本發(fā)明涉及一種具有燃?xì)鈬娚錂C(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)，該雙軸燃?xì)廨啓C(jī)由具備壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)用高壓渦輪機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器；以及具備通過(guò)從高壓渦輪機(jī)排放的排氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)用低壓渦輪機(jī)的動(dòng)力渦輪機(jī)構(gòu)成。

背景技術(shù)：

在日本特開2012-47083號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中記載了如下與雙軸燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)的技術(shù)：在由具有入口導(dǎo)向葉片的壓縮機(jī)、具備通過(guò)燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)的高壓渦輪機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器、以及具備通過(guò)從高壓渦輪機(jī)排放的排氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的低壓渦輪機(jī)的動(dòng)力渦輪機(jī)構(gòu)成的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，在負(fù)載運(yùn)行時(shí)控制壓縮機(jī)的入口導(dǎo)向葉片的開度來(lái)謀求燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪機(jī)的各軸的轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。

另外，在日本特開2014-114707號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中記載了如下與雙軸燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)的技術(shù)：在由具有入口導(dǎo)向葉片的壓縮機(jī)、具備通過(guò)燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)的高壓渦輪機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器、以及具備通過(guò)從高壓渦輪機(jī)排放的排氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的低壓渦輪機(jī)的動(dòng)力渦輪機(jī)構(gòu)成的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，謀求燃?xì)獍l(fā)生器的軸的轉(zhuǎn)速控制以及從動(dòng)力渦輪機(jī)排放的排氣的溫度控制。

另外，在美國(guó)專利第4823546號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中記載了如下與雙軸燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)的技術(shù)：在由壓縮機(jī)、具備通過(guò)燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)的高壓渦輪機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器、具備通過(guò)從高壓渦輪機(jī)排放的排氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的低壓渦輪機(jī)的動(dòng)力渦輪機(jī)構(gòu)成的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增大流入渦輪機(jī)的燃燒氣體的流量，從而增加渦輪機(jī)的輸出。

在專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2所記載的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，完全沒有考慮向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增大流入渦輪機(jī)的燃燒氣體的流量，從而增加渦輪機(jī)的輸出這樣的技術(shù)。

另外，專利文獻(xiàn)3所記載的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)雖然公開了向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增大流入渦輪機(jī)的燃燒氣體的流量，從而增加渦輪機(jī)的輸出的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的相關(guān)技術(shù)，但是完全沒有考慮擴(kuò)大蒸汽噴射時(shí)的壓縮機(jī)的喘振裕度的課題。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-47083號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2014-114707號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：美國(guó)專利第4823546號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)，其在向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增加渦輪機(jī)的輸出時(shí)，能夠擴(kuò)大蒸汽噴射時(shí)的壓縮機(jī)的喘振裕度。

本發(fā)明的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)具有：壓縮機(jī)，其設(shè)置了用于調(diào)節(jié)導(dǎo)入的空氣的流量的入口導(dǎo)向葉片；燃燒器，其將對(duì)導(dǎo)入所述壓縮機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮后的壓縮空氣與燃料混合來(lái)進(jìn)行燃燒從而產(chǎn)生燃燒氣體；渦輪機(jī)，其由通過(guò)所述燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)的高壓渦輪機(jī)以及設(shè)置在該高壓渦輪機(jī)的下游側(cè)的低壓渦輪機(jī)構(gòu)成；排熱回收鍋爐，其將從所述低壓渦輪機(jī)排出的排氣作為熱源來(lái)產(chǎn)生蒸汽；蒸汽系統(tǒng)，其向所述燃燒器供給由所述排熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽；燃料閥，其設(shè)置在向所述燃燒器供給燃料的燃料系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)向該燃燒器供給的燃料的流量；蒸汽閥，其設(shè)置在所述蒸汽系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)該蒸汽系統(tǒng)從排熱回收鍋爐向燃燒器供給的蒸汽的流量；以及負(fù)載，其由所述渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成為所述高壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)，所述低壓渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載，所述雙軸燃?xì)廨啓C(jī)具有將所述高壓渦輪機(jī)與壓縮機(jī)相連結(jié)的壓縮機(jī)軸、將所述低壓渦輪機(jī)與負(fù)載連結(jié)的低壓渦輪機(jī)軸，所述具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述雙軸燃?xì)廨啓C(jī)分別具有測(cè)量壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速測(cè)量器、對(duì)設(shè)置在壓縮機(jī)中的入口導(dǎo)向葉片的開度進(jìn)行測(cè)量的入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器、對(duì)設(shè)置在蒸汽系統(tǒng)中的蒸汽閥的開度進(jìn)行測(cè)量的蒸汽閥開度測(cè)量器、以及對(duì)向燃燒器供給由排熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的蒸汽流量進(jìn)行測(cè)量的流量測(cè)量器中的至少一個(gè)測(cè)量器，所述雙軸燃?xì)廨啓C(jī)具備控制裝置，該控制裝置基于通過(guò)所述轉(zhuǎn)速測(cè)量器、入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器、蒸汽閥開度測(cè)量器以及流量測(cè)量器中的至少一個(gè)測(cè)量器分別測(cè)量出的各測(cè)量信號(hào)和針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出指令值，來(lái)分別運(yùn)算并輸出對(duì)所述燃料閥、蒸汽閥以及入口導(dǎo)向葉片的開度進(jìn)行操作的指令信號(hào)。

通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)，其在向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增加渦輪機(jī)的輸出時(shí)，能夠擴(kuò)大蒸汽噴射時(shí)的壓縮機(jī)的喘振裕度。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)要系統(tǒng)圖。

圖2是在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，先行控制入口導(dǎo)向葉片的開度時(shí)的控制流程圖。

圖3是表示在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，先行控制入口導(dǎo)向葉片的開度時(shí)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的主要設(shè)備和喘振裕度的特性的控制特性圖。

圖4是表示在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，增加燃?xì)廨啓C(jī)的輸出時(shí)對(duì)蒸汽閥、入口導(dǎo)向葉片以及燃料閥進(jìn)行控制的控制優(yōu)先順序的控制流程圖。

圖5是表示在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，在運(yùn)行燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程中發(fā)生了緊急情況時(shí)的控制的互鎖的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，引用附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行說(shuō)明。

[實(shí)施例1]

使用圖1對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)要系統(tǒng)圖。

在圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，燃?xì)廨啓C(jī)主體具備：對(duì)從大氣吸入的空氣1進(jìn)行壓縮使其成為壓縮空氣3的壓縮機(jī)10、將壓縮機(jī)10壓縮后的壓縮空氣3與經(jīng)過(guò)燃料系統(tǒng)4a供給的燃料4混合來(lái)進(jìn)行燃燒從而產(chǎn)生高溫的燃燒氣體6的燃燒器20、通過(guò)燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6驅(qū)動(dòng)的高壓渦輪機(jī)30。

在壓縮機(jī)10的入口設(shè)置了用于調(diào)節(jié)向壓縮機(jī)10內(nèi)導(dǎo)入的空氣1的流量的入口導(dǎo)向葉片12，所述入口導(dǎo)向葉片12構(gòu)成為通過(guò)導(dǎo)向葉片驅(qū)動(dòng)裝置13進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)排列為環(huán)狀的多個(gè)葉片的開度，從而調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)葉片之間向壓縮機(jī)10內(nèi)導(dǎo)入的空氣1的流量。

高壓渦輪機(jī)30經(jīng)由壓縮機(jī)軸11與壓縮機(jī)10相連結(jié)，通過(guò)該高壓渦輪機(jī)30的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由壓縮機(jī)軸11來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)10。

從高壓渦輪機(jī)30排出的排氣7流入在高壓渦輪機(jī)30的下游側(cè)設(shè)置的低壓渦輪機(jī)40，來(lái)驅(qū)動(dòng)該低壓渦輪機(jī)40。

低壓渦輪機(jī)40構(gòu)成為經(jīng)由低壓渦輪機(jī)軸41與發(fā)電機(jī)50相連結(jié)，通過(guò)低壓渦輪機(jī)40的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由低壓渦輪機(jī)軸41來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)50來(lái)進(jìn)行發(fā)電。然后，向未圖示的電力系統(tǒng)輸送通過(guò)該發(fā)電機(jī)50發(fā)出的電力。

另外，通過(guò)檢測(cè)器(未圖示)檢測(cè)通過(guò)發(fā)電機(jī)50發(fā)電所需要的負(fù)載大小，并輸入給下述的控制裝置100。

如此，本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)成轉(zhuǎn)子軸的將壓縮機(jī)10與高壓渦輪機(jī)30相連結(jié)的壓縮機(jī)軸11、將低壓渦輪機(jī)40與發(fā)電機(jī)50相連結(jié)的低壓渦輪機(jī)軸41相獨(dú)立的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)。

