燃气涡轮设备及其控制装置以及燃气涡轮的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具备燃气涡轮的燃气涡轮设备及其控制装置以及燃气涡轮的运行方法。本申请主张基于2013年9月6日申请于日本的日本专利申请2013-185230号的优先权，并将其内容援用于本说明书中。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮具备:压缩机，压缩空气;燃烧器，在通过压缩机压缩的空气中燃烧燃料以生成燃烧气体;及涡轮，通过燃烧气体驱动。燃烧器上连接有用于将来自外部的燃料供给到燃烧器的燃料管路。该燃料管路上设置有调节供给到燃烧器的燃料的流量的燃料流量调节阀。并且，燃气涡轮上例如连接有通过燃气涡轮的驱动来发电的发电机。
[0003]作为该燃气涡轮的运行方法例如有以下专利文献1中公开的方法。该方法是被称为调温控制法的方法，且为通过调节燃料流量调节阀的阀开度，以使供燃烧气体流入的涡轮入口的温度维持预先确定的上限温度的方法。
[0004]以往技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利公开平8-42360号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术课题
[0008]燃气涡轮中，假定在供给到燃烧器的燃料的每单位量的热量即单位热量变大的情况下，燃料流量及吸气量恒定，则涡轮的入口温度上升。此时，在上述调温控制法中，通过调小燃料流量调节阀的阀开度，以使涡轮的入口温度达到预先确定的上限值，从而减少供给到燃烧器的燃料的流量。
[0009]因此，在上述调温控制法中，相对于单位热量的增加，虽然可保持流入到涡轮的入热量，但是通过涡轮的气体流量减少，且使燃气涡轮的输出减少。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种不仅使涡轮的入口温度保持恒定，还能够抑制燃气涡轮输出的波动的燃气涡轮设备及其控制装置以及燃气涡轮的运行方法。
[0011 ]用于解决技术课题的手段
[0012]作为用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的燃气涡轮设备的控制装置，其中，
[0013]所述燃气涡轮具备:压缩机，具有调节吸气量的吸气量调节器;燃烧器，在通过所述压缩机压缩的空气中燃烧燃料以生成燃烧气体;涡轮，通过所述燃烧气体驱动;及燃料流量调节阀，调节供给到所述燃烧器的所述燃料的流量，该燃气涡轮设备的控制装置具有:调温控制部，控制所述燃料流量调节阀的阀开度，使供所述燃烧气体流入的所述涡轮的入口温度保持恒定;及吸气量控制部，控制所述吸气量调节器，以从外部接收供给到所述燃烧器的所述燃料的每单位量的热量即单位热量，且使所述压缩机的吸气量相对于所述单位热量的变化以正相关变化。
[0014]该控制装置中，燃料流量调节阀的阀开度通过调温控制部的控制，使涡轮的入口温度保持恒定。即，通过调温控制部来执行调温控制。在进行该调温控制的过程中，若单位热量变大，则涡轮的入口温度变高，因此通过调小燃料流量阀的阀开度，使供给到燃烧器的燃料的流量变少。其结果，涡轮的入口温度恢复到原来的温度。涡轮的入口温度通过调温控制而恢复到原来的温度之时，由于燃料流量变少，因此流入到涡轮的气体的流量也变少。因此，涡轮的入口温度通过调温控制恢复到原来的温度之时，燃气涡轮的输出减少。
[0015]因此，该控制装置的吸气量控制部控制吸气量调节器，使吸气量相对于燃料的单位热量的变化以正相关变化。即，若燃料的单位热量变大，则吸气量控制部增加通过空气压缩机吸入的吸气量。其结果，流入到涡轮的气体的流量增加，且使得燃气涡轮的输出也增加。因此，在该控制装置中，即便燃料的单位热量在调温控制过程中发生变化，也能够抑制燃气涡轮的输出波动。
[0016]作为用于实现上述目的的发明所涉及的另一方式的燃气涡轮设备的控制装置，其中，所述燃气涡轮具备:压缩机，具有调节吸气量的吸气量调节器;燃烧器，在通过所述压缩机压缩的空气中燃烧燃料以生成燃烧气体;涡轮，通过所述燃烧气体驱动;及燃料流量调节阀，调节供给到所述燃烧器的所述燃料的流量，该燃气涡轮设备的控制装置具有:调温控制部，控制所述燃料流量调节阀的阀开度，使供所述燃烧气体流入的所述涡轮的入口温度保持恒定;及吸气量控制部，控制所述吸气量调节器，使所述压缩机的吸气量相对于具有所述压缩机、所述燃烧器及所述涡轮的燃气涡轮的输出波动以负相关变化。
[0017]该控制装置的吸气量控制部控制吸气量调节器，使吸气量相对于调温控制过程中的燃气涡轮的输出波动以负相关变化。即，若燃气涡轮的输出在调温控制过程中减少，则吸气量控制部增加通过空气压缩机吸入的吸气量。其结果，流入到涡轮的气体的流量增加，且使得燃气涡轮的输出也增加。因此，在该控制装置中，能够抑制调温控制过程中的燃气涡轮的输出波动。
[0018]其中，作为所述其他方式的燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述吸气量控制部控制所述吸气量调节器，以从外部接收供给到所述燃烧器的所述燃料的每单位量的热量即单位热量，且使所述吸气量相对于所述单位热量的变化以正相关变化。
[0019]并且，从外部接收燃料的单位热量的任意所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述吸气量控制部确定变更后的所述吸气量，以使燃气涡轮维持所述单位热量变化前的输出。
[0020]在该控制装置中，能够进一步抑制调温控制过程中的燃气涡轮的输出波动。
[0021]并且，从外部接收燃料的单位热量的任意所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述吸气量调节器具有:入口引导叶片，设置于所述压缩机的外壳的吸气口侧，且根据开度变更改变吸气量;及叶片驱动机，变更所述入口引导叶片的开度，所述吸气量控制部利用所述燃料的单位热量的变化量与相对于所述入口引导叶片的基准开度的开度变更量之间的预先确定的关系，求出相对于从外部接收的所述燃料的单位热量的变化量的开度变更量，且在所述开度变更量上加上所述基准开度，以确定指令开度，并将所述指令开度作为指令值而输出到所述吸气量调节器，所述关系为使所述开度变更量相对于从所述燃料的单位热量减去预先确定的基准单位热量的变化量具有正相关性的关系。
[0022]并且，将入口引导叶片的指令开度作为指令值而输出到吸气量调节器的所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述关系为能够获得使燃气涡轮相对于所述变化量维持所述单位热量发生变化之前的输出的开度变更量的关系。
[0023]并且，从外部接收燃料的单位热量的任意所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述吸气量控制部具有:指令值运算部，从外部接收所述单位热量并求出表示通过所述吸气量调节器调节的所述吸气量的变更量的指令值;及输出时机控制部，控制向所述吸气量调节器输出所述指令值的输出时机，以在从所述指令值运算部接收所述单位热量起经过设定时间之后使所述吸气量发生变化，所述设定时间根据所述吸气量控制部从外部接收所述单位热量起有相应单位热量的所述燃料到达所述燃烧器为止的到达时间而定。
[0024]此时，所述输出时机控制部可以从外部接收所述燃料的流量，并利用所述流量确定所述到达时间。
[0025]并且，具有所述输出时机控制部的任意所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:所述设定时间与所述到达时间相同。
[0026]该控制装置的吸气量控制部在单位热量发生变化的燃料到达燃烧器之时变更压缩机的吸气量。因此，在该控制装置中，即便燃料气体的单位热量在调温控制过程中发生变化，也能够抑制涡轮的入口温度的变化。
[0027]并且，具有所述输出时机控制部的任意所述燃气涡轮设备的控制装置可以如下:当从外部接收的所述单位热量变大时，所述设定时间比所述到达时间短；当从外部接收的所述单位热量变小时，所述设定时间比所述到达时间长。
[0028]当燃料的单位热量变大时，该控制装置的吸气量控制部在该燃料到达燃烧器之前变更压缩机的吸气量。并且，相反地当燃料的单位热量变小时，该控制装置的吸气量控制部在该燃料到达燃烧器之后变更压缩机的吸气量。因此，在该控制装置中，即便燃料气体的单位热量在调温控制过程中发生变化，也能够抑制涡轮的入口温度的变化。
[0029]作为用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的燃气涡轮设备具备:以上任意控制装置;燃气涡轮，具有