根据选定的涡轮机出口温度测量控制燃气涡轮机操作的方法技术

本发明专利技术涉及操作燃气涡轮机(10)的方法，所述燃气涡轮机(10)包括压缩机(12)、燃烧室(13，16)、燃烧室(13，16)下游的涡轮机(14，17)以及总数个涡轮机出口温度测量装置(18，19)。所述方法包括以下步骤：向一个燃烧室(13，16)的燃烧器(24，25)中的一个供应第一燃料流动，该第一燃料流动小于通向相同燃烧室(13，16)的燃烧器(24，25)中的另一个的第二燃料流动；选择少于涡轮机出口温度测量装置(18，19)的总数的多个涡轮机出口温度测量装置(18，19)；对选定的涡轮机出口温度测量装置(18，19)的测得的温度求平均以获得截尾涡轮机出口温度(TAT TR)，所述截尾涡轮机出口温度(TAT TR)被用于控制燃气涡轮机(10)的操作。除了所述方法之外，还公开了带有被配置为执行这种方法的控制器(20)的燃气涡轮机(10)。

Method for controlling operation of gas turbine according to selected turbine outlet temperature measurement

The present invention relates to the operation of the gas turbine (10) method, the gas turbine (10) comprises a compressor (12), combustion chamber (13, 16), combustion chamber (13, 16) downstream of the turbine (14, 17) and the total number of turbine outlet temperature measuring device (18, 19). The method comprises the following steps: to a combustion chamber (13, 16) of the burner (24, 25) a first fuel supply flow, the first fuel flow to the combustion chamber is less than the same (13, 16) of the burner (24, 25) and another second in the fuel flow; select less than the turbine outlet temperature measuring device (18, 19) and a plurality of turbine outlet temperature measuring device of the total (18, 19); on the turbine outlet temperature measuring device selected (18, 19) measured the average temperature for the turbine outlet temperature (TAT truncated TR), the outlet temperature of the the truncated turbine (TAT TR) is used to control the operation of the gas turbine (10). In addition to the method, a gas turbine (10) having a controller (20) configured to perform this method is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
根据选定的涡轮机出口温度测量控制燃气涡轮机操作的方法
本专利技术涉及使用选定的涡轮机出口温度测量操作燃气涡轮机的方法。本专利技术额外地涉及带有控制器的燃气涡轮机，所述控制器被配置为并且适于执行这样的方法。
技术介绍
涡轮机出口温度是能够被用于控制燃气涡轮机的操作以及用于在操作期间保护燃气涡轮机的一种参数。使用涡轮机出口温度控制燃气涡轮机的示例已经在例如EP2071157A1中公开。涡轮机出口温度也能够被用于顺序燃烧的燃气涡轮机。顺序燃烧的燃气涡轮机的控制曾是过去的各种文献的主题。顺序燃烧的燃气涡轮机的基础操作构思例如在EP0718470A2中描述。涡轮机出口温度的可靠和精确的测量是在整个负荷范围内燃气涡轮机操作的可靠和精确控制的先决条件。由于由不稳定的可再生能源(比如风或者太阳能)产生的增加的发电量，现有的基于燃气涡轮机的发电厂正逐渐被用于平衡电力需量和稳定电网。因此，需要改进的操作灵活性。这表明燃气涡轮机通常在低于基本负荷设计点的负荷下(即，在更低的燃烧室入口和点火温度下)被操作。此外，根据价格和可得性使用具有不同的燃料气体成分的来自不同源的燃料。同时，排放限制值和整体排放许可正变得更加严苛，使得需要在更低排放值下操作，以及对于不同的燃料成分，在部分负荷操作下、在瞬态期间也要保持低排放，因为这些也计入累积的排放限制。为了保证低排放和稳定的操作，需要精确和稳健地确定涡轮机出口温度。通常，在燃气涡轮机控制器中确定所有涡轮机出口温度测量的算术平均数，并且该算数平均数被用于控制燃气涡轮机操作。理论上，所有单个温度测量的平均是获得涡轮机出口温度的最佳方式。在稳定的洁净燃烧的情况下扩展负荷范围的一种手段也被称为燃烧器分级(burnerstaging)，即用不同的或者减少的燃料流动操作不同的燃烧器，或者甚至关闭单个燃烧器以允许其余的燃烧器用更为浓厚的燃料空气混合物进行操作。在接近燃气涡轮机的基本负荷的高的相对负荷下进行分级以提高燃烧稳定性通常在热气体温度中仅仅引起小的偏差，并仅对平均的测得的涡轮机出口温度产生小的影响。然而，例如当在低负荷下完全停止对燃烧器的燃料供给时，热气体温度会显著地改变，且涡轮机出口温度分布是不均匀的。结果，平均的涡轮机出口温度不能够被用于足够精确地估计操作中的燃烧器的热气体温度。冷的燃烧器能够显著地降低平均的涡轮机出口温度。当使用平均的测得的涡轮机出口温度以便控制燃气涡轮机时，控制器调整操作，以补偿平均的涡轮机出口温度中的这些变化。例如，控制器能够增加燃料流动以保持测得的涡轮机出口温度(相应地涡轮机的涡轮机入口温度TIT)处于目标温度。如果一些燃烧器实际上被关闭或者在减少的燃料供应下操作，则其余的燃烧器在更高的热气体温度下操作。对于顺序燃烧的燃气涡轮机而言，能够在第一燃烧室中的燃烧器之间以及第二燃烧室中的燃烧器之间重新分配燃料。
技术实现思路
本公开的一个目的在于一种当供应到单个燃烧器或者一组燃烧器的燃料供应减少或者停止供应时稳定且可靠地操作燃气涡轮机的方法。燃气涡轮机包括：压缩机、带有至少两个燃烧器的燃烧室、燃烧室下游的涡轮机，以及总数个涡轮机出口温度测量装置。所公开的用于操作燃气涡轮机的方法包括以下步骤：-向燃烧器中的一个供应第一燃料流动，并且向相同燃烧室的另一个燃烧器供应第二燃料流动，其中第一燃料流动小于第二燃料流动；用相应涡轮机的涡轮机出口温度测量装置测量涡轮机的涡轮机出口温度，-选择少于涡轮机出口温度测量装置的总数的多个涡轮机出口温度测量装置，-对选定的涡轮机出口温度测量装置的测得温度求平均，以获得截尾(trimmed)涡轮机出口温度，及-用截尾涡轮机出口温度控制燃气涡轮机的操作。控制燃气涡轮机的操作例如能够包括将截尾涡轮机出口温度控制为目标值。也能够包括将涡轮机入口温度控制为目标值，其中涡轮机入口温度基于截尾涡轮机出口温度而获得。燃料流动或者压缩机的可变入口引导叶片的角度能够例如被用作这些温度的闭环控制中的作动变量。这些温度的目标值能够例如取决于功率设定点、排放目标或者寿命目标。涡轮机出口温度测量装置(例如电热耦或者其它指示温度的传感器)，例如能够被分布成覆盖涡轮机出口的整个流动区域，具体地每个温度测量装置均处于流动区域或者流动管道的指定部段的中心，其中每个部段具有相同的面积。对于温度或者速度分布不均的排放管道而言，能够有利的是将温度测量装置分布成使得它们表示部段并且其中相等的排放质量流动通过每个指定部段。根据该方法的实施例，第一燃料流动为零，并且第二燃料流动大于零。燃烧室能够包括位于环形燃烧腔室上游的多个燃烧器，或者能够包括多个罐式燃烧腔室的多个燃烧器。根据该方法的另一个实施例，识别带有良好数据品质的涡轮机出口温度测量装置。仅选择带有良好数据品质的涡轮机出口温度测量装置以便求得涡轮机出口温度的平均。在该实施例中，基于带有良好数据品质的多个选定的涡轮机出口温度测量值求得截尾涡轮机出口温度的平均，所述选定的涡轮机出口温度测量值的数量少于可用的带有良好数据品质的涡轮机出口温度测量装置的总数。能够例如通过证实没有数据品质差的信号从测量链(所述测量链始于温度传感器处并且经由变换器和数据线通向控制器)被发送出来确定良好的数据品质。也能够通过将测得的温度值与所有测得的温度的平均相比较，或者将测得的温度值与例如取决于燃气涡轮机的操作条件的期望值相比较来确定良好的数据品质。相关的负荷或者入口引导叶片位置、自启动起的时间，能够指示操作条件。对应的期望涡轮机出口温度能够例如在查找表中提供。如果测得值在期望范围之外，则其将被视为带有差的数据品质且被忽视。在该方法的另一实施例中，选定涡轮机出口温度测量装置的恰当子集以便获得截尾涡轮机出口温度。涡轮机出口温度测量装置的选定的恰当子集包括带有特定数量的最高测量值的涡轮机出口温度测量装置。该子集是基于带有良好的数据品质的涡轮机出口测量装置的总数的子集。在该方法的又一个实施例中，用于对截尾涡轮机出口温度求平均的选定的恰当子集由i最高到j最高涡轮机出口温度测量装置构成，其中i和j是自然数。此外，i为2或者大于2，j等于或者大于i，并且i和j小于出口温度测量装置的总数。在完全失效之前，温度测量会漂移成在测量链能够认识到这种温度测量具有差的数据品质之前错误地指示高于实际温度的温度。根据一个实施例，最高的或者最高的m个涡轮机出口温度测量不被用于对涡轮机出口温度求平均。通常，简单地忽略单个最高温度测量就已足够，原因在于多于一个温度测量具有不被认识为测量误差的显著漂移非常不可能。然而，两个或更多个最高温度测量值能够被忽略或者跳过。如果使用非常大数量的涡轮机出口温度测量装置，则可以省略两个或大于两个测量装置，例如如果使用总共大于20或者大于30个测量装置，这也增加同时发生漂移的可能性。根据该方法的另一个实施例，选择涡轮机出口温度测量装置的恰当子集以便获得截尾涡轮机出口温度。这种恰当子集包括相对于燃烧器的圆周位置沿围绕燃气涡轮机的轴线的周向方向偏移的至少一个涡轮机出口温度测量装置，其中第二燃料流动以偏移角度被供应到该燃烧器。偏移角度对应于围绕燃气涡轮机的轴线的周向偏移，当热气体从燃烧室流动通过涡轮机到达涡轮机出口温度测量装置的位置时，该热气体经受该周向偏移。根据该方法的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于操作燃气涡轮机(10)的方法，所述燃气涡轮机(10)包括压缩机(12)、具有至少两个燃烧器(24，25)的燃烧室(13，16)、所述燃烧室(13，16)下游的涡轮机(14，17)以及多个涡轮机出口温度测量装置(18，19)，所述方法包括以下步骤：‑向一个燃烧室(13，16)的所述燃烧器(24，25)中的一个供应第一燃料流动，并且向相同燃烧室(13，16)的所述燃烧器(24，25)中的另一个供应第二燃料流动，其中所述第一燃料流动小于所述第二燃料流动；‑用所述涡轮机(14，17)的涡轮机出口温度测量装置(18，19)测量相应的所述涡轮机(14，17)的涡轮机出口温度；‑选择少于所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的总数的多个涡轮机出口温度测量装置(18，19)；‑对选定的所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的测得的温度求平均，以获得截尾涡轮机出口温度(TAT TR)；及‑用所述截尾涡轮机出口温度(TAT TR)控制所述燃气涡轮机(10)的操作。

【技术特征摘要】
2016.01.27 EP 16152853.41.用于操作燃气涡轮机(10)的方法，所述燃气涡轮机(10)包括压缩机(12)、具有至少两个燃烧器(24，25)的燃烧室(13，16)、所述燃烧室(13，16)下游的涡轮机(14，17)以及多个涡轮机出口温度测量装置(18，19)，所述方法包括以下步骤：-向一个燃烧室(13，16)的所述燃烧器(24，25)中的一个供应第一燃料流动，并且向相同燃烧室(13，16)的所述燃烧器(24，25)中的另一个供应第二燃料流动，其中所述第一燃料流动小于所述第二燃料流动；-用所述涡轮机(14，17)的涡轮机出口温度测量装置(18，19)测量相应的所述涡轮机(14，17)的涡轮机出口温度；-选择少于所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的总数的多个涡轮机出口温度测量装置(18，19)；-对选定的所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的测得的温度求平均，以获得截尾涡轮机出口温度(TATTR)；及-用所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)控制所述燃气涡轮机(10)的操作。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一燃料流动为零，并且所述第二燃料流动大于零。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，识别具有良好数据品质的所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)，并且特征还在于，基于具有良好数据品质的多个涡轮机出口温度测量值对所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)求平均，并且其中所述多个涡轮机出口温度测量值的数量少于具有良好数据品质的涡轮机出口温度测量装置(18，19)的总数。4.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的恰当子集以便获得所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)，其中所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的恰当子集包括具有最高测量值的所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)。5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的恰当子集以便获得所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)，特征还在于所述恰当子集由最高的i个到最高的j个所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)构成，其中i和j是自然数，且i为2或者大于2，j等于或者大于i，且i和j小于出口温度测量装置(18，19)的总数。6.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的恰当子集以便获得所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)，且特征还在于所述恰当子集包括至少一个涡轮机出口温度测量装置(18，19)，其从燃烧器(24，25)的周向位置沿围绕所述燃气涡轮机(10)的轴线的周向方向偏移，第二燃料流动以偏移角度(Δα)被供应到所述燃烧器(24，25)，其中所述偏移角度(Δα)对应于围绕所述燃气涡轮机(10)的轴线的周向偏移，当热气体从所述燃烧室(13，16)行进通过所述涡轮机(14，16)到达所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)时，所述热气体经受所述周向偏移。7.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述涡轮机出口温度测量装置(18，19)的恰当子集以便获得所述截尾涡轮机出口温度(TATTR)，且特征还在于所述恰当子集不包括从燃烧器(24，25)的周向位置沿围绕所述燃气涡轮机(10)的轴线的周向方向偏移的至少一个涡轮机出口温度测量装置(18，19)，第一燃料流动以偏移角度(Δα)被供应到所述燃烧器(24，25)，其中所述偏移角度(Δα)对应于围绕所述燃气涡轮机(10)的轴线的周向偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟斌，D·特尔空，S·比尔尼罗，M·伽斯那，V·洛納，
申请(专利权)人：安萨尔多能源英国知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB