用于在部分負(fù)載下運(yùn)行燃?xì)鉁u輪的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于控制包括控制器(27)的燃?xì)鉁u輪的部分負(fù)載運(yùn)行的方法，其中所述控制器(27)的負(fù)載設(shè)定點(LSP)大于或等于最小負(fù)載設(shè)定點(LSPmin)。所述最小負(fù)載設(shè)定點(LSPmin)取決于基于熱氣體溫度模型(57)而計算出的熱氣體溫度(THG)。
【專利說明】
用于在部分負(fù)載下運(yùn)行燃?xì)鉂M輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于在部分負(fù)載下運(yùn)行燃?xì)鉂M輪同時保持C0排放低于限值的方法。本 發(fā)明另外設(shè)及構(gòu)造成進(jìn)行運(yùn)種方法的燃?xì)鉂M輪。
[0002] 公開背景 可再生能量占了能量生產(chǎn)始終越來越高的比例。運(yùn)導(dǎo)致的結(jié)果為常規(guī)功率裝置需要更 靈活地運(yùn)行。調(diào)節(jié)比（即，基本負(fù)載與最小排放合規(guī)負(fù)載的比率）因此為常規(guī)燃?xì)夤β恃b置 的關(guān)鍵特點。C0排放為燃?xì)鉂M輪的低負(fù)載運(yùn)行的限制標(biāo)準(zhǔn)，由于在與降低的功率相關(guān)的較 低燃燒溫度的情況下，C0排放通?？焖偬岣?。
[0003] 存在各種措施使燃?xì)鉂M輪的運(yùn)行范圍延伸到較低的負(fù)載范圍中并保持C0排放合 規(guī)性。然而，對于任何措施，存在低負(fù)載極限，在所述低負(fù)載極限下，超過規(guī)定的C0排放極 限。C0排放在一定的負(fù)載下并不恒定，由于它們隨周圍條件、燃料組成、燃料溫度和發(fā)動機(jī) 的老化而變。在常規(guī)運(yùn)行方法中，限定最小負(fù)載，在所述最小負(fù)載下滿足關(guān)于C0排放的要 求。運(yùn)樣的一個最小負(fù)載(之后在本說明書中稱為乂0 min load")在發(fā)動機(jī)運(yùn)行構(gòu)想中相 對于C0排放超過極限的負(fù)載設(shè)定具有一定裕度的相對負(fù)載。由于該裕度，所W降低運(yùn)行范 圍，導(dǎo)致燃?xì)鉂M輪的收益性降低。
[0004] 控制C0 min load的另一個可能構(gòu)想為使用C0反饋控制器。該構(gòu)想允許更多的靈 活性，但由于C0信號約3-5分鐘的測量延遲而具有大的障礙。運(yùn)種C0反饋控制器必須在快速 響應(yīng)和穩(wěn)定性之間權(quán)衡。
[0005] 公開概述 所要求保護(hù)的發(fā)明的一個目的在于提供用于在C0排放合規(guī)性下在低部分負(fù)載與提高 的收益性下運(yùn)行燃?xì)鉂M輪的方法。
[0006] 運(yùn)個目的通過權(quán)利要求1和從屬子權(quán)利要求的方法實現(xiàn)。
[0007] 所要求保護(hù)的方法包括計算代表性熱氣體溫度THG且通過反饋控制器調(diào)節(jié)負(fù)載控 制的最小負(fù)載設(shè)定點保持該代表性熱氣體溫度THG高于最小熱氣體溫度THGmin。如果熱氣 體溫度THG低于最小熱氣體溫度THGmin，則反饋控制器將提高最小負(fù)載設(shè)定點且相反地如 果熱氣體溫度THG高于最小熱氣體溫度THGmin，則反饋控制器將降低最小負(fù)載設(shè)定點。
[000引根據(jù)一個備選實施方案，當(dāng)所述熱氣體溫度和所述最小熱氣體溫度之間的差成為 負(fù)數(shù)時，控制器關(guān)閉至少一個噴燃器和/或調(diào)節(jié)燃料分級參數(shù)。當(dāng)所述熱氣體溫度和所述最 小熱氣體溫度之間的差超過闊值時，所述控制器開啟至少一個噴燃器和/或重新調(diào)節(jié)燃料 分級參數(shù)。所述闊值可W足夠大地選擇W確保在重新調(diào)節(jié)分級參數(shù)或開啟噴燃器之后，C0 排放仍低于最小可允許的C0排放。
