燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置。根据本发明专利技术的一个实施例的燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置，通过实现燃气轮机中的压缩机单元的稳定工作，从而使燃气轮机的效率提高并使振动噪音最小化。

Surge margin control method of gas turbine and gas extraction device of gas turbine

The invention discloses a surge margin control method for gas turbines and a gas extraction device of gas turbines. The gas turbine's surge margin control method and gas turbine pumping unit according to one embodiment of the invention can improve the efficiency of the gas turbine and minimize the vibration noise by realizing the stable work of the compressor unit in the gas turbine.

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置
本专利技术涉及在具备多个压缩机级(compressorstage)的燃气轮机中使由喘振引起的振动噪音和流动不安全性最小化而实现稳定的压缩机单元的驱动的燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置。
技术介绍
一般而言，将包括燃气轮机或蒸汽轮机在内的具备涡轮的发动机或者装置称为涡轮机(Turbomachine)。上述涡轮机为将流体的热能转化为作为机械能的旋转力的动力产生装置，包括利用流体而轴旋转的旋转体以及支撑并包裹上述旋转体的固定体而构成。作为一个例子，燃气轮机大致包括用于生成燃烧气体的燃烧器、利用从上述燃烧器喷出的燃烧气体而驱动的涡轮、以及向燃烧器供给高压空气的压缩机。上述压缩机旋转时，吸入外部空气并进行压缩，向燃烧器供给压缩空气，从上述燃烧器向压缩空气供给燃料使其进行燃烧，从而生成高温、高压的燃烧气体后，向涡轮供给。另外，从上述燃烧器喷出的高温、高压的燃烧气体使涡轮的旋翼驱动，从而涡轮的转子旋转。在上述涡轮沿着上述转子的轴向而交替地多级地具备固定翼和旋翼之类的涡轮盘单元。上述燃气轮机在进行起动时在构成压缩机的多个压缩机级中进行多级压缩，此时，在构成上述压缩机级的初期压缩机中某一个的压力比维持非正常的状态时，可能发生由喘振(surge)引起的冲击和杂音。上述喘振主要因压缩机叶片所被设置的角度与压缩空气向上述压缩机叶片供给的供给角度的差异而产生。以往，尝试了各种用于延迟压缩机级中发生的喘振的努力，但是在上述压缩机级整体上以压力为基准进行控制的情况为大部分，因此不能进行有效的控制。现有技术文献专利文献美国授权专利US9,027,354
技术实现思路
本专利技术的实施例对具备于燃气轮机的压缩机级中的初期压缩机级实施抽气控制，从而抑制由喘振引起的振动噪音和冲击的产生，实现压缩机单元的稳定的工作，从而实现燃气轮机的效率提高。根据本专利技术的一个方面的燃气轮机的喘振裕度控制方法包括：判断在燃气轮机的压缩机单元所具备的多个压缩机级中位于初期级的多个压缩机级的转速和各自压力比的步骤；以及在上述初期压缩机级中喘振裕度不满足基准时，按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤。按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤，包括在进行初始压缩的第一压缩机中进行抽气的第一抽气步骤。其特征在于，在上述第一抽气步骤中，向上述涡轮供给的抽气量根据上述喘振裕度的状态而增加或减少。按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤还包括第二抽气步骤，该第二抽气步骤在第一抽气步骤之后无法确保喘振裕度时在上述第一压缩机的下一级相邻定位的压缩机级中进一步进行抽气。其特征在于，在上述第二抽气步骤中，向上述涡轮供给的抽气量根据上述喘振裕度的状态而增加或减少。按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤还包括第三抽气步骤，该第三抽气步骤在第一抽气步骤以及第二抽气步骤之后无法确保喘振裕度时在下一压缩机级中进一步进行抽气。其特征在于，在上述第三抽气步骤中，向上述涡轮供给的抽气量根据上述喘振裕度的状态而增加或减少。包括在上述第三抽气步骤之后喘振裕度不稳定时中止燃气轮机的工作的步骤。本实施例的燃气轮机的抽气装置包括：检测传感器单元，对在燃气轮机的压缩机单元所具备的多个压缩机级中位于初期级的多个压缩机级检测转速和各自压力比；抽气管，一端与包裹位于上述初期级的多个压缩机级的压缩机壳体的圆周方向连接，另一端向涡轮延长；阀门单元，具备于上述抽气管；以及控制部，根据在上述检测传感器单元中检测的检测值来控制上述阀门单元的开度量。其特征在于，上述抽气管与压缩机级分别各自结合。上述抽气管包括：歧管，一端从上述压缩机壳体的圆周方向朝内侧插入，且多个被等间隔地配置；主管，上述歧管向上述压缩机壳体的外侧延长后全部合流而形成为单管。上述歧管在上述压缩机壳体的上下左右对称配置。上述歧管以比上述主管大的直径形成。其特征在于，上述阀门单元分别安装于从上述压缩机级分别延长的歧管。其特征在于，上述控制部按照从上述压缩机级中的初期级至相邻的下一压缩机级的顺序依次控制阀门单元的开度量。其特征在于，在上述压缩机级中的初期级为正常、与上述初期级相邻的下一压缩机级为非正常时，上述控制部以对应上述初期级和下一压缩机级的阀门单元全部开放的方式进行控制。本专利技术的实施例能够在燃气轮机的初期压缩机级中实时检测转速和压力比并在发生喘振时通过抽气量控制而使振动和噪音最小化。本专利技术的实施例能够从初期压缩机级依次实施抽气控制而确保初期压缩机级的安全性。本专利技术的实施例能够实现燃气轮机的效率提高，并且即便在为了对燃气轮机进行检查或修理而停止后实施起动的情况下，也能够实现压缩机级的稳定的工作。附图说明图1是图示了本专利技术的一个实施例的燃气轮机的喘振裕度控制方法的流程图。图2是图示了本专利技术的一个实施例的燃气轮机的喘振裕度控制方法中根据时间的喘振裕度状态的曲线图。图3是图示了本专利技术的一个实施例的燃气轮机的抽气装置所涉及的构成的图。图4是图示了本专利技术的一个实施例的控制部和与上述控制部连接的构成的图。图5至图6是本专利技术的一个实施例的燃气轮机的抽气装置的工作状态图。符号说明10：压缩机单元；11、12、13：压缩机级；20：压缩机壳体；100：检测传感器单元；200：抽气管；210：歧管；220：主管；300：阀门单元；400：控制部。具体实施方式参照附图对根据本专利技术的一个实施例的燃气轮机的喘振裕度控制方法进行说明。参照所附的图1或图3，本实施例的燃气轮机的喘振裕度控制方法要在多级轴流压缩机的起动区间确保压缩机单元的安全性。为此，本实施例包括：判断在燃气轮机的压缩机单元具备的多个压缩机级中位于初期级的多个压缩机级的转速和各自压力比的步骤(ST100)；以及在上述初期压缩机级中喘振裕度不满足基准时按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤(ST200)。为了判断上述单位压缩机的转速和各自压力比(ST100)，需要按构成上述压缩机单元的单位压缩机分别检测转速和各自压力比。在多级压缩机中，压缩机叶片与压缩机叶轮沿着燃气轮机的轴向构成一对，将其定义为压缩机级(stage)。作为一个例子，上述压缩机级在压缩机单元内部构成10段至20段之间而配置多个。压缩机单元按压缩机级将入口空气压力与出口空气压力的比设计为特定压力比。如果特定压缩机级的转速或压力比与已设定的设计值不同时，则由于压缩空气引起与压缩机叶片的冲击或流动不稳定，由此可能发生压缩机单元中的振动噪音有关的喘振现象。本实施例为了使这种喘振现象最小化，分别判断构成压缩机单元的多个压缩机级中位于初期级的压缩机级的转速和各自压力比的状态是否为正常状态。对于上述压缩机级的各自转速，可以使用转速传感器(RPMsensor)或者发挥与其类似的功能的其他传感器，上述压力比可以利用压力传感器进行检测。位于初期级的压缩机级中发生喘振时，按上述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度(ST200)。在本实施例中，作为一个例子，在进行初始压缩的第一压缩机的转速或压力比发生异常有无时，实施第一抽气步骤(ST210)。上述第一抽气步骤(ST210)中向涡轮供给的抽气量根据上述喘振裕度的状态而增加或减少，作为一个例子，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，包括：判断在燃气轮机的压缩机单元所具备的多个压缩机级中位于初期级的多个压缩机级的转速和各自压力比的步骤；以及在所述初期压缩机级中喘振裕度不满足基准时，按所述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤。

【技术特征摘要】
2017.01.23 KR 10-2017-00103871.一种燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，包括：判断在燃气轮机的压缩机单元所具备的多个压缩机级中位于初期级的多个压缩机级的转速和各自压力比的步骤；以及在所述初期压缩机级中喘振裕度不满足基准时，按所述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤。2.根据权利要求1所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，按所述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤，包括在进行初始压缩的第一压缩机中进行抽气的第一抽气步骤。3.根据权利要求2所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，在所述第一抽气步骤中，向所述涡轮供给的抽气量根据所述喘振裕度的状态而增加或减少。4.根据权利要求2所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，按所述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤还包括第二抽气步骤，该第二抽气步骤在第一抽气步骤之后喘振裕度不稳定时在所述第一压缩机的下一级相邻定位的压缩机级中进一步进行抽气。5.根据权利要求4所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，在所述第二抽气步骤中，向所述涡轮供给的抽气量根据所述喘振裕度的状态而增加或减少。6.根据权利要求4所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，按所述压缩机级使压缩空气向涡轮抽气而控制喘振裕度的步骤还包括第三抽气步骤，该第三抽气步骤在第一抽气步骤以及第二抽气步骤之后喘振裕度不稳定时在下一压缩机级中进一步进行抽气。7.根据权利要求6所述的燃气轮机的喘振裕度控制方法，其中，在所述第三抽气步骤中，向所述涡轮供给的抽气量根据所述喘振裕度的状态而增加或减少。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：金尚祖，
申请(专利权)人：斗山重工业建设有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR