燃气轮机的运行方法以及燃气轮机技术

本发明专利技术的目的在于，有效地抑制在每次燃气轮机的启动停止时状态变化的旋转失速。一种燃气轮机，其由压缩机(1)、燃烧器(2)、涡轮(3)、发电机(4)、以及控制装置(18)构成，压缩机具有抽气阀(14)、入口导向叶片(15)、以及位于压缩机最后一级的多个车厢抽气阀(16)，根据作为状态参数的压缩机金属温度，将叶片振动应力值作为指标，进行作为控制参数的抽气阀的开度、入口导向叶片的开度、以及车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机的运行方法以及燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机的运行方法以及燃气轮机，尤其涉及燃气轮机的启动或者停止时的压缩机控制。
技术介绍
作为防止燃气轮机的旋转失速的现有方法，例如，提出了专利文献1、专利文献2所记载的方法。专利文献1记载了一种启动涡轮的方法，包括如下步骤：关闭1个以上的抽气阀而使旋转失速域转换到更高速的旋转速度；在到旋转失速域外的位置之前部分地开放入口导向叶片；在打开1个以上抽气阀的同时部分地闭锁入口导向叶片使多个动叶穿过旋转失速域。专利文献2中记载了如下的燃气轮机的启动方法，该燃气轮机具备：抽气流路，其将从压缩机的抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气供给到涡轮；排气流路，其将抽气流路的压缩空气排出到涡轮排气系统；以及排气阀，其设置于排气流路，在上述燃气轮机中，在燃气轮机的启动状态到达产生旋转失速的区域之前，开放设置于经由抽气流路(第三抽气流路)而与压缩机的最高压侧的抽气室(第三抽气室)连通的排气流路(第三排气流路)的排气阀(第三排气阀)，并将从第三抽气室抽出并在第三抽气流路流动的压缩空气通过第三排气流路排出到涡轮排气系统。并记载了如下内容：根据该启动方法，动叶的负荷变小而抑制旋转失速的产生，从而能够改善燃气轮机的启动特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008－281001号公报专利文献2：日本特开2017－89414号公报在燃气轮机压缩机中，由于产生旋转失速而引起叶片振动应力的增加。在避免、抑制旋转失速的情况下，对于抽气阀、入口导向叶片(以下称为IGV)，进行了根据运行速度、转速预先设定的控制。但是，以上述的专利文献为代表的控制不能对于根据运行条件每次改变的旋转失速的大小进行有效的控制。
技术实现思路
对此，本专利技术的目的在于有效地抑制在每次燃气轮机的启动停止时状态变化的旋转失速。为了解决上述目的，本专利技术采用技术方案所记载的结构。例如，本专利技术的燃气轮机的运行方法的特征在于，上述燃气轮机具备压缩机、燃烧器、涡轮以及发电机，上述压缩机具有抽气阀、多个入口导向叶片以及多个车厢抽气阀，在上述燃气轮机的运行方法中，根据作为燃气轮机的状态参数的压缩机金属温度，将压缩机的叶片振动应力值作为指标，进行作为控制参数的上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度、以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制。另外，例如，本专利技术的燃气轮机的特征在于，具备压缩机、燃烧器、涡轮、发电机以及控制装置，上述压缩机具有抽气阀、多个入口导向叶片以及多个车厢抽气阀，上述控制装置根据燃气轮机的状态参数，进行作为燃气轮机的控制参数的上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度、以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，该燃气轮机的状态参数至少包括压缩机金属温度。专利技术效果根据本专利技术的燃气轮机控制方法，在燃气轮机的启动或者停止中，从燃气轮机读取与旋转失速的状态有关系的状态参数，并根据上述状态参数，进行作为控制参数的抽气阀的开度、入口导向叶片的开度、以及车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，调整流入压缩机以及/或者从压缩机排出的空气量，从而能够抑制旋转失速。附图说明图1是作为本专利技术的第一实施例的燃气轮机的示意图。图2是表示本专利技术的第一实施例的控制装置中的流程的示意图。图3是表示本专利技术的第一实施例的压缩机金属温度、入口导向叶片开度、以及叶片振动应力之间的关系性的示意图。图4是表示本专利技术的第一实施例的金属温度与负荷率之间的关系性的示意图。图5是表示本专利技术的第一实施例的控制装置中的S3的第一例的示意图。图6是表示本专利技术的第一实施例的控制装置中的S3的具体控制的示意图。图7是表示本专利技术的第一实施例的控制装置中的S3的第二例(S3’)的示意图。图8是表示本专利技术的第二实施例中的车厢抽气阀的控制的示意图。附图标记说明1…压缩机，2…燃烧器，3…涡轮，4…发电机，5…转子，6…压缩机外壳，7…压缩机静叶，8…压缩机动叶，9…抽气流路，10、11…排气流路，12…排气室，13a、13b…支管，14a、14b…抽气阀，15…入口导向叶片，16…车厢抽气阀，17…工作流体，18…控制装置，20…压缩机外壳金属温度传感器，21…压缩机转子金属温度传感器，22…燃气轮机运行数据检测部。具体实施方式＜实施例1＞图1是本专利技术的实施例1的燃气轮机的示意图。实施例1的燃气轮机具有：大致圆环形状的压缩机1，其压缩空气；燃烧器2，其设置于压缩机下游侧，且混合压缩机排出空气和燃料来生成燃烧气体；大致圆环形状的涡轮3，其将燃烧气体的能量转换为旋转动力；发电机4以及控制装置18，它们将涡轮的旋转动力转换为电能。转子5可旋转地支承于连通压缩机1和涡轮3的大致中心部的位置，将发电机4与压缩机1以及涡轮3连接。压缩机1具备压缩机外壳6、安装于上述压缩机外壳6的轴向上游入口的多个入口导向叶片15(IGV)、多级安装于压缩机外壳6的内周的压缩机静叶7、多级安装于转子外周的压缩机动叶8、抽出上述压缩机1内部的压缩空气的一部分的抽气流路9、以及沿上述压缩机最后一级的周向设置且具有开闭阀的多个车厢抽气阀16。抽气流路9具有调整抽气空气的排气量的抽气阀14(14a、14b)、以及在抽气阀下游使抽气空气分支而将一部分排出到排气流路10的支管13(13a、13b)，并且，连接压缩机1和涡轮3。排气流路10经由支管13(13a、13b)而与抽气流路9连接，另外，与排气室12连接。排气流路11经由车厢抽气阀16而连接压缩机1和排气室12。另外，在压缩机外壳6设置有用于在高压侧～低压侧的段测定最低的一个压缩机金属温度的压缩机外壳金属温度传感器20，在转子5安装有测定压缩机转子金属温度的压缩机转子金属温度传感器21。在本实施例中，压缩机金属温度是压缩机外壳金属温度和/或压缩机转子金属温度。另外，在发电机4组装有燃气轮机运行数据检测部22。控制装置18获取来自测定压缩机金属温度的测定传感器的压缩机金属温度数据(压缩机外壳金属温度、压缩机转子金属温度)、和/或能够从发电机获取的燃气轮机运行数据(燃气轮机负荷率、燃气轮机的负荷运行时间、燃气轮机的停止时间)作为燃气轮机的状态参数，根据上述状态参数来推断压缩机动叶/静叶的叶片振动应力值，将变更IGV开度、抽气阀开度或者车厢抽气阀开放数的控制指令作为燃气轮机的控制参数输出到IGV、抽气阀、车厢抽气阀。在燃气轮机的启动或者停止时，由于压缩机1的额定设计流量和工作流体17流量的不匹配，对压缩机动叶8以及压缩机静叶7施加过大的负荷。其结果是，工作流体17与压缩机静叶7以及压缩机动叶8剥离，从工作流体上游侧来看产生剥离涡旋沿大致周向传播的旋转失速。当产生旋转失速时，压缩机动叶8以及压缩机静叶7被激振，所以有可能导致叶片振动应力变得过大而发生破损。对于产生的旋转失速而言，在压缩机外壳6的外壳金属温度或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机的运行方法，上述燃气轮机具备压缩机、燃烧器、涡轮以及发电机，上述压缩机具有抽气阀、多个入口导向叶片以及多个车厢抽气阀，/n其特征在于，/n根据燃气轮机的状态参数，进行作为燃气轮机的控制参数的上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，该燃气轮机的状态参数至少包括压缩机金属温度。/n