[0009]燃料分級的調(diào)節(jié)可為到不同噴燃器的燃料供應(yīng)的改變或到噴燃器內(nèi)的不同燃料 噴射位置或系統(tǒng)的燃料供應(yīng)的變化。燃料分級的調(diào)節(jié)可W例如通過調(diào)節(jié)不同噴燃器級之間 的燃料分流、不同噴燃器組之間的燃料分流、不同燃燒器級之間的燃料分流、不同燃燒器之 間的燃料分流或不同噴燃器之間的燃料分流來實現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)燃料分級參數(shù)，在給定的運(yùn) 行條件下對C0排放關(guān)鍵的噴燃器或噴燃器段可W被供應(yīng)更多燃料，而到不關(guān)鍵的噴燃器或 噴燃器段的燃料供應(yīng)降低。由此可W降低總CO排放。
[0010] 同樣當(dāng)熱氣體溫度足夠高時，可W進(jìn)行重新調(diào)節(jié)。重新調(diào)節(jié)在該上下文中可W例 如使在調(diào)節(jié)期間所進(jìn)行的燃料分配變化反轉(zhuǎn)。
[0011] 噴燃器轉(zhuǎn)換和/或分級參數(shù)改變可W獨立地或與提高(相應(yīng)地，。降低最小負(fù)載)組 合進(jìn)行。根據(jù)一個實施方案，首先在達(dá)到最小負(fù)載之前關(guān)閉至少一個噴燃器和/或改變分級 參數(shù)，且隨后提高或降低分級參數(shù)。
[0012] 同時或序貫地，應(yīng)用自適應(yīng)控制算法W調(diào)節(jié)單個控制參數(shù)最小熱氣體溫度 THGmin，但只有在合適的運(yùn)行條件（例如穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，在C0最小負(fù)載運(yùn)行點下）下且具有驗證 的測量輸入(冗余C0測量且針對測量延遲時間）。冗余C0測量可W改進(jìn)W上方法和系統(tǒng)的可 靠性且可W包括具有測量的C0值的自適應(yīng)控制。
[0013] 所述熱氣體溫度THG和最小熱氣體溫度THGmin參數(shù)W及自適應(yīng)控制構(gòu)想不僅可W 用于調(diào)節(jié)C0 min load,而且可W用于在部分負(fù)載下影響C0排放的其他措施，例如單個噴燃 器或噴燃器組的關(guān)閉，或進(jìn)行其他燃料重新分配措施(例如其中重新調(diào)節(jié)內(nèi)部噴燃器燃料 分配的巧V分級"、噴燃器分組或不同順序級或燃燒器之間的燃料重新分配）。
[0014] 結(jié)合附圖詳細(xì)解釋其他優(yōu)點。
[0015] 附圖簡述 在隨附示意圖的幫助下，應(yīng)當(dāng)在下文更詳細(xì)描述本公開、其特性W及其優(yōu)點。
[0016] 來看附圖： 圖1顯示具有順序燃燒的燃?xì)鉂M輪， 圖2顯示通過具有順序燃燒的燃?xì)鉂M輪的第二燃燒器的截面， 圖3顯示說明隨燃?xì)鉂M輪的熱氣體溫度THG而變化的C0排放的圖表； 圖4顯示所要求保護(hù)的方法的框圖； 圖5顯示重新設(shè)定熱氣體溫度THG的下限的自適應(yīng)算法，和 圖6顯示自適應(yīng)算法對熱氣體溫度THG和C0排放的作用。
[0017] 例示性實施方案 圖1顯示用于執(zhí)行文中所述的方法的具有順序燃燒的燃?xì)鉂M輪的實施例。所要求保護(hù) 的方法不僅可W應(yīng)用到運(yùn)種類型的燃?xì)鉂M輪，而且可W應(yīng)用到任何其他類型的燃?xì)鉂M輪， 例如具有非順序的燃燒器或分級燃燒的燃?xì)鉂M輪。
[0018] 所述燃?xì)鉂M輪包括壓縮機(jī)1、第一燃燒器4、第一滿輪7、第二燃燒器15和第二滿輪 12。通常，其包括發(fā)電機(jī)19,所述發(fā)電機(jī)19在壓縮機(jī)1處聯(lián)接到燃?xì)鉂M輪的軸18。
[0019] 燃料、氣體或油經(jīng)由燃料進(jìn)料5引入到第一燃燒器4中，在一個或多個噴燃器（圖1 中未示）中與在壓縮機(jī)1中壓縮的空氣混合并燃燒。離開噴燃器和第一燃燒器4的熱氣體6在 隨后的第一滿輪7中部分膨脹W做功。
[0020] 第二燃燒器15-運(yùn)行（由于負(fù)載提高），另外的燃料就經(jīng)由燃料進(jìn)料10加到第二燃 燒器15的噴燃器9中的部分膨脹氣體8中并在第二燃燒器15中燃燒。熱氣體11在隨后的第二 滿輪12中膨脹W做功。排出氣體13可W有利地進(jìn)料到聯(lián)合循環(huán)功率裝置的廢熱鍋爐或另一 個廢熱應(yīng)用。
[0021] 為了控制進(jìn)口質(zhì)量流量，壓縮機(jī)1具有至少一排可變的入口導(dǎo)葉14。
[0022] 為了能夠在周圍空氣中的高相對空氣濕度的情況下提高冷天的吸入空氣2的溫 度，提供控制閥25和防冰線路26,通過所述防冰線路26,一些壓縮空氣3可W加到吸入空氣2 中。
[0023] -些壓縮空氣3作為高壓冷卻空氣22分流出，經(jīng)由高壓冷卻空氣冷卻器35重新冷 卻，并作為冷卻空氣22進(jìn)料到第一燃燒器4(未示出冷卻空氣線路)和第一滿輪。進(jìn)料到高壓 滿輪7的高壓冷卻空氣22的質(zhì)量流量可W通過該實施例中的高壓冷卻空氣控制閥21控制。 一些高壓冷卻空氣22作為所謂的載體空氣24進(jìn)料到第二燃燒器15的噴燃器9的噴燃器噴 管。載體空氣24的質(zhì)量流量可W通過載體-空氣控制閥17控制。
[0024] -些空氣從壓縮機(jī)1分流出，部分壓縮，經(jīng)由低壓冷卻空氣冷卻器36重新冷卻并作 為冷卻空氣23進(jìn)料到第二燃燒器15和第二滿輪12。冷卻空氣23的質(zhì)量流量可W通過實施例 中的冷卻空氣控制閥16控制。
[0025] 燃燒器4和15構(gòu)建成環(huán)狀燃燒器，例如，具有大量的單個噴燃器9,如在圖2中通過 第二燃燒器15的實施例顯示。運(yùn)些噴燃器9各自經(jīng)由燃料分配系統(tǒng)和燃料進(jìn)料10供應(yīng)燃料。 在運(yùn)個實施例中，燃料分配系統(tǒng)具有主燃料環(huán)30、用于控制總?cè)剂腺|(zhì)量流量的控制閥28和 用于停用相應(yīng)的八個噴燃器9的八個開/關(guān)閥37。
[0026] 主控制器27等其他部件與可變的入口導(dǎo)葉14、燃料進(jìn)料5和10連接W控制燃?xì)鉂M 輪的功率或負(fù)載。連接主控制器27與可變的入口導(dǎo)葉14、燃料進(jìn)料5和10的信號線路具有附 圖標(biāo)記29。
[0027] 通過關(guān)閉單個開/關(guān)閥37,到單個噴燃器9的燃料進(jìn)料停止且分配到剩余的運(yùn)行的 噴燃器9。因此，噴燃器9的空氣-燃料當(dāng)量比λ在運(yùn)行中降低且熱氣體溫度升高。
[00%]顯而易見地，第一燃燒器4的運(yùn)行的噴燃器和第二燃燒器15的運(yùn)行的噴燃器9各自 產(chǎn)生熱排出氣體。
[0029] 關(guān)于所要求保護(hù)的發(fā)明，在離開第一燃燒器4或第二燃燒器15的噴燃器時，熱氣體 6、11的任一溫度指定為熱氣體溫度THG。顯而易見地，運(yùn)行的噴燃器之間的局部熱氣體溫度 THG可能不同?？蒞調(diào)節(jié)計算的熱氣體溫度THG，W考慮運(yùn)些局部差別。對于運(yùn)種調(diào)節(jié)，計算 的熱氣體溫度THG可W隨W下參數(shù)中的至少一個調(diào)節(jié)： -在運(yùn)行中的噴燃器的數(shù)目 -不同噴燃器級之間的燃料分流 -不同噴燃器組的燃料分流 -不同燃燒器級之間的燃料分流 -不同燃燒器之間的燃料分流 -不同噴燃器之間的燃料分流。
[0030] 如上所提及，所要求保護(hù)的方法不僅可W應(yīng)用到運(yùn)種類型的燃?xì)鉂M輪，而且可W 應(yīng)用到任何其他類型的燃?xì)鉂M輪，例如具有非順序的燃燒器或分級燃燒的燃?xì)鉂M輪。
[0031] 應(yīng)當(dāng)了解，對于預(yù)混燃燒，C0隨熱氣體溫度THG降低而W近似指數(shù)方式提高，如圖3 中所示。由于圖3的巧由使用對數(shù)刻度，圖3中的線39因此或多或少是直的。
[0032] 通過最大可允許的C0排放COmax和最小熱氣體溫度THGmin限制的矩形區(qū)域41為燃 氣滿輪的運(yùn)行范圍。最大可允許的C0排放COmax為不可W超過的極限。
[0033] 基于圖3中所說明的例示性函數(shù)，C0排放可W使用隨后的方程近似化： 狡':泌巧；.游'盜貿(mào) (a) 其中丫和η為可根據(jù)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)最佳匹配特定燃?xì)鉂M輪的CO排放特征的常數(shù)。
[0034] 將最大可允許的C0排放值COmaxW其他方式轉(zhuǎn)換，熱氣體溫度THGmin的下限可W通 過W下近似化： 了拉巧 ?π ·-·- logiCOw';;洩 / 巧*''(b) 在正常條件下，燃?xì)鉂M輪的負(fù)載主要通過控制到至少一個燃燒器4、15的燃料質(zhì)量流量 和/或可變的入口導(dǎo)葉14的位置來控制。
[0035] 運(yùn)行燃?xì)鉂M輪的細(xì)節(jié)在EP 2 600 063 A2中描述，其通過引用結(jié)合到本申請的公 開內(nèi)容中。由于正?？刂品桨笇Ρ绢I(lǐng)域主要技術(shù)人員已知，不再詳細(xì)解釋。
[0036] 圖4說明了用于在低負(fù)載下運(yùn)行燃?xì)鉂M輪的所要求保護(hù)的C0 min load控制的部 件且具有合規(guī)性和優(yōu)選低的C0排放。其為基于模型的控制，如果燃?xì)鉂M輪的正常運(yùn)行或負(fù) 載控制可能導(dǎo)致不可接受的高C0-排放，則激活所述控制。所要求保護(hù)的C0 min load控制 可W結(jié)合到主控制器27(參見圖1)或可W為分開的控制器。
[0037] 圖4中所示的要求保護(hù)的控制方法相對于變化的周圍條件、電網(wǎng)頻率波動、運(yùn)行構(gòu) 想(VIGV位置）的改變和燃料氣體組成的改變(在沃泊指數(shù)或低熱值改變方面，只要所述組 成在線測量并用于相應(yīng)地修正模型的熱氣體溫度THG計算式)是穩(wěn)健的。然而，存在其中C0 模型可能偏離實際的C0值的情況，例如燃料組成的改變，其不僅影響熱氣體溫度THG，而且 還影響與C0相關(guān)的燃燒動力學(xué)(例如C化對點火延遲時間的作用）、燃?xì)鉂M輪硬件的老化(例 如導(dǎo)致不同空氣分配）、極端條件或運(yùn)行模式和/或錯誤或錯過輸入信號，導(dǎo)致基于測定熱 氣體溫度T服的模型的不正確結(jié)果。
[0038] 運(yùn)些情況通過具有在燃?xì)鉂M輪的排出氣體中的測量的C0的反饋回路解決。圖5中 所示的運(yùn)個構(gòu)想引入自適應(yīng)算法W更新和修正極限THGmin，W便保持C0排放在COmax極限下 且保持在具有滯后的范圍中。
[0039] 圖4中所示的基于模型的C0 min load控制和圖5中所示的自適應(yīng)算法可W同時或 序貫地執(zhí)行。
[0040] 圖4中所示的要求保護(hù)的C0 min load控制包括開關(guān)43。在主控制器27的常規(guī)負(fù)載 控制（即所要求保護(hù)的C0 min load控制并不激活)下，開關(guān)43在圖4中所示的位置。
[0041] 一旦燃?xì)鉂M輪達(dá)到低負(fù)載運(yùn)行點（還稱為達(dá)到C0 min load狀態(tài)），開關(guān)43通過來 自燃?xì)鉂M輪控制的主控制器27的二進(jìn)制信號45激活。
[0042] 對于在運(yùn)行中W降低數(shù)目的單個噴燃器運(yùn)行，如果在運(yùn)行中達(dá)到最小數(shù)目的噴燃 器，所要求保護(hù)的C0最小負(fù)載控制將通過二進(jìn)制信號45設(shè)定為激活且其讀取燃?xì)鉂M輪的實 際功率輸出APo為用于C0 min load控制器的參考。
[0043] 如果C0 min load控制激活，燃?xì)鉂M輪負(fù)載設(shè)定點化SP; [MW])通過C0 min load 控制器基于計算的熱氣體溫度Τ服控制。
[0044] 在圖1和2中解釋的燃?xì)鉂M輪的情況下，負(fù)載控制器27調(diào)節(jié)所有燃料控制閥28、37 和可變的入口導(dǎo)葉(VIGV)位置W遵循根據(jù)總是激活的常規(guī)運(yùn)行構(gòu)想的負(fù)載設(shè)定點化SP; [MW])。如果所要求保護(hù)的C0 min load控制是激活的，貝化0 min load控制器調(diào)節(jié)負(fù)載設(shè)定 點化SP)。
[0045] 例如如果第二燃燒器15的熱氣體溫度THG達(dá)到預(yù)定的最小水平THGmin(參見圖3)， 貝化0 min load控制器被激活。對于其他類型的燃?xì)鉂M輪，可W應(yīng)用激活和停用所要求保護(hù) 的CO min load控制的不同標(biāo)準(zhǔn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可w選擇用于各種類型的燃?xì)鉂M輪的合 適標(biāo)準(zhǔn)。
[0046] 現(xiàn)在從圖4的右手邊的負(fù)載控制的結(jié)束(相應(yīng)地，結(jié)果)開始，可W發(fā)現(xiàn)最大-最小 限制器47的輸出LS化in。
[0047] 進(jìn)入最大-最小限制器47的輸入LSP通過主控制器27提交。該最大-最小限制器47 設(shè)定主控制器27的負(fù)載控制的負(fù)載設(shè)定點Loadsp的上限和下限。限制器47的設(shè)定點極限通 過最大值的LSPmax和最小值的LS化in近似化。
[004引進(jìn)入最大-最小限制器4 7且為燃?xì)鉂M輪的負(fù)載控制2 7的部分的負(fù)載設(shè)定點 化oadsp)必須保持在通過限制器47設(shè)定的極限LSPmax和LS化in內(nèi)。限制器47確保負(fù)載設(shè)定 點Loadsp將不低于最小負(fù)載設(shè)定點LS化in且不超過最大負(fù)載設(shè)定點LSPmax。
[0049] 限制器47的輸出稱為LSPlim且提交到燃?xì)鉂M輪，所述燃?xì)鉂M輪繼而產(chǎn)生相應(yīng)的實 際功率AP(t)，所述實際功率AP(t)為時間的函數(shù)。
[0050] 根據(jù)所要求保護(hù)的發(fā)明，最小負(fù)載設(shè)定點LS化in針對燃?xì)鉂M輪的瞬時條件進(jìn)行修 改，允許燃?xì)鉂M輪W低熱氣體溫度THG運(yùn)行W產(chǎn)生符合所述極限COmax的C0-排放(參見圖3)。
[0051] 如圖4中可W發(fā)現(xiàn)，最小負(fù)載設(shè)定點LS化in得自兩個負(fù)載53和55 [MW]。通過在邏 輯單元49中加上運(yùn)兩個負(fù)載53和55,產(chǎn)生最小負(fù)載設(shè)定點LS化in。
[0052] 如上所提及，在正常運(yùn)行條件下，負(fù)載開關(guān)43在第一位置(參見箭頭44a)且因此到 邏輯單元49的第一輸入53為燃?xì)鉂M輪最小負(fù)載GTmin負(fù)載例如5MW的"固定"值。
[0053] 在開關(guān)43通過來自主控制器27的二進(jìn)制信號45激活時（t=T〇)，開關(guān)43內(nèi)部的箭頭 心到達(dá)第二位置(參見虛箭頭44b)。因此到邏輯單元49的第一輸入53不再為"固定"值。
[0054] 在運(yùn)時(t=To)，接近燃?xì)鉂M輪的實際負(fù)載的實際功率AP (t) [MW]在運(yùn)時（t=T。)被 獲得且儲存為參考負(fù)載值[MW]，其用作邏輯單元49的輸入。為了確保限制器47的最小負(fù)載 設(shè)定點LS化in在任何情況下都將不太高，用實際功率AP0(AP(t) it = To)減去偏差值[MW] 且所得值將用作參考值。運(yùn)種減法在邏輯單元51中執(zhí)行。通常偏差在實際功率的1-5%范圍 中。
[0055] 當(dāng)最小負(fù)載控制器激活時，偏差可W用于避免負(fù)載設(shè)定點中任何不期望的突然提 局。
[0056] 邏輯單元51的輸出(AP0-偏差[MW])為到開關(guān)43的第一輸入[MW]，其繼而作為第 一輸入53提交到邏輯單元49。
[0057] 給出實施例； 固定值GTmin負(fù)載可W為5MW。實際功率AP在開關(guān)43通過信號45激活時（t=T〇)可W為 110MW。如果假定偏差為3MW，到邏輯單元49的第一輸入53在開關(guān)43被激活之后為110MW- 3MW = 107MW。
[005引到邏輯單元49的第二輸入55得自熱氣體溫度模型57和控制器59,優(yōu)選PI控制器。 控制器59調(diào)節(jié)與參考值相關(guān)的最小負(fù)載W保持熱氣體溫度THG等于THGmin。
[0059] 熱氣體溫度模型57基于一個或多個模型方程和輸入值計算或確定燃?xì)鉂M輪的激 活噴燃器9的實際熱氣體溫度T服。
[0060] 熱氣體溫度模型57的輸入數(shù)據(jù)在圖4中顯示且簡要地在附圖標(biāo)記列表中解釋。
[0061] 根據(jù)所要求保護(hù)的方法，在不具有延遲的情況下通過熱氣體溫度模型57而不通過 傳感器測定實際熱氣體溫度THG。在一個例示性實施方案中，模型57的輸出取決于燃料質(zhì)量 流量、燃料組成、空氣質(zhì)量流量和/或進(jìn)入燃?xì)鉂M輪的燃燒器的冷卻空氣質(zhì)量流量。另外，計 算的代表性熱氣體溫度THG取決于噴燃器或燃燒器或它們的級或組之間的燃料分配，如通 過變量bs表示。為了進(jìn)一步簡化燃?xì)鉂M輪應(yīng)用的模型，假定空氣質(zhì)量流量取決于轉(zhuǎn)子速度 η、可變的入口導(dǎo)葉(VIGV)的位置和周圍條件?；谶\(yùn)些假定，可W規(guī)定瞬時熱氣體溫度THG (t)取決于W下變量： 策綴法。):交V , , (1) 還可W應(yīng)用其他更詳細(xì)或更簡單的模型。
[0062] T服模型57的輸出T服在減法元件61中與熱氣體溫度raGmin的最小極限比較。
[0063] 熱氣體溫度THGmin的最小極限和計算的熱氣體溫度THG之間的差63遞送到(PI)控 制器59。
[0064] 基于為溫度差比]的該差63,控制器59計算負(fù)載[MW]，其為到邏輯單元49的第二輸 入55。
[0065] 如之前所提及通過加上輸入55和53,產(chǎn)生最小負(fù)載設(shè)定點LS化in,其為限制器47 的下限，運(yùn)取決于實際熱氣體溫度THG。最小負(fù)載設(shè)定點LS化in通過控制器59連續(xù)控制，所 述控制器59使用THG模型57的可實時得到的結(jié)果THG。運(yùn)表示在不具有任何時間延遲的情況 下，最小負(fù)載設(shè)定點LS化in持續(xù)適于滿足在低熱氣體溫度下的C0排放要求。
[0066] 開關(guān)43每次改變其索引位置(參見箭頭44a和44b)時，第一輸入53將W逐步方式幾 乎確定地改變，由于來看W上給出的實施例，值GTminlcad可W為5MW且在時間t = To下實際 功率AP可W為110MW且偏差可W為3MW，導(dǎo)致輸入53在時間t = To下從5MW改變成107MW。
[0067] 所要求保護(hù)的C0最小負(fù)載控制及其它取決于實際功率AP (t = To)和通過THG模 型57測定的實際熱氣體溫度T服。
[0068] 因此，為限制器47的輸入的最小負(fù)載設(shè)定點LS化in針對燃?xì)鉂M輪的運(yùn)行和周圍條 件進(jìn)行修改。運(yùn)允許進(jìn)一步降低最小負(fù)載設(shè)定點LSPmin和相應(yīng)的熱氣體溫度THG而不產(chǎn)生 超過COmax極限的C0-排放(參見圖3)。
[0069] 所要求保護(hù)的熱氣體溫度模型57使用略微簡化的模型，其實際上不計算每一種可 能影響，例如燃料的改變、燃?xì)鉂M輪的老化等。因此，由于長時間段期間（長于例如1小時)燃 料的改變、燃?xì)鉂M輪的老化等，THG模型57的結(jié)果(THG)會變得較不準(zhǔn)確。
[0070] 為了補(bǔ)償燃?xì)鉂M輪的運(yùn)些長期改變且為了使THG模型57適于運(yùn)些改變，調(diào)節(jié)熱氣 體溫度T服的自適應(yīng)算法在圖5中說明。
[0071] 圖5基于圖4且關(guān)注于所要求保護(hù)的方法的自適應(yīng)部分。
[0072] 通常，如果燃?xì)鉂M輪減載，則熱氣體溫度THG將降低。C擁敞可能因此在負(fù)載水平 LS化in下超過規(guī)定的C0值。如上所提及，該負(fù)載水平隨周圍條件、氣體組成、氣體溫度而改 變，且還與運(yùn)行構(gòu)想有關(guān)。
[0073] 使用簡化的模型57的C0 min load控制在長時間段期間和在變化的條件下無法獲 得需要的精度。
[0074] 因此，所要求保護(hù)的C0 min load控制使用反饋控制器67W通過調(diào)節(jié)最小熱氣體 溫度THGmin保持燃?xì)鉂M輪的排出氣體13中測量的C0排放COem低于最大可允許的C0排放 COm過 X。
[00巧]圖5中的邏輯單元65表示圖4的一些CO min load控制部件，例如減法元件51和61、 (PI)控制器59、開關(guān)43和邏輯單元49。
[0076] 如之前所解釋，由于C0 min load控制，所W確定限制器47的限制負(fù)載設(shè)定點 LSPlim。除了燃?xì)鉂M輪的實際功率AP之外，還通過一個或多個合適的傳感器(未示）測量燃 氣滿輪的C0排放。傳感器的信號一驗證(例如通過比較多個傳感器的結(jié)果），運(yùn)些傳感器的 輸出信號COeM就提交到反饋控制器67且與最大可允許的C0排放COmax比較。
[0077] 簡要地講，如果燃?xì)鉂M輪的最小負(fù)載(參見開關(guān)43的輸入(GTmin load))下的C0排放 高于最大可允許的C0排放C0max(參見圖3)，反饋控制器67經(jīng)由離散積分器69提高C0最小負(fù) 載控制器65的目標(biāo)熱氣體溫度THGmin，所述離散積分器69逐步且不W準(zhǔn)類似方式改變其輸 出。
[0078] 如果燃?xì)鉂M輪的最小負(fù)載下的C0排放低于COmax極限(參見圖3)，則反饋控制器67 降低C0最小負(fù)載控制器的最小熱氣體溫度THGmin。為了降低改變的數(shù)值，在反饋控制器67 中結(jié)合滯后。
[0079] 一旦C0 min load控制使用所要求保護(hù)的自適應(yīng)算法達(dá)到穩(wěn)態(tài)，C0排放低于最大 可允許的C0排放COmax (參見圖3 )。
[0080] 運(yùn)表示所要求保護(hù)的方法結(jié)合基于快速模型的C0 min load控制與模型57的閉合 回路控制W甚至在變化的條件下保持模型57的精度。
[0081 ]圖6說明了所要求保護(hù)的自適應(yīng)算法對基于圖3的C0模型的熱氣體溫度THG和C0排 放的作用偏離起始模型。起始模型在圖6中通過第一線71表示。
[0082] 例如，如果燃料氣體的凈熱值LHV未知且其隨時間而變，所得熱氣體溫度THG將偏 離。假定，當(dāng)前燃料氣體的LHV低于C0模型所校準(zhǔn)到的燃料氣體的LHV，在相同的熱氣體溫度 THG下，C0排放將較高，由于有較低的LHV，即進(jìn)入燃燒器4或15的較低加熱輸入。
[0083] C0模型將從第一線71偏離到第二線73。因此在恒定的最小熱氣體溫度THGmin下， ω排放將從點A上升到B，運(yùn)是不可接受的，由于B超過最大C0排放極限COmax。圖5中所解釋 的自適應(yīng)算法將提高最小熱氣體溫度THGmin直到所得的C0排放再次回到COmax(從點B到 〇〇
[0084] C0最小負(fù)載控制器一達(dá)到其穩(wěn)態(tài)，C0排放就將大約為最大可允許的C0排放COmax 且最小熱氣體溫度THGmin將接近新的最小熱氣體溫度THGmin*。運(yùn)表示甚至在變化的條件 下，燃?xì)鉂M輪的C0排放可W在最低可能的熱氣體溫度下運(yùn)行，而不超過最大可允許的C0排 放COmax。
[0085] 關(guān)于如上所提及的特征在于非常慢的響應(yīng)時間的簡單C0反饋回路，運(yùn)個構(gòu)想具有 W下優(yōu)點：C0 min load控制可W快速，而當(dāng)例如滿輪或燃料行為偏離(為緩慢過程)時只逐 漸調(diào)節(jié)最小熱氣體溫度THGmin的目標(biāo)值。
[00化]附圖標(biāo)記 1壓縮機(jī) 2吸入空氣 3壓縮空氣 4第一燃燒器 5燃料進(jìn)料 7第一滿輪 9噴燃器 10燃料進(jìn)料 12第二滿輪 13排出氣體 14可變的壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉 15第二燃燒器 17載體空氣控制閥 18燃?xì)鉂M輪的軸18 19發(fā)電機(jī) 21冷卻空氣控制閥 22,23冷卻空氣 24載體空氣 25控制閥 26防冰線路 27主控制器 29信號線路 30主燃料環(huán) 35冷卻空氣冷卻器 37單個開/關(guān)閥 43開關(guān) 44a，b箭頭 45二進(jìn)制信號 47限制器 49邏輯單元 51邏輯單元 53,55 負(fù)載[MW] AP實際功率 57熱氣體溫度模型 59 (PI)控制器 61減法元件 63輸入(溫度差比]) 65邏輯單元 67反饋控制器 69離散積分器 39,71,73 線路 COmax最大可允許的CO排放 COem測量的C0排放 THGmin最小熱氣體溫度 LSP負(fù)載設(shè)定點 LS化in最小負(fù)載設(shè)定點 LSPmax最大負(fù)載設(shè)定點 LSPlim限制的負(fù)載設(shè)定點 η:轉(zhuǎn)子速度 Tamb:周圍溫度 pamb:周圍壓力 hamb:周圍濕度 VIGV:可變的入口導(dǎo)葉位置 mr:空氣分流比（進(jìn)入燃燒器中） mf:燃料質(zhì)量流 WI:燃料沃泊指數(shù) LHV:燃料低熱值 bs:噴燃器燃料分級比 γ :冷卻空氣泄漏退化率 λ:空氣-燃料當(dāng)量比。
【主權(quán)項】
1. 一種用于控制包括控制器(27)的燃?xì)鉁u輪的部分負(fù)載運(yùn)行的方法，其中所述控制器 (27)的負(fù)載設(shè)定點（LSP)大于或等于最小負(fù)載設(shè)定點（LSPmin)且其中所述最小負(fù)載設(shè)定點 (LSPmin)取決于基于熱氣體溫度模型(57)而計算出的熱氣體溫度(THG)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特征在于，用所述熱氣體溫度(THG)減去最小熱氣體溫 度(THGmin )，且所述熱氣體溫度(THG)和所述最小熱氣體溫度(THGmin)之間的差(63)用作 