燃气轮机进口导叶调节方法及装置与流程

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，尤指一种燃气轮机进口导叶调节方法及装置。


背景技术：

2.燃料气发电行业与燃煤发电行业相比，面临更大的生产成本压力，目前燃料气发电企业的燃料成本普遍已占总经营成本的80％以上，已投运燃料气电厂的盈利性较弱。为适应新常态，确保电厂技术领先、机组效率高、资源消耗少、经济效益好，进一步提高燃料气发电行业的市场竞争力。应积极创造条件采用先进、成熟的技术对经济性及安全性较差的落后设备进行技术改造，努力挖掘内部潜力，提高机组的可靠性和经济性，降低成本，并进一步适应电网调峰的要求，促进发电厂技术装备水平的提高，减少污染物与温室气体的排放。
3.燃料的燃烧产物co2是一种温室效应污染气体，是不可避免的；减少co2的唯一途经就是提高燃气轮机的热效率，即为产生同样的机械功而消耗较少的燃料。
4.近年来国内电力需求增长放缓，大部分用于调峰的燃气-蒸汽联合循环机组年均负荷率普遍不高，一般情况下维持在70％～80％额定负荷。由此可见，提高燃气-蒸汽联合循环机组部分负荷的性能，是电厂自身市场竞争的有力武器。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种燃气轮机进口导叶调节方法及装置，实现燃气轮机部分负荷性能优化，提高燃气-蒸汽联合循环机组部分负荷的经济性。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种燃气轮机进口导叶调节方法，所述方法包括：
7.获取燃气轮机的燃气透平初温及燃气排气温度，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值；
8.保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值；
9.获取所述燃气轮机的负荷值，并减小所述燃气轮机的负荷值，直至所述燃气轮机的负荷值达到预设负荷限制值。
10.可选的，在本发明一实施例中，所述保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值包括：
11.保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度；
12.获取所述蒸汽轮机的主蒸汽温度和燃气轮机的燃气排气温度，当所述蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值时，停止采用燃气透平初温
调节方式，转而采用燃气排气温度调节方式。
13.可选的，在本发明一实施例中，所述保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值包括：
14.获取所述燃气轮机的当前负荷值，保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的当前负荷值及进口导叶的角度；
15.当所述进口导叶的角度达到预设角度限制值时，停止减小所述燃气轮机的进口导叶的角度。
16.本发明实施例还提供一种燃气轮机进口导叶调节装置，所述装置包括：
17.第一调节模块，用于获取燃气轮机的燃气透平初温及燃气排气温度，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值；
18.第二调节模块，用于保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值；
19.第三调节模块，用于获取所述燃气轮机的负荷值，并减小所述燃气轮机的负荷值，直至所述燃气轮机的负荷值达到预设负荷限制值。
20.可选的，在本发明一实施例中，所述第一调节模块包括：
21.透平初温单元，用于保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度；
22.主蒸汽温度单元，用于获取所述蒸汽轮机的主蒸汽温度和燃气轮机的燃气排气温度，当所述蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值时，停止采用燃气透平初温调节方式，转而采用燃气排气温度调节方式。
23.可选的，在本发明一实施例中，所述第二调节模块包括：
24.排气温度单元，用于获取所述燃气轮机的当前负荷值，保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的当前负荷值及进口导叶的角度；
25.导叶角度单元，用于当所述进口导叶的角度达到预设角度限制值时，停止减小所述燃气轮机的进口导叶的角度。
26.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
27.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
28.本发明通过综合互补调节方式，既弥补了单纯等燃气排气温度调节方式的效率牺牲问题，又避免了单纯等燃气透平初温调节方式的主蒸汽温度超标问题，从而提高燃气-蒸汽联合循环机组部分负荷的经济性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例一种燃气轮机进口导叶调节方法的流程图；
31.图2为本发明实施例中t3调节过程的流程图；
32.图3为本发明实施例中t4调节部分过程的流程图；
33.图4a-图4e为本发明实施例中部分性能参数随燃气轮机负荷的变化曲线示意图；
34.图5为本发明实施例一种燃气轮机进口导叶调节装置的结构示意图；
35.图6为本发明实施例中第一调节模块的结构示意图；
36.图7为本发明实施例中第二调节模块的结构示意图；
37.图8为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
38.本发明实施例提供一种燃气轮机进口导叶调节方法及装置。
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.如图1所示为本发明实施例一种燃气轮机进口导叶调节方法的流程图，本发明实施例提供的燃气轮机进口导叶调节方法的执行主体包括但不限于计算机。图中所示方法包括：
41.步骤s1，获取燃气轮机的燃气透平初温及燃气排气温度，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值；
42.步骤s2，保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值；
43.步骤s3，获取所述燃气轮机的负荷值，并减小所述燃气轮机的负荷值，直至所述燃气轮机的负荷值达到预设负荷限制值。
44.其中，影响燃气-蒸汽联合循环机组性能的因素，多与燃气轮机有关，而且蒸汽底循环系统(由余热锅炉和汽轮机组成)的运行性能也主要受燃气轮机排气参数的制约。现役大多数燃气轮机都配备了可调的压气机进口导叶(igv)。在燃气轮机负荷变化的情况下，调节方式对燃气轮机的性能有很大的影响，即igv的调节方式。igv调节方式，分为单纯等燃气透平初温(t3)调节和单纯等燃气排气温度(t4)调节，前者是根据t3来调整进口导叶igv的位置，后者是根据t4来调整进口导叶igv的位置。
45.进一步的，以某型联合循环机组为例，图4a-图4e为单纯等t3调节和单纯等t4调节两种调节方式下，燃气顶循环系统、蒸汽底循环系统、联合循环机组的部分性能参数随燃气轮机负荷的变化曲线。不同型号联合循环机组的性能参数和性能曲线不同，应当以实际为准。
46.具体的，单纯等t3调节方式下，在降负荷过程中t3和t4的变化分2个阶段：第1阶段，如图4a中、图4b中
●
标注的a
→b→
c曲线所示，通过关小igv角度来降低压气机吸入的空气流量，从而实现燃气轮机负荷由100％降到80％。在此过程中，t3保持设计值不变。随igv角度的关小，t4会不断增大；当燃气轮机负荷降到80％时，t4达到最大值，即限制值。不再关
小igv角度，否则会使t4超温。随后进入第2阶段。第2阶段，如图4a中、图4b中
●
标注的c
→d→e→f→
g曲线所示，保持igv角度不变，通过调节t3来降负荷，此时进入燃烧室的合成气量减少，使得t3和t4均下降。因此，等t3调节时，随着燃气轮机负荷的降低，t3先不变后降低，而t4先增加后降低。
47.进一步的，单纯等t4调节方式下，在降负荷过程中t3和t4的变化也分2个阶段：第1阶段，如图4a中、图4b中
■
标注的a
→h→i→
d曲线所示，从额定负荷起，随燃气轮机负荷降低，通过关小igv角度适应负荷变化，以保持t4为设计值，并减缓t3的下降趋势。当负荷降到70％之后，igv角度达到最小值，不能再关小。第2阶段，如图4a中、图4b中
■
标注的d
→e→f→
g曲线所示，随着负荷下降，t3和t4均下降。因此，等t4调节时，随着燃气轮机负荷的降低，t4先不变后降低，而t3先缓慢降低后快速降低。
48.由图4c可知，当燃气轮机负荷从100％减小到40％时，由于受透平排气温度最大值的限值，单纯等t3调节时igv可关闭的角度比单纯等t4调节时的要小。
49.在余热锅炉hrsg的高温端差一定的情况下，汽轮机的主蒸汽温度受制于燃气轮机排气温度t4，因此，主蒸汽温度随燃气轮机负荷下降时的变化规律与t4的变化规律大致相同。由图4d中
●
标注的a
→b→
c曲线可知，单纯等t3调节方式下，当燃气轮机负荷降低时，主蒸汽温度随t4的增大增加较快，易出现严重超温。
50.由图4e中
●
和
■
标注的曲线可知，单纯等t3调节时的系统效率(a
→b→c→d→e→f→
g)略高于单纯等t4调节(a
→h→i→d→e→f→
g)。虽然如此，但单纯等t3调节时主蒸汽温度易出现严重超温，因此业界普遍采用单纯等t4调节方式。
51.然而，在单纯等t4调节方式下，由于部分负荷下压气机空气量减小导致压比下降，透平入口压力降低导致透平端焓降减小，使得部分负荷工况下的实际燃烧温度比基本负荷低，透平进口温度也远低于可以达到的最高温度，使得这一策略实际上并没有在部分负荷充分利用透平叶片的承温能力。
52.作为本发明的一个实施例，如图2所示，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值包括：
53.步骤s21，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度；
54.步骤s22，获取所述蒸汽轮机的主蒸汽温度和燃气轮机的燃气排气温度，当所述蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值时，停止采用燃气透平初温调节方式，转而采用燃气排气温度调节方式。
55.作为本发明的一个实施例，如图3所示，保持燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值包括：
56.步骤s31，获取所述燃气轮机的当前负荷值，保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的当前负荷值及进口导叶的角度；
57.步骤s32，当所述进口导叶的角度达到预设角度限制值时，停止减小所述燃气轮机的进口导叶的角度。
58.其中，从图4a-图4e可以看出，采用单纯等t4调节方式时，在高负荷段牺牲了一定空间的机组效率，对机组经济性不利。综合考虑单纯等t3调节方式的主蒸汽温度易超标问题和单纯等t4调节方式的效率牺牲问题，本发明采用等t3调节+等t4调节的综合互补方案：
从100％负荷降低负荷时，先采用等t3调节方式；当主蒸汽温度达到最大限制值(图4a-图4e中
▲
标注的点c
′
)或燃气排气温度达到最大限制值(图4a-图4e中
●
标注的点c)时，以此为转折点，继续降负荷时采用等t4调节方式，如图4a中a
→b→c′
/c
→d→e→f→
g、图4b中a
→b→c′
/c
→d′→e→f→
g、图4c中a
→b→c′
/c
→j→k→
l
→
m、图4d中a
→b→c′
/c
→j→k→
l
→
g、图4e中a
→b→c′
/c
→d→e→f→
g曲线所示。
