并聯(lián)汽輪機(jī)燃料控制閥的制作方法

專利名稱：并聯(lián)汽輪機(jī)燃料控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的發(fā)明主題總體涉及通過(guò)控制燃料量自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率 的使用燃燒產(chǎn)物作為運(yùn)動(dòng)流體的發(fā)電廠，更具體地，涉及使用并聯(lián)燃 料控制閥的燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(或"IGCC")發(fā)電廠是使用合成燃料或"合 成氣(syngas)"作為液體或氣體燃料源以產(chǎn)生電力的很多種設(shè)施中 的一種。通常，諸如煤、石油焦、生物廢料(biomass)或城市垃圾的 低值燃料在稱作"煤氣化"的過(guò)程中被轉(zhuǎn)換成主要由氫和一氧化碳組 成的混合物。蒸汽、水、二氧化碳、氮?dú)狻⒖諝?、天然氣、餾出物、 燃料油和/或其它成分也可添加到原始合成氣以便改善混合物在加熱
器、鍋爐、汽輪機(jī)和/或其它熱能轉(zhuǎn)換裝置中的燃燒。
合成氣通常具有的熱值比天然氣的熱值低三到八倍。因此，對(duì)于 特定的負(fù)載，相比于消耗天然氣、餾出物或其它常規(guī)燃料的相同汽輪 機(jī)，相當(dāng)大量的燃料必須注入到消耗合成氣的汽輪機(jī)中。合成氣源也 易于在其生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量方面波動(dòng)。因此，很多操作者更偏向于能 用替代的或備用的燃料源來(lái)運(yùn)行其汽輪機(jī)，尤其是在一些合成氣的高 的氫含量使其使用起來(lái)特別危險(xiǎn)時(shí)的啟動(dòng)期間。這種"燃料靈活性" 的要求對(duì)發(fā)電廠的運(yùn)轉(zhuǎn)提出了多種挑戰(zhàn)。
為了使汽輪機(jī)或發(fā)電廠的輸出量盡可能接近地維持在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)定 點(diǎn)，燃料供給系統(tǒng)通常在燃料供給管路中設(shè)有一個(gè)或多個(gè)控制閥.這 些控制閥操控汽輪機(jī)的燃料流量以便補(bǔ)償任何負(fù)栽擾動(dòng)并保持汽輪機(jī) 以合適的速度運(yùn)行。例如，韓國(guó)專利公開第100311069B號(hào)的英文摘要 公開了 一種用于包括獨(dú)立的氣體燃料和液體燃料控制閥的燃?xì)廨啓C(jī)的 雙燃料系統(tǒng)。在另一種設(shè)備中，日本專利公開第JP2003161168號(hào)公開 了在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室上游并聯(lián)設(shè)置(arranged in parallel)的兩個(gè) 燃料控制閥。
在美國(guó)愛荷華州Marshall town的Emerson Electric公司的Emerson Process Management 商業(yè)部門下屬的 Fisher Controls International UX的笫四版《Control Valve Handbook》中以及從 別處可以得到有關(guān)控制閥的通用資料。在該參考文獻(xiàn)中論述的控制閥 組件一般由閥體及內(nèi)部調(diào)整件、提供動(dòng)力以操作岡的致動(dòng)器、和多種 附加的閥附件組成，閥附件可包括定位器、換能器、供給壓力調(diào)節(jié)器、 手動(dòng)操作器、緩沖器、限制開關(guān)和/或其它裝置。然后，控制器響應(yīng)于 關(guān)于受控過(guò)程變量的一個(gè)或多個(gè)的狀態(tài)的信息提供合適的信號(hào)以致動(dòng) 閥。在《Instrumental;ion & Control: Process Control Fundamentals》 和PAControl. com industrial automation training的其它出版物中 進(jìn)一步討論了過(guò)程控制的各種其它方面。
這些控制閥的樣式和尺寸可對(duì)汽輪機(jī)的總體性能產(chǎn)生重大影響。 雖然閥必須足夠大以在所有可能的過(guò)程意外情況和燃料類型的條件下 使所需的流量通過(guò)，但是閥也必須不能太大以至于不能提供適當(dāng)?shù)倪^(guò) 程控制。在這方面，每個(gè)控制閥的設(shè)計(jì)具有"流動(dòng)特性"，其描述了 經(jīng)過(guò)閥的流量和閥閉合構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。經(jīng)常根據(jù)經(jīng)過(guò)閥的額 定最大可控流量的百分?jǐn)?shù)與閉合構(gòu)件從閉合位置到規(guī)定的完全打開位 置的"行進(jìn)，，運(yùn)動(dòng)的百分?jǐn)?shù)的比值來(lái)表達(dá)這一關(guān)系。
術(shù)語(yǔ)"范圍度(rangeability )"用于表示額定的最大與最小可 控流率的比值，對(duì)于該比值來(lái)說(shuō)，與規(guī)定的流動(dòng)特性的偏差不超過(guò)規(guī) 定的界限。簡(jiǎn)略地概括來(lái)說(shuō)，該最大和最小可控流率一般分別出現(xiàn)在 大約90%行程和10%行程。因此，操作器一般在這些行程界限內(nèi)操作控 制閥。在燃料流率可根據(jù)任何特定時(shí)刻的燃料的能含量和/或汽輪機(jī)的 負(fù)栽而很大變化的情況下，良好的范圍度對(duì)于靈活燃料應(yīng)用中的汽輪 機(jī)燃料控制閥是特別重要的。在多數(shù)情況中，寬的范圍度對(duì)于增強(qiáng)的 可操作性是優(yōu)選的。然而，即使具有足夠高的范圍度的控制閥是可用 的，但由于圓盤封蓋構(gòu)件和閥座之間所需的緊密公差，這種閥也一般 是制造成本很高的。
即使有良好的范圍度，使控制閥的尺寸過(guò)大也仍然會(huì)以至少兩種 方式損害過(guò)程變化性。首先，尺寸過(guò)大的閥一般在閥中賦予過(guò)量的增 益，留下較小的靈活性來(lái)調(diào)整控制器以減小過(guò)程變化性。尺寸過(guò)大的 閥損害過(guò)程變化性的第二種方式在于這些閥可能以較小的閥打開位 置更頻繁地操作，這對(duì)于閥行程的特定增量來(lái)說(shuō)具有不成比例的大流
量變化。該現(xiàn)象可極大地加大與"死區(qū)"范圍相關(guān)的過(guò)程變化性，在
該"死區(qū)"范圍中，來(lái)自控制器的輸入信號(hào)的小的改變(reverse)不 會(huì)引起閥閉合構(gòu)件位置的任何顯著改變。

