專利名稱：并聯(lián)汽輪機(jī)燃料控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的發(fā)明主題總體涉及通過控制燃料量自動調(diào)節(jié)輸出功率 的使用燃燒產(chǎn)物作為運(yùn)動流體的發(fā)電廠，更具體地，涉及使用并聯(lián)燃 料控制閥的燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(或"IGCC")發(fā)電廠是使用合成燃料或"合 成氣(syngas)"作為液體或氣體燃料源以產(chǎn)生電力的很多種設(shè)施中 的一種。通常，諸如煤、石油焦、生物廢料(biomass)或城市垃圾的 低值燃料在稱作"煤氣化"的過程中被轉(zhuǎn)換成主要由氫和一氧化碳組 成的混合物。蒸汽、水、二氧化碳、氮?dú)?、空氣、天然氣、餾出物、 燃料油和/或其它成分也可添加到原始合成氣以便改善混合物在加熱
器、鍋爐、汽輪機(jī)和/或其它熱能轉(zhuǎn)換裝置中的燃燒。
合成氣通常具有的熱值比天然氣的熱值低三到八倍。因此，對于 特定的負(fù)載，相比于消耗天然氣、餾出物或其它常規(guī)燃料的相同汽輪 機(jī)，相當(dāng)大量的燃料必須注入到消耗合成氣的汽輪機(jī)中。合成氣源也 易于在其生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量方面波動。因此，很多操作者更偏向于能 用替代的或備用的燃料源來運(yùn)行其汽輪機(jī)，尤其是在一些合成氣的高 的氫含量使其使用起來特別危險(xiǎn)時(shí)的啟動期間。這種"燃料靈活性" 的要求對發(fā)電廠的運(yùn)轉(zhuǎn)提出了多種挑戰(zhàn)。
為了使汽輪機(jī)或發(fā)電廠的輸出量盡可能接近地維持在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)定 點(diǎn)，燃料供給系統(tǒng)通常在燃料供給管路中設(shè)有一個(gè)或多個(gè)控制閥.這 些控制閥操控汽輪機(jī)的燃料流量以便補(bǔ)償任何負(fù)栽擾動并保持汽輪機(jī) 以合適的速度運(yùn)行。例如，韓國專利公開第100311069B號的英文摘要 公開了 一種用于包括獨(dú)立的氣體燃料和液體燃料控制閥的燃?xì)廨啓C(jī)的 雙燃料系統(tǒng)。在另一種設(shè)備中，日本專利公開第JP2003161168號公開 了在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室上游并聯(lián)設(shè)置(arranged in parallel)的兩個(gè) 燃料控制閥。
在美國愛荷華州Marshall town的Emerson Electric公司的Emerson Process Management 商業(yè)部門下屬的 Fisher Controls International UX的笫四版《Control Valve Handbook》中以及從 別處可以得到有關(guān)控制閥的通用資料。在該參考文獻(xiàn)中論述的控制閥 組件一般由閥體及內(nèi)部調(diào)整件、提供動力以操作岡的致動器、和多種 附加的閥附件組成，閥附件可包括定位器、換能器、供給壓力調(diào)節(jié)器、 手動操作器、緩沖器、限制開關(guān)和/或其它裝置。然后，控制器響應(yīng)于 關(guān)于受控過程變量的一個(gè)或多個(gè)的狀態(tài)的信息提供合適的信號以致動 閥。在《Instrumental;ion & Control: Process Control Fundamentals》 和PAControl. com industrial automation training的其它出版物中 進(jìn)一步討論了過程控制的各種其它方面。
這些控制閥的樣式和尺寸可對汽輪機(jī)的總體性能產(chǎn)生重大影響。 雖然閥必須足夠大以在所有可能的過程意外情況和燃料類型的條件下 使所需的流量通過，但是閥也必須不能太大以至于不能提供適當(dāng)?shù)倪^ 程控制。在這方面，每個(gè)控制閥的設(shè)計(jì)具有"流動特性"，其描述了 經(jīng)過閥的流量和閥閉合構(gòu)件的運(yùn)動之間的關(guān)系。經(jīng)常根據(jù)經(jīng)過閥的額 定最大可控流量的百分?jǐn)?shù)與閉合構(gòu)件從閉合位置到規(guī)定的完全打開位 置的"行進(jìn)，，運(yùn)動的百分?jǐn)?shù)的比值來表達(dá)這一關(guān)系。
術(shù)語"范圍度(rangeability )"用于表示額定的最大與最小可 控流率的比值，對于該比值來說，與規(guī)定的流動特性的偏差不超過規(guī) 定的界限。簡略地概括來說，該最大和最小可控流率一般分別出現(xiàn)在 大約90%行程和10%行程。因此，操作器一般在這些行程界限內(nèi)操作控 制閥。在燃料流率可根據(jù)任何特定時(shí)刻的燃料的能含量和/或汽輪機(jī)的 負(fù)栽而很大變化的情況下，良好的范圍度對于靈活燃料應(yīng)用中的汽輪 機(jī)燃料控制閥是特別重要的。在多數(shù)情況中，寬的范圍度對于增強(qiáng)的 可操作性是優(yōu)選的。然而，即使具有足夠高的范圍度的控制閥是可用 的，但由于圓盤封蓋構(gòu)件和閥座之間所需的緊密公差，這種閥也一般 是制造成本很高的。
即使有良好的范圍度，使控制閥的尺寸過大也仍然會以至少兩種 方式損害過程變化性。首先，尺寸過大的閥一般在閥中賦予過量的增 益，留下較小的靈活性來調(diào)整控制器以減小過程變化性。尺寸過大的 閥損害過程變化性的第二種方式在于這些閥可能以較小的閥打開位 置更頻繁地操作，這對于閥行程的特定增量來說具有不成比例的大流
量變化。該現(xiàn)象可極大地加大與"死區(qū)"范圍相關(guān)的過程變化性，在
該"死區(qū)"范圍中，來自控制器的輸入信號的小的改變(reverse)不 會引起閥閉合構(gòu)件位置的任何顯著改變。

發(fā)明內(nèi)容
本文通過在各個(gè)實(shí)施例中提供一種控制具有并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)燃料
題。在一個(gè)實(shí)施例中，打開控制閥的每一個(gè)以大約使下限可控燃料流 量經(jīng)過每個(gè)閥；響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信號進(jìn)一步打開控制閥中的 一個(gè)。
本文也公開了一種發(fā)電廠，包括汽輪機(jī)；連接到汽輪機(jī)且彼此 并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥；以及，控制器，用于打開控制閥的每一個(gè)以 大約使下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)閥，并響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信 號進(jìn)一步打開控制閥中的一個(gè)。
本文公開的另一個(gè)實(shí)施例總體涉及一種用于汽輪機(jī)的燃料系統(tǒng)， 包括連接到汽輪機(jī)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥；以及，控制器， 用于打開控制閥的每一個(gè)以大約使下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)岡，并 響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信號進(jìn)一步打開控制閥中的一個(gè)。


現(xiàn)在將參照以下附圖描述這些和其它實(shí)施例的各個(gè)方面，這些附 圖不必按比例繪制，但是在各個(gè)附圖的每一 附圖中使用相同的附圖標(biāo) i己才示注相應(yīng)的部件。
圖l是圖示出發(fā)電廠的燃料系統(tǒng)的示意管系圖2圖示出在非合成燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位 置，其中，處于打開位置的閥繪制成無陰影的，處于閉合位置的閥繪 制成有陰影的；
圖3圖示出在合成燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位置； 圖4是圖示出圖3的管系圖所示控制閥的行程的示意時(shí)序圖； 圖5圖示出在惰性氣體清洗配置模式中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥 位置。
部件清單
2.燃料系統(tǒng)
4.發(fā)電廠
6.汽輪機(jī)
8.壓縮機(jī)
10.汽輪機(jī)排氣出口
12.壓縮機(jī)空氣進(jìn)口
14.上游的壓縮機(jī)放氣清洗閥
16.下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥
18.壓縮機(jī)氺夂氣閥
20.氮?dú)馊肟?br> 22.氮?dú)夤┙o閥
24.氮?dú)夤┙o閥
26.氮?dú)夤┙o閥
28.流量測量孔
30.節(jié)流孔
32.排氣口
34.合成燃料進(jìn)口
36.未使用
38.管系空腔排氣閥
40.未使用
42.合成燃料停止閥
44.合成燃料速比停止閥
46. 管系空腔排氣閥
47. 合成燃料再循環(huán)閥
48. 合成燃料再循環(huán)口 50.未使用
52.未使用
80.第一控制閥或主控制閥 85.笫一控制閥信號線 90.第二控制閥或從控制閥 95.第二控制閥信號線 100.控制器
102 - 120.時(shí)間基準(zhǔn)
具體實(shí)施例方式
圖1是圖示出供發(fā)電廠4使用的燃料系統(tǒng)2的示意管系圖。圖1 示出所有閥處于打開配置方式的燃料系統(tǒng)2，而圖2、 3和5為燃料系 統(tǒng)2的代表性操作配置或模式，示出處于閉合配置方式的閥中的某些 閥，這些閥用填充黑色的陰影標(biāo)出。雖然圖示的發(fā)電廠4包括燃?xì)廨?機(jī)6和壓縮機(jī)8，但是多種其它類型的發(fā)電廠也可與燃料系統(tǒng)2 —起使 用，包括帶有燃燒燃油的汽輪機(jī)、蒸汽輪機(jī)、鍋爐、加熱器、發(fā)電機(jī) 等的發(fā)電廠。也可以用除了在此圖示的確切構(gòu)造以外的多種其它管系 布局和構(gòu)造實(shí)現(xiàn)燃料系統(tǒng)2。例如，燃料系統(tǒng)2的一些部分或全部可包 括作為汽輪機(jī)6的一部分、或發(fā)電廠4的其它部分。
對于這些附圖中圖示的示意性管系構(gòu)造示例，汽輪機(jī)6通過燃料 系統(tǒng)2接收合成燃料、非合成燃料、氮?dú)夂涂諝?。然而，代替這些流 體或除了這些流體以外，可以提供多種其它的流體。燃料和空氣被燃 燒，然后被排放到汽輪機(jī)排氣出口 10,和/或通過各種排氣口被清除， 如下文更詳細(xì)的論述。汽輪機(jī)6為壓縮機(jī)8提供動力，壓縮機(jī)8在壓 縮機(jī)空氣進(jìn)口 12處接收空氣。在汽輪機(jī)6和壓縮機(jī)8的正常操作期間， 在壓縮機(jī)8的出口處的壓縮機(jī)加壓的排放空氣的一部分通過上游的壓 縮機(jī)放氣清洗閥14和下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥16送到汽輪機(jī)6的進(jìn) 口。雖然壓縮機(jī)排氣閥18在以該模式操作時(shí)通常是關(guān)閉的，但是壓縮 機(jī)排氣閥18可被打開以便從閉合的閥之間的管系空腔排出壓縮機(jī)加壓 的排放空氣或氮?dú)猓缦挛母敿?xì)的論述。
在此圖示的燃料系統(tǒng)2也設(shè)有氮?dú)馊肟?20,用于為系統(tǒng)供給氮?dú)猓?作為用干燥惰性氣體清除系統(tǒng)的內(nèi)含物的介質(zhì)。然而，很多種其它燃 料補(bǔ)給和/或清洗材料，例如蒸汽、二氧化碳和其它惰性介質(zhì)也可經(jīng)由 氮?dú)馊肟?20和/或經(jīng)由在此未圖示的其它端口提供給燃料系統(tǒng)2。對于 圖示的構(gòu)造，來自氮?dú)馊肟?20的氮?dú)獗还┙o經(jīng)過通向氮?dú)夤┙o閥22、 24和/或26的三條支路。在氮?dú)夤┙o管路中的這些并聯(lián)支路的每一條 設(shè)有流量測量孔28,用于測量通過相應(yīng)的氮?dú)夤┙o閥22、 24或26的 氮?dú)饬髁?。在每條支路中也提供節(jié)流孔30,用于控制通過相應(yīng)的氮?dú)?供給閥22、 24或26的氮?dú)饬髁?。另外的?jié)流孔30和/或流量測量孔
(未示出)類似地設(shè)在壓縮機(jī)排氣閥18的下游和管系空腔排氣閥38 的上游，用于控制通過相應(yīng)的閥和從排氣口 32流出的流量。然而，很 多種其它裝置和/或構(gòu)造也可用于控制和/或測量在燃料系統(tǒng)2中的這 些和其它位置處的流體流量。
燃料系統(tǒng)2從合成氣入口 34接收合成燃料，例如合成氣。由于合
成氣的質(zhì)量和數(shù)量可經(jīng)常顯著地變化，因此非合成燃料通常用來在合 成氣的生產(chǎn)能力波動期間啟動汽輪機(jī)6和/或維持汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如， 非合成燃料可以是液體燃料油或日用甲烷煤氣，其經(jīng)由在此未示出的 管系供給到汽輪機(jī)6的進(jìn)口。在只有液體燃料或其它這樣的非合成燃 料用來點(diǎn)火汽輪機(jī)6時(shí)，圖2圖示出用于圖l的燃料系統(tǒng)2的閥位置. 以黑色填充色指代圖2中閉合的閥。
在圖2中，合成燃料停止閥42被閉合以隔離合成燃料生產(chǎn)系統(tǒng)(未 示出)與燃料系統(tǒng)2的其余部分。合成燃料速比停止閥44也被閉合， 所述速比停止閥(stop speed ratio valve) 44幫助控制閥80和90 (下文所述)的合成燃料供給壓力。管系空腔排氣閥46通向排氣口 32， 以便從速比停止閥44和閉合的合成燃料停止閥42之間的空腔排出任 何剩余的燃料、空氣和/或氮?dú)狻Ｅ艢饪?32通常連接到不能燃燒使用 的廢氣的廢氣燃燒器或廢氣燃燒煙道(未示出)。然而，很多種其它 的收集和/或處理技術(shù)也適用于連接到排氣口 。
在圖2所示的非合成燃料配置中，合成燃料再循環(huán)閥47也圖示為 閉合的。然而，在合成燃料停止閥42仍然閉合的時(shí)候，合成燃料再循 環(huán)閥47可以打開以便允許合成燃料再循環(huán)回到合成燃料生產(chǎn)系統(tǒng)(未 示出)，在此用合成燃料再循環(huán)口 48表示。
在圖1、 2、 3和5所示的管系圖的中心處是并聯(lián)設(shè)置的第一 (或 "主，，)控制閥80和第二 (或"從")控制閥90。也就是，經(jīng)過具有 控制閥80和90的每一個(gè)的管系支路的燃料壓降在圖示的并聯(lián)構(gòu)造中 是基本相同的。也可以提供附加的并聯(lián)控制閥，如下文更詳細(xì)的論述。
控制器100分別經(jīng)由信號線85和95向控制閥80和90提供合適 的信號，以響應(yīng)于有關(guān)受控的一個(gè)或多個(gè)過程變量的狀態(tài)的信息來致 動閥.例如，控制器100可接收關(guān)于汽輪機(jī)6的速度的信息，并在該 速度過高的時(shí)候向控制閥80、 90之一或兩者發(fā)信號以使其關(guān)閉。當(dāng)汽 輪機(jī)6在圖2所示的閥位置配置中消耗非合成氣體時(shí)，控制閥80和90
都完全閉合且氮?dú)夤┙o閥22被打開以將惰性清洗氣體供給到控制閥 80、 90和合成燃料速比停止閥44之間的管系空腔。
圖3圖示出在合成氣燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)2的閥 位置。在圖3中，管系空腔排氣閥46和氮?dú)夤┙o閥22關(guān)閉。合成燃 料停止閥42被打開以將合成燃料供給到至少部分打開的合成燃料速比 停止閥44。由于控制閥80和90的至少一個(gè)也被部分地打開(在下文 參照圖4說明)，合成燃料被提供給汽輪機(jī)6的燃料進(jìn)口 。圖3也圖 示出上游和下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥14和16處于閉合位置，同時(shí)處 于打開位置的氮?dú)夤┙o閥26將氮?dú)夤┙o到內(nèi)部的閥管系空腔。
圖4是使用控制器100致動控制閥80和90的控制技術(shù)的示意時(shí) 序圖的一個(gè)示例。然而，控制閥80和90也可以用多種其它方法來控 制，包括優(yōu)先于控制器的手控操作。圖4中的時(shí)序圖的垂直軸線代表 控制閥80、 90的百分比行程，而水平軸線代表在每個(gè)閥的初始打開和 最終關(guān)閉之間的時(shí)間內(nèi)的代表性進(jìn)程。任一條軸線都沒有按特定比例 繪制。
圖4的主體中的實(shí)線代表第一控制閥80或主控制閥80的致動， 而虛線代表第二控制閥90或從控制閥90的致動。然而，所述閥可祐_ 倒置，和/或也可以與圖示的控制閥80和90并聯(lián)地提供附加控制閥。 此外，穩(wěn)態(tài)操作的周期可以長于或短于圖示的持續(xù)時(shí)間，這些持續(xù)時(shí) 間可被控制閥80和/或90的其它致動打斷。致動變化率也可以比圖4 所示的速率(包括閥之間的致動的相對速率)更急劇或更平緩。閥致 動也可以是隨時(shí)間呈梯級式的、曲線式的、和/或非線性的。
對于圖4中圖示出的操作模式，控制閥80和90都起始于圖2所 示的完全閉合的位置，只有非合成燃料提供給汽輪機(jī)6。控制閥80和 90中的一個(gè)(在此顯示為第一控制閥80)最初被少量地打開直到時(shí)間 基準(zhǔn)102，在其中允許燃料系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)完全變換到對合成燃料的操作。 作為該變換的一部分，管系系統(tǒng)2中的其它閥已經(jīng)從圖2所示的配置 打開和/或閉合為圖3所示的配置。
一旦汽輪機(jī)6在接下來的時(shí)間基準(zhǔn)104處完全變換到對合成燃料 的操作，控制閥80和90就都被打開或進(jìn)一步打開以在時(shí)間基準(zhǔn)106 處調(diào)節(jié)經(jīng)過每個(gè)閥的下限可控燃料流量。雖然圖4在時(shí)間基準(zhǔn)106處 為每個(gè)控制閥80和90圖示出相同的行程，但是也可以使用不同的行
程。可在控制閥80和90之一或兩者的額定最小可控流率的指定百分 比時(shí)出現(xiàn)該下限可控燃料流量?？梢詾榭刂崎y80、 90之一或兩者在額 定最小可控流量的100%以上提供安全系數(shù)，例如在額定最小可控流量 的110%時(shí)的10%的安全系數(shù)、或者在額定最小可控流量的200%時(shí)的 100%的安全系數(shù)。也可以使用任何其它的安全系數(shù)。
替代性地或者此外，也可以在指定的百分比行程處出現(xiàn)經(jīng)過控制 閥80、 90之一或兩者的下限可控流量。例如，對于控制閥80和90之 一或兩者，可以在1%到25%、 5%到20%、 5%到15%之間或近似10%的閥 行程時(shí)出現(xiàn)下限可控燃料流量。在圖4所示的示例中，控制閥80和/ 或90被設(shè)計(jì)成使得用于閥之一或兩者的下限可控燃料流量出現(xiàn)在每個(gè) 閥的10%行程左右。然而，根據(jù)控制閥80和90的每一個(gè)的構(gòu)造、燃料 混合物的特性和/或其它過程參數(shù)和設(shè)計(jì)方案，下限可控流率也可以設(shè) 置成在控制閥80和90中的任一個(gè)或兩者的閉合構(gòu)件的其它局部打開 時(shí)出現(xiàn)。如果控制閥80或90的下限可控流量也是額定最小可控流量， 那么閥80或90的進(jìn)一步閉合就可能是不安全的和/或?qū)е虏豢山邮艿?過程變化性的水平。
一旦兩個(gè)閥在時(shí)間基準(zhǔn)106處已經(jīng)近似達(dá)到其下限可控流量，控 制閥中的一個(gè)(在此顯示為第一控制閥80)被進(jìn)一步打開并用來控制 通往汽輪機(jī)6的燃料流量。對汽輪機(jī)6的燃料供給繼續(xù)增加直到第一 控制閥80開始以上限可控流率操作時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)108為止。例如，在 額定最大可控流率的指定百分比和/或控制閥80和90之一或兩者的相 關(guān)行程時(shí)出現(xiàn)該上限可控燃料流量。與上文所述的下限可控燃料流量 相似，也可以為控制閥80、 90之一或兩者的額定最小可控流量的90% (或其它)提供安全系數(shù)，例如，在額定最小可控流量的91%時(shí)的10% 的安全系數(shù)，或者基于額定最小可控流量的特定百分比的其它安全系 數(shù)。
替代性地，或者此外，上限可控燃料流量可出現(xiàn)在控制閥80、 90 之一或兩者的指定的百分比行程處。例如，對于控制閥80和90之一 或兩者，可以在75%到100%、 75%到95%、 85%到95%之間或近似90%的 閥行程時(shí)出現(xiàn)上限可控燃料流量。在圖4所示的示例中，控制閥80和 /或90被設(shè)計(jì)成使得用于閥80和90兩者的上限可控流量出現(xiàn)在每個(gè) 閥的90%行程左右。然而，根據(jù)控制閥80和90的每一個(gè)的構(gòu)造、燃料
混合物的特性和/或其它過程參數(shù)和設(shè)計(jì)方案，上限可控流率也可以設(shè)
置成在控制閥80和90中的任一個(gè)或兩者的閉合構(gòu)件的其它局部打開 時(shí)出現(xiàn)。如果控制閥80或90的上限可控流量也是額定最大可控流量， 那么閥80或90的進(jìn)一步打開就可能是不安全的和/或?qū)е虏豢山邮艿?過程變化性的水平。
由于控制閥80和90不必具有相同的尺寸或構(gòu)造，因此它們可設(shè)
率。安全、系:數(shù)也可加到i定最大和/或最小可;流率，使一得操作:能夠
安全地超過特定的水平而不顯著地影響對燃料系統(tǒng)2的可控性。此外， 額定最大和/或最小可控流率、因而任何相應(yīng)的上限和下限可控流率， 將會常常取決于多種因素，例如，過程的可用壓降、燃料源的容量、 諸如過程增益和閥增益的控制參數(shù)、以及甚至可在過程的延續(xù)時(shí)間中 的不同時(shí)期重新計(jì)算的燃料性質(zhì)。
在時(shí)間基準(zhǔn)108處，第一控制閥80已達(dá)到其上限可控流率。如上 所述，優(yōu)選在閥80的額定最大可控流量或在閥80的額定最大可控流 量以下出現(xiàn)該上限可控流量。通過進(jìn)一步打開第二控制閥90來滿足對 燃料的任何附加的需求，所述第二控制閥90代替第一控制閥80以對 燃料流量進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。替代性地，或者此外，第一控制閥80可 用來減小燃料流量，使得第一控制閥80在其上限可控流率以下操作。
在時(shí)間基準(zhǔn)110處，第二控制閥已經(jīng)打開到幾乎90%行程且控制 閥80和90都接近其上限可控流率。在圖4中，第二控制閥90的上限 可控流率被標(biāo)定為略低于其最大可控流率和第一控制閥80的上限可控 流率。這樣，在保證附加燃料的過程中，附加的可控燃料流可有效經(jīng) 過第二控制閥90。然而，各種其它的安全限度也可適用于控制閥80和 90的每一個(gè)的上限和/或下限可控流量標(biāo)定。
在時(shí)間基準(zhǔn)112處，燃料流量開始下降直到控制閥中的一個(gè)(在 此顯示為第二控制閥90)在時(shí)間基準(zhǔn)114處達(dá)到其下限可控流量為止， 在時(shí)間基準(zhǔn)114時(shí)，燃料控制變換到第一控制閥80。第一控制閥80也 可在該(或另一)時(shí)刻完全閉合。類似地，控制閥80和90之一或兩 者可被同時(shí)或間歇地閉合。
在圖4中，在時(shí)間基準(zhǔn)114之后通過關(guān)閉時(shí)間基準(zhǔn)114和時(shí)間基 準(zhǔn)116之間的第一控制閥80出現(xiàn)燃料流量的進(jìn)一步減小。在時(shí)間基準(zhǔn)116處，控制閥80和90都近似達(dá)到其下限可控流量并且第二控制閥 90在時(shí)間基準(zhǔn)118處移動至完全閉合的位置，而第一控^閥80仍然部 分地打開以為汽輪機(jī)維持特定的燃料需求量。在時(shí)間基準(zhǔn)120處，控 制閥80完全閉合，表示燃料系統(tǒng)2已被關(guān)閉或者變換回非合成燃料。
雖然在這些附圖中所示的示例利用了彼此并聯(lián)設(shè)置的僅僅兩個(gè)控 制閥80和90，但是可以使用任何數(shù)量的控制閥。在這種配置中，在控
制閥中的其它閥的一個(gè)或多個(gè)從其大約下限可控流量被進(jìn)一步打開以 向發(fā)電廠4提供進(jìn)一步增加的燃料流量變化之前，多個(gè)控制閥可達(dá)到 大約上限可控流量。由于每個(gè)隨后的控制閥被打開以達(dá)到經(jīng)過閥的大 約上限和/或下限可控流量，因此下一個(gè)隨后的閥接管對汽輪機(jī)的控 制。此外，在處于上限和/或最大可控流量的閥不再減緩燃料流量的情 況中，這些閥可被進(jìn)一步打開至其完全打開的100%行程位置，以便使 經(jīng)過熱力系統(tǒng)2的壓降最小。
圖5圖示出在例如在過程中斷期間出現(xiàn)的惰性氣體清洗配置模式 中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位置。在圖5中，氮?dú)夤┙o閥22、 24和26 的每一個(gè)隨同排氣閥18、 38和46的每一個(gè)一起打開。其它閥閉合。
以上所述操作的實(shí)施例和模式提供了優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的多種優(yōu)點(diǎn)。 例如，這種并聯(lián)燃料控制閥的配置提供了寬的范圍度而不會有與高范 圍度閥的緊密公差相關(guān)的附加成本。這些配置在低燃料流量配置中也 不太可能尺寸過大，并且不太可能在任何流率下加大與死區(qū)相關(guān)的過 程變化性。這些優(yōu)點(diǎn)特別有益于燃料流量的要求可隨時(shí)間顯著變化的 IGCC發(fā)電廠。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，以上所述的實(shí)施例，且特別是任何"優(yōu)選的"實(shí) 施例，僅僅是已在本文提出以提供對本技術(shù)各個(gè)方面的理解的各個(gè)實(shí) 施方式的示例。在本質(zhì)上不偏離完全由所附權(quán)利要求的適當(dāng)解釋所限 定的保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠改變這些實(shí)施例中 的多個(gè)實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種控制具有并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)燃料控制閥(80、90)的汽輪機(jī)(6)的方法，包括以下步驟打開每一個(gè)所述控制閥以使下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)閥(在圖4中106處的80和90)；以及響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)的控制信號進(jìn)一步打開所述控制閥中的一個(gè)控制閥(在圖4中106-108處的80)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟還進(jìn)一 步打開所述一個(gè)控制閥以使上限可控燃料流量經(jīng)過所述一個(gè)控制閥(在圖4中106-108處的80)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于還包括步驟在達(dá)到 經(jīng)過所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的上限可控燃料流量后， 響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(95)還進(jìn)一步打開所述控制 閥中的另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在進(jìn)一步打開所述 另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述一個(gè)控制閥(80) 維持在大約上限可控燃料流量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3和4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述還進(jìn)一步打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量經(jīng)過所 述一個(gè)控制閥的步驟包括使所述一個(gè)控制閥的閉合構(gòu)件運(yùn)動至大約 90%的行程(在圖4中106-108處的80)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 4和5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè) 閥的步驟包括使所述每一個(gè)控制閥的閉合構(gòu)件運(yùn)動至大約10%的行程(在圖4中104-106處的80、 90)。
7. —種發(fā)電廠(4),包括 汽輪機(jī)(6 );連接到所述汽輪機(jī)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、 90);和 控制器(100),用于打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使下限 可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)閥(圖4中的106),并響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī) 的控制信號進(jìn)一步打開所述控制岡中的一個(gè)控制閥(在圖4中104-106 處的80)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電廠，其特征在于所述控制器(IOO) 還打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量經(jīng)過所述一個(gè)控 制閥(在圖4中108處的80)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括步驟在達(dá)到 經(jīng)過所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的可控燃料流量后，響 應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(90)還進(jìn)一步打開所述控制閥 中的另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電廠，其特征在于在進(jìn)一步打開所 述另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述控制器(100) 將所述一個(gè)控制閥(80)維持在大約上限可控燃料流量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的發(fā)電廠，其特征在于經(jīng)過每個(gè)閥(80、 90)的所述下限可控燃料流量出現(xiàn)在大約10%的閥行程，所述上限可 控燃料流量出現(xiàn)在大約90%的閥行程(圖4)。
12. —種用于汽輪機(jī)(6)的燃料系統(tǒng)(2)，包括連接到所述汽輪機(jī)(6 )且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、 90 );和控制器(100),用于打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使大約 下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)閥(圖4中的106),并響應(yīng)于控制所述汽 輪機(jī)(6 )的控制信號(85 )進(jìn)一步打開所述控制閥中的一個(gè)控制閥(80 )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于所述控制器 還打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量(圖4中的108) 經(jīng)過所述一個(gè)控制閥(80)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于在達(dá)到經(jīng)過 所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的大約上限可控燃料流量后， 所述控制器(100)響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(95)還 進(jìn)一步打開所述控制閥中的另一個(gè)控制閥(90)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于在進(jìn)一步打 開所述另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述控制器(100)將所述一個(gè)控制閥(80)維持在大約上限可控燃料流量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)過每個(gè)閥 (80、 90)的所述下限可控燃料流量出現(xiàn)在大約10%的閥行程，所述上限可控燃料流量出現(xiàn)在大約90%的閥行程(圖4)。
全文摘要
并聯(lián)汽輪機(jī)燃料控制閥，用于汽輪機(jī)(6)的燃料系統(tǒng)(2)。該燃料系統(tǒng)(2)包括連接到所述汽輪機(jī)(6)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、90)；以及控制器(100)，用于打開所述控制閥(80、90)的每一個(gè)以使下限可控燃料流量經(jīng)過每個(gè)閥(106)，并響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(85)進(jìn)一步打開所述一個(gè)控制閥(80)。
文檔編號F02C9/26GK101353983SQ20081013436
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者R·M·喬施, W·J·勞森 申請人:通用電氣公司