59.此外，采用此种综合互补方案时，应通过理论计算，并结合实际测试，给定主蒸汽温度最大限制值和t4最大限制值，从而确定等t3调节方式向等t4调节方式切换的转折点。
60.本发明综合考虑等t3调节方式的主蒸汽温度易超标问题和等t4调节方式的效率牺牲问题，设计了一种新型的燃气轮机igv调节方式，即等t3调节+等t4调节的综合互补方案：从100％负荷降低负荷时，先采用等t3调节方式；当主蒸汽温度达到最大限制值或t4达到最大限制值时，以此为转折点，继续降负荷时采用等t4调节方式。
61.本发明通过综合互补调节方式，既弥补了单纯等燃气排气温度调节方式的效率牺牲问题，又避免了单纯等燃气透平初温调节方式的主蒸汽温度超标问题，从而提高燃气-蒸汽联合循环机组部分负荷的经济性。
62.如图5所示为本发明实施例一种燃气轮机进口导叶调节装置的结构示意图，图中所示装置包括：
63.第一调节模块10，用于获取燃气轮机的燃气透平初温及燃气排气温度，保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至蒸汽轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值；
64.第二调节模块20，用于保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度，直至所述进口导叶的角度达到预设角度限制值；
65.第三调节模块30，用于获取所述燃气轮机的负荷值，并减小所述燃气轮机的负荷值，直至所述燃气轮机的负荷值达到预设负荷限制值。
66.其中，采用单纯等t4调节方式时，在高负荷段牺牲了一定空间的机组效率，对机组经济性不利。综合考虑单纯等t3调节方式的主蒸汽温度易超标问题和单纯等t4调节方式的效率牺牲问题，本发明采用等t3调节+等t4调节的综合互补方案：从100％负荷降低负荷时，先采用等t3调节方式；当主蒸汽温度达到最大限制值(图4a-图4e中
▲
标注的点c
′
)或燃气排气温度达到最大限制值(图4a-图4e中
●
标注的点c)时，以此为转折点，继续降负荷时采用等t4调节方式，如图4a中a
→b→c′
/c
→d→e→f→
g、图4b中a
→b→c′
/c
→d′→e→f→
g、图4c中a
→b→c′
/c
→j→k→
l
→
m、图4d中a
→b→c′
/c
→j→k→
l
→
g、图4e中a
→b→c′
/c
→d→e→f→
g曲线所示。
67.此外，采用此种综合互补方案时，应通过理论计算，并结合实际测试，给定主蒸汽温度最大限制值和t4最大限制值，从而确定等t3调节方式向等t4调节方式切换的转折点。
68.作为本发明的一个实施例，如图6所示，所述第一调节模块10包括：
69.透平初温单元11，用于保持所述燃气透平初温不变，减小所述燃气轮机的进口导叶的角度；
70.主蒸汽温度单元12，用于获取所述蒸汽轮机的主蒸汽温度和燃气轮机的燃气排气温度，当所述燃气轮机的主蒸汽温度或者燃气轮机的燃气排气温度达到预设温度限制值时，停止采用燃气透平初温调节方式，转而采用燃气排气温度调节方式。
71.作为本发明的一个实施例，如图7所示，所述第二调节模块20包括：
72.排气温度单元21，用于获取所述燃气轮机的当前负荷值，保持所述燃气排气温度不变，减小所述燃气轮机的当前负荷值及进口导叶的角度；
73.导叶角度单元22，用于当所述进口导叶的角度达到预设角度限制值时，停止减小所述燃气轮机的进口导叶的角度。
74.基于与上述一种燃气轮机进口导叶调节方法相同的申请构思，本发明还提供了上述一种燃气轮机进口导叶调节装置。由于该一种燃气轮机进口导叶调节装置解决问题的原理与一种燃气轮机进口导叶调节方法相似，因此该一种燃气轮机进口导叶调节装置的实施可以参见一种燃气轮机进口导叶调节方法的实施，重复之处不再赘述。
75.本发明通过综合互补调节方式，既弥补了单纯等燃气排气温度调节方式的效率牺牲问题，又避免了单纯等燃气透平初温调节方式的主蒸汽温度超标问题，从而提高燃气-蒸汽联合循环机组部分负荷的经济性。
76.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
77.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
78.如图8所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图8中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考现有技术。
79.如图8所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
80.其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
81.输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
82.该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
83.存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
84.通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
85.基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
86.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
87.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
88.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
89.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
90.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。