專利名稱：監(jiān)視帶有多個噴燃器的燃氣輪機的供給系統(tǒng)的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃氣輪機的技術領域。該發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視帶有多個噴燃器系統(tǒng)的燃氣輪機的供給系統(tǒng)的方法，該供給系統(tǒng)至少包含一個分配系統(tǒng)，通過該分配系統(tǒng)將多個噴燃器系統(tǒng)工作所需的介質在壓力下分配給各個接入燃燒室的噴燃器。
另外，本發(fā)明還涉及一種實施比方法的裝置，所述裝置包含有多個接入一燃燒室的噴燃器，處于壓力下的液體燃料通過燃料分配系統(tǒng)被供給上述噴燃器。
在裝備有低污染的多噴燃器系統(tǒng)的現(xiàn)代燃氣輪機中，燃料通過一成套的燃料分配系統(tǒng)被輸送給噴燃器或燃料噴管。這種系統(tǒng)同樣也適用于水，為減少NOx的釋放，水通過一相應的水分配系統(tǒng)被分配給噴燃器。在燃料管路和水管路上安裝有一系列的分配閥、單向閥和過濾器，這些裝置可將燃料(水)按順序地分配給上述噴燃器。
在進行設備安裝時或設備工作時，燃料系統(tǒng)或水系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障。例如各單向閥可能失靈或分配閥可能被誤操作。在某些實際青況下燃料系統(tǒng)中的雜質可能導致各過濾器或燃料噴嘴堵塞。在另外的情況下調節(jié)閥和燃料噴嘴可能受到燃料中攜帶的小的固體顆粒的侵蝕。
燃料分配(或水分配)過程中出現(xiàn)的上述所有不正?，F(xiàn)象都將導致噴燃器負荷不均勻和隨之而產(chǎn)生的各熱燃氣部件的高溫度負荷，因而使燃氣輪機的壽命縮短。所以可以在早期可靠也判斷出供給系統(tǒng)中尤其是燃料或水分配系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障從而使燃氣輪機的操縱者能對設備運行狀況進行準確分析是非常必要的。
本發(fā)明的任務在于提出一種方法，采用此方法可以簡單可靠地對燃氣輪機的供給系統(tǒng)進行監(jiān)視，并且在出現(xiàn)偏差時可以盡早地、有針對性地采取相應措施。此外，本發(fā)明還提供一種實施此方法的裝置。
上述任務在采用本說明書開始部分所提到的方法時的解決方案如下，在燃氣輪機運行期間對至少一個分配系統(tǒng)中的壓力損失進行測量，將測出的壓力損失與當時燃氣輪機的某種工作狀況的額定值進行比較，并且當測出的壓力損失偏離其額定值-預定值時發(fā)出信號。燃氣輪機的供給系統(tǒng)，尤其是燃料系統(tǒng)和燃料噴嘴可以是流量固定的排列成行的設備，因此對任意一種負荷狀況必然存在例如一個確定的燃料壓力損失及必要的燃料壓力。此時若在燃料分配系統(tǒng)中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，實際測出的燃料壓力與理論曲線必然出現(xiàn)偏差。本發(fā)明方法就利用了這種事實。
本發(fā)明方法的第一優(yōu)選的實施方式的特征在于，為了在至少一個分配系統(tǒng)中測出壓力損失，對分配系統(tǒng)輸入端和燃燒室內的壓力進行測量并從上述兩個壓力值求出壓差，通過一臺泵和一個后置于泵的調節(jié)閥對至少一個分配系統(tǒng)輸送待分配的介質，并且為確定分配系統(tǒng)中的壓力，對調節(jié)閥輸出端的壓力進行測量。通過對測量點的選擇可以以簡單的方式測出整個分配系統(tǒng)上的壓降(壓力損失)，而不致對調節(jié)閥不斷變化的狀態(tài)產(chǎn)生錯誤判斷。
為了可以以簡單的方式獲得有判斷價值的額定值基準曲線，以便利用此曲線檢測出在以后設備運行時的所有變化，依照本發(fā)明方法的第二個優(yōu)選的實施方式，為準備出至少一個分配系統(tǒng)的壓力損失額定值，最好在燃氣輪機首次開機時測出各種可能的工作狀況下該分配系統(tǒng)中的壓力損失，并對其進行儲存。
用于實施上述方法的本發(fā)明的裝置包含有多個接入燃燒室的噴燃器，通過一燃料分配系統(tǒng)對所述噴燃器供給具有一定壓力的液體燃料，該裝置的特征在于，在燃料分配系統(tǒng)上以及在燃燒室內分別設置壓力傳感器，上述壓力傳感器與一公用監(jiān)視單元相連。
本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施方式的特征在于，將噴燃器聯(lián)合成噴燃器組，為每個噴燃器組配備一個自己的燃料分配系統(tǒng)或水分配系統(tǒng)，在每個燃料分配系統(tǒng)或水分配系統(tǒng)中設置一個用于監(jiān)視的壓力傳感器，并且將它們與監(jiān)視單元相連。
本發(fā)明裝置的另一實施方式的特征在于，通過一燃料泵和一調節(jié)閥對燃料分配系統(tǒng)供給燃料，并且壓力傳感器順流動方向設置在調節(jié)閥的后面。
本發(fā)明裝置的又一實施方式的特征在于，附加通過水分配系統(tǒng)對噴燃器供給水或水蒸氣，并且在水分配系統(tǒng)上設置一個壓力傳感器，將該傳感器與公用的監(jiān)視單元相連。
本發(fā)明裝置的再一實施方式的特征在于，通過一臺水泵和一調節(jié)閥對水分配系統(tǒng)供給水，將壓力傳感器順流動方向設置在調節(jié)閥的后面。
下面將結合附圖對照實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中


圖1為具有本發(fā)明監(jiān)視措施的燃氣輪機-供給系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例的設備簡圖；圖2為本發(fā)明方法的與燃氣輪機功率(GTL)有關的燃氣輪機的燃料分配系統(tǒng)中的壓力損失(P)的額定值曲線(A)和極限值曲線(B)范例圖。
圖1中示出了具有本發(fā)明監(jiān)視措施的燃氣輪機一供給系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的設備簡圖。供給系統(tǒng)10向被聯(lián)合成噴燃器組11的多個噴燃器或燃料噴管12、13和14供給工作介質。通常還設有其它的噴燃器或噴燃器組，但在圖1中為了清楚起見省略了這些噴燃器或噴燃器組。供給系統(tǒng)10由燃料分配系統(tǒng)15和水分配系統(tǒng)24構成。這兩個分配系統(tǒng)15和24是為噴燃器組11設置的。其它的(圖中未示出的)噴燃器組由同類(圖中未示出)分配系統(tǒng)進行供給。
通過一臺燃料泵16、一個后置的快速關閉閥17和一個調節(jié)閥18對燃料分配系統(tǒng)15輸送具有一定壓力的燃料(通常為油)。通過燃料分配系統(tǒng)15燃料被分配給各個噴燃器12…14，其中在每個噴燃器12…14上設置有一個第一進路閥123、133、143，上述進路閥可分別控制每個噴燃器的燃料供給。另外出于維護的考慮，在燃料分配系統(tǒng)15中設置有一個排氣閥21和一個泄放閥22。在快速關閉閥17和用于燃料分配系統(tǒng)15的調節(jié)閥18之間引出至并聯(lián)的燃料分配系統(tǒng)和噴燃器組的其它管路23。所有的燃料分配系統(tǒng)都與一個排空閥19相連接。另外也可以通過一條燃氣供氣管路40對噴燃器12…14供給燃氣。
與燃料分配系統(tǒng)15相同，通過一臺水泵25、一個后置的快速關閉閥26和一個調節(jié)閥27對水分配系統(tǒng)24輸送具有一定壓力的水(或水蒸汽)。由水分配系統(tǒng)24將水分配給各個噴燃器12…14，其中在每個噴燃器12…14上設置有第二進路閥121、131、141，上述進路閥可控制每個噴燃器的進水。在每對進路閥121、123或131、133或141、143之間分別橫向設置有一個單向閥122、132、142。在快速關閉閥26與用于水分配系統(tǒng)24的調節(jié)閥27之間引出至并聯(lián)的水分配系統(tǒng)和噴燃器組的其它管路30。所有水分配系統(tǒng)同樣共同由一公用的排空閥28保證安全運行。
不管是燃料分配系統(tǒng)15中的燃料還是水分配系統(tǒng)24中的水都因系統(tǒng)中的流動阻力而產(chǎn)生壓力損失，這種壓力損失反映出系統(tǒng)的某種狀況。壓力損失是某分配系統(tǒng)的輸入端與噴燃器12…14輸出端間的壓差或與(圖中未示出的)噴燃器接入的且輸入來自燃氣輪機壓縮機部分的壓縮助燃空氣的燃燒室內壓力的差。按照本發(fā)明正是對這類壓力損失進行測量和監(jiān)視。借助于對與基準值(額定值)以及基準值曲線(圖2中的額定值曲線A及額定值A1)的偏差進行檢測可在早期分析出供給系統(tǒng)中的故障，或者提前對檢查和維修工作做出準備。
為對壓力損失進行測量，在每個分配系統(tǒng)15或24的輸入端及在某調節(jié)閥18或27的后面分別設置一壓力傳感器20及29，上述壓力傳感器可持續(xù)地(例如周期地)測出分配系統(tǒng)中的輸入壓力并且將上述測量值(通過用虛線所示的線路)送入中央監(jiān)視單元32。設置在燃燒室上的另一壓力傳感器31同時測出燃燒室內的壓力并同樣將該測量值傳送給監(jiān)視單元32。這時在監(jiān)視單元32的減法器33和34中分別求出由壓力傳感器20和31或29和31測出的壓力的差值。并將上述差值分別傳送給后置的比較器35及36。在比較器中，將與分配系統(tǒng)15及24中的壓力損失相應的壓差與存儲在某(圖中未示出的)存儲器中并從該存貯器中取出的額定值進行比較。比較的結果被傳遞給分析計算單元37。當在比較器35、36中確定出測出的壓差與相應的額定值的偏差大于一預定的極限值(圖2中的極限值曲線B及極限值B1)時，則將分析計算單元37分析出的結果顯示在顯示器38上。同時分析計算單元37通過信號線39將一相應的控制信號(報警-或警報信號)傳遞給燃氣輪機的中央控制單元(圖中未示出)。當然也可以在一合適的編程微處理機中進行減法運算和結果比較。同樣也可以使壓力傳感器20,29和31除了起監(jiān)視作用外還可執(zhí)行正常的調節(jié)任務。為此可將測量值直接輸送給中央控制單元，在此不再贅述。
準備額定值及額定值曲線的方法如下在首次開機時燃燒室運行方案的設置應滿足設備驗收要求。其中對與燃氣輪機的功率和運行方式有關的在燃料分配系統(tǒng)或水分配系統(tǒng)中的實際壓降及壓力損失進行測量和記錄。在燃料壓力損失為P(單位巴)時，例如由此得出與燃氣輪機功率GTL(單位兆瓦)有關的在圖2中所示出的額定值曲線A。額定值曲線A示出在開始段(低于50兆瓦)的由于切換造成的不連續(xù)性，上述不連續(xù)性由阻塞段C、D表示。在阻塞段內本發(fā)明的監(jiān)視方法被中斷。在其余的段內，確定燃料分配的額定狀況的額定值曲線A作為用作日后永久進行測量的基準曲線。也可為水分配系統(tǒng)得出基準的額定值曲線，其作用與上述類同。
在工業(yè)生產(chǎn)期間對選定的系統(tǒng)上的燃料壓降進行測量并與在相關功率段內的期待值進行比較。當燃氣輪機例如正好在130兆瓦左右的功率段(圖2中的曲線)內工作時，將測出的壓降值與在此功率時的額定值曲線A的額定值A1進行比較。這時對額定值曲線A確定出所屬的極限值曲線B(圖2)，該極限值曲線說明實際值與額定值偏差的最大容許的、而又不致發(fā)出報警或發(fā)出一相應的信號的程度。對130兆瓦左右的功率段圖2中用B1表示所屬的極限值。當這時在燃料分配系統(tǒng)中測出的壓力損失順箭頭方向超過極限值B1時，在監(jiān)視單元32中推導出存在故障。致于偏差出現(xiàn)的方式尤其是偏差隨時間的變化過程，則有待進一步分析。例如當流量突然變化時，則表示有關噴燃器組的某個閥門可能有故障。反之當特性持續(xù)變化時，故障原因可能是閥門誤動作或過濾器和噴嘴堵塞，或者上述部件銹蝕。
依照本發(fā)明的以監(jiān)視分配系統(tǒng)的流量特性為基礎的保護方案可連續(xù)地從總體上監(jiān)視燃氣輪機或供給系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)狀況?？梢员M早地安排檢查和維修工作并且可以可靠地避免各噴燃器系統(tǒng)全部失效。
本發(fā)明的特殊優(yōu)點是-降低了熱燃氣部件的負荷；-延長了部件的壽命；-提高了設備的可用度；-使檢查-和維修的間隔最佳。
附圖標記對照表10 供給系統(tǒng)(燃氣輪機)11 噴燃器組12…14 噴燃器(或燃料噴管)15 燃料分配系統(tǒng)16 燃料泵(油)17、26 快速關閉閥18、27 調節(jié)閥19、28 排空閥20、29、31 壓力傳感器21 排氣閥22 泄放閥23、30 管路(至其它的噴燃器組)24 水分配系統(tǒng)25 水泵32 監(jiān)視單元33、34 減法器35、36 比較器37 分析計算單元38 顯示器39 信號線路40 燃氣輸入管路121、131、141 進路閥122、132、142 單向閥123、133、143 進路閥A 額定值曲線A1 額定值B 極限值曲線B1 極限值C、D阻塞段
權利要求
1.用于監(jiān)視帶有多個噴燃器系統(tǒng)的燃氣輪機的供給系統(tǒng)(10)的方法，所述供給系統(tǒng)(10)至少包括一個分配系統(tǒng)(15、24)，通過該分配系統(tǒng)將多噴燃器系統(tǒng)工作所需的介質在壓力下分配給各個接入燃燒室的噴燃器(12…14)，其特征在于在燃氣輪機運行期間持續(xù)地對至少一個分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力損失進行測量，將測出的壓力損失與當時燃氣輪機某種工作狀況的額定值(A、A1)進行比較，并且當測出的壓力損失與所屬的額定值(A、A1)偏差達到預定值時，發(fā)出信號。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于為測出至少一個分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力損失對分配系統(tǒng)(15、24)輸入端的壓力和燃燒室內的壓力進行測量并由上述兩壓力值求出壓差。
3.按照權利要求3的方法，其特征在于通過一臺泵(16、25)和后置于該泵(16、25)的調節(jié)閥(18、27)向至少一個分配系統(tǒng)(15、24)輸送待分配的介質，并且為確定分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力對調節(jié)閥(18、27)輸出端的壓力進行測量。
4.按照權利要求1的方法，其特征在于為準備出至少一個分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力損失的額定值，在燃氣輪機首次開機時測出各種工作狀況下該分配系統(tǒng)(15,24)中的壓力損失，并將上述值存儲起來。
5.按照權利要求1至4中任意一項的方法，其特征在于在測出的壓力損失偏離額定值時，除對其偏離的大小進行檢測外，還要對其隨時間的變化過程進行檢測，并用于分析出現(xiàn)偏離的原因。
6.按照權利要求1至5中任意一項的方法，其特征在于將多噴燃器系統(tǒng)的噴燃器(12…14)分成噴燃器組(11)，對燃氣輪機供給系統(tǒng)(10)中的每個噴燃器組(11)配備一個自己的分配系統(tǒng)(15、24)，并且單獨地對每個分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力損失進行監(jiān)視。
7.按照權利要求1至6中任意一項的方法，其特征在于至少一個分配系統(tǒng)是用于將液體燃料分配給噴燃器(12…14)的燃料分配系統(tǒng)(15)。
8.按照權利要求1至6中任意一項的方法，其特征在于至少一個分配系統(tǒng)是用于將水和/或水蒸汽分配給噴燃器(12…14)的水分配系統(tǒng)(24)。
9.用于實施按照權利要求1至8中任意一項的方法的裝置，包含多個接入燃燒室的噴燃器(12…14)，通過一個燃料分配系統(tǒng)(15)對所述噴燃器供給具有一定壓力的液體燃料，其特征在于在燃料分配系統(tǒng)(15)以及燃燒室上都分別設置一個壓力傳感器(20或31)，并且將上述壓力傳感器(20、31)接在一公用的監(jiān)視單元(32)上。
10.按照權利要求9的裝置，其特征在于通過一臺燃料泵(16)和一調節(jié)閥(18)對燃料分配系統(tǒng)(15)供給燃料，并且將壓力傳感器(20)沿順流方向設置在調節(jié)閥(20)的后面。
11.按照權利要求9和10中任意一項的裝置，其特征在于另外通過一個水分配系統(tǒng)(24)對噴燃器(12…14)供給水或水蒸氣，并且在水分配系統(tǒng)(24)上設置一個壓力傳感器(29)，將該壓力傳感器接在公用的監(jiān)視單元(32)上。
12.按照權利要求11的裝置，其特征在于通過一臺水泵(25)和一個調節(jié)閥(27)對水分配系統(tǒng)(24)供給水，并且將壓力傳感器(29)沿順流方向設置在調節(jié)閥(27)的后面。
13.按照權利要求9至12中任意一項的裝置，其特征在于噴燃器(12…14)被組合成噴燃器組(11)，對每個噴燃器組(11)配備一個自己的燃料分配系統(tǒng)(15)及水分配系統(tǒng)(24)，在每個燃料分配系統(tǒng)(15)及水分配系統(tǒng)(24)中設置有一個用于監(jiān)視的壓力傳感器(20及29)，并將所述壓力傳感器接在監(jiān)視單元(32)上。
全文摘要
在采用一種用于監(jiān)視帶有多噴燃器系統(tǒng)的燃氣輪機的供給系統(tǒng)(10)的方法時，所述供給系統(tǒng)(10)至少具有一個分配系統(tǒng)(15、24)，通過此分配系統(tǒng)將多噴燃器系統(tǒng)工作所需的介質在壓力下分配給多個接入燃燒室的各個噴燃器(12…14)，采用如下方式可實現(xiàn)對故障可靠的判斷和分析，在燃氣輪機運行時持續(xù)地對至少一個分配系統(tǒng)(15、24)中的壓力損失進行測量將測出的壓力損失與標志燃氣輪機某種工作狀況的額定值進行比較，當測出的壓力損失與所屬的額定值偏離預定值時，則發(fā)出信號。
文檔編號G05B23/02GK1227308SQ9812697
公開日1999年9月1日 申請日期1998年11月9日 優(yōu)先權日1997年11月10日
發(fā)明者T·金基, G·米勒 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司