在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，在低壓渦輪機(jī)40的下游側(cè)配置了排熱回收鍋爐60，該排熱回收鍋爐60把驅(qū)動(dòng)低壓渦輪機(jī)40后從該低壓渦輪機(jī)40排放的渦輪機(jī)排氣8作為熱源與供水61進(jìn)行熱交換，從而產(chǎn)生蒸汽62。

排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62構(gòu)成為在具有燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出指令時(shí)，經(jīng)由蒸汽噴射機(jī)構(gòu)(未圖示)向燃燒器20噴射蒸汽62來(lái)增大流入渦輪機(jī)的燃燒氣體的流量，從而增加渦輪機(jī)的輸出。

把在排熱回收鍋爐60中與供水61進(jìn)行了熱交換后的渦輪機(jī)排氣8作為排氣9從所述排熱回收鍋爐60排出到外部。

在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，為了增大流入渦輪機(jī)的燃燒氣體的流量來(lái)增加渦輪機(jī)的輸出，在向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽系統(tǒng)62a中分別設(shè)置了調(diào)節(jié)蒸汽流量的蒸汽閥72以及測(cè)量蒸汽流量的流量測(cè)量器81。

在壓縮機(jī)10的壓縮機(jī)軸11，設(shè)置了測(cè)量壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速測(cè)量器83。

在向燃燒器20供給燃料4的燃料系統(tǒng)4a中，設(shè)置了調(diào)節(jié)燃料流量的燃料閥71。

在向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽系統(tǒng)62a的途中，設(shè)置了蒸汽排放閥73，該蒸汽排放閥73設(shè)置在從蒸汽系統(tǒng)62a分支的分支配管73a中，在該分支配管73a中將在蒸汽系統(tǒng)62a中流下的蒸汽62的一部分經(jīng)過(guò)分支配管73a排放到系統(tǒng)外部。

在所述蒸汽閥72中，設(shè)置了測(cè)量蒸汽閥72的開度的蒸汽閥開度測(cè)量器82。

另外，在從低壓渦輪機(jī)40向排熱回收鍋爐60排放渦輪機(jī)排氣8的渦輪機(jī)排氣系統(tǒng)8a中，設(shè)置了用于測(cè)量渦輪機(jī)排氣8的溫度的排氣溫度測(cè)量器84。

在壓縮機(jī)10的入口導(dǎo)向葉片12，設(shè)置了測(cè)量該入口導(dǎo)向葉片12的開度的入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器85。

在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，設(shè)置了控制雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的控制裝置100，向所述控制裝置100分別輸入由所述測(cè)量器即流量測(cè)量器81、蒸汽閥開度測(cè)量器82、轉(zhuǎn)速測(cè)量器83、排氣溫度測(cè)量器84、入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器85以及作為負(fù)載的發(fā)電機(jī)50的檢測(cè)器(未圖示)測(cè)量出的各測(cè)量信號(hào)。

然后，從排熱回收鍋爐60排出的排氣9經(jīng)由煙囪90排放到大氣中。

接著，使用圖2～圖5來(lái)說(shuō)明對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行控制的控制裝置100的控制。

圖2是在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，先行控制入口導(dǎo)向葉片的開度時(shí)的控制流程圖，圖3是表示在圖1所示的第一實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，先行控制入口導(dǎo)向葉片的開度時(shí)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的主要設(shè)備和喘振裕度的特性的控制特性圖。

在圖1～圖3中，在控制裝置100所具備的運(yùn)算器100a中編入了圖2所示的增加輸出指令的步驟201、蒸汽閥開度擴(kuò)大量決定的步驟202、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升量決定的步驟203、IGV開度指令的步驟204、IGV開度縮小的步驟205、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升檢測(cè)的步驟206、蒸汽噴射指令的步驟207、以及蒸汽閥開度擴(kuò)大的步驟208的各步驟。

并且，在本實(shí)施例的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，如圖2的增加輸出指令的步驟201所示那樣，當(dāng)對(duì)控制雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的控制裝置100發(fā)出了增加輸出指令時(shí)，向控制裝置100所具備的運(yùn)算器100a輸入該增加輸出指令的步驟201的增加輸出指令，通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算，如圖2的蒸汽閥開度擴(kuò)大量決定的步驟202所示那樣，根據(jù)增加輸出目標(biāo)進(jìn)行反運(yùn)算來(lái)決定蒸汽閥開度擴(kuò)大量。

在所述控制裝置100所具備的運(yùn)算器100a中，根據(jù)從流量測(cè)量器81、蒸汽閥開度測(cè)量器82、轉(zhuǎn)速測(cè)量器83、排氣溫度測(cè)量器84以及入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器85分別輸入的各測(cè)量信號(hào)，如后述的圖2～圖5的流程圖以及特性圖所示那樣，通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算來(lái)輸出用于驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向葉片驅(qū)動(dòng)裝置13的操作信號(hào)，該導(dǎo)向葉片驅(qū)動(dòng)裝置13調(diào)節(jié)在壓縮機(jī)10中設(shè)置的入口導(dǎo)向葉片12的葉片開度；輸出調(diào)節(jié)在燃料系統(tǒng)4a中設(shè)置的燃料閥71的開度來(lái)控制向燃燒器20供給的燃料流量的操作信號(hào)；輸出調(diào)節(jié)蒸汽閥72的開度來(lái)控制向燃燒器20供給的蒸汽流量的操作信號(hào)，該蒸汽閥72設(shè)置在向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽系統(tǒng)62a；輸出調(diào)節(jié)蒸汽排放閥73的開度來(lái)控制將在該蒸汽系統(tǒng)62a中流下的蒸汽62的一部分排放到系統(tǒng)外部的蒸汽流量的操作信號(hào)，蒸汽排放閥73設(shè)置在從所述蒸汽系統(tǒng)62a分支的分支配管73a中。

另外，在所述控制裝置100所具備的設(shè)定器100b中，分別設(shè)定壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上限值、蒸汽閥開度上限值、IGV開度上限值、IGV開度下限值以及燃?xì)廨啓C(jī)目標(biāo)輸出值來(lái)輸入給所述控制裝置100所具備的運(yùn)算器100a，在所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算時(shí)能夠始終參照這些各種上限值以及下限值。

然后，當(dāng)在圖2所示的蒸汽閥開度擴(kuò)大量決定的步驟202中決定了蒸汽閥開度擴(kuò)大量時(shí)，接下來(lái)向圖2的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升量決定的步驟203前進(jìn)，通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算，針對(duì)壓縮機(jī)10根據(jù)蒸汽閥開度進(jìn)行反運(yùn)算來(lái)決定壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升量。

然后，輸出所述運(yùn)算器100a運(yùn)算出的操作信號(hào)，在先行進(jìn)行了使入口導(dǎo)向葉片12節(jié)流的控制后，進(jìn)行操作蒸汽閥72的控制。

即，如圖2的IGV開度指令的步驟204所示，為了先行進(jìn)行使入口導(dǎo)向葉片(IGV)12節(jié)流的控制，從控制裝置100的運(yùn)算器100a對(duì)壓縮機(jī)10的入口導(dǎo)向葉片12輸出IGV開度指令，然后進(jìn)入圖2的IGV開度縮小的步驟205，通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算來(lái)進(jìn)行縮小入口導(dǎo)向葉片(IGV)12的IGV開度的控制。

然后，當(dāng)入口導(dǎo)向葉片(IGV)12的開度縮小時(shí)，如圖3的控制特性圖所示，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速在從增加輸出指令開始經(jīng)過(guò)了時(shí)間延遲后轉(zhuǎn)速上升，因此進(jìn)入檢測(cè)該轉(zhuǎn)速上升的圖2的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升檢測(cè)的步驟206。

壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，如圖3的控制特性圖所示，在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到閾值以上的時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，通過(guò)控制裝置100的運(yùn)算器100a的控制，進(jìn)入蒸汽噴射指令的步驟207，針對(duì)在蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72進(jìn)行開閥操作，蒸汽系統(tǒng)62a用于向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62。

此后，本實(shí)施例的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的控制裝置構(gòu)成為通過(guò)控制裝置100的運(yùn)算器100a的控制，如圖3的控制特性圖所示，進(jìn)入對(duì)于蒸汽閥72的閥開度緩緩地進(jìn)行開閥的蒸汽閥開度擴(kuò)大的步驟208來(lái)控制蒸汽閥72的閥開度，調(diào)節(jié)由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)設(shè)置在蒸汽系統(tǒng)62a中的蒸汽閥72向燃燒器20供給的蒸汽62的量。

在此，根據(jù)以下的理由來(lái)進(jìn)行控制從而先行使入口導(dǎo)向葉片(IGV)12節(jié)流。即，當(dāng)先使蒸汽閥72進(jìn)行動(dòng)作，或者與IGV12基本同時(shí)地進(jìn)行開閥動(dòng)作時(shí)，壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速上升慢，經(jīng)過(guò)蒸汽閥72流入燃燒器20的蒸汽62的蒸汽流入增大，由此喘振裕度有可能過(guò)度減小，因此如圖3的控制特性圖所示，以在檢測(cè)到壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速上升后擴(kuò)大蒸汽閥72的開度的方式進(jìn)行操作。

結(jié)果，如圖3的控制特性圖所示，喘振裕度平順地增加，所以能夠避免喘振裕度過(guò)度減小的情況。

與此相對(duì)，例如在與入口導(dǎo)向葉片(IGV)12同時(shí)對(duì)蒸汽閥72進(jìn)行開閥操作時(shí)，如圖3的控制特性圖中的虛線所示，蒸汽閥72的開度與增加輸出指令同時(shí)大幅打開，經(jīng)由該蒸汽閥72流入到燃燒器20的流入蒸汽62的流量與蒸汽閥72的開度增加相比稍微慢一些地增大，結(jié)果，如虛線所示，產(chǎn)生喘振裕度由于蒸汽62的蒸汽流入增大而過(guò)度減小這樣的不良情況。

因此，在本實(shí)施例的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，如在圖2的流程圖中說(shuō)明的那樣，控制為在通過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升檢測(cè)的步驟206檢測(cè)到壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速上升后，進(jìn)入蒸汽噴射指令的步驟207以及蒸汽閥開度擴(kuò)大的步驟208來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽閥72的閥開度，增大將排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62經(jīng)過(guò)設(shè)置在蒸汽系統(tǒng)62a中的蒸汽閥72向燃燒器20供給的蒸汽量，因此能夠避免喘振裕度由于蒸汽62的蒸汽流入增大而過(guò)度減小的問(wèn)題。

即，在所述控制裝置中設(shè)置的所述運(yùn)算器100a中，在向所述燃燒器20流入的蒸汽量成為所述壓縮機(jī)10的吸入空氣量的2～3成的狀態(tài)下，使所述壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速上升額定轉(zhuǎn)速的2％～7％，優(yōu)選上升額定轉(zhuǎn)速的3％～5％。

在所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上升檢測(cè)的步驟206中，控制為根據(jù)流入燃燒器20的蒸汽量的目標(biāo)值來(lái)提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)閾值，在檢測(cè)到轉(zhuǎn)速上升后擴(kuò)大所述蒸汽閥72的開度。

因此，在具有本實(shí)施例的蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，在控制裝置100的運(yùn)算器100a中，如圖4的流程圖所示那樣設(shè)定了在增加輸出指令時(shí)操作的蒸汽閥72、入口導(dǎo)向葉片(IGV)12、燃料閥71之間的控制優(yōu)先順序。

即，如圖4所示的流程圖所記載的那樣，在控制裝置100所具備的運(yùn)算器100a中，編入圖4所示的針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出指令的步驟201、判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上限的步驟302、判斷蒸汽閥開度上限的步驟303、判斷IGV開度下限的步驟304、蒸汽噴射量增加控制的步驟305、判斷達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟306、以及結(jié)束控制的結(jié)束的步驟307這樣的各步驟。

并且，在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的控制裝置100的運(yùn)算器100a中，基于針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出指令的步驟201通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算壓縮機(jī)100的轉(zhuǎn)速提高，因此首先進(jìn)入判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上限的步驟302。

當(dāng)在判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上限的步驟302中判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到在設(shè)定器100b中設(shè)定的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的上限值時(shí)，接著進(jìn)入判斷蒸汽閥開度上限的步驟303。

在判斷蒸汽閥開度上限的步驟303中，根據(jù)向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的流量測(cè)量器81所測(cè)量出的蒸汽流量的測(cè)量值來(lái)運(yùn)算在所述蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72的開度，或者接收來(lái)自蒸汽閥開度測(cè)量器82的測(cè)量信號(hào)等來(lái)確認(rèn)在所述蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72的開度。

然后，在判斷蒸汽閥開度上限的步驟303中，當(dāng)通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為蒸汽閥72的開度沒有達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的蒸汽閥開度的上限值時(shí)，接著向判斷IGV開度下限的步驟304前進(jìn)。

