DE102006008711B4

DE102006008711B4 - Eintrittsleitschaufel-steuerungsvorrichtung einer gasturbine

Info

Publication number: DE102006008711B4
Application number: DE102006008711A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Fujii; Kozo Toyama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2026-02-25
Also published as: US7422414B2; CN1908405B; DE102006008711A1; JP2007040171A; CN1908405A; JP4699130B2; US20070031238A1

Abstract

Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine, die in einer Gasturbine (1) mit einem Gasturbinenkörper (2), einer Brennkammer (3) und einem Kompressor (4) mit einer Eintrittsleitschaufel (6) installiert ist und die eine Öffnungssteuerung der Eintrittsleitschaufel (6) auszuführen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass ein ELS-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird, und zwar basierend auf einem von einem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (21) eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (A) derart, dass eine Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper (2) ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (22) eingestellten zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (B) derart, dass ein Druckverhältnis des Kompressors (4) ein Druckstoßverhältnis des Kompressors (4) nicht überschreitet, und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (23) eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (C) derart, dass ein Druck des von dem Gasturbinenkörper (2) ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer und einem Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel (= ELS; engl. Inlet Guide Vane = IGV).
Eine Gasturbine, die einen Gasturbinenkörper, eine Brennkammer und einen Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel beziehungsweise ELS umfasst, ist mit verschiedenen Steuerungsvorrichtungen und Schutzvorrichtungen ausgestattet, wie z. B. einer ELS-Steuerungsvorrichtung zum Durchführen einer Öffnungssteuerung einer Eintrittsleitschaufel, und einer Brennstoff-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der der Brennkammer zugeführten Brennstoffmenge.
Eine herkömmliche ELS-Steuerungsvorrichtung bestimmte einen ELS-Öffnungsbefehl basierend auf einer Gasturbinen-Ausgangsleistung, die mit der Eintrittslufttemperatur des Kompressors (der Temperatur der in den Kompressor einströmenden Luft) (korrigierte Gasturbinen-Ausgangsleistung: das Produkt eines Korrekturfaktors, der als Funktion der Eintrittslufttemperatur und der Gasturbinen-Ausgangsleistung bestimmt ist, und führte die Öffnungssteuerung des ELS gemäß diesem Befehl durch. Der Grund, warum die Gasturbinen-Ausgangsleistung mit der Eintrittslufttemperatur korrigiert wird, besteht darin, dass der ELS-Öffnungsbefehl unter Berücksichtigung der Dichte von Luft festgelegt wird, die sich je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur hoch oder niedrig ist, unterscheidet.
Die JP 1998-47079 A beschreibt eine Druckstoßausgleichs-Steuerungsvorrichtung (anti-surge control device) einer Gasturbine. Die JP 2003-206749 A beschreibt eine Gasturbinenanlage, die mit einer Steuerungsvorrichtung zum Durchführen einer ELS-Öffnungssteuerung versehen ist, so dass die Abgastemperatur eine vorbestimmte Temperatur annimmt.
Die oben beschriebene herkömmliche ELS-Steuerungsvorrichtung bestimmt die ELS-Öffnung nur aus der Gasturbinen-Ausgangsleistung, korrigiert mit der Eintrittslufttemperatur, und führt die folgenden Steuerarten nicht aus:

(1) eine ELS-Öffnungssteuerung derart, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases nicht das Abgastemperaturlimit erreicht;
(2) eine ELS-Öffnungssteuerung derart, dass das Druckverhältnis des Kompressors (das Verhältnis zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck) nicht das Druckstoßlimit (surge limit) des Kompressors erreicht;
(3) eine ELS-Öffnungssteuerung derart, dass der Druck des Abgases (Verbrennungsgases), das von dem Gasturbinenkörper ausgetragen wird (d. h. ein Gasturbinen-Gegendruck) nicht den Gasturbinen-Gegendruck-Grenzwert erreicht.

Falls die Abgastemperatur oder der Abgasdruck (Gasturbinen-Gegendruck) zu hoch werden, kann dies zu einem Schaden oder zu einem Bruch an einem Abgaskanal führen. Falls das Druckverhältnis zu hoch wird, kann es zu Druckstößen beziehungsweise zu Druckspitzen (surging) kommen, was eine Beschädigung oder einen Bruch des Kompressors verursacht. Somit ist es bei der ELS-Steuerungsvorrichtung auch nötig, eine ELS-Öffnungssteuerung unter Berücksichtigung der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses des Kompressors und des Abgasdrucks durchzuführen. Wenn beispielsweise in der Schutzvorrichtung der Gasturbine der Abgasdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Gasturbine zu einem Nothalt gebracht, und wenn das Druckverhältnis oder die Abgastemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, wird eine bestimmte Schutzfunktion durchgeführt. Damit der Dauerbetrieb (eine erhöhte Betriebszeit) der Gasturbine gewährleistet wird, während die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass diese Schutzfunktion im Rahmen eines Nothalts ausgeführt werden muss, ist es nötig, eine ELS-Öffnungssteuerung in der ELS-Steuerungsvorrichtung durchzuführen, bei der die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden.
Die Druckstoß-Ausgleichssteuerung (anti-surge control) der JP 1998-47079 A und die Abgastemperatursteuerung der JP 2003-206749 A nach obiger Angabe werden jeweils unabhängig durchgeführt und entsprechen nicht der die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und den Abgasdruck berücksichtigenden ELS-Öffnungssteuerung.
Aus der JP 2000-045791 A ist eine Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer und einem Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel bekannt, wobei unterschiedliche Abgastemperaturwerte für den Startvorgang und den Normalbetrieb einerseits und den Stoppvorgang andererseits als Funktionen des Kompressor-Ausgangsdrucks berechnet werden und eine Abweichung der gemessenen Abgastemperatur von dem berechneten Wert über einen PI-Regler zur Einstellung des Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrades verwendet wird.
Die Erfindung ist in Anbetracht der oben beschriebenen Umstände getätigt worden. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eintrittsleitschaufel(ELS)-Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, die eine ELS-Öffnungssteuerung unter Berücksichtigung der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses des Kompressors und des Abgasdrucks ausführen kann.
Ein erster Aspekt der Erfindung zur Erfüllung der obigen Aufgabe besteht in einer Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine, die in einer Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer und einem Kompressor mit einer Eintrittsleitschaufel installiert ist und die eine Öffnungssteuerung der Eintrittsleitschaufel auszuführen vermag, wobei ein ELS-Öffnungsbefehl eingestellt wird, und zwar basierend auf einem von einem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass eine Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein Druckverhältnis des Kompressors ein Druckstoßverhältnis des Kompressors nicht überschreitet, und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein Druck des von dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet.
Nach einem zweiten Aspekt kann ein Wert beziehungsweise eine Größe des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils höhere, ausgewählt werden, und der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads C, und zwar der jeweils niedrigere, kann ausgewählt werden, und der ausgewählte niedrigere Wert kann als ELS-Öffnungsbefehl eingestellt werden.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung kann ein Wert beziehungsweise eine Größe des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt werden, und der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils höhere, kann ausgewählt werden, und der ausgewählte höhere Wert kann als ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt werden.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung kann die ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine ferner umfassen:
ein Modusschaltmittel zum Schalten zwischen einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs, bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, und der ausgewählte niedrigere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl eingestellt wird, und einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes, bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, und der ausgewählte höhere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl eingestellt wird.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine wird nach dem ersten Aspekt der Erfindung der ELS-Öffnungsbefehl basierend auf dem von dem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass eine Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein Druckverhältnis des Kompressors ein Druckstoßverhältnis des Kompressors nicht überschreitet, und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad derart, dass ein Druck des von dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, eingestellt. Damit kann die ELS-Öffnungssteuerung unter Berücksichtigung der Abgastemperatur, des Druckverhältnisses des Kompressors und des Abgasdrucks durchgeführt werden. Somit kann der Dauerbetrieb der Gasturbine (erhöhte Betriebszeit) sichergestellt werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nothalt aus diesem Grund durchgeführt werden muss, verringert wird.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wird der Wert beziehungsweise die Größe des ersten ELS-Öffnungsgrads beziehungsweise der Wert beziehungsweise die Größe des zweiten ELS-Öffnungsgrads ausgewählt, und zwar der höhere, der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads C wird ausgewählt, und zwar der niedrigere, und der ausgewählte niedrigere Wert wird als ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt. Dadurch kann eine Eintrittsleitschaufel-Öffnungssteuerung, bei der die Priorität auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird, durchgeführt werden. Folglich kann der Nothalt der Gasturbine infolge eines Abgas-Druckanstiegs, beispielsweise eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs, zuverlässiger vermieden werden, um den Dauerbetrieb der Gasturbine (eine erhöhte Betriebszeit) zu gewährleisten.
Gemäß der Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine wird nach dem dritten Aspekt der Erfindung der Wert beziehungsweise die Größe des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads ausgewählt, und zwar der jeweils niedrigere, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads wird ausgewählt, und zwar der jeweils höhere, und der ausgewählte höhere Wert wird als Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl eingestellt. Dadurch kann die ELS-Öffnungssteuerung mit Priorität auf der Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes durchgeführt werden. Folglich kann ein Kompressor-Druckstoß (surge) zuverlässiger vermieden werden.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung nach dem vierten Aspekt der Erfindung wird auch ein Modusschaltmittel zum Schalten zwischen einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs, bei dem der Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder der Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads ausgewählt wird, und zwar der jeweils höhere, der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads ausgewählt wird, und zwar der jeweils niedrigere, und der ausgewählte niedrigere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl eingestellt wird, und einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes, bei dem der Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads oder der Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads, und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, und der ausgewählte höhere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl eingestellt wird. Damit kann eine ELS-Öffnungssteuerung, bei der die Priorität auf der Vermeidung eines Gasturbinen-Druckanstiegs liegt, oder eine ELS-Öffnungssteuerung, bei der die Priorität auf der Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes liegt, beliebig entsprechend dem Betriebszustand der Gasturbine ausgewählt werden.
Die Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, die der lediglich der Veranschaulichung dienen und somit die Erfindung nicht einschränken, besser verständlich, wobei zeigen:
1 ein Konzeptschaubild einer ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und der Gasturbine,
2 ein Blockdiagramm der Gesamtkonfiguration der obigen ELS-Steuerungsvorrichtung,
3 ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Abgastemperatur-Steuerabschnitts in der obigen ELS-Steuerungsvorrichtung,
4 ein Blockdiagramm der Konfiguration Steuerabschnitts zur Vermeidung eines Kompressor-Druckanstiegs in der obigen ELS-Steuerungsvorrichtung,
5 ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitts in der obigen ELS-Steuerungsvorrichtung,
6 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge eines Kompressors und der Abgastemperatur,
7 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors und der Abgastemperatur,
8 Beispiele eines ELS-Öffnungsplans, der die Abgastemperatursteuerung betrifft,
9 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge des Kompressors und dem Druckverhältnis,
10 ein Beispiel eines ELS-Öffnungsplans hinsichtlich der Kompressor-Druckstoßsteuerung,
11 eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem ELS-Öffnungsbefehl und dem Druckstoßverhältnis,
12 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem ELS-Öffnungsbefehl und dem Druckstoßverhältnis-Anpassungsbetrag,
13 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Eintrittsluftmenge des Kompressors und dem Abgasdruck,
14 ein Beispiel eines ELS-Öffnungsplans hinsichtlich der Abgasdrucksteuerung,
15 ein Blockdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
16 ein Blockdiagramm, welches die Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Erste Ausführungsform:
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Gasturbine 1 einen Gasturbinenkörper 2, eine Brennkammer 3 und einen Kompressor 4 mit einer mit der Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 gekoppelten Drehwelle. Diese Gasturbine 1 ist mit einem Energieerzeuger (Generator) 5 versehen, um einen Gasturbinen-Kraftwerksanlage zu bilden. Die Drehwelle des Generators 5 ist auch mit der Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 gekoppelt.
Somit wird, wenn ein Brennstoff in der Brennkammer 3 zusammen mit von dem Kompressor 4 komprimierter Hochdruck-Einlassluft verbrannt wird und der Gasturbinenkörper 2 durch das entstehende Verbrennungsgas gedreht wird, der Generator 5 im Drehantrieb durch den Gasturbinenkörper 2 angetrieben, um Energie zu erzeugen. Die erzeugte Energie des Generators 5 wird über ein Energieübertragungssystem (nicht gezeigt) übertragen. Das Verbrennungsgas (Abgas), das in dem Gasturbinenkörper 2 Arbeit geleistet hat und aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragen wurde, wird aus einem Schornstein 14 über einen Abgaskanal 13 in die Atmosphäre abgeführt. Bevor das Abgas aus dem Schornstein 14 abgeführt wird, kann seine Abwärme von einem Wärmetauscher oder dergleichen zurückgewonnen werden.
Während des Betriebs der Gasturbine wird die Eintrittsluftmenge des Kompressors 4 durch das Öffnen oder Schließen einer am Eintritt des Kompressors 4 vorgesehenen Eintrittsleitschaufel (im Folgenden ”ELS”) 6 eingestellt. Der Antrieb für das Öffnen oder Schließen der ELS 6 wird durch einen Aktuator 7, wie z. B. einen Servomotor durchgeführt, der für die ELS 6 vorgesehen ist. Die Öffnungssteuerung der ELS 6 (Antriebssteuerung über den Aktuator 7) wird durch eine ELS-Steuerungsvorrichtung 8 durchgeführt. Eine konkrete Konfiguration für diese Merkmale wird später beschrieben und Erfassungssignale, die von verschiedenen, in der Gasturbinen-Energieerzeugungsanlage vorgesehenen Detektoren ausgegeben werden, werden in die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 eingegeben.
Ein Wattmeter beziehungsweise Leistungsmesser 9 ist in dem Energieübertragungssystem des Generators 5 vorgesehen. Ein Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 und ein Eintrittsluft-Druckdetektor 11 sind an der Eintrittsseite des Kompressors 4 vorgesehen, während ein Gehäusedruckdetektor 12 an der Austrittsseite des Kompressors 4 vorgesehen ist. Ein Abgastemperaturdetektor 15 und ein Abgasdruckdetektor 16 sind an der Auslassseite des Gasturbinenkörpers 2 vorgesehen. Ein Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 ist an einem Drehwellenabschnitt der Gasturbine 1 vorgesehen.
Das Wattmeter beziehungsweise der Leistungsmesser 9 erfasst die erzeugte Energie des Generators 5 und gibt sein Erfassungssignal an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 erfasst die Temperatur von eintretender Luft an der Einlassseite des Kompressors 4 (d. h. die in den Kompressor 4 einströmende Luft), und gibt ein Erfassungssignal über die Eintrittslufttemperatur an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Eintrittsluft-Druckdetektor 11 erfasst den Druck von an der Einlassseite des Kompressors 4 eintretender Luft (d. h. der in den Kompressor 4 einströmenden Luft), und gibt ein Erfassungssignal über den Eintrittsluftdruck an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Gehäusedruckdetektor 12 erfasst den Gehäusedruck, der der Eintrittsluftdruck an der Auslassseite des Kompressors 4 ist (d. h. der Druck der aus dem Kompressor 4 ausgetragenen Eintrittsluft) und gibt eine Erfassungssignal über diesen Gehäusedruck an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Abgastemperaturdetektor 15 erfasst die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases und gibt ein Erfassungssignal über die Abgastemperatur an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Abgasdruckdetektor 16 erfasst den Gasturbinen-Gegendruck durch Erfassen des Drucks des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases und gibt ein Erfassungssignal über den Abgasdruck an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus. Der Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 erfasst die Drehgeschwindigkeit der Gasturbine 1 und gibt ein Erfassungssignal über die Gasturbinendrehgeschwindigkeit an die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 aus.
Die Gasturbinen-Energieerzeugungsanlage ist nicht nur mit der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 ausgestattet, sondern auch mit einer Brennstoff-Steuerungsvorrichtung zum Steuern der der Brennkammer 3 zugeführten Brennstoffmenge, sowie mit Schutzvorrichtungen zum Ausführen verschiedener Schutzvorgänge, wie z. B. dem Ausgeben eines Alarms, beispielsweise wenn der Abgasdruck, das Druckverhältnis des Kompressors oder die Abgastemperatur anormal hoch geworden ist oder dem Auslösen eines Nothalts der Gasturbine 1. Erläuterungen hierzu entfallen.
Die konkrete Konfiguration der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 wird im Folgenden beschrieben. Bezugnehmend auf 2 wird zunächst die Gesamtkonfiguration der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 beschrieben. Die Funktionen der ELS-Steuerungsvorrichtung werden durch Software gestellt und von einem Computer ausgeführt, dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern sie können auch von Hardware gestellt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, hat die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform 1 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als erstes ELS-Öffnungseinstellmittel, einen Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressordruckstoß als zweites ELS-Öffnungseinstellmittel und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als drittes ELS-Öffnungseinstellmittel.
In der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 wird ein ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf einem ELS-Öffnungs-grad A als erster ELS-Öffnung eingestellt, die von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 so eingestellt wird, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, auf einem ELS-Öffnungsgrad B als zweiter ELS-Öffnung, die von dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressordruckstoß derart eingestellt wird, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 (das Verhältnis zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck des Kompressors 4) das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 nicht überschreitet (d. h. eine Druckstoß-Grenzlinie oder Druckstoßlinie), und auf einem ELS-Öffnungsgrad C als dritter ELS-Öffnung, die von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so eingestellt wird, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet. Unter diesem ELS-Öffnungsbefehl D wird die Öffnungssteuerung des ELS 6 (Antriebssteuerung des Aktuators 7) durchgeführt.
Konkret wird der Wert beziehungsweise die Größe des von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrads A, oder die Größe beziehungsweise der Wert des von dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressordruckstoß eingestellten zweiten ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der jeweils höhere (d. h. die größere Öffnung) in einem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt. Dann wird der höhere ausgewählte Wert in den Selektor 24 eines höheren Werts (d. h. der ELS-Öffnungsgrad A oder der ELS-Öffnungsgrad B), oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der jeweils niedrigere (d. h. die kleinere Öffnung) in einem Selektor 25 für den niedrigeren Wert ausgewählt. Dieser niedrigere ausgewählte Wert in dem Selektor 25 des niedrigeren Werts (der ELS-Öffnungsgrad A, der ELS-Öffnungsgrad B oder der ELS-Öffnungsgrad C) wird als ELS-Öffnungsbefehl D übernommen. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 befindet sich also in einem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gegendruckanstiegs”, bei dem die oberste Priorität auf den ELS-Öffnungsgrad C zur Abgasdruck-Schutzsteuerung gelegt wird.
In der dargestellten Steuerschaltung sind ein Schalter 26, ein ELS-Öffnungssteuerabschnitt für den Start/das Hochfahren/den Stopp einer Gasturbine 27, und ein Rateneinsteller 28 in dieser Reihenfolge nach dem Selektor 25 eines niedrigeren Werts zum Zweck eines manuellen ELS-Betriebs (einer manuellen Einstellung eines ELS-Öffnungsbefehls) oder der Einstellung eines ELS-Öffnungsbefehls bei einer Lastabschaltung vorgesehen.
Der Schalter 26 nimmt normalerweise den niedrigeren ausgewählten Wert des Selektors 25 eines niedrigeren Werts für die automatische Steuerung der ELS 6 an und gibt sie aus. Wenn ein manuelles ELS-Auswahlsignal E über einen manuellen ELS-Selektor (nicht gezeigt) eingegeben wird, wählt der Schalter 26 eine Ausgabe eines Analogspeichers 29 aus und gibt sie aus, um auf einen manuellen Betrieb zu schalten. Bei dem manuellen Betrieb wird also die Ausgabe des Analogspeichers 29 (der manuell eingestellte ELS-Öffnungsgrad) als ELS-Öffnungsbefehl D übernommen. Die Ausgabe des Analogspeichers 29 wird durch eine Bedienungsperson erhöht oder verringert, die einen von einem Bildschirm angezeigten ELS-Öffnungsgrad-Zunahme-/Abnahmeknopf 30 betätigt. Beim Start, beim Hochfahren oder beim Stopp des Gasturbinenkörpers 2 (d. h. wenn die Drehgeschwindigkeit des Gasturbinenkörpers 2 keine Solldrehgeschwindigkeit ist), erzeugt der Generator 5 keine Energie, und es wird keine Gasturbinen-Ausgangsleistung (Generator-Ausgangsleistung) erhalten. Somit kann der ELS-Öffnungsgrad nicht auf der Basis der Generator-Ausgangsleistung eingestellt werden. Hierbei wird daher unabhängig von der Steuerung durch den Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21, den Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß und dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 die ELS-Öffnung in dem ELS-Öffnungssteuerabschnitt für den Start/das Hochfahren/den Stopp einer Gasturbine 27 (deren detaillierte Konfiguration entfällt) eingestellt und als der ELS-Öffnungsbefehl D übernommen.
Der Rateneinsteller 28 gibt seinen Eingabewert nicht unverändert als ELS-Öffnungsbefehl D aus, sondern begrenzt eine Zunahme oder Abnahme des Eingabewerts auf einen vorbestimmten Wert (Zunahmerate oder Abnahmerate) und gibt ihn aus, damit die ELS 6 nicht häufig einen Öffnungs- oder Schließvorgang entsprechend gewöhnlichen winzigen Änderungen in der Generator-Ausgangsleistung wiederholt. Bei Empfang einer Abschalt-Aktionsrate F unter Last, die von einer Schutzvorrichtung (nicht gezeigt) während einer Lastabschaltung des Generators 5 ausgegeben wird, übernimmt der Rateneinsteller 28 als ELS-Öffnungsbefehl D eine ELS-Öffnung mit höherem Wert, der basierend auf der Abschalt-Aktionsrate F unter Last eingestellt ist, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die ELS 6 geschlossen wird, gesteigert wird.
Als nächstes werden die konkreten Konfigurationen des Abgastemperatur-Steuerabschnitts 21, des Steuerabschnitts 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß und des Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitts 23 der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 auf der Basis der 3 bis 13 beschrieben.
Zunächst wird der Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 beschrieben. Bei einer Voruntersuchung wird ein Öffnungsplan beziehungsweise Öffnungsablauf der ELS 6 gemäß dem ein Betrieb so durchgeführt werden soll, dass die Abgastemperatur so nahe wie möglich an dem Abgastemperaturlimit liegt, basierend auf dem Wärmebilanz der Gasturbine 1 gebildet. In dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 wird eine ELS-Voröffnung basierend auf diesem ELS-Öffnungsplan eingestellt, und falls zu erwarten ist, dass die Abgastemperatur während des Betriebs den Grenzwert überschreitet, wird die -ELS-Voröffnung automatisch einer Rückkoppelungskorrektur unterzogen, um die ELS 6 zu öffnen (um den Öffnungsgrad zu erhöhen). Wie in 6 dargestellt ist, weist die Gasturbine die Eigenschaft auf, dass bei Zunahme der Menge an eintretender Luft die Abgastemperatur sinkt. Wenn die Abgastemperatur gesenkt werden soll, ist es somit empfehlenswert, die Menge an eintretender Luft durch Vergrößern der Öffnung der ELS zu erhöhen.
Im Einzelnen stellt ein Funktionsgenerator 31, wie in 3 gezeigt ist, einen Korrekturfaktor als Funktion einer von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 eingegebenen Kompressoreinlass-Eintrittslufttemperatur T1 ein. In einer Multipliziereinheit 32 wird die von dem Leistungsmesser 9 eingegebene Generator-Ausgangsleistung (Gasturbinen-Ausgangsleistung) W mit dem von dem Funktionsgenerator 31 eingestellten Korrekturfaktor multipliziert, um eine um die Eintrittslufttemperatur korrigierte Generator-Ausgangsleistung zu erhalten. Der Grund, warum die Generator-Ausgangsleistung um die Eintrittsluft-temperatur korrigiert wird, ist der, dass der ELS-Öffnungsgrad unter Berücksichtigung der Dichte von Luft bestimmt wird, die je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur hoch oder niedrig ist, unterschiedlich ist. In dem Funktionsgenerator 31 wird die Funktion beispielsweise so eingestellt, dass der Korrekturfaktor 1,0 ist, wenn die Eintrittslufttemperatur 15°C beträgt, 0,9, wenn die Eintrittslufttemperatur 10°C beträgt, und 1,1, wenn die Eintrittslufttemperatur 20°C beträgt.
Das Einstellen der ELS-Voröffnung wird durch Vorgeben zweier Linien vorgenommen, d. h. einer Linie L1 konstanter Abgastemperatur (eine Linie entlang einer Abgastemperatur-Grenzlinie L2) zum Begrenzen der Abgastemperatur auf beispielsweise 600°C, und einer Nachführlinie L3 für die temperaturgesteuerte Nachführung (eine Linie entlang einer Einlass-Verbrennungsgastemperatur-Grenzlinie L4) zum Begrenzen der Verbrennungsgastemperatur am Einlass des Gasturbinenkörpers 2, beispielsweise auf 1500°C, wie in 7 gezeigt ist, und durch Auswählen einer der Linien, die einen höheren Wert darstellt.
In einem Funktionsgenerator 33 wurde also eine Funktion eingestellt, welche den vorher erwähnten Öffnungsplan der ELS 6 hinsichtlich einer Abgastemperatursteuerung darstellt, d. h. eine Funktion, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, der die aus dem Gasturbinen-Wärmebilanz durch Voruntersuchung voreingestellte Linie L1 konstanter Abgastemperatur beibehält, und gemäß der ein Betrieb so durchgeführt wird, dass die Abgastemperatur so nahe wie möglich an dem Abgastemperaturlimit liegt (beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan S1 darstellt, wie er in 8 veranschaulicht ist). Basierend auf dieser den ELS-Öffnungsplan darstellenden Funktion wird der Öffnungsgrad der ELS 6, die der in der Multipliziereinheit 32 erhaltenen, um die Eintrittslufttemperatur korrigierten Generator-Ausgangsleistung entspricht, eingestellt. Ein Funktionsgenerator 34 stellt eine Funktion ein, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, der die durch Voruntersuchung anhand der Gasturbinen-Wärmebilanz voreingestellte temperaturgesteuerte Nachführlinie L3 beibehält (beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan S2 darstellt, wie er in 8 veranschaulicht ist). Basierend auf dieser den ELS-Öffnungsplan darstellenden Funktion wird die Öffnung beziehungsweise der Öffnungsgrad der ELS 6 eingestellt, welcher der in der Multipliziereinheit 32 erhaltenen, um die Eintrittslufttemperatur korrigierten Generator-Ausgangsleistung entspricht.
Ein Selektor 35 eines höheren Werts wählt den Wert beziehungsweise die Größe des in dem Funktionsgenerator 33 erhaltenen ELS-Öffnungsgrads aus, oder den in dem Funktionsgenerator 34 erhaltenen Wert des ELS-Öffnungsgrads, und zwar den höheren, und stellt den ausgewählten höheren Wert als ELS-Voröffnung ein. Dann wird, sofern keine Rückkoppelungskorrektur in einer Addierschaltung 36 vorgenommen wird, die in dem Selektor 35 eines höheren Werts eingestellte ELS-Voröffnung an den Selektor 24 eines höheren Werts (2) als den ELS-Öffnungsgrad A zur Abgastemperatursteuerung ausgegeben.
Falls eine Abgastemperatur T2 als Rückkoppelung von dem Abgastemperaturdetektor 15 gesendet wird, berechnet eine Subtrahierschaltung (Abweichungsberechnungseinheit) 38 eine Temperaturabweichung (T2–T3) zwischen dem Ergebnis einer Phasenvoreilkompensation für die Abgastemperatur T2 durch einen Phasenkompensator 37 (nicht notwendigerweise auf Phasenkompensation beschränkt) und einer Abgastemperatureinstellung (z. B. 600°C) T3, die von einem Abgastemperatureinsteller (nicht gezeigt) eingestellt wird.
Falls infolgedessen die Abgastemperatur T2 die Abgastemperatureinstellung T3 überschreitet und die Temperaturabweichung positiv ist, wird eine Proportional-Integral-Berechnung, basierend auf dieser Temperaturabweichung durch einen PI(Proportional-Integral)-Controller 39 durchgeführt, um einen Korrekturwert für die ELS-Voröffnung zu erhalten. Hierbei addiert die Addiereinheit 36 den Korrekturwert zu der ELS-Voröffnung, die von dem Selektor 35 eines höheren Werts ausgegeben wurde, um eine Rückkoppelungskorrektur der ELS-Voröffnungseinstellung vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnungseinstellung wird an den Selektor 24 eines höheren Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad A zur Abgastemperatursteuerung ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag für die ELS-Voröffnungseinstellung bei dieser Abgastemperatursteuerung darf in einem Korrekturbereich nur auf der positiven Seite liegen (z. B. 0 bis +20%) (d. h. nur auf der Seite, auf der die Öffnung der ELS 6 zunimmt), und es darf keine Rückkoppelungskorrektur auf der Seite vorgenommen werden, auf der die Öffnung des ELS 6 kleiner als die ELS-Voröffnung gemacht wird.
Als nächstes wird der Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß beschrieben. Nach einer Vorabuntersuchung wird ein Öffnungsplan der ELS 6, gemäß dem ein Betrieb so durchgeführt werden soll, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 so nahe wie möglich an einer Druckstoßlinie liegt, basierend auf der Wärmebilanz der Gasturbine 1 gebildet. In dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß gemäß 4 wird eine ELS-Voröffnung auf der Basis dieses ELS-Öffnungsplans eingestellt, und, falls das Druckverhältnis des Kompressors 4 während des Betriebs voraussichtlich den Grenzwert überschreitet, wird die ELS-Voröffnung automatisch einer Rückkoppelungskorrektur unterzogen, um die ELS 6 zu öffnen und die die Öffnung zu erweitern. Wie in 9 dargestellt ist, hat der Kompressor die Eigenschaft, dass bei Anstieg der eintretenden Luftmenge das Druckverhältnis des Kompressors 4 ebenfalls ansteigt, aber auch die Toleranz gegenüber der Druckstoßlinie ansteigt. Wenn die Toleranz des Druckverhältnisses gegenüber der Druckstoßlinie ansteigen soll, ist es somit empfehlenswert, die Menge an eintretender Luft zu erhöhen, indem die Öffnung der ELS 6 erweitert wird.
Im Einzelnen wird gemäß 4 eine Berechnung der unten angegebenen Gleichung in den Funktionsgeneratoren 41, 42 einer Multipliziereinheit 43, ein Subtrahiereinheit 44 und einem Signalgenerator 45, basierend auf der Kompressoreinlass-Eintrittslufttemperatur T1, eingegeben von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 durchgeführt, und eine Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit N wird von dem Gasturbinen-Drehgeschwindigkeitsdetektor 17 eingegeben, wodurch die Eintrittslufttemperatur T1 um die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit N korrigiert wird, um eine korrigierte Eintrittslufttemperatur zu erhalten. Bei dieser Gleichung bezieht sich die Zahl 3600 U/min auf die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit, wenn die Energieerzeugungsfrequenz 60 Hz beträgt, während die Gasturbinen-Drehgeschwindigkeit 3000 U/min beträgt, wenn die Energieerzeugungsfrequenz 50 Hz beträgt. Korrigierte Eintrittslufttemperatur = (Eintrittslufttemperatur T1 + 273,15) × (3600/Gasturbinengeschwindigkeit N)² – 273,15
Dann setzt ein Funktionsgenerator 46 einen Korrekturfaktor als Funktion der korrigierten Eintrittslufttemperatur. In einer Multipliziereinheit 47 wird die von dem Wattmeter 9 eingegebene Generator-Ausgangsleistung oder Gasturbinen-Ausgangsleistung W mit dem vom Funktionsgenerator 46 eingestellten Korrekturfaktor multipliziert, um eine um die Eintrittslufttemperatur korrigierte Generator-Ausgangsleistung zu erhalten. Der Grund, warum die Generator-Ausgangsleistung um die Eintrittslufttemperatur korrigiert wird, besteht darin, dass die ELS-Öffnung unter Berücksichtigung der Dichte von Luft, die sich je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur hoch oder niedrig ist, unterscheidet, bestimmt wird.
In einem Funktionsgenerator 48 ist eine Funktion eingestellt worden, welchen den vorgenannten Öffnungsplan des ELS 6 hinsichtlich der Steuerung zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß (beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan darstellt, wie er in 10 veranschaulicht ist), darstellt. Basierend auf dieser den ELS-Öffnungsplan darstellenden Funktion wird die Öffnung des ELS 6, die der in der Multipliziereinheit 47 erhaltenen, um die Eintrittslufttemperatur korrigierten Generator-Ausgangsleistung entspricht, bestimmt und als ELS-Voröffnung eingestellt. Es wird also eine Berechnung der folgenden Gleichung durchgeführt, um die ELS-Voröffnung zu erhalten: ELS-Voröffnung = FX (Generator-Ausgangsleistung) × FX (korrigierte Eintrittslufttemperatur).
Dann wird, sofern keine Rückkoppelungskorrektur in einer Addiereinheit 49 erfolgt, die in dem Funktionsgenerator 48 eingestellte ELS-Voröffnung an den Selektor eines höheren Werts 24 als ELS-Öffnungsgrad B für eine Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerung ausgegeben.
Falls ein Eintrittsluftdruck P1, insbesondere am Kompressor-Einlass, als Rückkoppelung von dem Eintrittsluft-Druckdetektor 11 geliefert wird, und ein Gehäusedruck P2, insbesondere am Kompressor-Auslass, als Rückkoppelung von dem Gehäusedruckdetektor 12 geliefert wird, erhält eine Dividiereinheit 50 das Verhältnis (P2/P1) zwischen dem Eintrittsluftdruck P1 und dem Gehäusedruck P2 als Druckverhältnis PR1 des Kompressors 4. Eine Subtrahiereinheit (Abweichungsberechnungseinheit) 51 berechnet eine Druckverhältnisabweichung (PR1–PR2) zwischen dem Druckverhältnis PR1 des Kompressors 4 und einer Druckstoßverhältnis-Einstellung PR2 zur Vermeidung eines Druckstoßes.
Wenn infolgedessen das Druckverhältnis PR1 des Kompressors 4 die Druckstoßverhältnis-Einstellung PR2 überschreitet, um die Druckverhältnisabweichung positiv zu gestalten, wird eine Proportional-Integral-Berechnung basierend auf dieser Druckverhältnisabweichung von einem PI-Controller 52 durchgeführt, um einen korrigierten Wert für die ELS-Voröffnung zu erhalten. Hierbei addiert die Addiereinheit 49 den Korrekturwert zu der ELS-Voröffnung, die von dem Funktionsgenerator 48 ausgegeben wird, um eine Rückkoppelungskorrektur der ELS-Voröffnungseinstellung vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnung wird an den Selektor 24 eines höheren Werts (2) als ELS-Öffnungsbefehl D für eine Kompressordruckstoß-Schutzsteuerung ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag für die ELS-Voröffnung bei dieser Kompressordruckstoß-Schutzsteuerung muss in einem Korrekturbereich nur auf der positiven Seite (z. B. 0 bis +20) (nämlich auf nur der Seite, auf der die Öffnung der ELS 6 zunimmt), wobei keine Rückkoppelungskorrektur auf derjenigen Seite vorzunehmen ist, auf der die Öffnung des ELS 6 kleiner gemacht wird als die ELS-Voröffnung.
Die Druckstoßverhältnis-Einstellung PR2 wird auf der Basis des ELS-Öffnungsbefehls D vorgenommen. Es wird also in dem Beispiel von 4 eine Berechnung der unten angegebenen Gleichung in den Funktionsgeneratoren 53, 54, 55 einer Multipliziereinheit 56 und einer Subtrahiereinheit 57 basierend auf dem von der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 ausgegebenen ELS-Öffnungsbefehl D sowie auf der von der Subtrahiereinheit 44 ausgegebenen korrigierten Eintrittslufttemperatur vorgenommen, um die Druckstoßverhältnis-Einstellung PR2 zu erhalten. Die Druckstoßverhältnis-Einstellung ist eine Größe mit einer geringen Marge (z. B. 20% des Druckstoß-Grenzwerts) in Bezug auf die Druckstoßlinie. Druckstoßverhältnis-Einstellung = FX (ELS-Öffnungsbefehl) – FX (ELS-Öffnungsbefehl) × (FX (korrigierte Eintrittsluft-Temperatur).
In dem Funktionsgenerator 54 ist eine Funktion eingestellt, welche die Beziehung zwischen dem ELS-Öffnungsbefehl und dem Druckstoßverhältnis darstellt, und ein Druckstoßverhältnis entsprechend dem ELS-Öffnungsbefehl D wird basierend auf dieser Funktion bestimmt. In dem Funktionsgenerator 53 ist eine Funktion eingestellt, welche die Beziehung zwischen der Eintrittslufttemperatur und einem Gewichtungsfaktor darstellt, und ein Gewichtungsfaktor entsprechend der korrigierten Eintrittslufttemperatur wird basierend auf dieser Funktion bestimmt. Dieser Gewichtungsfaktor nimmt einen kleinen Wert an, um eine Druckstoßverhältnis-Einstellung zu senken, wenn die Eintrittslufttemperatur hoch ist, wie im Sommer, während der Gewichtungsfaktor einen hohen Wert annimmt, um eine Druckstoßverhältnis-Einstellung anzuheben, wenn die Eintrittslufttemperatur niedrig ist wie im Winter. In der Multipliziereinheit 56 wird das im Funktionsgenerator 54 bestimmte Druckstoßverhältnis mit dem in dem Funktionsgenerator 53 bestimmten Gewichtungsfaktor multipliziert. Infolgedessen wird ein Druckstoßverhältnis, welches die Eintrittslufttemperatur berücksichtigt eingestellt. 11 zeigt Beispiele des dem ELS-Öffnungsbefehl D entsprechenden Druckstoßverhältnisses, wenn die Gewichtungsfaktoren für die korrigierten Eintrittslufttemperaturen von 10°C, 15°C und 20°C 0,9, 1,0 beziehungsweise 1,1 betragen.
In der dargestellten Ausführungsform ist außerdem der Funktionsgenerator 55 zum Einstellen einer Korrekturfunktion für die Feineinstellung vorhanden. Damit wird ein Feineinstellungsbetrag für das Druckstoßverhältnis erhalten, der für den ELS-Öffnungsbefehl D geeignet ist, so dass eine Subtraktion zwischen dem Druckstoßverhältnis-Feineinstellungsbetrag und dem in der Multipliziereinheit 56 erhaltenen Druckstoßverhältnis durchgeführt, und die Differenz als Druckstoßverhältnis eingestellt werden kann. Wenn beispielsweise die Beziehung (Funktion) zwischen dem ELS-Öffnungsbefehl D und dem Druckstoßverhältnis nicht die Form einer einfachen geraden Linie aufweist, wie es durch durchgezogene Linien in 11 angegeben ist, sondern in ihrer Neigung auf halben Weg geändert werden muss, wie durch eine strichpunktierte Linie in 11 angegeben ist, kann eine Funktion des ELS-Öffnungsbefehls D und des Druckstoßverhältnis-Einstellungsbetrags, wie es in 12 gezeigt ist, im Funktionsgenerator 55 eingestellt werden.
Als nächstes wird der Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 beschrieben. Bei einer Voruntersuchung wird ein erwarteter Öffnungsplan der ELS 6, gemäß dem der Abgasdruck während des Betriebs so nahe wie möglich an das Gasturbinen-Gegendrucklimit herankommt, basierend auf der Eintrittslufttemperatur gebildet. In dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 gemäß 5 wird eine ELS-Voröffnung basierend auf diesem ELS-Öffnungsplan eingestellt, und wenn der Abgasdruck während des Betriebs voraussichtlich einen Grenzwert überschreitet, wird die ELS-Voröffnung automatisch einer Rückkoppelungskorrektur unterzogen, um die ELS 6 zu schließen und die die Öffnung zu verkleinern. Wie in 13 dargestellt ist, hat die Gasturbine die Eigenschaft, dass wenn die Menge an Eintrittsluft zunimmt, der Abgasdruck ansteigt. Wenn der Abgasdruck gesenkt werden soll, ist es somit empfehlenswert, die Menge an Eintrittsluft durch Verkleinern der Öffnung der ELS 6 zu verringern.
Im Einzelnen stellt ein Funktionsgenerator 61 gemäß 5 einen Korrekturfaktor als Funktion der Kompressoreinlass-Eintrittslufttemperatur T1 ein, die von dem Eintrittsluft-Temperaturdetektor 10 eingegeben wird. In einer Multipliziereinheit 62 wird die Generator-Ausgangsleistung (Gasturbinen-Ausgangsleistung) W, die von dem Wattmeter 9 eingegeben wird, mit dem von dem Funktionsgenerator 61 eingestellten Korrekturfaktor multipliziert, um eine um eine Eintrittslufttemperatur korrigierte Generator-Ausgangsleistung zu erhalten. Der Grund, warum die Generator-Ausgangsleistung mit der Eintrittslufttemperatur korrigiert wird, besteht darin, dass die ELS-Öffnung unter Berücksichtigung der Dichte von Luft bestimmt wird, die sich je nachdem, ob die Eintrittslufttemperatur hoch oder niedrig ist, unterschiedlich ist.
Eine Funktion, die den vorgenannten Öffnungsplan der ELS 6 hinsichtlich der Abgasdruck-Schutzsteuerung darstellt (beispielsweise eine Funktion, die einen ELS-Öffnungsplan darstellt, wie er in 14 veranschaulicht ist), ist in einem Funktionsgenerator 63 eingestellt. Basierend auf dieser Funktion, welche den ELS-Öffnungsplan darstellt, wird die Öffnung beziehungsweise der Öffnungsgrad der ELS 6, welche der von der Multipliziereinheit 62 erhaltenen Generator-Ausgangsleistung, korrigiert um die Eintrittslufttemperatur, entspricht, bestimmt und als ELS-Voröffnung eingestellt. Dann wird solange, bis eine Rückkoppelungskorrektur in einer Addiereinheit 64 vorgenommen wird, die ELS-Voröffnung in dem Funktionsgenerator 63 eingestellt und an den Selektor 24 eines höheren Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad C für eine Abgasdruck-Schutzsteuerung ausgegeben.
Falls ein Abgasdruck P3 als Rückkoppelung von dem Abgasdruckdetektor 16 geliefert wird, berechnet eine Subtrahiereinheit (Abweichungsberechnungseinheit) 65 eine Druckabweichung (P4–P3) zwischen dem Abgasdruck P3 und einer Abgasdruckeinstellung P4, insbesondere obere Grenzwerteinstellung, gesetzt von einem Abgasdruck-Einsteller (nicht gezeigt).
Falls infolgedessen der Abgasdruck P3 die Abgasdruckeinstellung P4 überschreitet, um die Druckabweichung negativ zu machen, wird eine PI-Berechnung, basierend auf dieser Druckabweichung durch einen PI-Controller 66 ausgeführt, um einen negativen Korrekturwert für die ELS-Voröffnung zu erhalten. Hierbei wird der negative Korrekturwert in der Addiereinheit 64 zu der von dem Funktionsgenerator 63 ausgegebenen ELS-Voröffnung hinzugefügt (d. h. der Korrekturwert wird von der ELS-Voröffnung abgezogen), um eine Rückkoppelungskorrektur der ELS-Voröffnungseinstellung vorzunehmen. Diese korrigierte ELS-Voröffnung wird an den Selektor 24 eines höheren Werts (2) als ELS-Öffnungsgrad C für die Abgasdruck-Schutzsteuerung ausgegeben. Der Rückkoppelungskorrekturbetrag für die ELS-Voröffnungseinstellung bei dieser Abgasdruck-Schutzsteuerung darf sich in einem Korrekturbereich nur auf der negativen Seite befinden (d. h. nur auf der Seite, auf der die Öffnung der ELS 6 verringert wird), und es wird keine Rückkoppelungskorrektur auf der Seite vorgenommen, auf der die Öffnung des ELS-6 größer gemacht wird als die ELS-Voröffnung.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 der Gasturbine der Ausführungsform 1 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf dem ELS-Öffnungsgrad A von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 so eingestellt, dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet, und der ELS-Öffnungsgrad B von dem Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß derart, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 nicht überschreitet (d. h. eine Druckstoßlinie), und der ELS-Öffnungsgrad C von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 derart, dass der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet. Damit kann eine ELS-Öffnungssteuerung durchgeführt werden, bei der die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden. Folglich kann der Dauerbetrieb der Gasturbine (erhöhte Betriebszeit) gewährleistet werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion, z. B. im Rahmen eines Nothalts ausgeführt werden muss, verringert wird.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung 8 der Gasturbine der Ausführungsform 1 wird im Einzelnen entweder der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads B, der höher ist, ausgewählt, und dieser höhere ausgewählte Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads C, der niedriger ist, ausgewählt, und dieser ausgewählte niedrigere Wert wird als ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt. Dadurch kann eine ELS-Öffnungssteuerung durchgeführt werden, bei der die Priorität auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird. Folglich kann der Nothalt der Gasturbine 1 infolge eines Abgasdruckanstiegs oder Gasturbinen-Gegendruckanstiegs zuverlässiger vermieden werden, um den Dauerbetrieb der Gasturbine 1 (eine erhöhte Betriebszeit) zu gewährleisten.
Die Konfigurationen des ersten ELS-Öffnungseinstellmittels, des zweiten ELS-Öffnungseinstellmittels und des dritten ELS-Öffnungseinstellmittels sind notwendigerweise auf den Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21, den Steuerabschnitt 22 zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß und dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 beschränkt. Das erste ELS-Öffnungseinstellmittel kann derart sein, dass die erste ELS-Öffnung so eingestellt wird, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet. Das zweite ELS-Öffnungseinstellmittel kann derart sein, dass die zweite ELS-Öffnung so eingestellt wird, dass das Druckverhältnis des Kompressors nicht das Druckstoßverhältnis des Kompressors überschreitet. Das dritte ELS-Öffnungseinstellmittel kann derart sein, dass die dritte ELS-Öffnung so eingestellt ist, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet.
Zweite Ausführungsform:
15 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In 15 werden die gleichen Abschnitte wie in 2 mit den gleichen Bezugsziffern und Symbolen wie bei 2 bezeichnet. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 einer Gasturbine gemäß der obigen ersten Ausführungsform befindet sich in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs”. Andererseits befindet sich eine ELS-Steuerungsvorrichtung 78 einer Gasturbine gemäß der vorliegenden zweiten Ausführungsform in einem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”. Dieses Merkmal wird nachstehend beschrieben. Weitere Merkmale sind jedoch die gleichen wie bei der obigen ersten Ausführungsform und ihre Erläuterung entfällt hier (siehe 1 bis 5).
Wie in 15 gezeigt ist, besitzt die ELS-Steuerungsvorrichtung 78 der vorliegenden Ausführungsform 2 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als erstes ELS-Öffnungseinstellmittel, einen Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 als zweites ELS-Öffnungseinstellmittel, und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als drittes ELS-Öffnungseinstellmittel.
In der ELS-Steuerungsvorrichtung 78 wird ein ELS-Öffnungsbefehl D, bei dem die Priorität auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird, basierend auf einem ELS-Öffnungsgrad A als von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellter erster ELS-Öffnung derart eingestellt, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet, auf einem ELS-Öffnungsgrad B als zweiter, von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellter ELS-Öffnung derart, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 (das Druckverhältnis zwischen dem Eintrittsluftdruck am Einlass und dem Eintrittsluftdruck am Auslass des Kompressors 4) das Druckstoßverhältnis (d. h. die Druckstoßlinie) des Kompressors 4 nicht überschreitet, und auf einem ELS-Öffnungsgrad C als von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als dritte ELS-Öffnung derart, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet. Unter diesem ELS-Öffnungsbefehl D wird die Öffnungssteuerung der ELS 6 (Antriebssteuerung eines Aktuators 7) durchgeführt.
Konkret ausgedrückt wird der Wert des von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der jeweils niedrigere (d. h. der geringere Öffnungsgrad) in einem Selektor 25 eines niedrigeren Werts ausgewählt. Dann wird der niedrigere ausgewählte Wert in dem Selektor 25 eines niedrigeren Werts (d. h. der ELS-Öffnungsgrad A oder der ELS-Öffnungsgrad C), oder der Wert des von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten zweiten ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der jeweils höhere (d. h. der größere Öffnungsgrad) in dem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt und an ein Schaltelement 26 ausgegeben. Dieser höhere ausgewählte Wert in dem Selektor 24 eines höheren Werts (der ELS-Öffnungsgrad A, der ELS-Öffnungsgrad B oder der ELS-Öffnungsgrad C) wird als ELS-Öffnungsbefehl D übernommen. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 78 befindet sich also in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”, bei dem höchste Priorität auf den ELS-Öffnungsgrad B für die Steuerung zum Schutz vor einem Kompressor-Druckstoß gelegt wird.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung 78 der Gasturbine der Ausführungsform 2 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf dem von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 derart eingestellten ELS-Öffnungsgrad A, dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet, dem von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 so eingestellten ELS-Öffnungsgrad B, dass der Druckstoß des Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d. h. die Druckstoßlinie) nicht überschreitet, und auf dem von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so eingestellten ELS-Öffnungsgrad C, dass der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet, eingestellt. Damit kann die ELS-Steuerungsvorrichtung so durchgeführt werden, dass die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden. Folglich kann der Dauerbetrieb der Gasturbine (eine erhöhte Betriebszeit) gewährleistet werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion wie z. B. im Rahmen eines Nothalts durchgeführt werden muss, geringer ist.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung 78 der Gasturbine in der zweiten Ausführungsform wird im Einzelnen der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der niedrigere ausgewählt; dieser ausgewählte niedrigere Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der höhere, wird ausgewählt, und dieser höhere ausgewählte Wert wird als ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt. Dadurch kann eine ELS-Steuerungsvorrichtung durchgeführt werden, bei der die Priorität auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird. Folglich kann ein Kompressor-Druckstoß zuverlässiger vermieden werden.
Dritte Ausführungsform:
16 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der Gesamtkonfiguration einer ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In 16 werden die gleichen Abschnitte wie die in 2 und 15 mit den gleichen Bezugsziffern und Symbolen versehen, wie bei den 2 und 15. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 8 einer Gasturbine gemäß der obigen ersten Ausführungsform befindet sich in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs”. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 78 einer Gasturbine gemäß der zweiten Ausführungsform befindet sich in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”. Andererseits ist eine ELS-Steuerungsvorrichtung 88 einer Gasturbine gemäß der dritten Ausführungsform so konfiguriert, dass sie zwischen dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs” und dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes” umschaltet. Dieses Merkmal wird nachstehend beschrieben, andere Merkmale sind jedoch die gleichen wie bei den vorher erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen, und deren Erläuterung entfällt hier (siehe 1 bis 5 und 15).
Wie in 16 gezeigt ist, besitzt die ELS-Steuerungsvorrichtung 88 der vorliegenden Ausführungsform 3 einen Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 als erstes ELS-Öffnungssteuermittel, einen Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 als zweites ELS-Öffnungseinstellmittel, und einen Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 als drittes ELS-Öffnungseinstellmittel.
In der ELS-Steuerungsvorrichtung 88 wird ein ELS-Öffnungsbefehl D, der die Priorität auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendrucks oder auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes legt, basierend auf einem ELS-Öffnungsgrad A als von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellter erster ELS-Öffnung derart, dass die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet, auf einem ELS-Öffnungsgrad B als von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellter zweiter ELS-Öffnung derart, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 (das Druckverhältnis zwischen dem Eintrittsluftdruck am Einlass und am Auslass des Kompressors 4) das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d. h. die Druckstoßlinie) nicht überschreitet, und auf einem ELS-Öffnungsgrad C als dritter von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellter ELS-Öffnung derart, dass der Druck des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases den Grenzwert nicht überschreitet. Unter diesem ELS-Öffnungsbefehl D wird die Öffnungssteuerung der ELS 6 (Antriebssteuerung des Aktuators 7) durchgeführt.
Konkret wird im Fall des ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs” der Wert des von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert des von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten zweiten ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der höhere (d. h. der größere Öffnungsgrad) in einem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählt. Dann wird der in dem Selektor 24 eines höheren Werts ausgewählte höhere Wert (d. h. der ELS-Öffnungsgrad A oder der ELS-Öffnungsgrad B), oder der Wert des von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellten ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der niedrigere (d. h. der kleinere Öffnungsgrad) in einem Selektor 25 eines niedrigeren Werts ausgewählt. Dieser in dem Selektor 25 eines niedrigeren Werts ausgewählte niedrigere Wert (der ELS-Öffnungsgrad A, der ELS-Öffnungsgrad oder der ELS-Öffnungsgrad C) wird als der ELS-Öffnungsbefehl D übernommen. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 88 befindet sich also in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs”, bei dem oberste Priorität auf den ELS-Öffnungsgrad C für eine Abgasdrück-Schutzsteuerung gelegt wird.
Bei dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes” wird andererseits der von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellte Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 eingestellte Wert des ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der niedrigere (d. h. der kleinere Öffnungsgrad), in einem Selektor 81 eines niedrigeren Werts ausgewählt. Dann wird der in dem Selektor 81 eines niedrigeren Werts ausgewählte niedrigere Wert (d. h. der ELS-Öffnungsgrad A oder der ELS-Öffnungsgrad C), oder der von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellte Wert des zweiten ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der höhere (d. h. der größere Öffnungsgrad) in einem Selektor 82 eines höheren Werts ausgewählt. Dieser in dem Selektor 82 des höheren Werts ausgewählte höhere Wert (der ELS-Öffnungsgrad A, der ELS-Öffnungsgrad B oder der ELS-Öffnungsgrad C), wird als ELS-Öffnungsbefehl D genommen. Die ELS-Steuerungsvorrichtung 88 befindet sich also in dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”, bei dem oberste Priorität auf den ELS-Öffnungsgrad B für die Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerung gelegt wird.
Bei Empfang eines Modusschaltsignals G von einem Modusschalter (nicht gezeigt) schaltet ein Schaltelement 83 als Modusschaltmittel ein Ausgangssignal auf ein Schaltelement 26 (d. h. ein Ausgangssignal zum Einstellen des ELS-Öffnungsbefehls D) entweder von dem Ausgangssignal des Selektors 25 eines niedrigeren Werts (des in dem Selektor 25 eines niedrigen Werts gewählten ELS-Öffnungsgrads A, ELS-Öffnungsgrads B oder ELS-Öffnungsgrads C) zu dem Ausgangssignal des Selektors 82 eines höheren Werts (des in dem Selektor eines höheren Werts 82 ausgewählten ELS-Öffnungsgrads A, ELS-Öffnungsgrads B oder ELS-Öffnungsgrads C), oder von dem Ausgangssignal des Selektors 82 eines höheren Werts zu dem Ausgangssignal des Selektors 25 eines niedrigeren Werts. Mit anderen Worten schaltet das Schaltelement 83 entweder von dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs” zu dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”, oder von dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes” zu dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Druckanstiegs” basierend auf dem Modusschaltsignal G. Der Modusschalter ist von einem manuellen Typ, der das Modusschaltsignal G ausgibt, wenn er von einer Bedienungsperson betätigt wird. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern es kann auch ein Schalter sein, der unter vorbestimmten Bedingungen automatisch das Modusschaltsignal G ausgibt.
Gemäß der ELS-Steuerungsvorrichtung 88 der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform 3 nach obiger Beschreibung wird der ELS-Öffnungsbefehl D basierend auf dem von dem Abgastemperatur-Steuerabschnitt 21 eingestellten ELS-Öffnungsgrad A derart eingestellt, dass die Abgastemperatur den Grenzwert nicht überschreitet, auf dem von dem Kompressor-Druckstoß-Schutzsteuerabschnitt 22 eingestellten ELS-Öffnungsgrad B derart, dass das Druckverhältnis des Kompressors 4 das Druckstoßverhältnis des Kompressors 4 (d. h. die Druckstoßlinie) nicht überschreitet, und auf dem von dem Abgasdruck-Schutzsteuerabschnitt 23 so eingestellten ELS-Öffnungsgrads C derart, dass der Abgasdruck den Grenzwert nicht überschreitet. Damit kann die ELS-Steuerungsvorrichtung so durchgeführt werden, dass die Abgastemperatur, das Druckverhältnis des Kompressors und der Abgasdruck berücksichtigt werden. Folglich kann der Dauerbetrieb der Gasturbine (eine erhöhte Betriebszeit) gewährleistet werden, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzfunktion, wie z. B. im Rahmen eines Nothalts, ausgeführt werden muss, geringer ist.
Die ELS-Steuerungsvorrichtung 88 der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform 3 ist im Einzelnen mit dem Schaltelement 83 zum Schalten zwischen dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs” ausgestattet, wobei der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der höhere, ausgewählt wird, dieser höhere ausgewählte Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der niedrigere, ausgewählt wird, und dieser ausgewählte niedrigere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt wird, und wobei dem ”Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes”, bei dem der Wert des ELS-Öffnungsgrads A oder der Werts des ELS-Öffnungsgrads C, und zwar der niedrigere, ausgewählt wird, dieser ausgewählte niedrigere Wert oder der Wert des ELS-Öffnungsgrads B, und zwar der höhere, ausgewählt wird, und dieser ausgewählte höhere Wert als ELS-Öffnungsbefehl D eingestellt wird. Damit kann eine ELS-Steuerung, bei der die Priorität auf die Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs gelegt wird, oder eine ELS-Öffnungssteuerung, bei der die Priorität auf die Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes gelegt wird, beliebig entsprechend dem Betriebsstatus der Gasturbine 1 ausgewählt werden.
Die vorliegende Erfindung, die sich auf die ELS-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine bezieht, ist für ihre Anwendung bei der Ausführung einer angemesseneren ELS-Öffnungssteuerung von Nutzen, beispielsweise im Hinblick auf den Dauerbetrieb oder dens Instrumentenschutz der Gasturbine.

Claims

Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine, die in einer Gasturbine (1) mit einem Gasturbinenkörper (2), einer Brennkammer (3) und einem Kompressor (4) mit einer Eintrittsleitschaufel (6) installiert ist und die eine Öffnungssteuerung der Eintrittsleitschaufel (6) auszuführen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass ein ELS-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird, und zwar basierend auf einem von einem ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (21) eingestellten ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (A) derart, dass eine Temperatur eines aus dem Gasturbinenkörper (2) ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet, auf einem von einem zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (22) eingestellten zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (B) derart, dass ein Druckverhältnis des Kompressors (4) ein Druckstoßverhältnis des Kompressors (4) nicht überschreitet, und auf einem von einem dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungseinstellmittel (23) eingestellten dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrad (C) derart, dass ein Druck des von dem Gasturbinenkörper (2) ausgetragenen Abgases einen Grenzwert nicht überschreitet.
Die Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (A) oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (B), und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (C), und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, und der ausgewählte niedrigere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird.
Die Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (A) oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (C), und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (B), und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, und der ausgewählte höhere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird.
Die Eintrittsleitschaufel-Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine nach Anspruch 1, ferner mit einem Modusschaltmittel (83) zum Schalten zwischen einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Gasturbinen-Gegendruckanstiegs, bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (A) oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (B), und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, der ausgewählte höhere Wert oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (C), und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, und der ausgewählte niedrigere Wert als der Eintrittsleitschaufel-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird, und einem Prioritätsmodus zur Vermeidung eines Kompressor-Druckstoßes, bei dem ein Wert des ersten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (A) oder ein Wert des dritten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (C), und zwar der jeweils niedrigere, ausgewählt wird, der ausgewählte niedrigere Wert oder ein Wert des zweiten Eintrittsleitschaufel-Öffnungsgrads (B), und zwar der jeweils höhere, ausgewählt wird, und der ausgewählte höhere Wert als der ELS-Öffnungsbefehl (D) eingestellt wird.