控制器(59)的輸入，當(dāng)所述差(63)成為負(fù)數(shù)時，所述控制器(59)關(guān)閉至少一個噴燃器和/或 調(diào)節(jié)燃料分級參數(shù)，且當(dāng)所述差(63)超過閾值時，所述控制器(59)開啟至少一個噴燃器和/ 或重新調(diào)節(jié)燃料分級參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，特征在于，用所述熱氣體溫度(THG)減去最小熱氣體 溫度(THGmin)，且所述熱氣體溫度(THG)和所述最小熱氣體溫度(THGmin)之間的差(63)用 作到控制器(59)的輸入，所述控制器(59)基于所述熱氣體溫度(THG)和所述最小熱氣體溫 度(THGmin)之間的差(63)而確定Λ負(fù)載(55)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，特征在于，基于所述燃?xì)鉁u輪在激活所要求保護(hù)的 方法時(t=T〇)的實際功率APo [Mff ]產(chǎn)生而第一目標(biāo)負(fù)載(53)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，特征在于，所述最小負(fù)載設(shè)定點（LSPmin)等于第一 目標(biāo)負(fù)載(53)和所述Λ負(fù)載(55)的總和。6. 根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，特征在于，所述第一目標(biāo)負(fù)載(53)等于所述燃?xì)鉁u 輪的實際功率(APo)減去偏差。7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，特征在于，所述熱氣體溫度模型(57)取決 于以下輸入中的至少一個： η:轉(zhuǎn)子速度 Tamb:周圍溫度 pamb:周圍壓力 hamb:周圍濕度 VIGV:可變的入口導(dǎo)葉位置 mr:空氣分流比（進(jìn)入燃燒器中） mf:燃料質(zhì)量流量 WI:燃料沃泊指數(shù) LHV:燃料低熱值 bs:噴燃器燃料分級比 γ :冷卻空氣泄漏退化率。8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，特征在于，通過比較所述燃?xì)鉁u輪的排出 氣體（13)的CO排放（COem)與最大可允許的CO排放（COmax)來修改所述最小熱氣體溫度 (THGmin) 09. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，特征在于，如果所述CO排放(COem)高于所述最大可允許 的CO排放(COmax)，則升高所述最小熱氣體溫度(THGmin)。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，特征在于，如果所述CO排放(COem)低于所述最大可允許 的CO排放(COmax)，則降低所述最小熱氣體溫度(THGmin)。11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，特征在于，一旦達(dá)到預(yù)定的激活標(biāo)準(zhǔn)，就 激活所述方法。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，特征在于，所述預(yù)定的激活標(biāo)準(zhǔn)包括比較所述實際熱 氣體溫度THG與預(yù)定的最小熱氣體溫度(THG min)。13. -種燃?xì)鉁u輪的控制器，特征在于，其根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項運(yùn)行。14. 一種包括控制器的燃?xì)鉁u輪，特征在于，所述控制器(27)根據(jù)上述權(quán)利要求中任一 項運(yùn)行。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃?xì)鉁u輪，特征在于，其包括至少一個燃燒器(4,15)、至少 一個壓縮機(jī)(1)和至少一個渦輪(7，12)。
【文檔編號】F02C7/228GK105934570SQ201580006819
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月12日
【發(fā)明人】M.張, D.特科恩, S.伯內(nèi)羅, M.凱尼恩
【申請人】通用電器技術(shù)有限公司