用于确定用于燃气轮机的调节的至少一个燃烧温度的方法以及用于执行该方法的燃气轮的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定用于燃气轮机(20)的调节的至少一个燃烧温度的方法，燃气轮机(20)包括至少一个压缩机(12)、至少一个燃烧室(13)和至少一个涡轮(15)，其中，为了涡轮(15)的冷却在压缩机(12)处压缩的空气被放出并且通过至少一个外部冷却管路(17)和布置在冷却管路(17)中的调节阀(V)被供应给涡轮(15)，在该方法中在燃气轮机的不同部位处来测量工作介质的多个温度和压力并且由所测量的温度和压力来导出该至少一个燃烧温度。更灵活的且更精确的调节由此来实现，即附加地来确定通过外部冷却管路(17)的冷却空气质量流量并且在导出该至少一个燃烧温度时一起来考虑。
【专利说明】用于确定用于燃气轮机的调节的至少一个燃烧温度的方法 以及用于执行该方法的燃气轮机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃气轮机技术的领域。其涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于 确定用于燃气轮机（Gasturbine)的调节的至少一个燃烧温度（Feuerungstemperatur)的 方法。本发明此外涉及一种用于执行该方法的燃气轮机。
【背景技术】
[0002] 燃烧温度在当今常见的燃气轮机中在一定的运行条件（基本负荷和部分负荷） 下被用作调节参数。因为在燃气轮机的整个运行寿命上燃烧温度的连续的和精确的直 接的测量出于可靠性、机械完整性和精确性的原因目前不可行，燃烧温度的级别由多个 所测量的过程变量借助于燃烧温度确定方法来确定，该方法被编入燃气轮机控制逻辑 (Steuerungslogik)中。
[0003] 这样的温度确定方法可设计成确定燃烧室的出口温度、涡轮入口温度、涡轮出口 温度或者任意其它与燃烧相关联的在燃气轮机内的温度，如这例如在文件EP 1 231 369 A2和EP 1 959 115 A2或US 2010/050591 A 1中所详细说明的那样。
[0004] 先进的燃气轮机运行设计涉及在燃气轮机运行期间应用相匹配的冷却介质供给， 如这例如在文件US 2004/0025491 A1和US 2004/0221584 A1中所公开的那样。这样的供 给通常利用冷却空气调节阀来实现。这样的供给的两个变体在图1和图2中示例性地复述。 图1的燃气轮机10包括压缩机12、燃烧室13和涡轮15 (其驱动压缩机12和发电机16)。 压缩机12在运行中抽吸环境空气11、将其压缩并且将其发送到燃烧室13处，通过燃料输入 管路（Brennstoffzuleitung) 14将燃料喷入燃烧室13中并且借助于被压缩的空气来燃烧。 产生的热气在涡轮15中在输出工作功的情况下被卸压并且在离开涡轮15之后通过废气烟 囱19向外排出。为了涡轮15的冷却，在压缩机处在不同部位处在不同的压力水平上压缩 的空气被放出（abzapfen)并且通过冷却管路17或18被导引至涡轮15。冷却空气质量流 量在此可通过调节阀VI和V2来调整。通过排泄阀（Abblasventil)V3和V4可将冷却空气 向外吹出。
[0005] 图2的燃气轮机10'构造为带有相继燃烧的燃气轮机并且因此包括带有两个相应 的燃料输入管路14a和14b和两个相关联的涡轮15a和15b的两个燃烧室13a和13b。在 示出的示例中，通过冷却管路17和18以来自压缩机12的冷却空气来供给第二涡轮15b。 阀V1-V4的功能与在图1中的相同。
[0006] 在使用传统的燃烧温度确定方法的情况下在带有所调整的冷却介质供给的运行 期间的燃烧温度调节然而可导致在所期望的与实际的燃烧温度之间的不期望的偏差，亦即 由于燃气轮机的变化的运行线（Betriebslinie)。
【发明内容】
[0007] 在此本发明提供补救。因此本发明的目的是说明一种用于确定用于燃气轮机的调 节的至少一个燃烧温度的方法，其适合地考虑了涡轮的可调整的冷却的影响。此外本发明 的目的是提供一种用于执行该方法的燃气轮机。
[0008] 该目的和其它目的通过权利要求1和6的特征的整体来实现。
[0009] 根据本发明的方法来自一种燃气轮机，其包括至少一个压缩机、至少一个燃烧室 和至少一个涡轮，其中，为了涡轮的冷却在压缩机处压缩的空气被放出并且通过至少一个 外部冷却管路和布置在冷却管路中的调节阀被供应给涡轮。在该方法中在燃气轮机的不同 部位处来测量工作介质的多个温度和压力并且由所测量的温度和压力来导出该至少一个 燃烧温度。根据本发明的方法特征在于，附加地确定通过外部冷却管路的冷却空气质量流 量并且在导出燃烧温度时一起考虑。
[0010] 按照根据本发明的方法的设计方案，为了确定冷却空气质量流量来测量调节阀的 位置以及在调节阀之前和之后的压力。
[0011] 调节阀尤其具有一阀特性（Ventilcharakteristik)，其中，该阀特性被用于确定 冷却空气质量流量。
[0012] 根据本发明的方法的另一设计方案特征在于，附加地在燃气轮机的不同部位处确 定工作介质的水/蒸汽含量并且在导出燃烧温度时一起来考虑。
[0013] 该设计的改进方案特征在于，根据等式
【权利要求】
1. 一种用于确定用于燃气轮机（20)的调节的至少一个燃烧温度og的方法，所述燃 气轮机（20)包括至少一个压缩机（12)、至少一个燃烧室（13)和至少一个润轮（15)，其中， 为了所述润轮（15)的冷却在所述压缩机（12)处压缩的空气被放出并且通过外部的至少一 个冷却管路（17)和布置在所述冷却管路（17)中的调节阀（V)被供应给所述润轮（15)，在 所述方法中在所述燃气轮机的不同部位处来测量工作介质的多个温度和压力并且由所测 量的所述温度和压力来导出该至少一个燃烧温度（Ty)，其特征在于，附加地来确定通过外 部的所述冷却管路（17)的冷却空气质量流量并且在导出所述燃烧温度（L)时一起考虑。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧温度（L)具有修正量，其通过 相对于润轮入口压力的参考值W湿度的函数的润轮入口压力的变化来确定。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述湿度被用于标定所述参考值的由老 化引起的变化。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述冷却空气质量 流量，测量所述调节阀（V)的位置W及在所述调节阀（V)之前和之后的压力。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节阀（V)具有阀特性，并且所述阀 特性被用于确定所述冷却空气质量流量。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述燃烧温度化）根据等式
来确定，其中，是所举出的变量的第一阶和更高阶的项的函数，T,表示在润轮出口处 所述工作介质的温度，Pe/P7是润轮入口压力和润轮出口压力的商，Xd表示在所述工作介质 中的水/蒸汽含量，Pic/Pn是在所述冷却管路（17)中在所述调节阀（V)之前和之后的压力 的商，而Si表征所述调节阀（V)的位置。
7. -种用于执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法的燃气轮机（20)，其包括至 少一个压缩机（12)、至少一个燃烧室（13)和至少一个润轮（15)，其中，为了所述润轮（15) 的冷却在所述压缩机（12)处压缩的空气被放出并且通过外部的至少一个冷却管路（17)和 布置在所述冷却管路（17)中的调节阀（V)被供应给所述润轮（15)，其中，在所述燃气轮机 (20)的不同部位处设置有工作介质的温度和压力的大量测量点并且通过相关联的信号线 路（30a-h; 30m-〇)与控制部（29)相连接，所述控制部（29)将用于控制燃料供应的控制指 令（31)发送到至所述燃烧室（13)的燃料输入管路（14)处，其特征在于，设置有用于确定 通过外部的所述冷却管路（17)的冷却空气质量流量的器件。
8. 根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，在所述调节阀（V)处设置有用于测 量在所述调节阀（V)之前和之后的压力（Pi。，Pu)和用于测量所述调节阀（V)的位置的测 量点并且通过信号线路（30i-l)与所述控制部（29)相连接。
9. 根据权利要求7或8所述的燃气轮机，其特征在于，所述控制部（29)是用于调节所 述燃气轮机（20)的燃烧温度（L)的闭合的调节回路的部分。
【文档编号】F02C9/00GK104246179SQ201380016004
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月23日
【发明者】阿里亚斯朝 M., 内梅特 A., R. 斯泰格 U., S. 利利 D. 申请人:阿尔斯通技术有限公司