启动时燃气涡轮的控制方法及其控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种启动时燃气涡轮(gas turbine)的控制方法及其控制装置，其将燃气涡轮的启动运行达到最佳控制状态。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮普遍使用于发电机等，燃气涡轮燃烧燃料气体，从而利用产生的燃烧气体使涡涡轮旋转，从而产生动力。
[0003]燃气涡轮发电机产生用于供给负荷装置的电力。不仅如此，燃气涡轮发电机的废热作为供暖或者温水的热源，容易回收，因此也就是所谓的符合热电联产系统(Co-generat1n System)的发电装置。
[0004]采用燃气涡轮发电机的热电联产系统，不仅适用于大型发电厂，而且还可能适用于家庭等利用的小型发电机。采用燃气涡轮发电机的热电联产系统，因其电力或者废热有许多不必要的时间段，因此可能需要停止燃气涡轮发电机的启动。
[0005]燃气涡轮，作为燃气涡轮发电机的原动机，停止时(冷间时)和发电时之间，其内部温度存在很大不同，各部的温度上升率并不固定。因此，从启动到普遍开始发电的时间(即，启动时间)太短的情况下，由于施加在各部的急剧的热应力，具有使燃气涡轮的寿命缩短的缺点。此外，启动时间太长的情况下，具有无法迅速回应紧急命令的缺点。因此，根据运行状况的不同，要求能够稳定地启动燃气涡轮发电机的最佳的启动控制系统。
[0006](先行技术文献)
[0007](专利文献)韩国公开专利公报10-2007-0102877号
【发明内容】
[0008]本发明提供一种启动时燃气涡轮的控制方法，其能够使启动时的燃气涡轮旋转数达到期望的水平。
[0009]更具体地，本发明与启动时影响燃气涡轮启动时间的大气压力及大气温度等运行条件无关，不会产生悬挂(hang)或者喘振(surge) —样的不稳定现象，能够稳定地将燃气涡轮旋转数达到目标水平。
[0010]此外，本发明提供一种启动时燃气涡轮的控制方法，其在启动时能够将内部温度迅速达到目标水平。
[0011]此外，本发明提供一种启动时燃气涡轮的控制方法，其能够应付启动时燃气涡轮的过热或者熄火。
[0012]根据本发明的一个侧面，将燃气涡轮的旋转速度上升至标准启动速度的燃气涡轮的启动时燃气涡轮的控制方法，其包括:测量燃气涡轮旋转数的步骤；根据燃气涡轮旋转数来决定目标加速率的步骤；测量目前加速率的步骤；根据目前加速率和目标加速率的差异来决定燃料流量的步骤；以及通过决定的流量来调节燃料流量的步骤。燃料流量可以在规定的最大燃料流量及最小燃料流量之间决定。
[0013]在此，调节燃料流量的步骤之后，可进一步包括监控排气温度的步骤。
[0014]在此，在决定目标加速率的步骤中，可以参照一个轴是燃气涡轮旋转数，另一个轴是目标加速率的图表或表格形态的数据，从而决定目标加速率。
[0015]在此，在决定燃料流量的步骤中，从目标加速率中减去目前加速率的值和决定的燃料流量，可以η次(η:正实数)方程式形态进行比例。
[0016]在此，监控排气温度的步骤包括:测量燃气涡轮的排气温度的步骤；若测量的排气温度未超过规定的上限警告值，则终止监控，并向燃气涡轮旋转数测量步骤回归的步骤；若测量的排气温度超过规定的上限警告值，而未超过规定的上限危险值，则以维持向燃气涡轮供给的燃料流量的状态，并向测量排气温度的步骤回归的步骤；以及若测量的排气温度超过规定的上限警告值，则紧急停止燃气涡轮的步骤。
[0017]在此，监控排气温度的步骤包括:测量燃气涡轮的排气温度的步骤；以及若测量的排气温度未达到规定的下限危险值，则紧急停止燃气涡轮的步骤。
[0018]在此，监控排气温度的步骤包括:计算决定的燃料流量所预期的排气的预期温度的步骤；测量燃气涡轮的排气温度的步骤；以及计算的预期温度和测量的排气温度的差异，若超过规定的标准值，则紧急停止燃气涡轮，若未超过，则向燃汽涡轮旋转数测量步骤回归的步骤。
[0019]在此，计算预期温度的步骤中，参照一个轴是燃料流量，另一个轴是排气的预期温度的曲线或表格形态的数据，从而决定预期温度。
[0020]根据本发明的另一个侧面的启动时燃气涡轮的控制装置，其包括:旋转感知部，其用于测量燃气涡轮的旋转数；储存部，其储存适用于启动时燃气涡轮的目标加速率数据；燃料流量调节部，其用于调节供给燃气涡轮的燃料的流量；排气温度测量部，其用于测量燃气涡轮的排气的温度；以及控制部，其从启动中目标加速率数据和测量的燃气涡轮的旋转数，决定向燃气涡轮供给的燃料流量，从而以决定的流量来调节燃料流量，并根据启动中监控的排气的温度来紧急停止燃气涡轮。
[0021]在此，控制部从目标加速率数据，决定目前时间点的目标加速率，并从累计测量的燃汽涡轮旋转数，计算出目前加速率，并根据目前加速率和目标加速率的差异来决定燃料流量，从而通过所决定的燃料流量来调节燃料流量。
[0022]在此，目标加速率数据为一个轴是燃气涡轮旋转数，另一个轴是目标加速率的图表或表格形态的数据。
[0023]在此，控制部若测量的排气温度超过规定的上限警告值，而未超过规定的上限危险值，则维持向燃气涡轮供给的燃料流量；若测量的排气温度超过规定的上限危险值，则可以紧急停止燃气涡轮。
[0024]在此，控制部若测量的排气温度未达到规定的下限危险值，则可以紧急停止燃气涡轮。
[0025]在此，储存部可以储存预期温度数据，预期温度数据为一个轴是燃料流量，另一个轴是排气预期温度的曲线或表格形态。
[0026]在此，控制部在预期温度数据中，计算决定的燃料流量所预期的排气的预期温度，若计算的预期温度和测量的排气温度的差异，超过规定的标准值，则可以紧急停止燃气涡轮。
[0027]如果实施根据所述构成的启动时燃气涡轮的控制方法，则优点在于，可以使燃气涡轮的启动时燃气涡轮旋转数及/或者内部温度达到期望的水平。
[0028]更具体地，与影响燃气涡轮启动时间的大气压力及大气温度等运行条件无关，不会产生悬挂(hang)或者喘振(surge) —样的不稳定现象，能够稳定的启动燃气祸轮。因此，优点在于，不仅可以确保高启动信赖度，还可以保障燃气涡轮设计寿命。
[0029]此外，本发明的启动时燃气涡轮的控制方法的优点在于，可以应付燃气涡轮的启动时燃气涡轮的过热或者媳火问题。
【附图说明】
[0030]图1是表示根据本发明的一个实施例的启动时燃气涡轮的控制方法的流程图。
[0031]图2是表示图1的排气温度监控步骤S200的一个实施例的流程图。
[0032]图3是表示图1的排气温度监控步骤S200的另一个实施例的流程图。
[0033]图4是表示图1的排气温度监控步骤S200的又另一个实施例的流程图。
[0034]图5是表示根据本发明的一个实施例的燃气涡轮的启动控制系统的框图。
[0035]图6是表示图5的燃气涡轮的控制装置的控制部200中，仅实行比例-积分-微分(PID)控制的过程。
【具体实施方式】
[0036]以下，参照【附图说明】本发明的实施例。
[0037]下述说明中的启动，可意味着处于停止状态时启动燃气涡轮后，直到燃气涡轮的转数、温度等变量具有稳定的值为止，加速燃气涡轮的过程。
[0038]图1是表示根据本发明的一个实施例的启动时燃气涡轮的控制方法的流程图。
[0039]如图1所示，根据本发明的一个实施例的启动时燃气涡轮的控制方法，作为将燃气涡轮的旋转速度上升至标准启动速度的燃气涡轮控制方法，其可包括:测量燃气涡轮旋转数的步骤SllO ;根据燃气涡轮旋转数，决定目标加速率的步骤S120 ;计算目前加速率的步骤S140 ;根据目前加速率和目标加速率的差异，决定燃料流量的步骤S160 ;以及利用决定的流量供给燃料的步骤S180。
[0040]此外，S180步骤之后，还包括监控排气温度，从而根据温度，实行必要措施的步骤S200o
[0041]在SllO步骤中，燃气涡轮的旋转数是指设定的单位时间内的燃气涡轮旋转数(例:每分钟旋转数，每秒钟旋转数)。测量燃气涡轮旋转数的步骤SllO中，将在燃气涡轮的叶片轴上设置的速度传感器的感知值，以单位时间计算的方式，可测量燃气涡轮旋转数。
[0042]燃气涡轮在初始启