燃气涡轮发动机及其启动方法技术

本发明专利技术的燃气涡轮发动机的启动方法具备一次暖机工序和二次暖机工序，所述一次暖机工序通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机，所述二次暖机工序通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机。在变频调速电动机所需的功率达到预先设定的设定功率值(E)时，一次暖机工序结束。设定功率值(E)设定成像吸气温度为低温那么小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2011年12月22日申请的日本专利申请2011-280948的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。
本专利技术涉及一种使用电动机的。
技术介绍
作为使用燃气涡轮发动机的发电机的启动方法，有如下所述的方法:通过功率转换装置，将感应发电机作为马达，将燃气涡轮发动机保持在一定转速进行暖机运转后，对主燃烧器进行点火(例如，专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利公开2011-196355号公报在专利文献I的启动方法的情况下，越提高保持一定的转速，吸气流量增大，暖机时间越短，但另一方面，耗电量呈三次函数增加。其结果，马达的耗电量在初期启动时最大，必须配合该初期启动时的马达的耗电量，而增加功率转换装置/感应发电机的容量。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的，其目的是提供一种，该限制启动时的耗电量的峰值，能够使用容量小的功率转换装置/感应发电机进行启动。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术的燃气涡轮发动机的启动方法是具有压缩机、燃烧器、涡轮和启动装置的燃气涡轮发动机的启动方法，所述压缩机压缩进气，所述燃烧器使由所述压缩机压缩的压缩气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体，所述涡轮通过所述燃烧气体驱动，所述启动装置由兼作通过所述涡轮驱动的发电机的旋转机械构成；所述启动装置包含变频调速电动机；具备一次暖机工序和二次暖机工序，所述一次暖机工序通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机，所述二次暖机工序通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机。在现有的燃气涡轮发动机中，从启动时开始短时间提速至相当于二次暖机转速的规定的暖机转速。因此，旋转机械所需的功率(以下仅称为“必要马达功率”。)在启动刚开始后达到大的峰值，必须增大根据该峰值确定的功率转换装置/感应发电机的容量，但根据上述结构，由于以两个阶段实施暖机，因此与现有的必要马达功率的峰值相比，能够将必要马达功率的最大值限制成低值，其结果，能够减小变频调速电动机的容量。在本专利技术中，优选地，在达到对应于吸气温度而预先设定的设定功率值时，使所述一次暖机工序结束。设定功率值例如设定成像吸气温度为低温那么小。由于燃气涡轮发动机的吸入流量根据吸气温度而改变，因此压缩机驱动动力根据吸气温度而改变。吸气温度越低，吸气流量增加，即使在相同转速下，压缩驱动动力也越增力口。即，根据吸气温度，马达的耗电量改变。因此，以往，考虑到冬季的吸气温度低的情况，必须准备大容量的功率转换装置/感应发电机，但根据上述结构，由于使一次暖机结束根据吸气温度而改变，使必要马达功率的最大值不超过规定的值，来确定设定功率值，因此必要马达功率的最大值能够不受吸气温度的影响，而保持一定。其结果，能够进一步减小变频调速电动机的容量。在本专利技术中，优选地，进一步设置热交换器，该热交换器利用来自所述涡轮的废气对所述压缩气体加热，在所述一次暖机工序及二次暖机工序中，通过使所述废气的温度上升，使所述压缩气体升温，对所述燃气涡轮发动机暖机。根据该结构，能够利用废气有效地对燃气涡轮发动机进行暖机。在本专利技术中，优选地，进一步在所述旋转机械上连接由逆变器及整流器构成的功率转换装置，在启动时将所述旋转机械作为启动装置驱动，并且在所述一次暖机工序及二次暖机工序中，在达到一次及二次暖机转速后，分别保持一次及二次暖机转速。根据该结构，不仅能够减小变频调速电动机的容量，还可以减小功率转换装置的容量。在本专利技术中，所述燃气涡轮发动机也可以为贫燃料吸入燃气涡轮发动机。由于贫燃料吸入燃气涡轮发动机不会频繁启动，因此即使启动时间长，对系统整体的影响也小。贫燃料是例如在煤矿产生的VAM(Ventilation Air Methane ;煤矿通风甲烧)、CMM(Coal MineMethane ;煤矿甲烷)这样的可燃成分少的燃料，是通过压缩机的压缩也不会点火的燃料。本专利技术的燃气涡轮发动机具备压缩机、燃烧器、涡轮、启动装置、控制器，所述压缩机压缩进气，所述燃烧器使由所述压缩机压缩的压缩气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体，所述涡轮通过所述燃烧气体驱动，所述启动装置由兼作通过所述涡轮驱动的发电机的旋转机械构成；所述启动装置包含变频调速电动机；所述控制器进行如下控制:通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行一次暖机，通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行二次暖机。根据该结构，由于以两个阶段实施暖机，与现有的必要马达功率的峰值相比较，能够将必要马达功率的最大值限制成低值，其结果，能够减小变频调速电动机的容量。权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合，均包含在本专利技术中。特别是权利要求书的各权利要求的两项以上的任意组合，也包含在本专利技术中。【附图说明】通过参照附图对以下适宜的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本专利技术。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本专利技术的范围。本专利技术的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图上的相同附图标记表示相同或与其相当的部分。图1是表示本专利技术的第一实施方式的燃气涡轮发动机的示意图。图2是表示该燃气涡轮发动机在启动时的燃料阀开度、必要马达功率及转速的变化的特性图。图3是表示该燃气涡轮发动机在不同的吸气温度下启动时，各自的必要马达功率的图表。【具体实施方式】下面参照【附图说明】本专利技术的优选实施方式。图1是表示本专利技术的第一实施方式的燃气涡轮发动机的简略结构图。该燃气涡轮发动机GT具有压缩机1、主燃烧器2和涡轮3，所述主燃烧器2由含有钼或钯等催化剂的催化燃烧器构成。通过该燃气涡轮发动机GT的输出，来驱动兼作发电机和启动装置的旋转机械4。在旋转机械4上，连接由逆变器和整流器构成的功率转换装置11，启动装置包含变频调速电动机頂及功率转换装置11。像空气这样的进气在压缩机I被压缩，该高压的压缩气体Gl输送至主燃烧器2。该压缩气体Gl通过主燃烧器2的钼或钯等催化剂进行的催化反应而燃烧，将由此产生的高温/高压的燃烧气体G2供给涡轮3，来驱动涡轮3。涡轮3通过旋转轴5与压缩机I连接，通过该涡轮3来驱动压缩机I。连接压缩机I与涡轮3的旋转轴5例如由单轴构成，该旋转轴5与旋转机械4连接。由此来构建包含燃气涡轮发动机GT及旋转机械4的发电装置50。燃气涡轮发动机GT还具备热交换器6及辅助燃烧器7，所述热交换器6利用来自涡轮3的废气G3，对从压缩机I导入主燃烧器2的压缩气体Gl加热，所述辅助燃烧器7由加温用燃烧器构成，所述加温用燃烧器通过在启动时使废气G3升温，来提高流入主燃烧器2的压缩气体Gl的温度，使催化剂活化。该辅助燃烧器7将加温用气体G4混入废气G3来进行加温，所述加温用气体G4是在从由压缩机I压缩的压缩气体Gl中部分抽出的抽出气体G20中混合燃料，使其火炎燃烧而成的，所述废气G3是从涡轮3供给热交换器6的废气。在辅助燃烧器7上连接抽气阀8，该抽气阀8用来控制向所述辅助燃烧器7供给抽出气体G20的供给量。从热交换器6流出的废气G3通过没有图示的消声器消声后，向外部排放。由所述抽气阀8进行的向辅助燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机的启动方法，所述燃气涡轮发动机具有压缩机、燃烧器、涡轮和启动装置，所述压缩机压缩进气，所述燃烧器使由所述压缩机压缩的压缩气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体，所述涡轮通过所述燃烧气体驱动，所述启动装置由兼作通过所述涡轮驱动的发电机的旋转机械构成；所述启动装置包含变频调速电动机；具备一次暖机工序和二次暖机工序；所述一次暖机工序通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机；所述二次暖机工序通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 JP 2011-2809481.一种燃气涡轮发动机的启动方法，所述燃气涡轮发动机具有压缩机、燃烧器、涡轮和启动装置，所述压缩机压缩进气，所述燃烧器使由所述压缩机压缩的压缩气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体，所述涡轮通过所述燃烧气体驱动，所述启动装置由兼作通过所述涡轮驱动的发电机的旋转机械构成； 所述启动装置包含变频调速电动机； 具备一次暖机工序和二次暖机工序； 所述一次暖机工序通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机； 所述二次暖机工序通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机的启动方法，其特征在于，在达到对应于吸气温度而预先设定的设定功率值时，使所述一次暖机工序结束。3.根据权利要求1或2所述的燃气涡轮发动机的启动方法，其特征在于，进一步设置热交换器，该热交换器利用来自所述涡轮的废气对所述压缩气体加热； 在所述一次暖机工序及二次暖机工序中...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎义弘，上村大助，黑坂聪，松尾和也，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP