[发明专利]控制涡轮机设备的方法和涡轮机设备

说明书

技术领域

本发明涉及控制涡轮机设备的方法和涡轮机设备，特别涉及优选用在用于通过使用原子反应炉等作为热源使工作流体在封闭系统中循环的闭环循环燃气轮机中的控制涡轮机设备的方法和涡轮机设备。

背景技术

在加快背景技术的燃气轮机等的发电机设备的速度中，使用单独设置的用于启动的电动机和用于使用作为电动机的发电机的电气设备SFC(静止变频器：Static Frequency Converter)。该电气设备仅用于启动，因此，为了实现设备成本的降低，已经采用了具有尽可能小的容量的这种电气设备。

因此，在目前状态中，通过使用专用于加快速度的所述设备，能够将转数增加达额定转数的30％，随后，燃料供应启动，通过涡轮机自身的加速转矩，使转数增加。

然而，根据使用原子反应炉等作为热源使工作流体在封闭系统中循环的闭环循环燃气轮机，温度升高速率受到施加到反应炉主体的限制因素的限制(例如，100℃/h)，快速的升温是困难的。因此，根据采用与现有的燃气轮机类似的启动程序的启动方法，造成的问题是将涡轮机的速度提高到额定转数花费时间。

另一方面，根据仅采用启动装置将速度提高至额定转数的方法，对启动装置的要求的能力增加，因此，造成了增加设备成本的问题。

作为解决上述问题的方法，已经提出了使一定量的在封闭系统中循环的填充氦运行的技术(例如参见日本专利公开No.3020853)。

根据在日本专利公开No.3020853中描述的技术，通过在加快涡轮机的速度中在额定运行中降低填充氦的比填充量多的量，可以降低提高涡轮机速度所要求的驱动转矩，并可以降低对启动装置所要求的能力。

然而，根据在日本专利公开No.3020853中描述的技术，在操作氦填充量中花费时间，因此，问题是该技术不适于用在在相对短的时间周期内完成的加速操作中。

而且，根据用于将由电动机等产生的驱动转矩传递至包括压缩机和涡轮机的汽轮发电机组的减速齿轮等，避免了由必要最小转矩的加载引起的微振磨损等缺点。

然而，当如上降低加快涡轮机的速度要求的驱动转矩时，也降低了加载减速齿轮等的转矩，造成的是，涉及带来齿轮微振磨损等缺点，这些缺点是通过使齿轮共用的载荷偏离标准值为齿轮自重，或者使齿的接触位置偏离标准位置引起的。

发明内容

为了解决上述问题，已经完成了本发明，并且其目标是提供一种控制涡轮机设备的方法和涡轮机设备，其能够通过控制施加在减速部上的载荷和加在设置在涡轮机设备处的装置上的限制来完成启动操作。

为了实现上述目标，本发明提供了下述措施。

一种控制涡轮机设备的方法，特征在于控制包括下述部分的涡轮机设备的方法：压缩工作流体的压缩部；由工作流体驱动旋转的涡轮机部；以及使工作流体至少在压缩部和涡轮机部之间循环的循环流径，该方法包括下述步骤：加速步骤，通过经由减速部由电动机驱动旋转压缩部和涡轮机部来增加转数；载荷检测步骤，由载荷检测部检测施加至减速部的载荷；以及旁通流量控制步骤，当检测到的载荷的绝对值等于或小于预定值的绝对值时，增加从压缩部的出口侧旁通至压缩部的进口侧的工作流体的流量，并且当所述载荷的绝对值等于或大于所述预定值的绝对值时，降低旁通工作流体的流量。

根据本发明，在运行使压缩部和涡轮机部的速度加速的过程中，通过基于施加至减速部的载荷控制从压缩机的出口侧旁通至进口侧的工作流体的流量，将施加至减速部的载荷控制到预定值。

例如，与基于从启动到使所述速度加速的操作过去的时间周期控制旁通工作流体的流量的方法相比，施加至减速部的转矩的控制变得精准。

也就是说，当施加至减速部的转矩的绝对值等于或小于预定值的绝对值时，通过增加旁通工作流体的流量，通过压缩机的工作流体的流量增加。在通过的工作流体的流量增加时，驱动压缩机必需的转矩增加，因此，施加至设置在发电机和压缩机之间的减速部的转矩增加，并将施加至减速部的转矩控制到预定值。

另一方面，当施加至减速部的转矩的绝对值等于或大于预定值的绝对值时，通过降低旁通工作流体的流量，通过压缩机的工作流体的流量降低。当通过的工作流体的流量降低时，驱动压缩机必需的转矩降低，因此，施加至设置在发电机和压缩机之间的减速部的转矩降低，并将施加至减速部的转矩控制到预定值。

而且，通过仅控制旁通工作流体的流量就能控制施加至减速部的转矩，因此，即使在设置有热源的发电设备的加速速率例如受到加热工作流体的原子反应炉等的限制的情况中，也可以将施加至减速部的转矩控制到预定值，同时遵从加速速率限制等。