用于调整燃气涡轮机的操作的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于调整燃气涡轮机的操作的控制系统。所述控制系统配置成连接到所述燃气涡轮机的至少一个部件。所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网。所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器。所述存储器包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态，以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置。所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及燃气涡轮机，确切地说，涉及用于在电网低频事件期间调整燃气涡轮机的操作的系统和方法。
技术介绍
电力配电网(“电网”)的电力需求大量增加可能会降低电网的电气工作频率，从而可能造成“低频”事件。在使用一个或多个重型工业用燃气涡轮机向电网供应电力的传统发电系统中，向电网供电的每个涡轮机都与电网的电频率同步。当燃气涡轮机的操作速度下降时，如果其他参数相当，那么燃气涡轮机的电力输出通常会相应减少。因此，在低频事件期间，连接到电网的至少一个燃气涡轮机可能输出较低的电力。电网规范条例要求电力生产设备有能力在低频事件期间维持负载。连接到电网的电力设备必须要满足世界各地不同地区的不同要求，才能被视作合规。通常，燃气涡轮发电机通过提高燃烧温度来满足规范要求，从而增加电力输出。在给定的压力比下，提高燃烧温度会增加电力输出，这在燃气涡轮机并未接近任何操作极限时起作用，例如，压力比极限或入口导叶(“IGV”)位置极限。提高燃烧温度的方式通常是，增加供应到燃气涡轮机中的燃烧器的燃料流。增加的燃料流会在涡轮机入口处形成更高的压力，继而使涡轮机上游的压缩机上产生更高的背压。最终，增加燃料流会导致达到压缩机的操作极限，例如，压缩机压力比极限，超过此极限，压缩机便会出现喘振(surge )。一般而言，由于低频事件通常比较异常、少见而且时间有限，因此，表示燃气涡轮机操作界限的燃气涡轮机控制极限(“调度”)会被放宽，以便在低频事件期间达到法规强加的电力输出。通常会鉴于燃气涡轮机最初制造时的能力来准备调度，但一般不会考虑单元特有的硬件变化和/或燃气涡轮机部件随时间推移而发生的退化。使燃气涡轮机超出界限操作可能会加快退化、增加发生多余燃气涡轮机事件的风险，以及缩短涡轮机组件的使用寿命。
技术实现思路
一方面，提供一种用于调整燃气涡轮机的操作的控制系统。所述控制系统配置成连接到所述燃气涡轮机的至少一个部件。所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网。所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器。所述存储器包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态，以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置。所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。该实施例的第二方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统针对所述至少一个部件生成第二操作设置，其中所述第二操作设置对应于第二频率，所述第二频率低于所述第一频率。第三方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统反复重复所述步骤。第四方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，使得存储所述至少一个部件的状态包括存储与所述至少一个部件的寿命相关的信息。第五方面，其中所述第一操作设置包括入口导叶位置或燃烧温度。第六方面，其中所述第一操作设置包括喘振极限或压力。第七方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的百分数。第八方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的乘数。第九方面，其中所述第一操作设置包括对应于所述标准化频率的操作设置的偏移。第十方面，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述系统:检测所述电网是否具有所述第一频率；以及在检测到所述电网具有所述第一频率之后，用所述第一操作设置来控制所述至少一个部件。另一方面，提供一种用于调整燃气涡轮机的操作的方法。所述方法由控制系统来执行，所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器。所述控制系统连接到燃气涡轮机的至少一个部件。所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网。所述方法包括以下步骤:存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态；以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置。所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。第十二方面，所述的方法，其进一步包括针对所述至少一个部件生成第二操作设置，其中所述第二操作设置对应于第二频率，所述第二频率低于所述第一频率。第十三方面，所述的方法，其进一步包括反复重复所述步骤。第十四方面，所述的方法，其中存储所述至少一个部件的状态包括存储与所述至少一个部件的寿命相关的信息。第十五方面，所述的方法，其中生成第一操作设置包括生成涉及入口导叶位置或燃烧温度的第一操作设置。第十六方面，所述的方法，其中生成第一操作设置包括生成涉及喘振极限或压力的第一操作设置。第十七方面，所述的方法，其中生成第一操作设置包括生成包括以下项的第一操作设置:对应于所述标准化频率的操作设置的百分数。第十八方面，所述的方法，其中生成第一操作设置包括生成包括以下项的第一操作设置:对应于所述标准化频率的操作设置的乘数。第十九方面，所述的方法，其中生成第一操作设置包括生成包括以下项的第一操作设置:对应于所述标准化频率的操作设置的偏移。第二十方面，所述的方法进一步包括:检测所述电网是否具有所述第一频率；以及在检测到所述电网具有所述第一频率之后，用所述第一操作设置来控制所述至少一个部件。【附图说明】图1是连接到发电机和电网的示例性燃气涡轮机的示意图。图2是可以用于图1所示的燃气涡轮机的操作的示例性控制系统的框图。图3是燃气涡轮机负载与时间的函数的示例性曲线图。图4是燃气涡轮机操作设置的极限与电网频率的示例性曲线图。图5是图2所示控制系统的示例性附加特征的功能框图，所述控制系统用于调整图1所示燃气涡轮机的操作。图6是示例性数据点排序过程的图示，所述过程可以使用图2所示的控制系统来实施。图7是用于调整低频控制极限调度的示例性过程的流程图，所述示例性过程可以使用图2所示的控制系统来实施。【具体实施方式】图1是连接到发电机120和电网121的示例性燃气涡轮机100的示意图。在示例性实施例中，燃气涡轮机100包括进气部分102和压缩机部分104，所述压缩机部分位于进气部分102的下游并与之流连通。压缩机部分104封在压缩机壳体105内。燃烧器部分106位于压缩机部分104的下游并与之流连通，而且涡轮部分108位于燃烧器部分106的下游并与之流连通。燃气涡轮机100封在涡轮机壳体109内并且包括排气部分110，所述排气部分位于涡轮部分108的下游。此外，在所述示例性实施例中，涡轮部分108经由转子总成112连接到压缩机部分104，所述转子总成包括，但不限于，压缩机转子或驱动轴114和涡轮机转子或驱动轴115。在所述示例性实施例中，燃烧器部分106包括多个燃烧器组件(S卩，燃烧器116)，每个燃烧器均与压缩机部分104流连通。燃烧器部分106还包括至少一个燃料喷嘴组件118。每个燃烧器116均与至少一个燃料喷嘴组件118流连通。此外，在所述示例性实施例中，涡轮部分108和压缩机部分104经由驱动轴114而以可旋转方式连接到发电机120。发电机120连接到电网121。在所述示例性实施例中，压缩机部分104包括至少一个压缩机叶片组件122 (S卩，叶片122)和至少一个周向相邻的入口导叶组件123。另外，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整燃气涡轮机的操作的控制系统，所述控制系统配置成连接到所述燃气涡轮机的至少一个部件，所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网，所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器，所述存储器包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统：存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态；以及针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置，所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。

【技术特征摘要】
2013.02.25 US 13/7760881.一种用于调整燃气涡轮机的操作的控制系统，所述控制系统配置成连接到所述燃气涡轮机的至少一个部件，所述燃气涡轮机连接到具有标准化频率的电网，所述控制系统包括处理器和连接到所述处理器的存储器，所述存储器包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统: 存储所述燃气涡轮机的所述至少一个部件的状态；以及 针对所述至少一个部件生成并存储第一操作设置，所述第一操作设置对应于所述电网的第一频率，所述第一频率低于所述标准化频率。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时，致使所述控制系统针对所述至少一个部件生成第二操作设置，其中所述第二操作设置对应于第二频率，所述第二频率低于所述第一频率。3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述存储器进一步包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS罗森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US