双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法
【专利摘要】本发明提供一种双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法。低速旋转时的喘振回避及高速旋转时的共振回避是当然的，高速旋转时的高大气温度条件下的喘振回避也可以。双轴式燃气轮机为了解决上述课题，控制设于压缩机的空气吸入侧的入口导向叶片的开度调整向压缩机的流入空气量，作为控制入口导向叶片的开度的机构，具备在燃气轮机轴的低速旋转时基于根据大气温度修正的气体发生器轴的修正转数控制入口导向叶片的开度的第一控制部、在气体发生器轴的高速旋转时以将气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制入口导向叶片的开度的第二控制部、在大气温度为临界值以上的情况下增加在第二控制部中保持为恒定的实际转数的大气温度修正部。
【专利说明】
双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法，尤其涉及适于具备由压缩机、燃烧器以及压缩机驱动用的高压涡轮组成的气体发生器、负荷驱动用的低压涡轮的装置的双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法。
【背景技术】
[0002]伴随近年来的能量需求的增加，相对于适用于液化天然气(LNG)的生产的机械驱动用的燃气轮机的需求也增加。在LNG机械设备中通过用LNG液化用压缩机将天然气转换为高压而实现液化。而且，在LNG液化用压缩机的驱动中使用双轴式燃气轮机的情况多。
[0003]双轴式燃气轮机的涡轮部分分为低压涡轮与高压涡轮，低压涡轮驱动LNG用压缩机与负荷，高压涡轮作为气体发生器与压缩机连接。双轴式燃气轮机存在高压侧与低压侧各自的涡轮具备不同的旋转轴的特征。
[0004]双轴式燃气轮机不只是像上述那样作为机械驱动用，有时还作为连接于发电机的发电用而使用。作为发电用的燃气轮机，由于结构简单、容易运用等的理由，所以压缩机与涡轮以同一轴旋转的一轴式燃气轮机是主流。可是，在使装置小型化的情况下存在需要维持适合于负荷发电机试样的转数、需要减速机的缺点。
[0005]另一方面，如果在发电用中使用双轴式燃气轮机，由于能够任意选择由压缩机、燃烧器以及高压燃气轮机构成的气体发生器侧的转数、低压涡轮的转数，因此不需要减速机。因此，能够提供小型且高效的燃气轮机。
[0006]在运用这样的双轴式燃气轮机的情况下，基于修正了相对于燃气轮机轴的实际转数的大气温度的影响的修正转数，调整压缩机的入口导向叶片(以下，称为IGV(InletGuide Vane))的开度，S卩，不论气体发生器的运转状态如何都能使用修正转数基准的IGV控制为一般性的。
[0007]这种情况下，如图9A中表示气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系，IGV开度根据涉及大气温度的修正转数而变化(气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系确定为唯一)，因此，如图9B中表示气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系，由于运转线变化，所以气体发生器轴的转数也根据大气温度而变化。即，即使在增加IGV的开度并在额定负荷附近运转时，根据大气温度实际转数也会变化。
[0008]因此，由于增加在额定负荷运转时应该回避叶片共振的区域，共振回避的设计变得困难。另外，由于增加共振回避范围则叶片型设计的自由度减少，因此叶片的空气动力性能提高也变得困难。
[0009]为了避免上述额定负荷运转时的共振问题，双轴式燃气轮机的控制方法被记载于专利文献I中。该专利文献I着眼于在含有额定负荷运转条件的高速旋转时，利用修正转数基准控制的喘振(由压缩机叶片的流动的剥离而引起并发生的流体性脉冲现象)回避的重要性变小，在由气体发生器与低压涡轮构成的双轴式燃气轮机中，作为IGV的控制方法以在气体发生器轴的低速旋转时用修正转数基准控制IGV的开度，在高速旋转时将实际转数保持为恒定的方式控制IGV的开度的方式而进行的装置。
[0010]通过使用记载于该专利文献I中的双轴式燃气轮机的控制方法，如分别在图1OA中表示气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系、在图1OB中表示气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系那样，在低负荷时不论大气温度如何运转线都是相同的，在高负荷时修正转数根据大气温度而变化。另一方面，在低负荷时根据大气温度运转线变化，但在高负荷时气体发生器轴的转数为恒定。
[0011]因此，能够有效地解除共振问题(由于在气体发生器轴的高速旋转时转数接近共振转数而产生的共振，而使涡轮与压缩机的动叶片损伤的可能性增高的问题)，并且，由于能够有效地对应低速运转时的压缩机喘振，能够减轻涉及共振问题的设计上的负担，上述的共振回避设计变得容易。而且，也能够期待由叶片型设计的自由度提高而带来的空气动力性能的提尚。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献1:日本特开2011-38531号公报
[0014]如上述，若使用专利文献I中记载的双轴式燃气轮机的控制方法，则能够兼具在以起动、停止为代表的低速运转时尤其成为问题的上述喘振回避、以额定负载运转时为代表的高速运转时成为问题的共振回避。
[0015]可是，由于重要度下降的装置的高速旋转时也会引起喘振，根据运转条件，在专利文献I中记载的双轴式燃气轮机的控制方法中存在喘振回避变得困难的可能性。而且，在高大气温度(例如，30°C以上)的条件下(实际转数恒定)中，一般来说由于相对于喘振的余量变小，喘振回避的问题容易凸显化。
【发明内容】
[0016]本发明鉴于上述的方面，其目的在于提供一种即使是由气体发生器与低压涡轮构成的双轴式燃气轮机，在上述低速旋转时的喘振回避以及高速旋转时的共振回避是理所当然的，高速旋转时的高大气温度条件下的喘振也可回避的双轴式燃气轮机以及其控制装置以及控制方法。
[0017]用于解决课题的方法
[0018]本发明中的双轴式燃气轮机为了实现上述目的，双轴式燃气轮机的特征为:具备:气体发生器，其具备在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器、由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮；以及由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮，作为上述气体发生器轴的第一轴、作为上述低压涡轮轴的第二轴为不同轴，并且，控制上述入口导向叶片的开度而调整向上述压缩机的流入空气量，作为控制上述入口导向叶片的开度的机构，具备基于在上述气体发生器轴的低速运转时根据大气温度而修正的上述气体发生器轴的修正转数控制上述入口导向叶片的开度的第一控制部、以在上述气体发生器轴的高速旋转时将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制上述入口导向叶片的开度的第二控制部、在大气温度为临界值以上的情况下增加在该第二控制部中保持为恒定的实际转数的大气温度修正部。
[0019]另外，本发明的双轴式燃气轮机的控制装置为了实现上述目的，双轴式燃气轮机的特征为:具备:气体发生器，其具备在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器、由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮；以及由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮，作为上述气体发生器轴的第一轴、作为上述低压涡轮轴的第二轴为不同轴，并且，控制上述入口导向叶片的开度而调整向上述压缩机的流入空气量，作为控制上述入口导向叶片的开度的机构，具备基于在上述气体发生器轴的低速运转时根据大气温度而修正的上述气体发生器轴的修正转数控制上述入口导向叶片的开度的第一控制部、以在上述气体发生器轴的高速旋转时将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制上述入口导向叶片的开度的第二控制部、在大气温度为临界值以上的情况下增加在该第二控制部中保持为恒定的实际转数的大气温度修正部。
[0020]而且，本发明的双轴式燃气轮机的控制方法为了实现上述目的，双轴式燃气轮机的控制方法的特征为:该双轴式燃气轮机具备:气体发生器，其具备在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器、由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮构成的气体发生器；以及由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮，作为上述气体发生器轴的第一轴、作为上述低压涡轮轴的第二轴为不同轴，并且，控制上述入口导向叶片的开度而调整向上述压缩机的流入空气量，基于在上述气体发生器轴低速旋转时根据大气温度而修正的上述气体发生器轴的修正转数用第一控制部进行控制上述入口导向叶片的开度的第一控制，以在上述气体发生器轴高速旋转时将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式用第二控制部控制上述入口导向叶片的开度的第二控制，在大气温度为临界值以上的情况下用大气温度修正部增加在上述第二控制部中保持为恒定的实际转数。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明有即使是由气体发生器与低压涡轮构成的双轴式燃气轮机，在上述低速旋转时的喘振回避以及高速旋转时的共振回避是理所当然的，高速旋转时的高大气温度条件下的喘振也可回避的效果。
【附图说明】
[0023]图1是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1的概略结构图。
[0024]图2是表示用于本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1的气体发生器控制装置中的IGV开度控制部的图。
[0025]图3是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1中的大气温度与用转数修正系数α修正时的实际转数的关系的特性图。
[0026]图4Α是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1中的气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系的特性图。
[0027]图4Β是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1中的气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系的特性图。
[0028]图5是表示用于本发明中的双轴式燃气轮机的实施例2的气体发生器控制装置中的IGV开度控制部的图。
[0029]图6Α是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例2中的气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系的特性图。
[0030]图6B是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例2中的气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系的特性图。
[0031]图7是表示用于本发明中的双轴式燃气轮机的实施例3的气体发生器控制装置中的IGV开度控制部的图。
[0032]图8是表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例3中的压缩机叶片级与压缩机额定负荷运转时的叶片负荷分布的关系的特性图。
[0033]图9A是表示一般性的现有例中的气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系的特性图。
[0034]图9B是表示一般性的现有例中的气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系的特性图。
[0035]图1OA是表示专利文献I中的气体发生器轴的修正转数与IGV开度的关系的特性图。
[0036]图1OB是表示专利文献I中的气体发生器轴的实际转数与IGV开度的关系的特性图。
[0037]符号说明
[0038]I 一双轴式燃气轮机，2—气体发生器，3—压缩机，4 一燃烧器，5—高压涡轮，6—气体发生器轴，7—低压涡轮，8—低压涡轮轴，9一负荷，10—压缩空气，11一燃烧气体，21—气体发生器控制装置，22—燃料控制部，23—IGV开度控制部，24—运转状态判断部，25—控制选择部，26—第一控制部，27—第二控制部，28—第三控制部，29—大气温度修正部，30—大气温度追加修正部，31—入口导向叶片(IGV)，32—IGV控制装置，41一燃料供给源，42—燃料控制阀，43—燃料，61、81 —转数检测器，62—温度计。
【具体实施方式】
[0039]以下，基于所图示的实施例，说明本发明的双轴式燃气轮机以及其控制装置与控制方法。并且，在各实施例中，在相同的结构部件中使用相同的符号。实施例1
[0040]在图1中表示本发明中的双轴式燃气轮机的实施例1的概略结构。
[0041]如该图所示，本实施例中的双轴式燃气轮机I具备由在空气吸入侧具备IGV(入口导向叶片)31并压缩流入空气的压缩机3、燃烧被该压缩机3压缩的压缩空气10与燃料43而生成燃烧气体的燃烧器4、被在燃烧器4中生成的燃烧气体11所驱动的高压涡轮4构成的气体发生器2、由从高压涡轮5所排出的燃烧气体11所驱动的低压涡轮7，气体发生器轴6(第一轴)、低压涡轮轴8(第二轴)由不同的轴构成。
[0042]S卩，如图1所示，双轴式燃气轮机I包括由压缩机3、燃烧器4、高压涡轮5构成的气体发生器2以及低压涡轮7，在气体发生器2侧，压缩机3与高压涡轮5通过气体发生器轴6连接，在低压涡轮7侧，低压涡轮7与负荷9通过低压涡轮轴8连接。
[0043]并且，在本实施例中，作为负荷9设想发电机，但也可以是面向机械驱动用的LNG压缩机等。
[0044]如上述，在压缩机3的空气吸入侧设置IGV31，该IGV31通过IGV控制装置32可变更其开度，由此，调整气体发生器2的吸入空气流量(流入空气量)。另外，在燃烧器4中从燃料供给源41供给燃料43，该燃料43的供给量通过燃料控制阀42控制。
[0045]作为双轴式燃气轮机I中的动作流体(空气、燃烧气体等)的动作，首先，流入压缩机3并被压缩的压缩空气10流入燃烧器4。在燃烧器4中，喷出燃料43而生成高温的燃烧气体。该高温、高压的燃烧气体11流入通过气体发生器轴6与压缩机3连接的高压涡轮5并驱动压缩机3，然后，流入低压涡轮7。燃烧气体11通过低压涡轮7时，驱动通过作为第二轴的低压祸轮轴8连接的负荷9，由此，进行发电与机械驱动。
[0046]双轴式燃气轮机I的运转状态主要由设置于气体发生器2侧的气体发生器控制装置21控制。该气体发生器控制装置21由燃料控制部22与IGV开度控制部23控制。
[0047]燃料控制部22使用通过设置于作为第二轴的低压涡轮轴8上的转数检测器81而得到的转数、从负荷9得到的运转负荷数据控制燃料控制阀42，从而控制向燃烧器4的燃料43
的供给量。
[0048]IGV开度控制部23与IGV控制装置32连接，控制IGV31的开度即压缩机3的吸入流量。在本实施例中，按照图2所示，IGV开度控制部23由运转状态判断部24、控制选择部25、第一控制部26、第二控制部27以及大气温度修正部29构成。
[0049]在第一控制部26内，用修正转数基准控制IGV31的开度。具体地说，使用通过设置于气体发生器轴6的转数检测器61得到的气体发生器2的转数N、以及通过温度计62而得到的大气温度Ta计算修正转数Ne，以不论大气温度如何，修正转数与IGV31的开度关系均恒定的方式调整IGV31的开度。
[0050]在此，修正转数Ne用以下的式子(I)给予。
[0051 ] Nc = NX [288.15/(273.15+Ta)]1/2 (I)
[0052]第二控制部27与第一控制部26不同，以将气体发生器2的实际转数保持为恒定的方式控制IGV31的开度。在本实施例中，作为保持为恒定的转数设想额定转数，但其他转数也可以。
[0053]在IGV开度控制部23中，通过运转状态判断部24以及控制选择部25决定使用上述第一控制部26与第二控制部27中哪一个。
[0054]在运转状态判断部24中将气体发生器2的运转状态判断为由起动、停止状态与低负荷运转状态构成的第一运转状态、由除那些以外的高负荷运转状态构成的第二运转状态的两个。作为其判断方法，根据压缩机3的特性预先设定设定即使变更控制也可稳定运转的目标IGV开度，使用基于该目标IGV开度区别低负荷运转状态与高负荷运转状态的方法。
[0055]另外，在控制选择部25中，将运转状态判断部24的判断结果作为输入，选择使用第一控制部26还是第二控制部27。具体地说，作为第一运转状态的低负荷运转状态时，以进行修正转数与IGV31的开度唯一地确定的控制的方式选择第一控制部26，作为第二运转状态的高负荷运转状态时，以进行实际转数恒定控制的方式选择第二控制部27。
[0056]运转状态的判断与控制选择完成后，通过大气温度修正部29进行控制。在大气温度修正部29中，首先，基于运转状态判断部24的判断结果，判断是否需要现在的运转状态中的修正。具体地说，运转状态为高负荷运转状态时，作为控制选择第二控制部27，并且，以仅在大气温度Ta为预先指定的临界值TaO以上的情况下增加气体发生器2的转数N的方式乘以转数修正系数α，以成为恒定的气体发生器2的实际转数N’的方式向燃料控制部22输送信号进行控制。
[0057]本实施例中的大气温度与转数修正系数α的关系按照式(2)所表示那样，若图示则如图3所示(β为常数)。即，以与从大气温度的临界值TaO的增加量成比例的方式增加实际转数。
[0058]α = 1+β( Ta-TaO) (2)
[0059]若总结上述控制中的转数与IGV开度的关系，贝Ij如图4Α以及图4Β所示。
[0060]S卩，如图4Α以及图4Β所示，通过利用大气温度修正部29增加高大气温度、高负荷运转状态的转数，运转时的气体发生器轴6的修正转数与实际转数增加而接近额定转数。即，在利用第二控制部27的实际转数恒定控制时所担心的高大气温度(例如，30°C以上)的条件下喘振避免变得容易。
[0061]这种情况相比较于上述专利文献I中的控制，在提高高大气温度、高负荷运转状态的压缩机3的信赖性的同时，由于扩大了可运转的大气温度条件，因此有助于双轴式燃气轮机I其自身的运用性的提尚。
[0062]可是，将转数从气体发生器2的转数N增加至为恒定的气体发生器2的实际转数N’时的增加量过大时，则失去了由使用第二控制部27而产生的在高负荷运转状态中的共振回避区域的降低效果。
[0063]因此，在本实施例中，使用满足以下的式(3)那样的转数修正系数α。式(3)表示从修正为使转数恒定的气体发生器2的实际转数N’之后的运转状态计算的修正转数比修正前的实际转数小，与至少以高负荷运转状态进行修正转数基准控制的情况相比，可减小共振回避区域。
[0064]N，X[288.15/(273.15+Ta)]1/2<N (3)
[0065]汇总以上，通过使用本实施方式而确保专利文献I中所记载的低负荷运转状态(低速运转时)的喘振回避与高负荷运转状态(高速运转时)的共振回避区域降低的效果，并且，在专利文献I中所担心的高大气温度、高负荷运转状态中的喘振回避变得容易。
[0066]因此，考虑提高压缩机3的可靠性以及双轴式燃气轮机I的运用性。
[0067]因此，根据本实施方式，由于在高大气温度条件下通过大气温度修正部增加转数，在专利文献I中成为问题的在高大气温度条件下的高速运转时的喘振回避变得容易。尤其在压缩机的额定负荷运转时的叶片负荷分布如后述在前级具备最大值的情况下，由于高大气温度条件下的喘振回避难，因此其效果显著。实施例2
[0068]在图5中表示用于本发明中的双轴式燃气轮机的实施例2的气体发生器控制装置21中的IGV开度控制部23。
[0069]该图中所表示的本实施例的特征为:在IGV开度控制部23的结构中设置不论转数如何都能将IGV31的开度保持为恒定的第三控制部28。其他结构与实施例1相同。具体地说，由第三控制部28进行的控制用于由第一控制部26进行的控制与由第二控制部27进行的控制之间。
[0070]如本实施例，进行使用第三控制部28的控制时，如图6A以及图6B所示，能够不通过气体发生器轴6的修正转数以及实际转数大、IGV31的开度小的条件地转移至额定负荷条件。在气体发生器轴6的修正转数以及实际转数大、IGV31的开度小的条件下，只有IGV31的开度从额定负荷条件大幅变小，从额定负荷条件的流动场的偏离(流的角度的偏离)变大，因此容易引起性能低下，能通过应用由第三控制部28进行的控制抑制性能低下。即，通过使用本实施例，不但有与实施方式I相同的可靠性提高的效果，还可抑制部分负荷时的性能低下。
[0071]实施例3
[0072]在图7中表示用于本发明的双轴式燃气轮机的实施例3的气体发生器控制装置21中的IGV开度控制部23。
[0073]该图所表示的本实施例与图2(实施例1)的不同是在IGV开度控制部23上不但具备大气温度修正部29，还具备减少IGV31开度的大气温度追加修正部30。并且，关于与图2重复的设备标注相同的符号，详细的说明省略。
[0074]另外，在图8中表示本实施例中的压缩机叶片级与压缩机额定负荷运转时的叶片负荷分布的关系。
[0075]在本实施例中，如图8所示，作为压缩机3的叶片负荷分布，在以成为大致相同级数数的方式将压缩机3分割为最上游侧的前级组、中间的中间级组以及最下游的后级组的三部分的情况下，设想在前级组具备最大值。具体地说，为了提高原有的压缩机性能(流量与压力比等)，在前级组侧适用最新的高负荷叶片列的情况与增加前级组的外径的情况等，存在这样的负荷分布。
[0076]而且，在图8中，也一起记载了高大气温度条件中的高负荷条件时的压缩机叶片负荷分布。在压缩机3中，一般来说存在当大气温度变高则前级组侧的负荷增加、后级组侧的负荷减少的倾向。而且，在本实施方中，由于前级组的叶片负荷相对大，所以大气温度上升时的负荷变得非常高，成为容易发生喘振的条件(由于喘振普遍由在叶片负荷高的位置产生的流动的脱离而引起)。
[0077]因此，在本实施例中，不只大气温度修正部29，大气温度追加修正部30也设置于IGV开度控制部23上。
[0078]在本实施例中的大气温度追加修正部30中，与大气温度修正部29相同，基于运转状态判断部24的判断结果判断是否进行现在的运转状态中的修正而进行控制。具体地说，运转状态为高负荷运转状态时作为控制选择第二控制部27，并且，以只在大气温度Ta为预先指定的临界值Ta以上的情况下，减少气体发生器2的IGV31的开度的方式向IGV控制装置32输送信号而进行控制。即，在本实施例中，在高大气温度条件时不只增加转数，也减少IGV开度。
[0079]在减少IGV31的开度的情况下，在IGV31的周边的叶片中，由于流入流出角即速度三角形从设计值(通常符合额定负荷条件)偏离，相对性地前级组侧的负荷降低、后级组侧的负荷增加。即，若进行本实施例那样的控制，则不只是实施例1中所表示的修正转数的增加(接近额定转数)，由于也会实现由IGV31的开度减少而引起的前级组负荷的降低，因此比较于实施例1喘振回避也更加容易。
[0080]总结以上，通过使用本实施例，与实施例1相同确保专利文献I中记载的低负荷运转状态(低速旋转时)的喘振回避与高负荷运转状态(高速旋转时)的共振回避区域降低的效果，并且专利文献I中所担心的高大气温度、高负荷运转状态中的喘振回避变得容易。而且，由于比较于实施例1，本实施例喘振回避更加容易，可以进一步提高压缩机3的可靠性以及双轴式燃气轮机I的运用性。
[0081]在上述全部的实施例中都有压缩机3，设想将其改造并进行说明，当然，也可根据改造后的形式的压缩机3来制造。另外，即使相对于上述全部的实施例中的双轴式燃气轮机I，也能够使用运用实施例2中说明的第三控制部28的控制。这种情况也相同，能够避免在性能容易低下、转数大、IGV31的开度小的区域中的运用，有助于部分负荷性能的提高。
[0082]并且，本发明不限定于上述实施例，含有多种的变形例。上述实施例是为了容易理解本发明而进行说明，未必限定于具备说明中的全部结构的装置。另外，也可将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也可以在某实施例的结构中追加其他实施例的结构。另外，关于各实施例的结构的一部分可以进行其他结构的追加.删除.置换。
【主权项】
1.一种双轴式燃气轮机，其具备: 气体发生器，其由在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器以及由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮构成；以及 由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮， 作为上述气体发生器轴的第一轴与作为上述低压涡轮轴的第二轴为不同轴，并且，通过控制上述入口导向叶片的开度来调整向上述压缩机的流入空气量， 该双轴式燃气轮机的特征在于， 作为控制上述入口导向叶片的开度的机构，具备: 在上述气体发生器轴的低速运转时，基于根据大气温度修正后的上述气体发生器轴的修正转数控制上述入口导向叶片的开度的第一控制部； 在上述气体发生器轴的高速旋转时，以将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制上述入口导向叶片的开度的第二控制部；以及 在大气温度为临界值以上的情况下增加由该第二控制部保持为恒定的实际转数的大气温度修正部。2.根据权利要求1所述的双轴式燃气轮机，其特征在于，具备: 能改变上述入口导向叶片的开度的入口导向叶片控制装置； 控制从燃料供给源向上述燃烧器供给的燃料供给量的燃料控制阀；以及气体发生器控制装置，其由燃料控制部以及入口导向叶片开度控制部构成，并控制双轴式燃气轮机的运转状态，上述燃料控制部使用通过设置于上述第二轴的转数检测器检测到的转数和从负荷得到的运转负荷数据来控制上述燃料控制阀，上述入口导向叶片开度控制部与上述入口导向叶片控制装置连接并控制上述入口导向叶片的开度。3.根据权利要求2所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 上述入口导向叶片开度控制部由以下部件构成: 将上述气体发生器的运转状态判断为由起动、停止状态与低负荷运转状态构成的第一运转状态以及由除该第一运转状态以外的高负荷运转状态构成的第二运转状态的运转状态判断部； 根据该运转状态判断部的判断结果选择使用上述第一控制部以及第二控制部中的哪一个的控制选择部； 上述第一控制部； 上述第二控制部；以及 上述大气温度修正部。4.根据权利要求3所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 在作为上述第一运转状态的低负荷运转状态时，以进行修正转数与上述入口导向叶片的开度唯一地确定的控制的方式选择上述第一控制部，在作为上述第二运转状态的高负荷运转状态时，以进行实际转数恒定控制的方式选择上述第二控制部。5.根据权利要求1所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 上述第一控制部使用通过设置于上述第一轴的转数检测器而得到的上述气体发生器的转数以及通过温度计得到的大气温度计算修正转数，并控制上述入口导向叶片的开度。6.根据权利要求1所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 具备第三控制部，该第三控制部在从利用上述第一控制部的控制向利用上述第二控制部的控制转移时，以不管上述气体发生器轴的转数如何均将上述入口导向叶片的开度保持为恒定的方式进行控制。7.根据权利要求1所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 还具备在大气温度为临界值以上的情况下使上述入口导向叶片的开度减少的大气温度追加修正部。8.根据权利要求7所述的双轴式燃气轮机，其特征在于， 就上述压缩机中的额定负荷运转时的叶片负荷分布而言，在以成为大致相同级数的方式将上述压缩机分割为最上游侧的前级组、中间的中间级组以及最下游的后级组的三组时，在上述最上游侧的前级组具有最大值。9.一种双轴式燃气轮机的控制装置，该双轴式燃气轮机具备: 气体发生器，其由在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器以及由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮构成；以及 由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮， 作为上述气体发生器轴的第一轴与作为上述低压涡轮轴的第二轴为不同轴，并且通过控制上述入口导向叶片的开度来调整向上述压缩机的流入空气量， 该双轴式燃气轮机的控制装置的特征在于，具备: 在上述气体发生器轴的低速运转时，基于根据大气温度修正后的上述气体发生器轴的修正转数控制上述入口导向叶片的开度的第一控制部； 在上述气体发生器轴的高速运转时，以将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制上述入口导向叶片的开度的第二控制部；以及 在大气温度为临界值以上的情况下增加由该第二控制部保持为恒定的实际转数的大气温度修正部。10.根据权利要求9所述的双轴式燃气轮机的控制装置，其特征在于，具备: 能改变上述入口导向叶片的开度的入口导向叶片控制装置； 控制从燃料供给源向上述燃烧器供给的燃料供给量的燃料控制阀；以及气体发生器控制装置，其由燃料控制部以及入口导向叶片开度控制部构成，并控制双轴式燃气轮机的运转状态，上述燃料控制部使用通过设置于上述第二轴的转数检测器检测到的转数和从负荷得到的运转负荷数据来控制上述燃料控制阀的，上述入口导向叶片开度控制部与上述入口导向叶片控制装置连接并控制上述入口导向叶片的开度。11.根据权利要求10所述的双轴式燃气轮机的控制装置，其特征在于， 上述入口导向叶片开度控制部由下述部件构成: 将上述气体发生器的运转状态判断为由起动、停止状态与低负荷运转状态构成的第一运转状态以及由除该第一运转状态以外的高负荷运转状态构成的第二运转状态的运转状态判断部； 根据该运转状态判断部的判断结果选择使用上述第一控制部以及第二控制部中的哪一个的控制选择部； 上述第一控制部； 上述第二控制部；以及 上述大气温度修正部。12.根据权利要求11所述的双轴式燃气轮机的控制装置，其特征在于， 在作为上述第一运转状态的低负荷运转状态时，以进行修正转数与上述入口导向叶片的开度唯一地确定的控制的方式选择上述第一控制部，在作为上述第二运转状态的高负荷运转状态时，以进行实际转数恒定控制的方式选择上述第二控制部。13.根据权利要求9所述的双轴式燃气轮机的控制装置，其特征在于， 上述第一控制部使用通过设置于上述第一轴的转数检测器而得到的上述气体发生器的转数以及通过温度计得到的大气温度计算修正转数，并控制上述入口导向叶片的开度。14.一种双轴式燃气轮机的控制方法，该双轴式燃气轮机具备: 气体发生器，其由在空气吸入侧具备入口导向叶片并压缩流入空气的压缩机、使被该压缩机压缩的空气与燃料燃烧并生成燃烧气体的燃烧器以及由在该燃烧器中生成的燃烧气体驱动的高压涡轮构成；以及 由从上述高压涡轮排出的气体驱动的低压涡轮， 作为上述气体发生器轴的第一轴与作为上述低压涡轮轴的第二轴是不同轴，并且，通过控制上述入口导向叶片的开度来调整向上述压缩机的流入空气量， 该双轴式燃气轮机的控制方法的特征在于， 在上述气体发生器轴低速运转时，用第一控制部进行基于根据大气温度修正的上述气体发生器轴的修正转数控制上述入口导向叶片的开度的第一控制， 在上述气体发生器轴高速运转时，用第二控制部进行以将上述气体发生器轴的实际转数保持为恒定的方式控制上述入口导向叶片的开度的第二控制， 在大气温度为临界值以上的情况下用大气温度修正部增加由上述第二控制部保持为恒定的实际转数。15.根据权利要求14所述的双轴式燃气轮机的控制方法，其特征在于， 上述双轴式燃气轮机还具备: 能改变上述入口导向叶片的开度的入口导向叶片控制装置； 控制从燃料供给源向上述燃烧器供给的燃料供给量的燃料控制阀；以及气体发生器控制装置，其由燃料控制部以及入口导向叶片开度控制部构成，并控制双轴式燃气轮机的运转状态，上述燃料控制部使用通过设置于上述第二轴的转数检测器检测到的转数和从负荷得到的运转负荷数据控制上述燃料控制阀，上述入口导向叶片开度控制部与上述入口导向叶片控制装置连接并控制上述入口导向叶片的开度， 上述入口导向叶片开度控制部由以下部件构成: 将上述气体发生器的运转状态判断为由起动、停止状态与低负荷运转状态构成的第一运转状态以及由除该第一运转状态以外的高负荷运转状态构成的第二运转状态的运转状态判断部； 根据该运转状态判断部的判断结果选择使用上述第一控制部以及第二控制部中的哪一个的控制选择部； 上述第一控制部； 上述第二控制部；以及 上述大气温度修正部， 在上述双轴式燃气轮机的控制方法中， 在作为上述第一运转状态的低负荷运转状态时，以进行修正转数与上述入口导向叶片的开度唯一地确定的控制的方式选择上述第一控制部，在作为上述第二运转状态的高负荷运转状态时，以进行实际转数恒定控制的方式选择上述第二控制部。16.根据权利要求14所述的双轴式燃气轮机的控制方法，其特征在于， 上述入口导向叶片的开度由第一控制部进行控制，该第一控制部使用通过设置于上述第一轴的转数检测器而得到的上述气体发生器的转数以及通过温度计而得到的大气温度计算修正转数。
【文档编号】F02C9/00GK105909389SQ201610098955
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】明连千寻, 七泷健治, 高桥康雄, 川村康太
【申请人】三菱日立电力系统株式会社