【技术特征摘要】
20190228 JP 2019-0354421.一种燃气轮机的运行方法，上述燃气轮机具备压缩机、燃烧器、涡轮以及发电机，上述压缩机具有抽气阀、多个入口导向叶片以及多个车厢抽气阀，
其特征在于，
根据燃气轮机的状态参数，进行作为燃气轮机的控制参数的上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，该燃气轮机的状态参数至少包括压缩机金属温度。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
根据上述燃气轮机的状态参数来预测上述压缩机的规定级的叶片的叶片振动应力值，并进行上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，以使得上述叶片振动应力值不超过叶片振动应力允许值。


3.根据权利要求1或者2所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
上述压缩机金属温度是指压缩机外壳金属温度或者压缩机转子金属温度。


4.根据权利要求1或者2所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
在上述状态参数超过阈值的情况下，上述控制参数为上述抽气阀的开度的情况下增大上述抽气阀的开度，上述控制参数为上述入口导向叶片的开度的情况下减小上述入口导向叶片的开度，上述控制参数为上述车厢抽气阀的开放数的情况下增加上述车厢抽气阀的开放数。


5.根据权利要求3所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
在上述状态参数超过阈值的情况下，上述控制参数为上述抽气阀的开度的情况下增大上述抽气阀的开度，上述控制参数为上述入口导向叶片的开度的情况下减小上述入口导向叶片的开度，上述控制参数为上述车厢抽气阀的开放数的情况下增加上述车厢抽气阀的开放数。


6.根据权利要求2所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
进行上述抽气阀的开度、上述入口导向叶片的开度以及上述车厢抽气阀的开放数中的至少一个的控制，以使得上述压缩机的规定的多级叶片中的每级叶片的叶片振动应力值不超过叶片振动应力允许值。


7.根据权利要求6所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
上述规定的多级叶片是指第一级叶片以及第二级叶片，且使上述控制参数变化时的上述叶片振动应力值的变化在上述第一级叶片和上述第二级叶片中呈相反的趋势。


8.根据权利要求7所述的燃气轮机的运行方法，其特征在于，
上述燃气轮机的运行方法包括：
第一步骤，在该第一步骤中，根据上述状态参数，计算第一级叶片的叶片振动应力值低于叶片振动应力允许值这样的上述控制参数；
第二步骤，其接着上述第一步骤，在该第二步骤中，根据上述状态参数，计算上述第二级叶片的叶片振动应力值低于叶片振动应力允许值这样的上述控制参数；以及
第三步骤，在该第三步骤中，判定利用在上述第一步骤中计算出的控制参数进行控制时上述第二级叶片的叶片振动应力值是否低于叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田洋树，横山乔，七泷健治，松井智之，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP