专利名称：起动或停止燃气涡轮发动机的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气涡轮发动机。具体地，本发明涉及一种起动或停止燃气轮机的方法，还涉及实施该方法的设备 。
背景技术：
燃气轮机一般包括进气系统、带有用于调节空气流量的设备的单压缩级或多压缩级的压缩机、内燃系统、与压缩机机械地连接的膨胀涡轮以及用于排放废气的管道。燃气轮机设计有燃烧系统，其中能够使用同心喷射器将液体燃料或气体燃料注入到燃烧系统。大多数使用燃气涡轮的热电站被供给气体燃料。本发明涉及被供给气体燃料的燃气涡轮。此外，本发明涉及燃气轮机的瞬时操作，特别是起动和停止燃气轮机的阶段。当起动燃气轮机时，使用作为起动器的起动电动机。涡轮运行所需的各种流体经由独立的线路到达。因此，在用于吸入能够在压缩机中压缩的环境空气的线路、用于与使进入燃烧室的液体燃料雾化的空气用线路相关联的液体燃料用的线路以及气体燃料用的线路之间存在区别。然而，气体燃料的性能可能随着时间而变化，特别是构成气体燃料的成分的组成。具体地，可以将各种类型的气体供给燃气轮机。例如，可以是天然气、丙烷、丁烷、炼油气、合成煤气(synthesis gas)(更佳的是称作“合成气(syngas)”)等。在这些气体中的每一种内包含的能量可能随着其来源而不同，并且很明显地，这些不同类型气体之间在低热值(富气或贫气)方面可能不同。被供给到燃烧室的气体的温度也可能从一个系统到另一个系统而不同。例如，在燃气轮机的输出侧上产生电力的许多发电站包括在燃烧室上流的加热系统，从而保持所需的恒定温度。其他发电站可以包括压缩机以提高温度。因此，存在各种系统，它们可以在不同温度和不同压力下供应具有不同低热值的气体。此外，许多发电站可以被供给来自不同供应商的燃料，这可能会导致在气体的温度和组成方面都不同。燃料的组成和温度性能可以通过被称为修正沃泊指数(modifiedWobbe index,丽I)的基准参数来表征。丽I允许比较各种气体在不同温度下的比能。因此，使用温度校正的所谓的修正沃泊指数MWI被定义为
,nv, I-CV其中LCV是气体的低热值，单位为BTU/SCF(英国热量单位/标准立方英尺)；Sg是气体相对于空气的密度(在相同温度和压力条件下)；以及T是绝对温度，单位为。R (Rankine 度)。目前，工业气体在平均值左右主要具有土 10%的修正沃泊指数的变化。存在各种系统以适应气体燃料性能的变化。专利申请US2008/115482和美国专利7，472，540描述了包括气体分析器的设备，从而可以测量燃料的性能，然后随着燃料性能的变化而调节在燃烧室入口侧的阀，从而补偿这些变化。此外，缓冲储槽可以在测量设备和各阀之间用作已知组成和已知体积的气体的保存区，从而补偿测量设备分析所花费的时间并减小LCV的快速变化。然后,改变燃气轮机的运行以适应气体性能的变化。专利申请US 2007/0101724描述了一种调节气体流量的方法，其中根据气体的压力和温度的变化来计算阀的排放系数Cv，然后根据注射器入口侧的压差进行调整。然而，在该方法中，需要知道注射器下流的压力，即，燃烧室中的压力。因此，压力传感器必须被安装在燃烧室的高温区中。
然而，被供给到燃烧室的气体燃料的性能变化会导致以下问题，如当修正沃泊指数太低时，在涡轮起动时火焰损耗，或者在起动阶段保持加速率很困难；当沃泊指数太高时，压力传播以波浪形式通过燃烧室，涡轮部件的热疲劳，在起动阶段过快的加速或者在停止阶段过慢的减速。一种解决方案可能是实时测量修正沃泊指数，并且据此改变燃气轮机的运行。然而，这种解决方案很难实施，特别是因为通过比较气体燃料的修正沃泊指数变化率，气体分析器的响应时间长；气体加热装置的相对惯性；燃气轮机的起动阶段的短持续时间；以及在起动期间相对较高的气体消耗。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题。本发明的一个显著目的是使得可以限制在起动或停止阶段修正沃泊指数的变化对燃气轮机运行的影响，特别是当修正沃泊指数的变化大于±10%时。本发明的另一个目的是部分地克服气体分析器的过长响应时间。一个方面提供了一种起动或停止燃气轮机的方法，所述燃气轮机包括根据一个或多个供给指令而被供给气体燃料的至少一个燃烧室，所述气体燃料可以含有一种或多种不同的给定气体，所述气体中的每一种具有给定低热值和给定温度。根据所述方法测量涡轮转速，作为从考虑到所述气体燃料具有基本上等于给定低热值的较高值的低热值和基本上等于给定温度的较低值的温度的基准模型确定的放热率的函数，并且可能作为所述涡轮转速的函数，确定所述供给指令，测量被供给到所述燃烧室的气体燃料的温度和/或沃泊指数，以及作为被供给到所述燃烧室的气体燃料的测量的温度和/或测量的沃泊指数的函数，例如仅仅作为它们的函数，校正至少一个供给指令。沃泊指数WI被定义为
权利要求
1.一种起动或停止燃气轮机(I)的方法(30)，所述燃气轮机包括根据一个或多个供给指令而被供给气体燃料的至少一个燃烧室￠)，所述气体燃料可以含有一种或多种不同的给定气体，所述气体中的每一种具有给定低热值和给定温度，在所述方法中 测量涡轮转速(31)， 作为从考虑到所述气体燃料具有基本上等于给定低热值的较高值的低热值和基本上等于给定温度的较低值的温度的基准模型确定的放热率的函数，确定所述供给指令， 测量被供给到所述燃烧室的气体燃料的温度(33)和/或沃泊指数(36)，以及 作为被供给到所述燃烧室的气体燃料的测量的温度和/或测量的沃泊指数的函数，校正至少一个供给指令(39，42)。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述燃气轮机包括用于调节被供给到所述燃烧室的气体燃料的压力的调节装置(16)，并且一个供给指令是针对压力调节装置的指令。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述燃气轮机包括安装在所述调节装置下流的用于将气体燃料供给到所述燃烧室的供给阀(18)，被供给到所述燃烧室￠)的气体燃料的流量与所述阀的打开百分比成比例，并且一个供给指令是所述阀(18)的打开百分比。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述供给阀(18)是音叉式的阀。
5.如权利要求1 4中任一项所述的方法，其中作为被供给到所述燃烧室的气体燃料的温度的函数对多个供给指令进行校正，并且通过各乘数因子对供给指令的校正进行加权，各乘数因子之和等于1，和/或其中作为被供给到所述燃烧室的气体燃料的沃泊指数的函数对多个供给指令进行校正，并且通过各乘数因子对供给指令的校正进行加权，各乘数因子之和等于I。
6.一种起动或停止燃气轮机(I)的设备(8)，所述燃气轮机包括根据一个或多个供给指令而被供给气体燃料的燃烧室￠)，所述气体燃料可以含有一种或多种不同的给定气体，所述气体中的每一种具有给定低热值和给定温度，其中所述设备包括 用于测量涡轮转速的装置， 确定装置(23)，所述确定装置能够作为输入接收由测量装置测量的涡轮转速，并且作为从考虑到所述气体燃料具有基本上等于给定低热值的较高值的低热值和基本上等于给定温度的较低值的温度的模型确定的放热率的函数，能够作为输出传达所述供给指令， 用于测量被供给到所述燃烧室的气体燃料的温度和/或沃泊指数的装置，以及 校正装置(24，25)，所述校正装置能够作为输入接收由所述确定装置确定的供给指令以及由测量装置测量的温度和/或沃泊指数，并且能够作为输出传达作为温度和/或沃泊指数的函数进行校正的供给指令。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述燃气轮机包括用于调节被供给到所述燃烧室的气体燃料的压力的调节装置(16)，并且一个供给指令是针对压力调节装置的指令。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述燃气轮机包括安装在所述调节装置下流的用于将气体燃料供给到所述燃烧室的供给阀(18)，被供给到所述燃烧室￠)的气体燃料的流量与所述阀的打开百分比成比例，并且一个供给指令是所述阀(18)的打开百分比。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述供给阀(18)是音叉式的阀。
10.一种燃气轮机，包括如权利要求6、中任一项所述的起动或停止设备(8)。
全文摘要
本发明涉及一种起动或停止燃气轮机(1)的方法(30)，所述燃气轮机包括根据一个或多个供给指令而被供给气体燃料的燃烧室(6)，所述气体燃料可以含有一种或多种不同的给定气体，所述气体中的每一种具有给定低热值和给定温度。根据所述方法，测量涡轮转速(31)，作为从考虑到所述气体燃料具有基本上等于给定低热值的较高值的低热值和基本上等于给定温度的较低值的温度的模型确定的放热率的函数，确定所述供给指令，测量被供给到所述燃烧室的气体燃料的温度(33)和/或沃泊指数(36)，以及作为被供给到所述燃烧室的气体燃料的测量的温度和/或测量的沃泊指数的函数，校正至少一个供给指令(39，42)。本发明还涉及实施所述方法的用于起动或停止燃气轮机的设备。
文档编号F02C9/28GK102947572SQ201180030834
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月11日
发明者塞尔日·福克, 德尼·马丹, 尼古拉斯·普拉朗 申请人:Ge能量产品法国Snc公司