[发明专利]控制装置、系统以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及执行调温控制的燃气轮机等系统的控制装置、系统以及控制方法。

背景技术

通常的燃气轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮构成。并且，从空气取入口取入的空气被压缩机压缩而成为高温高压的压缩空气，利用燃烧器对该压缩空气供给燃料并使之燃烧而得到高温高压的燃烧气体(工作流体)，由该燃烧气体驱动涡轮，驱动与该涡轮连结的发电机。对涡轮进行了驱动的燃烧气体从涡轮的排气侧被作为废气排出。

控制这样的燃气轮机的控制装置执行如下的调温控制：调整取入压缩机的空气量以及燃料的供给量等，以使燃烧气体所流入的涡轮的涡轮入口温度不超过预先设定的上限温度的方式控制燃气轮机的运转。这是因为，就燃气轮机的性能而言，涡轮入口温度越高则性能(做功效率)越高，另一方面，若使涡轮入口温度过高，则涡轮入口周围的高温部件难以经得住热负荷。具体而言，在调温控制中，以使来自涡轮的废气温度不超过调温线的方式控制燃气轮机的运转，其中调温线表示根据燃气轮机的负荷(发电机输出)、压力比等燃气轮机状态量而规定的废气温度的上限温度。在此，调温线被规定为如下函数：燃气轮机的负荷越大，则废气温度的上限温度越低，另一方面，若燃气轮机的负荷越小，则废气温度的上限温度越高。

作为进行调温控制的燃气轮机的控制装置，记载了下述专利文献1、2所述的控制装置。在专利文献1的燃气轮机的运转控制装置中，在压缩机的吸气侧设置有入口引导叶片，基于入口引导叶片的开度相对于发电机的输出值的关系并根据来自发电机输出传感器的发电机输出来设定入口引导叶片的开度。另外，专利文献2的燃气轮机的入口引导叶片控制装置在压缩机的吸气侧设置有入口引导叶片，并设定与吸气温度修正后的发电机输出(燃气轮机输出)对应的入口引导叶片的开度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-75578号公报

专利文献2：日本特开2007-40171号公报

发明内容

发明要解决的课题

这样，入口引导叶片的开度基于燃气轮机输出(实际输出)来设定。因此，例如在燃气轮机的负荷变大的负荷升高时，控制燃气轮机输出以使该燃气轮机输出成为目标的燃气轮机的要求输出值的情况下，燃气轮机的控制装置基于要求输出值与燃气轮机输出的偏差来增大燃料的供给量。若增大燃料的供给量，则燃气轮机的输出增大，因此控制装置伴随燃气轮机的输出的增大而增大入口引导叶片的开度。因此，在负荷升高时，燃料的供给量容易变多，因此燃空比(燃料的供给量/吸气量)向高值推移，由此，与燃空比成比例地涡轮入口温度以及废气温度也向高值推移。

其中，燃气轮机进行与负荷相应的运转，具体而言，进行全负荷运转和部分负荷运转。通常，在进行全负荷运转的情况下，为了发挥燃气轮机的性能，执行调温控制以使涡轮入口温度达到上限温度附近。在该调温控制中，具体而言，以使全负荷运转时的废气温度处于调温线附近的方式控制燃气轮机的运转。

另一方面，在部分负荷运转中，为了确保燃气轮机输出对负荷变动的响应性而不执行调温控制。即，燃气轮机以比调温线的上限温度低的废气温度进行负荷控制，以使废气温度不被调温线的上限温度限制。

并且，近年来，有时为了在部分负荷运转中也提高燃气轮机的性能，执行调温控制以使涡轮入口温度达到上限温度附近。具体而言，在调温控制中，控制燃气轮机的运转以使部分负荷运转时的废气温度处于调温线附近。

然而，在部分负荷运转时，进行调温控制以使废气温度处于调温线附近的情况下，若向燃气轮机施加的负荷变动，则废气温度有可能受调温线限制。这是因为，如上所述那样，在负荷升高时燃空比向高值推移，由此涡轮入口温度以及废气温度也向高值推移。因此，燃气轮机有时难以根据负荷变动来调整燃气轮机输出。

另外，在部分负荷运转时，进行调温控制以使废气温度处于调温线附近的情况下，从空气取入口取入的空气的吸入量有时因负荷变动等干扰而减少。在该情况下，废气温度上升，因此在调温控制中产生减小燃气轮机的负荷的所谓的负荷跌落。即，就调温线而言，燃气轮机的负荷越小则废气温度的上限温度越高，因此在调温控制中，若废气温度上升，则为了提高废气温度的上限温度而减小燃气轮机的负荷。此时，基于入口引导叶片的开度来调整空气的吸入量，基于燃气轮机输出来设定入口引导叶片的开度。因此，在调温控制中，若燃气轮机的负荷降低进而燃气轮机输出变小，则进行通过减小入口引导叶片的开度来减少空气的吸入量的控制，由此废气温度再次上升，因此燃气轮机的负荷会继续下降。