[发明专利]燃气涡轮停机

说明书

技术领域

本发明大致涉及燃气涡轮技术。更具体而言，本发明涉及利用燃料空气比和/或转子速度控制的燃气涡轮停机。

背景技术

目前使燃气涡轮停机的方法是以时间为函数减小燃料流量。可通过确定在涡轮全速的燃料流量并且然后减小燃料流量(F)与时间的比值(dF/dt)来完成该过程。一旦燃料流量和/或转子速度对于具体涡轮而言足够低(例如，全速的20％)，则燃料流动停止，并且涡轮减速至最低速度，完成涡轮的停机。

上述方法形成的一个挑战在于其引起停机行为的大幅变化，这种变化不容易控制。更具体而言，通过以时间为函数减小燃料流量使燃气涡轮停机并不确保燃料流量与涡轮的操作速度之间的直接关系。相反，转子速度与时间的关系的显著变化是各种损耗、不同的涡轮状态等差别所致。转子速度的变化产生燃料空气比的显著差异，因为进气量是转子速度的函数，而燃料流量不与速度直接相关。从而，减小燃料流量不一定能够控制涡轮如何操作。特别地，未受控和变化的燃料空气比可导致点火温度、排气温度和排放率等的变化。这种方法还提供许多不可预知的特征，例如其从全速减速至“盘车速度(turning gearspeed)”所花费的时间，该盘车速度即转子必须由外部源连续转动以便防止转子弯曲(bow)的速度。其还使得难以准确地预测零件寿命，因为零件在实际操作中所经历的时间和温度是变化的。另外，停机行为的变化将对涡轮间隙有影响，并且可导致在需要的间隙方面更加保守以及因此造成的燃气涡轮性能的损失。

发明内容

本公开的第一方面提供一种燃气涡轮，包括：转子；以及控制器，控制器通过控制空气流量、转子速度或燃料流量中的至少一个来控制燃气涡轮的停机以最大限度地减少停机变化。

本公开的第二方面提供一种燃气涡轮，包括：转子；发电机，发电机包括联接至转子以驱动转子的转动的起动系统；以及控制器，该控制器用于根据目标速度规程(speed schedule)控制转子速度以获得燃气涡轮的指定的停机持续时间，该控制器通过接合起动系统以转动转子而控制转子速度。

本公开的第三方面提供一种方法，包括：通过控制以下中的至少一个而控制燃气涡轮的停机：用以获得目标燃料空气比曲线的空气流量、用以获得目标燃料空气比曲线的燃料流量、或根据配置成用以获得指定的停机持续时间的目标速度规程的转子速度。

附图说明

图1显示了根据本发明的实施例的动力装置的相关部分的示意图。

图2显示了负载换相式变频器(LCI)标称速度与电流规程的关系。

部件列表

90动力装置；102控制器；100燃气涡轮；110转子；112发电机；114起动系统；134燃料空气比曲线；132模型；136速度规程；130建模装置；140流量控制器；150速度控制器；152确定装置；154系统控制；160神经网络；

具体实施方式

参照图1，示出了包括根据实施例的控制器102的动力装置90。动力装置90包括燃气涡轮100。燃气涡轮100可包括任何已知的或以后开发的燃气涡轮。燃气涡轮100通过燃烧燃料(如天然气)转动转子110。转子110联接至从转子100的转动产生电力的发电机112。发电机112可包括任何已知的或以后开发的发电机，其包括起动系统114，如马达、负载换相式变频器(LCI)或用于将外部扭矩施加至转子110的类似结构。可以理解，起动系统114联接至转子110并配置成用以逆转发电机112的操作以驱动转子100的转动。如果使用了LCI，则简而言之，其将发电机112变成马达。

控制器102可包括任何已知的或以后开发的控制系统，用于实际控制动力装置90的所有部分，如燃气涡轮100、发电机112、起动系统114、控制阀、燃料流量、空气流量等。此外，根据本发明的实施例，控制器102控制燃气涡轮100的停机，通过控制空气流量、转子速度或燃料流量中的至少一个来最大限度地减小停机变化。这与常规技术相反，常规技术仅以时间为函数来减小燃料流量，即它们不控制燃料流量以满足任何其它系统需求。控制器102可控制停机以最优化各种参数中的任何参数，例如循环温度、排放率、零件寿命、间隙、停机持续时间等。