DE102005057995A1

DE102005057995A1 - Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung und damit ausgerüstete Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung

Info

Publication number: DE102005057995A1
Application number: DE102005057995A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Takasago Tanaka; Toshimitsu Takasago Morimoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: JP2006161662A; JP4568592B2; US20060117757A1; CN1807861A; DE102005057995B4; US7565792B2; CN100445536C

Abstract

Eine Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der Erfindung ist mit einem eine Verstärkung bestimmenden Abschnitt (21) und einem eine Zeitkonstante bestimmenden Abschnitt (22) versehen, welche Verstärkungs- und Zeitkonstantenwerte bestimmen, die für PI-Berechnungen verwendet werden, welche durch einen PI-Berechnungsabschnitt (14) durchgeführt werden. Der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt (21) legt eine niedrige Zeitkonstante für den PI-Berechnungsabschnitt 14 während Lastfluktuationen fest, wenn die Generator-Ausgangsleistung zunimmt, und legt eine hohe Zeitkonstante für den PI-Berechnungsabschnitt 14 fest, wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht. Infolgedessen ist bei Lastfluktuationen das Ansprechverhalten gut und einer raschen Temperaturänderung kann gefolgt werden, so dass eine Brennstoffgastemperatur nicht in Reaktion auf eine geringfügige Temperaturänderung bei maximaler Ausgangsleistung fluktuiert, wodurch eine stabile Brennstoffgastemperatur erreicht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung einer Gasturbine und bezieht sich insbesondere auf eine Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung, welche die Strömungsrate eines Brennstoffgases steuert bzw. regelt, das ein an bzw. in einem Brennstoffgassystem installiertes Heizelement passiert. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit der vorgenannten Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung ausgerüstet ist.

Eine herkömmliche Gasturbine besitzt ein Heizelement, das an einer einer Brennkammer vorangehenden Stufe installiert ist, um den Wirkungsgrad der Verbrennung eines Brennstoffs zu verbessern (siehe die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H11-236824).

10 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Brennstoffsystems einer herkömmlichen allgemeinen Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung. In einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1 sind ein Kompressor 2, eine Gasturbine 3 und ein Generator 5 konzentrisch miteinander verbunden, und der Generator 5 erzeugt elektrische Energie, indem der Gasturbine 3 durch ein von der Brennkammer 4 zugeführtes Verbrennungsgas ein Drehmoment geliefert wird.

Die Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1 versorgt die Brennkammer 4 mit Hochdruckluft, die durch den Kompressor 2 erzeugt wird, und bewirkt gleichzeitig eine Verbrennung, indem ein Brennstoffgas der Brennkammer 4 über ein Brennkammer-Strömungssteuerventil 8 zugeführt wird. Außerdem wird durch Zuführen der durch den Kompressor 2 erzeugten Hochdruckluft zu einem Heizelement 6 und durch Aufheizen einer spezifischen Menge des dem Heizelement 6 zugeführten Brennstoffgases in der der Brennkammer 4 vorangehenden Stufe der Wirkungsgrad der Verbrennung der Brennkammer 4 verbessert. Ein Bypass-Strömungssteuerventil 9 dient der Einstellung der Strömungsrate eines dem Heizelement 6 zugeführten Brennstoffgases, und ein Teil des dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 zugeführten Brennstoffgases wird einer auf die Brennkammer 4 folgenden Stufe ohne Erhitzung zugeführt, indem es das Heizelement 6 umgeht. In der auf das Heizelement 6 folgenden Stufe werden das in dem Heizelement 6 erhitzte Brennstoffgas und das durch Umgehen des Heizelements 6 nicht erhitzte Brennstoffgas gemischt und dem Brennkammer-Strömungssteuerventil 8 zugeführt. Außerdem ist die an das Heizelement 6 anschließende Stufe mit einem Temperaturerfassungselement 7 zum Messen der Gastemperatur des gemischten Brennstoffgases versehen.

Außerdem ist die Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1 mit einem Brennkammer-Strömungssteuerabschnitt 11, der den Hub bzw. den Öffnungsgrad eines Brennkammer-Strömungssteuerventils 8 vorgibt, und mit einem Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12 versehen, der eine Steuereingabe des Bypass-Strömungssteuerventils 9 steuernt. Durch Versorgen des Brennkammer-Strömungssteuerventils 8 mit einem Wert, der von dem Brennkammer-Strömungssteuerabschnitt 11 als Steuereingabe festgelegt wird, wird der Hub bzw. Öffnungsgrad des Brennkammer-Strömungssteuerventils 8 eingestellt bzw. angepasst, wodurch die Strömungsrate des der Brennkammer 5 zuzuführenden Brennstoffgases angepasst wird. Indem der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12 die Steuereingabe des Bypass-Strömungssteuerventils 9 basierend auf einer vorbestimmten Berechnung einstellt, wird die Strömungsrate des das Heizelement 6 umgehenden Brennstoffgases eingestellt.

Der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12 ist versehen mit:
einem Abschnitt 13 zum Bestimmen für die festgelegte Temperatur, welcher eine festgelegte Solltemperatur bestimmt und ausgibt, die eindeutig gemäß der Ausgangsleistung zu der Zeit bestimmt wird, zu der die Ausgangsleistung des Generators 5 geliefert wird; eine Subtrahiereinheit 15, die einen Differenzwert durch Vergleich mit einer von dem Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur bestimmten festgelegten Solltemperatur berechnet, wenn die Brennstoffgastemperatur durch das an der auf das Heizelement 6 folgenden Stufe vorgesehenen Temperaturerfassungselement 7 geliefert wird; und einem PI-Berechnungsabschnitt 14, der Berechnungen zur PI-Steuerung für die Subtraktionsergebnisse der Substrahiereinheit 15 durchführt, und eine Steuereingabe des Bypass-Strömungssteuerventils 9 erhält bzw. ermittelt. Der PI-Berechnungsabschnitt 14 wird vorab mit einer Verstärkung "K" und einer Zeitkonstante "T" versehen, die zur Berechnung für die PI-Steuerung notwendige Werte sind, und führt Berechnungen auf der Basis der Verstärkung "K" und der Zeitkonstante "T" durch. Dann wird die durch den PI-Berechnungsabschnitt 14 berechnete Steuereingabe an das Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert und der Hub bzw. Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils 9 wird auf der Basis der Steuereingabe eingestellt bzw. angepasst.

Wenn die Ausgangsleistung des Generators 5 geliefert wird, stellt der Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur dem PI-Berechnungsabschnitt 14 einen Wert als festgelegte Temperatur bereit, der gemäß der Ausgangsleistung zu diesem Zeitpunkt eindeutig bestimmt wird. 11 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung zwischen der Generator-Ausgangsleistung und für die festgelegte Temperatur.

Wie in 11 gezeigt ist, legt der Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur die festgelegte Solltemperatur auf eine Weise fest, dass die festgelegte Solltemperatur mit einer Zunahme der Generator-Ausgangsleistung ansteigt, bis die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung Wx erreicht. Wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung Wx übersteigt, wird außerdem die festgelegte Solltemperatur auf einen vorbestimmten Wert "τx" festgelegt.

Gemäß einem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H11-23682 offenbarten Verfahren, wie es in 11 gezeigt ist, steigt die von dem Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur festgelegte Temperatur entsprechend einer Zunahme der Generator-Ausgangsleistung während einer Laststeigerung (einschließlich dem Anfahren) rasch an. Daher ist es notwendig, dass der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12 auf die rasche Änderung reagiert, indem der Wert der Zeitkonstanten "T" in der PI-Steuerung bzw. -regelung klein eingestellt wird.

Wenn jedoch die Zeitkonstante "T" klein gewählt wird, wird auch auf eine geringfügige Änderung reagiert, obWOhl die Generator-Ausgangsleistung die angestrebte Maximalleistung Wx erreicht hat. Infolgedessen besteht ein Problem insofern, als die Verbrennungsgastemperatur nicht stabil sein kann, sondern fluktuiert, was einen unstabilen Verbrennungszustand in einer Brennkammer verursacht.

Wenn hingegen die Zeitkonstante "T" erhöht wird, besteht ein Problem insofern, als eine genaue Steuerung bzw. Regelung unmöglich ist, da die Brennstoffgastemperatur einer raschen Änderung der festgelegten Solltemperatur unter einem Zustand, bei dem die Generator-Ausgangsleistung während einer Lastzunahme und dergleichen fluktuiert, nicht folgen kann.

ABRISS DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung bereitzustellen, welche die Folgefähigkeit der Brennstoffgastemperatur bei einer Lastfluktuation verbessert, und die den Fluktuationsbereich der Brennstoffgastemperatur bei einer spezifischen Last (bei maximaler Ausgangsleistung) begrenzen kann.

Zur Erfüllung der obigen Aufgabe umfasst die Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst demnach ein Heizelement zum Erhitzen eines zugeführten Brennstoffgases, ein erstes Gassystem zum Zuführen des Brennstoffgases zu dem Heizelement, ein zweites Gassystem, das in einer dem Heizelement vorangehenden Stufe abzweigt und das Heizelement umgeht, und das mit dem ersten Gassystem in einer dem Heizelement folgenden Stufe verbunden ist, ein Temperaturerfassungselement zum Messen einer Gastemperatur eines Brennstoffgasgemischs, welches durch Mischen eines das erste Gassystem passierenden und von dem Heizelement erhitzten ersten Brennstoffgases und eines das zweite Gassystem ohne Erhitzen durch das Heizelement passierenden zweiten Brennstoffgases in einer dem Heizelement folgenden Stufe erzeugt wird, ein Bypass-Strömungssteuerventil zum Einstellen einer Strömungsrate des zweiten Brennstoffgases, und einen Bypass-Strömungssteuerabschnitt zum Steuern eines Öffnungsgrades des Bypass-Strömungssteuerventils, und einen Bypass-Strömungssteuerabschnitt, der einen Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils durch Ausführen einer Rückkoppelungssteuerung entsprechend einer Ausgangsleistung des Generators einstellt, indem eine PI-Steuerung, basierend auf Vergleichsergebnissen zwischen einer entsprechend einer Ausgangsleistung eines Generators festgelegten Solltemperatur und der von dem Temperaturerfassungselement erfassten Gastemperatur durchgeführt wird, und indem eine Verstärkung und eine Zeitkonstante in der PI-Steuerung entsprechend einer Ausgangsleistung des Generators geändert wird.

Entsprechend der Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der Erfindung ist es möglich, die Folgefähigkeit der Brennstoffgastemperatur während einer Lastfluktuation zu verbessern und gleichzeitig den Fluktuationsbereich der Brennstoffgastemperatur bei einer spezifischen Last (bei maximaler Ausgangsleistung) zu begrenzen. Infolgedessen kann unter jeder Betriebsbedingung ein stabiler Verbrennungszustand erzielt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung eines Verbrennungsgases verbessert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung versehen ist,
2 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Generator-Ausgangsleistung und einer festgelegten Solltemperatur,
3 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Generator-Ausgangsleistung und einer festgelegten Verstärkung,
4 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Generator-Ausgangsleistung und einer festgelegten Zeitkonstante,
5 ein weiteres Blockdiagramm eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung versehen ist,
6 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Brennstoffgastemperatur und einer festgelegten Verstärkung,
7 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Brennstoffgastemperatur und einer festgelegten Zeitkonstante,
8 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung versehen ist,
9 ein weiteres Blockdiagramm eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung versehen ist,
10 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer herkömmlichen Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung versehen ist, und
11 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Generator-Ausgangsleistung und einer festgelegten Temperatur bei einer herkömmlichen Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Erste Ausführungsform>
Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird nachstehend eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm eines Aufbaus eines Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen ist.
In 1 sind gleiche Teile wie in 10 mit den gleichen Symbolen versehen und deren detaillierte Beschreibung entfällt. Außerdem sind Wege von Brennstoffgas und Luft mit durchgezogenen Linien dargestellt, und Wege von Signalen festgelegter Werte und dergleichen, die für einen Block in einer nachfolgenden Stufe zu spezifizieren sind, sind mit gestrichelten Linien dargestellt.
Eine Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1a in 1 umfasst einen Kompressor 2 mit zu Hochdruckluft komprimierter angesaugter Umgebungsluft eine Gasturbine 3, die konzentrisch mit dem Kompressor 2 vorgesehen ist, eine Brennkammer 4, die der Gasturbine 3 ein Verbrennungsgas liefert, um die Gasturbine 3 zu drehen, und einen Generator 5, der durch die Drehung der Gasturbine 3 elektrische Energie erzeugt. Außerdem umfasst die Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1a in 1 ein Brennkammer-Strömungssteuerventil 8, das eine Strömungsrate eines der Brennkammer 4 zuzuführenden Brennstoffs festlegt, ein Heizelement 6, das ein Brennstoffgas in einer der Brennkammer 4 vorangehenden Stufe vorerhitzt, und ein Bypass-Strömungssteuerventil 9, das eine Strömungsrate eines durch Umgehen des Heizelements 6 nicht erhitzten Brennstoffgases festlegt.
Von dem Kompressor 2 erzeugte Hochdruckluft weist eine hohe Temperatur auf und führt einen Wärmeaustausch mit einem Brennstoffgas durch Zuführen eines Teils der Hochdruckluft zu dem Heizelement 6 durch. Indem das Heizelement 6 das Brennstoffgas in der der Brennkammer 4, welche das Brennstoffgas verbrennt, vorangehenden Stufe vorerhitzt, wird der Wirkungsgrad der Verbrennung des Brennstoffgases in der Brennkammer 4 verbessert. Außerdem werden in der dem Heizelement 6 folgenden Stufe ein von dem Heizelement 6 erhitztes Brennstoffgas und ein durch Umgehen des Heizelements 6 nicht erhitztes Brennstoffgas gemischt und dem Brennkammer-Strömungssteuerventil 8 zugeführt. Außerdem ist die dem Heizelement 6 folgende Stufe mit einem Temperaturerfassungselement 7 versehen, das die Gastemperatur der gemischten Brennstoffgase misst. Zusätzlich wird die Hochdruckluft, die den Wärmeaustausch in dem Heizelement 6 durchführt, von dem Brennstoffgas abgekühlt, so dass deren Temperatur abnimmt. Ssie wird dann der Gasturbine 3 zugeführt und zur Kühlung der Gasturbine 3 verwendet.
Ferner ist die Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1 mit einem Brennkammer-Strömungssteuerabschnitt 11, der den Hub bzw. Öffnungsgrad eines Strömungssteuerventils 8 festlegt, und mit einem Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12a, der den Öffnungsgrad eines Bypass-Strömungssteuerventils 9 steuertm, versehen. Hierbei wird durch das Liefern eines von dem Brennkammer-Strömungssteuerabschnitt 11 festgelegten Werts zu dem Brennkammer-Strömungssteuerventil 8 als Steuereingabe der Öffnungsgrad des Brennkammer-Strömungssteuerventils 8 eingestellt, wodurch die Strömungsrate eines der Brennkammer 4 zuzuführenden Brennstoffgases eingestellt wird. Außerdem wird die Brennstoffgastemperatur, die von dem in der dem Heizelement 6 folgenden Stufe vorgesehenen Temperaturerfassungselement 7 gemessen wird, dem Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12a zugeführt. Dann führt der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12a eine bestimmte Berechnung basierend auf der gemessenen Brennstoffgastemperatur durch und steuert den Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils 9, wodurch die Strömungsrate des das Heizelement 6 umgehenden Brennstoffgases eingestellt wird. Das Temperaturerfassungselement 7 ist beispielsweise ein Thermoelement.
Der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12a ist mit einem Abschnitt 13 zum Bestimmen der festgelegten Temperatur versehen, welche eine festgelegte Soll- bzw. Zieltemperatur bestimmt und ausgibt, die eindeutig gemäß der Ausgangsleistung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung des Generators 5 geliefert wird, bestimmt wird. Der Steuerabschnitt umfasst ferner eine Subtrahiereinheit, welche einen Differenzwert durch Vergleich der von dem Temperaturerfassungselement 7 der dem Heizelement 6 folgenden Stufe gelieferten Brennstoffgastemperatur mit einer von dem Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur bestimmten festgelegten Solltemperatur berechnet, und einen PI-Berechnungsabschnitt 14, der Berechnungen für eine PI-Steuerung bzw. -Regelung für die Subtraktionsergebnisse der Subtrahiereinheit 15 durchführt und eine Steuereingabe des Bypass-Strömungssteuerventils 9 ermittelt. Zusätzlich ist ein Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 vorgesehen, welcher den Wert einer Verstärkung „gain" für die Berechnungen, die der PI-Berechnungsabschnitt 14 durchführt, bestimmt, sowie ein Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22, welcher den Wert einer Zeitkonstante für die Berechnungen, die der PI-Berechnungsabschnitt 14 durchführt, bestimmt. Hierbei werden in dem PI-Berechnungsabschnitt 14 durch Verwendung der Verstärkung "K" (nachstehend als "festgelegte Verstärkung" ("specified gain") bezeichnet), die von dem Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 geliefert wird, und einer Zeitkonstante "T" (nachstehend als "festgelegte Zeitkonstante" bezeichnet), die von dem Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 geliefert wird, zunächst die Subtraktionsergebnisse der Subtrahiereinheit 15 mit "K" multipliziert (P-Berechnung). Dann wird ein Wert, der erhalten wird durch eine temporale Integration des Subtraktionsergebnisses der Subtrahiereinheit 15 auf der Basis der Integralzeit "T" multipliziert mit "K" (I-Berechnung), zu den "P"-Berechnungsergebnissen addiert (PI-Berechnung). 2 zeigt ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung zwischen einer Generator-Ausgangsleistung und einer festgelegten Temperatur.
Wie in 2 gezeigt ist, erhöht der Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur die festgelegte Temperatur mit einem vorbestimmten Verhältnis unmittelbar nach dem Anfahren („start-up"), bis die Generator-Ausgangsleistung eine vorbestimmte Ausgangsleistung "W0" erreicht, und wenn die vorbestimmte Ausgangsleistung "W0" erreicht ist, wird die festgelegte Temperatur so eingestellt, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "τO" konstant ist, bis die maximale Ausgangsleistung "Wx" erreicht ist. Der Wert bzw. die Größe der vorbestimmten Ausgangsleistung "W0" kann ein Wert sein, der sehr nahe an der maximalen Ausgangsleistung "Wx" liegt. Der Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur kann mit einer Tabelle versehen sein, welche den Wert für die festgelegte Temperatur enthält, die gemäß der Generator-Ausgangsleistung festzulegen ist, und kann mit einer Temperaturbestimmungsfunktion versehen sein, welche den Wert einer festzulegenden Temperatur bestimmt, wenn eine Generator-Ausgangsleistung geliefert wird. Hierbei ist die Temperaturbestimmungsfunktion eine Funktion mit einer Konfiguration, wie sie in 2 gezeigt ist, wobei die Generator-Ausgangsleistung als Abszissenachse und die festgelegte Temperatur als Ordinatenachse dient.
Wenn eine Ausgangsleistung eines Generators 5 geliefert wird, liefert der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 einen Wert, der eindeutig gemäß der Generator-Ausgangsleistung zum jeweiligen Zeitpunkt bestimmt wird, an den PI-Berechnungsabschnitt 14 als festgelegte Verstärkung.
3 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung zwischen der Generator-Ausgangsleistung und der festgelegten Verstärkung.
Wie in 3 gezeigt ist, legt der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 die Verstärkung so fest, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "KO" unmittelbar nach dem Anfahren konstant ist, bis die Generator-Ausgangsleistung den vorbestimmten Wert "WkO" erreicht, erhöht die Verstärkung von "KO", wenn die Ausgangsleistung "WkO" überschreitet, und legt dann, nachdem die Ausgangsleistung die vorbestimmte Ausgangsleistung "Wk1" erreicht hat, die festgelegte Verstärkung so fest, dass sie mit einem höheren vorbestimmten Wert "K1" als "KO" konstant ist, bis die maximale Ausgangsleistung "Wx" erreicht ist. Der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 kann mit einer Tabelle versehen sein, welche den Wert der gemäß der Generator-Ausgangsleistung festzulegenden Verstärkung enthält, und kann mit einer Verstärkungs-Bestimmungsfunktion versehen sein, welche den Wert einer festzulegenden Verstärkung bestimmt, wenn eine Generator-Ausgangsleistung geliefert wird. Hierbei ist die Verstärkungs-Bestimmungsfunktion eine Funktion mit einer Konfiguration, wie sie in 3 gezeigt ist, wobei die Generator-Ausgangsleistung als Abszissenachse dient und die festgelegte Verstärkung als Ordinatenachse dient.
Wenn eine Ausgangsleistung eines Generators 5 geliefert wird, liefert der Bestimmungsabschnitt 22 für die Zeitkonstante einen Wert, der gemäß der Generator-Ausgangsleistung zu dem jeweiligen Zeitpunkt eindeutig bestimmt wird, an den PI-Berechnungsabschnitt 14 als festgelegte Zeitkonstante. 4 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung der Generator-Ausgangsleistung und der festgelegten Zeitkonstante.
Wie in 4 gezeigt ist, spezifiziert der Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 die Zeitkonstante so, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "TO" unmittelbar nach dem Anfahren konstant ist, bis die Generator-Ausgangsleistung den vorbestimmten Wert "WtO" erreicht, die Zeitkonstante "TO" erhöht, wenn die Ausgangsleistung "WtO" überschreitet, und legt dann, nachdem die Ausgangsleistung den vorbestimmten Wert "Wt1" erreicht hat, die festgelegte Zeitkonstante so fest, dass sie bei einem größeren vorbestimmten Wert "T1" als "T0" konstant ist, bis die maximale Ausgangsleistung "Wx" erreicht ist. Der Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 kann mit einer Tabelle versehen sein, welche den Wert der gemäß der Generator-Ausgangsleistung festzulegenden Zeitkonstante enthält, und kann mit einer Zeitkonstanten-Bestimmungsfunktion versehen sein, welche den Wert einer Zeitkonstante bestimmt, die festzulegen ist, wenn eine bestimmte Generator-Ausgangsleistung geliefert wird. Hierbei ist die Zeitkonstanten-Bestimmungsfunktion eine Funktion, die eine Konfiguration gemäß 4 aufweist, wobei die Generator-Ausgangsleistung als Abszissenachse und die festgelegte Zeitkonstante als Ordinatenachse dienen.
Bei dem vorstehend beschrieben Aufbau wird zur Zeit von Lastfluktuationen, wenn die Generator-Ausgangsleistung zunimmt, eine kleine Zeitkonstante (TO) festgelegt. Daher ist das Ansprechverhalten gut, und es ist möglich, einer raschen Temperaturänderung zu folgen. Da außerdem eine große Zeitkonstante (T1) festgelegt wird, wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht, fluktuiert die Brennstoffgastemperatur nicht in Reaktion auf ein geringfügige Temperaturänderung, wodurch eine stabile Brennstoffgastemperatur erreicht wird.
Da außerdem eine geringe Verstärkung (KO) während Lastfluktuationen festgelegt wird, wenn die Generator-Ausgangsleistung zunimmt, wird ein sogenanntes „Überschießen" ("Over-Shooting") begrenzt, und da eine hohe Verstärkung (K1) festgelegt wird, wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht, wird eine Abweichung verringert, wodurch Fluktuationen der Brennstoffgastemperatur begrenzt werden.
Außerdem werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Verstärkung und die Zeitkonstante, die für PI-Berechnungen verwendet werden, entsprechend der Ausgangsleistung des Generators 5 bestimmt, können aber auch entsprechend der Brennstoffgastemperatur festgelegt werden. Hierbei ist, wie 5 zeigt, der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12a' derart aufgebaut, dass sowohl der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 als auch der Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 mit einer Brennstoffgastemperatur durch das Temperaturerfassungselement 7 beliefert werden. Außerdem ist 6 ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung zwischen der Brennstoffgastemperatur und der festgelegten Verstärkung, und 7 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung der Beziehung zwischen der Brennstoffgastemperatur und der festgelegten Zeitkonstante.
Wie in 6 gezeigt ist, legt der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 die Verstärkung so fest, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "K2" unmittelbar nach dem Anfahren konstant ist, bis die Brennstoffgastemperatur einen vorbestimmten Wert "τk2" erreicht, steigert die Verstärkung "K2", wenn die Brennstoffgastemperatur "τk2" übersteigt, und legt dann, nachdem die Brennstoffgastemperatur den vorbestimmten Wert "τk3" erreicht hat, die Verstärkung so fest, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "K3", der höher ist als "K2", konstant ist. Der Verstärkungs-Bestimmungsabschnitt 21 kann mit einer Tabelle versehen sein, welche die Werte der entsprechend der Brennstoffgastemperatur festzulegenden Verstärkung enthält, und kann mit einer Verstärkungs-Bestimmungsfunktion versehen sein, welche den Wert bzw. die Größe einer Verstärkung bestimmt, die festzulegen ist, wenn eine bestimmte Brennstoffgastemperatur geliefert wird. Hierbei ist die Verstärkungs-Bestimmungsfunktion eine Funktion mit einer in 6 gezeigten Konfiguration, bei der die Brennstoffgastemperatur als Abszissenachse und die festgelegte Verstärkung als Ordinatenachse dienen.
Wie in 7 gezeigt ist, legt der Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 die Zeitkonstante fest, so dass sie bei einem vorbestimmten Wert "T2" unmittelbar nach dem Anfahren konstant ist, bis die Brennstoffgastemperatur einen vorbestimmten Wert "τt2" erreicht, steigert die Zeitkonstante von "T2", wenn die Brennstoffgastemperatur "τt2" überschreitet und legt dann, nachdem die Brennstoffgastempe ratur den vorbestimmten Wert "τt3" erreicht hat, die Zeitkonstante so fest, dass sie bei einem vorbestimmten Wert "T3", der größer ist als "T2", konstant ist. Der Zeitkonstanten-Bestimmungsabschnitt 22 kann mit einer Tabelle versehen sein, welche den Wert der entsprechend der Brennstoffgastemperatur festzulegenden Zeitkonstante enthält, und kann mit einer Zeitkonstanten-Bestimmungsfunktion versehen sein, die den Wert einer festzulegenden Zeitkonstante bestimmt, wenn eine bestimmte Brennstoffgastemperatur geliefert wird. Hierbei ist die Zeitkonstanten-Bestimmungsfunktion eine Funktion mit einer in 7 gezeigten Konfiguration, wobei die Brennstoffgastemperatur als Abszissenachse und die festgelegte Zeitkonstante als Ordinatenachse dienen.
<Zweite Ausführungsform>
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 8 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Aufbaus einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung, die mit einer Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen ist. In 8 sind gleiche Abschnitte wie in 1 mit gleichen Symbolen versehen, und deren detaillierte Beschreibung entfällt.
Im Vergleich zu einer Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1a entsprechend der ersten Ausführungsform in 1 hat eine Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung 1b in 8 einen unterschiedlichen Aufbau eines Bypass-Strömungssteuerabschnitts. Ein Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12b gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist anstelle des PI-Berechnungsabschnitts 13 mit einem ersten und einem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 31, 32 mit einer vorab festgelegten unterschiedlichen Verstärkung und unterschiedlichen Zeitkonstante versehen. Außerdem sind ein erster und ein zweiter Nachführ- bzw. Nachlaufschalter („tracking switch")33, 34 zum jeweiligen Umschalten der Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 und der Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32, und ein Schaltsteuerabschnitt 35, welcher das Umschalten der ersten und zweiten Nachlaufschalter 33 und 34 steuert, vorgesehen.
Eine Verstärkung "K31", die von dem ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 festgelegt wird, wird auf einen kleineren Wert als eine von dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 festgelegte Verstärkung "K32" festgelegt. Außerdem wird eine von dem ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 festgelegte Zeitkonstante "T31" als kleinerer Wert festgelegt als eine von dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 festgelegte Zeitkonstante "T32". Hierbei wird in dem ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 unter Verwendung der Verstärkung "K31" und der Zeitkonstante "T31" ein von einer Subtrahiereinheit 15 gelieferter Differenzwert zwischen der von dem Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur bestimmten festgelegten Temperatur und der von dem Temperaturerfassungselement 7 gemessenen Brennstoffgastemperatur mit "K31" multipliziert ("P"-Berechnung). Dann wird ein Wert, der erhalten wird durch eine temporale Integration des Subtraktionsergebnisses der Subtrahiereinheit 15 auf der Basis der integralen Zeit "T31", multipliziert mit "K31" ("I"-Berechnung) unterzogener Wert zu den "P"-Berechnungsergebnissen addiert wird (PI-Berechnung). Andererseits wird in dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 unter Verwendung der Verstärkung "K32" und der Zeitkonstante "T32" ein von einer Subtrahiereinheit 15 gelieferter Differenzwert zwischen der von dem Bestimmungsabschnitt 13 für die festgelegte Temperatur bestimmten festgelegten Temperatur und der von dem Temperaturerfassungselement 7 gemessenen Brennstoffgastemperatur mit K32 multipliziert ("P"-Berechnung), und ein Wert, der erhalten wird durch einen temporale Integration des Subtraktionsergebnisses der Subtrahiereinheit 15 auf der Basis der integralen Zeit "T32", multipliziert mit "K32" ("I"-Berechnung), zu den "P"-Berechnungsergebnissen addiert (PI-Berechnung).
Durch Vergleich der Ausgangsleistung eines Generators 5 mit einem vorbestimmten Wert "W1" führt der Schaltsteuerabschnitt 35 eine Schaltsteuerung zwischen dem ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 und dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 basierend auf den Vergleichsergebnissen durch. Wenn die Generator-Ausgangsleistung kleiner ist als der vorbestimmte Wert "W1", werden die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert, und wenn die Generator-Ausgangsleistung größer als der vorbestimmte Wert "W1" ist, werden die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 an das Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert. Eine Schaltsteuerung, die durch den Schaltsteuerabschnitt 35 durchgeführt wird, wird nachstehend beschrieben.
Wenn die Ausgangsleistung des Generators 5 zuzunehmen beginnt (während Lastfluktuationen), versetzt der Schaltsteuerabschnitt 35 den ersten Nachlaufschalter 33 in den "EIN"-Zustand und versetzt den zweiten Nachlaufschalter 34 in einen Nachlaufzustand ("tracking condition"). Hierbei werden die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert, und das Bypass-Strömungssteuerventil 9 stellt seinen Hub bzw. Öffnungsgrad auf der Basis der Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 ein.
Hierbei werden zusätzlich in dem zweiten Nachlaufschalter 34, der in einen Nachlaufzustand versetzt ist, die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 gehalten. Die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 fluktuieren sukzessive entsprechend einer Temperaturänderung des Temperaturerfassungselements 7, aber der zweite Nachlaufschalter 34 kann nur die unmittelbar vorangehenden Rechenergebnisse halten, die von dem ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 ausgeführt werden.
Wenn die Ausgangsleistung des Generators 5 einen vorbestimmten Wert "W1" erreicht, versetzt der Schaltsteuerabschnitt 35 den zweiten Nachlaufschalter 34 in den "EIN"-Zustand, und versetzt den ersten Nachlaufschalter 33 in einen Nachlaufzustand, bis die maximale Ausgangsleistung "Wx" erreicht ist. Die vorbestimmte Ausgangsleistung "W1" kann ein Wert sein, der sehr nahe an der maximalen Ausgangsleistung "Wx" liegt. Hierbei werden die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31, die von dem zweiten Nachlaufschalter 34 unmittelbar vor dem Umschalten gehalten werden, dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 als erste Steuereingabe unmittelbar nach dem Umschalten geliefert, und das Bypass-Strömungssteuerventil 9 stellt seinen Öffnungsgrad auf der Basis der Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31, die von dem zweiten Nachlaufschalter 34 unmittelbar vor dem Umschalten gehalten werden, ein.
Nachdem eine Steuereingabe unmittelbar nach dem Umschalten geliefert wird, werden die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert, und das Bypass-Strömungssteuerventil 9 stellt seinen Hub bzw. Öffnungsgrad basierend auf den Berechnungsergebnissen des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 ein. Auf eine solche, oben beschriebene Weise kann eine rasche Änderung des festgelegten Öffnungsgrades unmittelbar nach dem Umschalten, bei dem sich die Verstärkung und die Zeitkonstante ändern, verhindert werden, was es ermöglicht, eine rasche Änderung der Brennstoffgastemperatur zu vermeiden.
Hierbei werden zusätzlich die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 durch den ersten Nachlaufschalter 33 gehalten, der in den Nachlaufzustand versetzt ist. Die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 fluktuieren sukzessive entsprechend einer Temperaturänderung des Temperaturerfassungselements 7, der erste Nachlaufschalter 33 kann aber auch die unmittelbar vorangehenden Berechnungsergebnisse halten, die von dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 durchgeführt werden.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird eine niedrige Zeitkonstante (T31) zur Zeit der Lastfluktuationen festgelegt, wenn die Generator-Ausgangsleistung zunimmt. Daher ist das Ansprechverhalten gut und es ist möglich, einer raschen Temperaturänderung zu folgen. Da außerdem eine hohe Zeitkonstante (T32) festgelegt ist bzw. wird, wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht, fluktuiert die Brennstoffgastemperatur nicht in Reaktion auf eine geringfügige Temperaturänderung, wodurch eine stabile Brennstoffgastemperatur erreicht wird. Da eine geringe Verstärkung (K31) während Lastfluktuationen spezifiziert ist, wenn die Generator-Ausgangsleistung zunimmt, wird ein sogenanntes "Überschießen" ("Over-Shooting") begrenzt, und da eine hohe Verstärkung (K32) spezifiziert wird, wenn die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht, wird eine Abweichung verringert, wodurch Fluktuationen der Brennstoffgastemperatur begrenzt werden.
Außerdem kann bei der maximalen Ausgangsleistung, indem der in den Nachlaufzustand versetzte erste Nachlaufschalter 33 die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 hält, auch in einem Zustand, bei dem die Ausgangsleistung des Generators 5 von der maximalen Ausgangsleistung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird, der Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils 9 auf der Basis der Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32, die von dem ersten Nachlaufschalter 33 unmittelbar nach dem Umschalten gehalten werden, wenn vom zweiten PI-Berechnungsabschnitt 32 auf den ersten PI-Berechnungsabschnitt 31 umgeschaltet wird, eingestellt werden. Infolgedessen kann eine rasche Änderung in dem festgelegten Öffnungsgrad unmittelbar nach dem Umschalten, bei dem sich die Verstärkung und die Zeitkonstante ändern, verhindert werden, wodurch eine rasche Änderung der Brennstoffgastemperatur vermieden werden kann.
Darüberhinaus ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut, dass zwei Arten von Berechnungen gewählt werden, die im Voraus festgelegt werden, und dass keine Berechnung einer Verstärkung und einer Zeitkonstante sequentiell entsprechend der Ausgangsleistung benötigt wird. Daher werden die Inhalte der Steuerung vereinfacht.
Ferner werden bei den vorliegenden Ausführungsformen die Verstärkung und die Zeitkonstante, die für PI-Berechnungen zu verwenden sind, entsprechend einer Ausgangsleistung des Generators 5 bestimmt, sie können aber auch entsprechend einer Brennstoffgastemperatur festgelegt werden. Hierbei ist gemäß 9 der Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12b' so aufgebaut, dass der Schaltsteuerabschnitt 35 mit einer Brennstoffgastemperatur durch das Temperaturerfassungselement 7 beliefert wird, und durch Vergleich der Brennstoffgastemperatur mit einem vorbestimmten Wert "τ2" der erste Nachlaufschalter 33 und der zweite Nachlaufschalter 34 gesteuert werden.
Hierbei versetzt bei Lastfluktuationen, wenn die Brennstoffgastemperatur zunimmt, der Schaltsteuerabschnitt 35 den ersten Nachlaufschalter 33 in den "EIN"-Zustand, und versetzt den zweiten Nachlaufschalter 34 in einen Nachlaufzustand, bis die Brennstoffgastemperatur einen vorbestimmten Wert "τ2" erreicht, und liefert die Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31 an das Bypass-Strömungssteuerventil 9 als eine Befehlsgröße des Ventilhubs bzw. -Öffnungsgrades. Wenn die Brennstoffgastemperatur einen vorbestimmten Wert "τ2" erreicht, schaltet außerdem der Schaltsteuerabschnitt 35 um und versetzt den ersten Nachlaufschalter 33 in den Nachlaufzustand und den zweiten Nachlaufschalter 34 in den "EIN"-Zustand. Hierbei werden unmittelbar nach dem Umschalten ebenso wie bei dem Bypass-Strömungssteuerabschnitt 12b die unmittelbar vorangehenden Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts 31, die von dem zweiten Nachlaufschalter 34 gehalten werden, dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert, und das Bypass-Strömungssteuerventil 9 stellt seinen Öffnungsgrad basierend auf den Berechnungsergebnissen ein. Dann werden, nachdem eine Steuereingabe unmittelbar nach dem Umschalten geliefert wird, die Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 dem Bypass-Strömungssteuerventil 9 geliefert, und das Bypass-Strömungssteuerventil 9 stellt seinen Hub bzw. Öffnungsgrad basierend auf den Berechnungsergebnissen des zweiten PI-Berechnungsabschnitts 32 ein. Zusätzlich kann der vorbestimmte Wert "τ2" ein Wert sein, der sehr nahe an der Brennstoffgastemperatur "τx" liegt, die gehalten wird, wenn der Generator mit maximaler Ausgangsleistung betrieben wird.
Bei jeder der Ausführungsformen gemäß der Erfindung wurde eine Steuerung des Öffnungsgrads durch das Bypass-Strömungssteuerventil 9 beschrieben, während die Generator-Ausgangsleistung vom Anfahren an zunimmt, bis die Generator-Ausgangsleistung die maximale Ausgangsleistung erreicht. Der Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils 9 kann aber auch auf ähnliche Weise gesteuert werden, wenn die Generator-Ausgangsleistung von der maximalen Ausgangsleistung abnimmt.
Außerdem kann bei jeder der Ausführungsformen, bei denen die Verstärkung und die Zeitkonstante entsprechend der Generator-Ausgangsleistung oder Brennstoffgastemperatur bestimmt wird, die Generator-Ausgangsleistung oder die Brennstoffgastemperatur, welche die Verstärkung und die Zeitkonstante bestimmen, mit einer vorbestimmten Toleranz versehen werden. Beispielsweise wird in der ersten Ausführungsform die Verstärkung als ein vorbestimmter Wert "K1" festgelegt, wenn die Generator-Ausgangsleistung eine vorbestimmte Ausgangsleistung "Wk1" erreicht, die Verstärkung kann aber auch als K1 festgelegt werden, wenn die Generator-Ausgangsleistung in einem höheren oder niedrigeren vorbestimmten Ausgangsleistungsbereich liegt, bei dem die vorbestimmte Ausgangsleistung "Wk1" als Mittelwert dient. Auf ähnliche Weise versetzt bei der zweiten Ausführungsform, wenn die Generator-Ausgangsleistung eine vorbestimmte Ausgangsleistung "W1" erreicht, der Schaltsteuerabschnitt 35 den zweiten Nachlaufschalter 34 in den "EIN"-Zustand, und versetzt den ersten Nachlaufschalter 33 in den Nachlaufzustand. Der Schaltsteuerabschnitt 35 kann aber auch den vorgenannten Schaltvorgang durchführen, wenn die Generator-Ausgangsleistung in dem höheren oder niedrigeren vorbestimmten Bereich liegt, wobei die vorbestimmte Ausgangsleistung "W1" als Mittelwert dient.
Ferner wurde bei jeder der obigen Ausführungsformen eine Steuerung des Hubs bzw. Öffnungsgrads des Bypass-Strömungssteuerventils 9 beschrieben, während die Generator-Ausgangsleistung vom Anfahren bis zur maximalen Ausgangsleistung ansteigt, der Hub bzw. Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils 9 kann aber auch auf ähnliche Weise gesteuert werden, wenn die Ausgangsleistung des Generators 5 so gesteuert wird, dass eine kleinere vorbestimmte Ausgangsleistung als die maximale Ausgangsleistung als Soll-Ausgangsleistung dient. In diesem Fall können die vorgenannten Wirkungen durch ähnliche Vorgehensweisen bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden, indem die "Soll-Ausgangsleistung bei einer Teillast" ("aimed output during a partial load") anstelle der "maximalen Ausgangsleistung" ("maximum output") gesetzt wird.

Claims

Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung mit: einem Heizelement zum Erhitzen eines zugeführten Brennstoffgases, einem ersten Gassystem zum Zuführen des Brennstoffgases zu dem Heizelement, einem zweiten Gassystem, das in einer dem Heizelement vorangehenden Stufe abzweigt und das Heizelement umgeht, und das mit dem ersten Gassystem in einer dem Heizelement folgenden Stufe verbunden ist, einem Temperaturerfassungselement zum Messen einer Gastemperatur eines Brennstoffgasgemischs, welches durch Mischen eines das erste Gassystem passierenden und von dem Heizelement erhitzten ersten Brennstoffgases und eines das zweite Gassystem ohne Erhitzen durch das Heizelement passierenden zweiten Brennstoffgases in einer dem Heizelement folgenden Stufe erzeugt wird, einem Bypass-Strömungssteuerventil zum Einstellen einer Strömungsrate des zweiten Brennstoffgases, und einem Bypass-Strömungssteuerabschnitt zum Steuern eines Öffnungsgrades des Bypass-Strömungssteuerventils, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Strömungssteuerabschnitt einen Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils durch Ausführen einer Rückkoppelungssteuerung entsprechend einer Ausgangsleistung des Generators einstellt, indem eine PI-Steuerung, basierend auf Vergleichsergebnissen zwischen einer entsprechend einer Ausgangsleistung eines Generators festgelegten Solltemperatur und der von dem Temperaturerfassungselement erfassten Gastemperatur durchgeführt wird, und indem eine Verstärkung und eine Zeitkonstante in der PI-Steuerung entsprechend einer Ausgangsleistung des Generators geändert wird.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 1, wobei eine Zeitkonstante als erste Zeitkonstante festgelegt wird, wenn der Generator eine maximale Ausgangsleistung aufweist, und eine Zeitkonstante mit einem niedrigeren Wert als dem der ersten Zeitkonstante während Lastfluktuationen festgelegt wird, und zwar unter Ausschluss einer maximalen Ausgangsleistung des Generators.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 2, wobei eine Zeitkonstante als zweite Zeitkonstante festgelegt wird, die niedriger ist als die erste Zeitkonstante unmittelbar nach dem Anfahren des Generators, und wobei während Lastfluktuationen des Generators eine Größe einer Zeitkonstante, die entsprechend einer Zunahme der Ausgangsleistung des Generators festzulegen ist, von der zweiten Zeitkonstante aus erhöht wird.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Verstärkung als erste Verstärkung bei einer maximalen Ausgangsleistung des Generators festgelegt wird, und eine Verstärkung mit einem niedrigeren Wert als dem der ersten Verstärkung während Lastfluktuationen festgelegt wird, und zwar unter Ausschluss einer maximalen Ausgangsleistung des Generators.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 4, wobei unmittelbar nach dem Anfahren des Generators eine Verstärkung als zweite Verstärkung, die kleiner ist als die erste Verstärkung, festgelegt wird, und während Lastfluktuationen des Generators eine Größe einer Verstärkung, die entsprechend einer Zunahme der Ausgangsleistung des Generators festzulegen ist, von der zweiten Verstärkung aus erhöht wird.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 1, wobei der Bypass-Strömungssteuerabschnitt umfasst: einen ersten PI-Berechnungsabschnitt, der einen Wert einer Zeitkonstante aufweist, die als dritte Zeitkonstante dient, und eine Berechnung durch PI-Steuerung durchführt, bei der eine Verstärkungsgröße als dritte Verstärkung dient, und einen zweiten PI-Berechnungsabschnitt, bei dem ein Wert einer Zeitkonstante als vierte Zeitkonstante dient, die größer ist als die dritte Zeitkonstante, und eine Berechnung durch PI-Steuerung durchführt, bei der ein Wert einer Verstärkung als vierte Verstärkung dient, die größer ist als die dritte Verstärkung, wobei ein Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils basierend auf Ergebnissen der von dem ersten PI-Berechnungsabschnitt während Lastfluktuationen des Generators durchgeführten Berechnung eingestellt wird, und wobei ein Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils basierend auf Ergebnissen der von dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt bei einer maximalen Ausgangsleistung des Generators durchgeführten Berechnung eingestellt wird.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 6, wobei der Bypass-Strömungssteuerabschnitt mit einem Nachlaufschalter versehen ist, der Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts und Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts umschaltet, wobei Berechnungsergebnisse des ersten PI-Berechnungsabschnitts von dem Nachlaufschalter während Lastfluktuationen des Generators ausgewählt werden, und Berechnungsergebnisse des zweiten PI-Berechnungsabschnitts von dem Nachlaufschalter bei maximaler Ausgangsleistung des Generators ausgewählt werden.
Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung nach Anspruch 7, wobei der Nachlaufschalter Berechnungsergebnisse eines Berechnungsabschnitts verfolgt, die zwischen dem ersten PI-Berechnungsabschnitt und dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt ausgewählt werden, und wobei ein Öffnungsgrad des Bypass-Strömungssteuerventils basierend auf Berechnungsergebnissen eingestellt wird, die von dem Nachlaufschalter unmittelbar nach dem Umschalten zwischen dem ersten PI-Berechnungsabschnitt und dem zweiten PI-Berechnungsabschnitt verfolgt werden.
Gasturbinen-Kraftwerkseinrichtung mit: einem Kompressor zum Erzeugen von Hochdruckluft durch Komprimieren von zugeführter Luft, einer Brennkammer, die eine Verbrennung durch Hochdruckluft von dem Kompressor und Brennstoffgas durchführt und Verbrennungsgas austrägt, und einer Gasturbine, die drehangetrieben wird, indem ihr Verbrennungsgas aus der Brennkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsanlage für Brennstoffgaserwärmung zum Steuern einer Temperatur eines der Brennkammer zugeführten Brennstoffgases nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen ist, dass in dem Heizelement das erste Brennstoffgas durch Wärmeaustausch zwischen dem ersten, dem Heizelement zugeführten Brennstoffgas und einem Teil der aus dem Kompressor ausgetragenen Hochdruckluft erhitzt wird, und ein Teil der durch Wärmeaustausch in dem Heizelement abgekühlten Hochdruckluft der Gasturbine zugeführt und zur Kühlung der Gasturbine verwendet wird.