當(dāng)在該判斷IGV下限的步驟304中通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為用于調(diào)節(jié)導(dǎo)入壓縮機(jī)10中的大氣1的流量的入口導(dǎo)向葉片12的開度沒有達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的IGV開度下限值時(shí)，接著向蒸汽噴射量增加控制的步驟305前進(jìn)。

然后，在該蒸汽噴射量增加控制的步驟305中，基于所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算來(lái)針對(duì)向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72進(jìn)行開閥操作，如圖3的控制特性圖所示那樣對(duì)于蒸汽閥72的閥開度緩緩地開閥來(lái)增加向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽量。

然后，一邊進(jìn)行該蒸汽噴射量增加控制的步驟305一邊增加燃?xì)廨啓C(jī)的輸出，向下一個(gè)的判斷達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟306前進(jìn)。

當(dāng)在該判斷達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟306中，基于所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的目標(biāo)輸出時(shí)，接著向結(jié)束蒸汽噴射量增加控制的結(jié)束步驟307前進(jìn)，結(jié)束打開燃?xì)廨啓C(jī)的蒸汽閥72的開度來(lái)增加蒸汽噴射量的操作。

另外，當(dāng)在該判斷達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟306中，基于所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出沒有達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的目標(biāo)輸出時(shí)，返回到所述增加輸出指令的步驟201，從所述控制裝置100的運(yùn)算器100a重新針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)指令增加輸出。

另外，在圖4所示的表示控制的優(yōu)先順序的流程圖中，由于基于針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出指令的步驟201壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速提高等，當(dāng)通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算在判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速上限的步驟302中判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了上限時(shí)，接著向判斷IGV開度上限的步驟308前進(jìn)。

然后，在該判斷IGV開度上限的步驟308中，當(dāng)通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為IGV開度達(dá)到了上限時(shí)，接著向不可增加輸出的步驟313前進(jìn)來(lái)停止雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的增加輸出的操作。

另外，在判斷IGV開度上限的步驟308中，當(dāng)通過(guò)所述運(yùn)算器100a的運(yùn)算判斷為IGV開度沒有達(dá)到上限時(shí)，接著向IGV打開指令的步驟309前進(jìn)，通過(guò)所述運(yùn)算器100a的控制來(lái)對(duì)入口導(dǎo)向葉片(IGV)12進(jìn)行打開操作。

然后，在控制裝置100的運(yùn)算器100a的運(yùn)算中，基于判斷所述蒸汽閥開度上限的步驟303以及判斷IGV開度下限的步驟304的判斷結(jié)果，在判斷蒸汽閥開度上限的步驟303中判斷為蒸汽閥開度達(dá)到了上限時(shí)，或者在判斷IGV開度下限的步驟304中判斷為IGV開度達(dá)到了下限時(shí)，向下一個(gè)的判斷GT排氣溫度上限的步驟310前進(jìn)。

在該判斷GT排氣溫度上限的步驟310中，當(dāng)判斷為通過(guò)在渦輪機(jī)排氣系統(tǒng)8a中設(shè)置的，測(cè)量從低壓渦輪機(jī)40排放的渦輪機(jī)排氣8的溫度的排氣溫度測(cè)量器84測(cè)量出的GT排氣溫度達(dá)到了在設(shè)定器100b設(shè)定的GT排氣溫度的上限值時(shí)，向判斷所述IGV開度上限的步驟308前進(jìn)，判斷IGV開度是否達(dá)到上限。

另外，在該判斷GT排氣溫度上限的步驟310中，當(dāng)判斷為通過(guò)排氣溫度測(cè)量器84測(cè)量出的GT排氣溫度沒有達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的GT排氣溫度的上限值時(shí)，向下一個(gè)的燃料閥打開指令的步驟311前進(jìn)，控制為基于運(yùn)算器100a的運(yùn)算調(diào)節(jié)在燃料系統(tǒng)4a中設(shè)置的燃料閥71的開度來(lái)增加向燃燒器20供給的燃料流量，增加燃?xì)廨啓C(jī)的輸出。

然后接著，進(jìn)入判斷燃?xì)廨啓C(jī)的輸出達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟312，在該判斷燃?xì)廨啓C(jī)的輸出達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟312中判斷為沒有達(dá)到在設(shè)定器100b設(shè)定的燃?xì)廨啓C(jī)的目標(biāo)輸出時(shí)，返回到所述增加輸出指令的步驟201，從所述控制裝置100的運(yùn)算器100a重新針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)指令增加輸出。

然后，在判斷燃?xì)廨啓C(jī)的輸出達(dá)到目標(biāo)輸出的步驟312中判斷為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出達(dá)到了在設(shè)定器100b設(shè)定的燃?xì)廨啓C(jī)的目標(biāo)輸出時(shí)，向結(jié)束的步驟307前進(jìn)來(lái)結(jié)束對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的燃料閥71進(jìn)行打開操作的操作。

另外，在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速大幅降低時(shí)，無(wú)法確保喘振裕度，所以需要停止由于在蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72的開閥蒸汽62向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器20的流入。

此時(shí)，即使關(guān)閉蒸汽閥72在蒸汽系統(tǒng)62a中殘留的蒸汽62的一部分也會(huì)流入燃燒器20，所以考慮打開在從蒸汽系統(tǒng)62a分支的分支配管73a中設(shè)置的蒸汽排放閥73來(lái)將在蒸汽系統(tǒng)62a中流下的蒸汽62的一部分經(jīng)過(guò)分支配管73a排放到系統(tǒng)外部，從而降低流入到燃燒器20的蒸汽62的流入量。

另外，在向燃燒器20噴射的蒸汽62的蒸汽流入量急劇減少時(shí)，燃燒器20的燃空比上升從而由所述燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的燃燒溫度(排氣溫度)也上升。因此，考慮通過(guò)縮小所述燃料閥71的開度來(lái)減少通過(guò)在燃料系統(tǒng)4a設(shè)置的燃料閥71向燃燒器20供給的燃料4的流量，避免由燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的溫度超過(guò)溫度上限的情況。

因此，在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)中，在發(fā)生了壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速或蒸汽流入量大幅降低的緊急情況時(shí)，如圖5的流程圖所示那樣設(shè)定了用于避免壓縮機(jī)10陷入喘振或排氣溫度超過(guò)溫度上限的互鎖。

即，如在圖5所示的流程圖中記載的那樣，在控制裝置100所具備的運(yùn)算器100中編入圖5所示的針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的蒸汽噴射運(yùn)行的步驟401、判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大的步驟402、判斷蒸汽流量偏差大的步驟403、蒸汽排放閥打開指令的步驟404、蒸汽閥關(guān)閉指令的步驟405、以及燃料閥關(guān)閉指令的步驟406的各步驟。

然后，在本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)的控制裝置100的運(yùn)算器100a中，在圖5所示的針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的蒸汽噴射運(yùn)行的步驟401中，進(jìn)行以下的蒸汽噴射運(yùn)行：通過(guò)圖2的流程圖中的蒸汽噴射指令的步驟207以及蒸汽閥開度擴(kuò)大的步驟208對(duì)蒸汽閥72進(jìn)行開閥操作，如圖3的控制特性圖所示那樣增加向燃燒器20供給由排熱回收鍋爐60產(chǎn)生的蒸汽62的蒸汽量。

然后，當(dāng)在蒸汽噴射運(yùn)行的步驟401中正在進(jìn)行蒸汽噴射運(yùn)行時(shí)，在發(fā)生了壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速大幅降低的緊急情況時(shí)，作為避免壓縮機(jī)10陷入喘振的互鎖，在壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速大幅降低的情況下，進(jìn)入判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大(目標(biāo)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)的步驟402，判斷由轉(zhuǎn)速測(cè)量器83測(cè)量出的壓縮機(jī)10的轉(zhuǎn)速的實(shí)測(cè)值與控制裝置100的設(shè)定器100b中設(shè)定的目標(biāo)值之間的偏差是否超過(guò)另外設(shè)定的閾值從而變得偏差大，判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大(目標(biāo)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)。

在該判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大的步驟402中，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差為(目標(biāo)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大時(shí)，向下一個(gè)蒸汽排放閥打開指令的步驟404前進(jìn)，打開在從蒸汽系統(tǒng)62a分支的分支配管73a中設(shè)置的蒸汽排放閥73來(lái)將在蒸汽系統(tǒng)62a中流下的蒸汽62的一部分經(jīng)過(guò)分支配管73a排放到系統(tǒng)外部，從而減少流入燃燒器20的蒸汽62的流入量。

接著，進(jìn)入蒸汽閥關(guān)閉指令的步驟405，停止以下情況：打開在蒸汽系統(tǒng)62a中設(shè)置的蒸汽閥72以使由排熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽62經(jīng)過(guò)蒸汽系統(tǒng)62a流入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器20。

