的輸出來控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度，其中所述燃氣輪機的渦輪軸、所述蒸汽輪機的渦輪軸以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)，并且所述燃氣輪機控制器控制所述燃燒器燃料控制閥的開口度，從而所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的燃燒周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的非燃燒周期內(nèi)的開口度的所述允許最大增大速度。
19.一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從所述燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣，并且利用所述加熱的廢氣加熱水并產(chǎn)生蒸汽；一個由所述蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；一個發(fā)電機；一個向所述燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向所述噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制系統(tǒng)，它根據(jù)所述發(fā)電機輸出來控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度，其中所述燃氣輪機的渦輪軸、所述蒸汽輪機的渦輪軸以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)，并且所述燃氣輪機控制器控制所述燃燒器燃料控制閥的開口度，從而所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的燃燒周期和所述燃燒周期之后的預定周期內(nèi)的開口度的允許最大增大速度小于所述燃氣輪機燃料控制閥在所述噴管燃燒器的所述燃燒周期和所述預定周期之外的周期中的開口度的所述允許最大增大速度。
20.一種單軸型聯(lián)合循環(huán)電站，包括一個燃氣輪機；一個鍋爐，它加熱從所述燃氣輪機由噴管燃燒器排放的廢氣，并且利用所述加熱的廢氣加熱水并產(chǎn)生蒸汽；一個由所述蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機；一個發(fā)電機；一個向所述燃氣輪機供應燃料的燃氣輪機燃料控制閥；一個向所述噴管燃燒器供應燃料的噴管燃燒器燃料控制閥；一個燃氣輪機控制器，它根據(jù)所述發(fā)電機的輸出控制所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度；以及一個噴管燃燒器控制器，它控制所述噴管燃燒器燃料控制閥的開口度，其中所述燃氣輪機的渦輪軸、所述蒸汽輪機的渦輪軸以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同軸連接并一起旋轉(zhuǎn)，并且所述燃氣輪機控制器包括一個轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元，它生成一個燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點；一個調(diào)速器控制單元，它確定調(diào)速器控制開口度指令從而將所述燃氣輪機的轉(zhuǎn)速控制為和所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點一致；一個輸出設(shè)定點生成單元，它生成一個發(fā)電機輸出設(shè)定點；一個負載限制控制單元，它確定負載限制控制開口度指令值從而將所述發(fā)電機的輸出控制為和所述發(fā)電機輸出設(shè)定點一致；以及一個燃氣輪機燃料控制閥開口度確定單元，它根據(jù)所述調(diào)速器控制開口度指令和所述負載限制控制開口度指令確定所述燃氣輪機燃料控制閥的開口度的指令值，并且當由于異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時，所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點生成單元將所述燃氣輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定點設(shè)定為一個第一預定值，和當由于所述異常情況停止向所述噴管燃燒器供應燃料時，所述輸出設(shè)定點生成單元將所述發(fā)電機輸出設(shè)定點設(shè)定為一個第二預定值。
全文摘要
一種聯(lián)合循環(huán)電站包括一個控制第一燃料的供應的燃氣輪機燃料控制閥；一個控制第二燃料的供應的噴管燃燒器燃料控制閥；一個發(fā)電機；一個燃氣輪機；一個鍋爐以及一個蒸汽輪機。燃氣輪機通過燃燒經(jīng)由燃氣輪機燃料控制閥供應的第一燃料驅(qū)動發(fā)電機。鍋爐具有一個噴管燃燒器，通過燃燒由噴管燃燒器經(jīng)由噴管燃燒器燃料控制閥供應的第二燃料來加熱從燃氣輪機排放的氣體，并且利用加熱的廢氣加熱水以產(chǎn)生蒸汽。蒸汽輪機由蒸汽驅(qū)動以驅(qū)動發(fā)電機。聯(lián)合循環(huán)電站進一步包括一個控制燃氣輪機燃料控制閥和噴管燃燒器燃料控制閥的控制器?？刂破骺刂迫細廨啓C燃料控制閥的開口度從而當停止向噴管燃燒器供應第二燃料時抑制第一燃料的供應的快速增加。
文檔編號F02C6/18GK1500972SQ0312758
公開日2004年6月2日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者田中聰史 申請人:三菱重工業(yè)株式會社