燃气轮机和用于操作燃气轮机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机和用于操作燃气轮机的方法。
【背景技术】
[0002]燃气轮机是一种内燃机。它通常包括压气机、燃烧室和涡轮。在燃气轮机的操作期间，空气最初借助于一个或多个压气机级的叶片装置被压缩、接着与燃烧室中的气体或液体燃料混合、被点火并燃烧。空气还用于冷却。从而出现了燃烧气体与空气的混合物，称作热气体，其在涡轮的随后部分中膨胀。在该过程期间，热能被转换成机械能。该机械能首先驱动压气机，而其余部分被用来特别是驱动发电机。例如，这种燃气轮机被示出在EP 2128 406 BI 中。
[0003]在处于部分负荷操作的燃气轮机的情况中，通过设置可变压气机入口引导叶片来调节压气机进气空气质量流量是一种已知的实践。由此能够以给定最大废气温度获得最大效率。在这里，可变压气机入口引导叶片的许可的最小限度位置尤其由入口引导叶片排和/或第一压气机转子叶片排的区域中的进气空气的冷却及相关联的结冰风险限制。取决于进气空气的湿度，导致流的冷却的入口引导叶片排的下游的流加速可能会导致压气机中的结冰并因此导致机器的完整性的受损并且很可能导致对机器造成损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的根本目的是消除这些缺点并且提供改进的燃气轮机和用于操作所述燃气轮机的方法。
[0005]该目的借助于如权利要求1中所要求保护的燃气轮机并且借助于如权利要求6中所要求保护的方法来实现。在从属权利要求中指示出并且在说明书中描述了发明的有利发展。
[0006]根据发明的燃气轮机包括进气部和具有压气机流导管的压气机。压气机进一步具有被定位在压气机流导管中的具有可调整的入口引导叶片的入口引导叶片排。根据发明，燃气轮机具有结冰传感器单元，该结冰传感器单元包括被布置在第一压气机转子排与第一压气机引导叶片排之间的至少一个传感器。在这里，在压气机流导管中，第一压气机转子叶片排布置在入口引导叶片排的紧下游并且第一压气机引导叶片排布置在第一压气机转子叶片排的紧下游。
[0007]该布置有利地使得能够确定即将发生的结冰。利用关于即将发生的结冰的信息，入口引导叶片排的可调整的入口引导叶片可以被设置成抵抗该结冰。这是根据用于操作燃气轮机的发明的方法中的意图。
[0008]根据发明的在第一压气机转子叶片排与第一压气机引导叶片排之间的至少一个传感器的定位有利地使得能够获取在压气机流导管中的静态温度最低并因此结冰风险最大所在的点处的数据。
[0009]在根据发明的燃气轮机的有利实施例中，设想结冰传感器单元具有至少一个空气湿度传感器。在该实施例中，结冰传感器单元进一步包括两者都布置在第一压气机转子叶片排与第一压气机引导叶片排之间的至少一个压力传感器和一个温度传感器。
[0010]从针对空气湿度和温度及压力、特别是静态壁压力的数据，能够确定结冰的风险。在这里，用于温度和压力确定的传感器被定位在压气机流导管中的预料到最低温度和最低静态壁压力所在的部位。
[0011]在根据发明的燃气轮机的有利实施例中，空气湿度传感器布置在进气部中，以使得空气湿度的测量能够靠近装置发生。
[0012]在根据发明的燃气轮机的另一有利实施例中，结冰传感器单元包括在压气机流导管中以沿着圆周分布的方式布置在第一压气机转子叶片排与第一压气机引导叶片排之间的多个压力传感器。在这里，压力传感器例如均匀地间隔开。
[0013]这使得能够在许多点处确定针对静态壁压力的值。更精确且更可靠的测量因此是可能的。此外，一个压力传感器的故障可以通过冗余来补偿。
[0014]在根据发明的燃气轮机的另一有利实施例中，结冰传感器单元具有在压气机流导管中以沿着圆周分布的方式布置在第一压气机转子叶片排与第一压气机引导叶片排之间的多个温度传感器。在这里，温度传感器例如均匀地间隔开。
[0015]这使得能够在许多点处确定针对温度的值。更精确且更可靠的测量因此是可能的。此外，一个温度传感器的故障可以通过冗余来补偿。
[0016]在一种用于在操作的同时调整燃气轮机的方法中，所述涡轮使压气机流导管内的进气空气质量流加速，在第一步骤中，空气湿度确定在压气机入口区域中和/或在压气机流导管中执行，与压气机流导管中的压力确定和压气机流导管中的温度确定中一样。在第二步骤中，进行结冰风险确定。在第三步骤中，叶片调整接着以如下方式发生:使得当存在结冰风险时，以使得进气空气质量流的加速被减小的方式设置入口引导叶片排的至少入口引导叶片。在根据发明的方法中，压力确定和温度确定优选地在第一压气机转子叶片排与第一压气机引导叶片排之间发生。
[0017]借助于根据发明的方法，有利地能够防止结冰，或者燃气轮机可以更靠近于结冰极限操作。作为结果，存在着可用于燃气轮机的操作的可变入口引导叶片的调整的较宽的有用范围。从而与传统过程相比燃气轮机的操作可以更加高效。
[0018]在根据发明的方法的有利实施例中，空气湿度确定在压气机入口区域中发生。
[0019]在该区域中，空气质量流的流动速度低于压气机流导管中的。空气湿度测量因此可以在该区域中更加顺利地进行。
[0020]在根据发明的方法的另一有利实施例中，在空气湿度确定和/或压力确定和/或温度确定中，确定由多个传感器的测量出的值发生。
[0021]由此监测了压气机流导管的较大区域。借助于该措施，本方法在精度和可靠性上获益。
【附图说明】
[0022]借助于附图和以下描述更加详细地说明发明的说明性实施例。附图中:
[0023]图1示出根据发明的燃气轮机，
[0024]图2示出根据发明的燃气轮机的压气机，和
[0025]图3示出根据发明的用于调节燃气轮机的方法。
【具体实施方式】
[0026]图1以简图借助于示例示出根据发明的燃气轮机13。根据发明的燃气轮机具有用于给送供给空气的进气部14。在这里，供给空气在进气空气质量流12中进入燃气轮机13的压气机入口区域2(图1中未具体示出)。压气机I布置在进气部14的下游。按照燃气轮机的惯例，燃烧室(这里未具体示出)布置在压气机的下游，并且涡轮被定位在该燃烧室的下游。
[0027]图2中以截面图借助于示例描绘出根据发明的燃气轮机13的压气机I。
[0028]压气机入口区域2位于进气部14中。例如，用于测量空气湿度的至少一个空气湿度传感器11布置在进气部14中。空气湿度传感器11是根据发明的结冰传感器单元17的一部分。作为替代，空气湿度传感器11也可以布置在进气部14的外侧、例如在系统的空气入口过滤器之前或者在邻接的气象站中。此外，至少一个入口压力传感器9和一个入口温度传感器10可以置于进气部14中。
[0029]压气机I布置在压气机入口区域2的下游。根据发明，压气机具有包括入口引导叶片的入口引导叶片排3。包括压气机转子叶片的第一压气机转子叶片排5布置在入口引导叶片排3的下游。包括压气机引导叶片的第一压气机引导叶片排6布置在第一压气机转子叶片排5的下游。第一压气机转子叶片排5和第一压气机引导叶片排6位于压气机流导管4中。
[0030]叶片排的所有叶片被在相同点处以沿着圆周均匀分布的方式布置在压气机流导管4中。它们位于一排中。压气机转子叶片排5的叶片被固定在轴15上。压气机引导叶片排6的叶片被固定在压气机流导管4的导管壁16上。进一步的叶片排(这里未具体示出)可以布置在示出的叶片的组5、6的下游。
[0031]根据发明，至少入口引导叶片可以具有可调整的入射角度。进一步的引导叶片排也可以是可调整的。入口引导叶片的入射角度的可调整性使得能够使进气空气质量流2变化并因此能够使最大许可涡轮出口温度在宽的部分负荷范围内恒定。
[0032]根据发明，结冰传感器单元17的进一步的部件布置在压气机流导管4中。至少一个压力传感器7和一个温度传感器8布置在压气机流导管4中。在这里，压力传感器7是用于静态壁