然后，從該蒸汽閥關(guān)閉指令的步驟405接著進(jìn)入燃料閥關(guān)閉指令的步驟406，縮小在燃料系統(tǒng)4a設(shè)置的燃料閥71的開度來(lái)減少向燃燒器20供給的燃料4的流量。

即，在向燃燒器20噴射的蒸汽62的蒸汽流入量急劇減少時(shí)，燃燒器20的燃空比上升從而由所述燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的燃燒溫度(排氣溫度)也上升，因此在燃料閥關(guān)閉指令的步驟406中，對(duì)于通過(guò)在燃料系統(tǒng)4a中設(shè)置的燃料閥71向燃燒器20供給的燃料4的流量，縮小所述燃料閥71的開度，由此避免由燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的溫度超過(guò)溫度上限。

另外，在蒸汽噴射運(yùn)行的步驟401中正在進(jìn)行蒸汽噴射運(yùn)行時(shí)，當(dāng)向燃燒器20噴射的蒸汽62的蒸汽流入量急劇減少時(shí)，燃燒器20的燃空比上升從而由所述燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的燃燒溫度(排氣溫度)也上升，因此作為避免該燃燒器20的燃燒氣體6的燃燒溫度(排氣溫度)上升的緊急情況的互鎖，在判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大的步驟402中，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差為(目標(biāo)值－實(shí)測(cè)值≤閾值)判斷為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速偏差不大時(shí)，向下一個(gè)判斷蒸汽流量偏差大(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)的步驟403前進(jìn)。

然后，在該判斷蒸汽流量偏差大(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)的步驟403中，在蒸汽流量偏差為(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值≤閾值)判斷為蒸汽流量偏差不大時(shí)，成為返回到所述蒸汽噴射運(yùn)行的步驟401的流程。

在該判斷蒸汽流量偏差大(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)的步驟403中，根據(jù)蒸汽閥72的開度(以及溫度、壓力)計(jì)算蒸汽62的蒸汽流量的推測(cè)值。

然后，在該判斷蒸汽流量偏差大(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)的步驟403中，在蒸汽流量偏差為(推測(cè)值－實(shí)測(cè)值＞閾值)判斷為蒸汽流量偏差大的情況下，接著進(jìn)入燃料閥關(guān)閉指令的步驟406，縮小在燃料系統(tǒng)4a中設(shè)置的燃料閥71的開度來(lái)減少向燃燒器20供給的燃料4的流量。

即，當(dāng)向燃燒器20噴射的蒸汽62的蒸汽流入量急劇減少時(shí)，燃燒器20的燃空比上升從而由所述燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的燃燒溫度(排氣溫度)也上升，因此如上所述，在該燃料閥關(guān)閉指令的步驟406中，對(duì)于通過(guò)在燃料系統(tǒng)4a中設(shè)置的燃料閥71向燃燒器20供給的燃料4的流量，縮小所述燃料閥71的開度，由此來(lái)避免由燃燒器20產(chǎn)生的燃燒氣體6的溫度超過(guò)溫度上限的情況。

使燃料閥71的開度縮小量為使燃料4的流量減小Δ燃料的開度。在這里，Δ燃料＝蒸汽流量最大時(shí)的最大輸出下的燃料流量－沒有蒸汽噴射的最大輸出下的燃料流量。

通過(guò)以上所述的本實(shí)施例的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種在向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴射水蒸氣來(lái)增加渦輪機(jī)的輸出時(shí)，可擴(kuò)大蒸汽噴射時(shí)的壓縮機(jī)的喘振裕度的具有蒸汽噴射機(jī)構(gòu)的雙軸燃?xì)廨啓C(jī)。

符號(hào)的說(shuō)明

1：空氣

4：燃料

8：渦輪機(jī)排氣

10：壓縮機(jī)

12：入口導(dǎo)向葉片

13：導(dǎo)向葉片驅(qū)動(dòng)裝置

20：燃燒器

30：高壓渦輪機(jī)

40：低壓渦輪機(jī)

50：發(fā)電機(jī)

60：排熱回收鍋爐

62：蒸汽

62a：蒸汽系統(tǒng)

71：燃料閥

72：蒸汽閥

73：蒸汽排放閥

81：流量測(cè)量器

82：蒸汽閥開度測(cè)量器

83：轉(zhuǎn)速測(cè)量器

84：排氣溫度測(cè)量器

85：入口導(dǎo)向葉片開度測(cè)量器

100：控制裝置

100a：運(yùn)算器

100b：設(shè)定器。