發(fā)明內(nèi)容
本文通過(guò)在各個(gè)實(shí)施例中提供一種控制具有并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)燃料
題。在一個(gè)實(shí)施例中，打開控制閥的每一個(gè)以大約使下限可控燃料流 量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥；響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)一步打開控制閥中的 一個(gè)。
本文也公開了一種發(fā)電廠，包括汽輪機(jī)；連接到汽輪機(jī)且彼此 并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥；以及，控制器，用于打開控制閥的每一個(gè)以 大約使下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥，并響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信 號(hào)進(jìn)一步打開控制閥中的一個(gè)。
本文公開的另一個(gè)實(shí)施例總體涉及一種用于汽輪機(jī)的燃料系統(tǒng)， 包括連接到汽輪機(jī)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥；以及，控制器， 用于打開控制閥的每一個(gè)以大約使下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)岡，并 響應(yīng)于控制汽輪機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)一步打開控制閥中的一個(gè)。


現(xiàn)在將參照以下附圖描述這些和其它實(shí)施例的各個(gè)方面，這些附 圖不必按比例繪制，但是在各個(gè)附圖的每一 附圖中使用相同的附圖標(biāo) i己才示注相應(yīng)的部件。
圖l是圖示出發(fā)電廠的燃料系統(tǒng)的示意管系圖2圖示出在非合成燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位 置，其中，處于打開位置的閥繪制成無(wú)陰影的，處于閉合位置的閥繪 制成有陰影的；
圖3圖示出在合成燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位置； 圖4是圖示出圖3的管系圖所示控制閥的行程的示意時(shí)序圖； 圖5圖示出在惰性氣體清洗配置模式中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥 位置。
部件清單
2.燃料系統(tǒng)
4.發(fā)電廠
6.汽輪機(jī)
8.壓縮機(jī)
10.汽輪機(jī)排氣出口
12.壓縮機(jī)空氣進(jìn)口
14.上游的壓縮機(jī)放氣清洗閥
16.下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥
18.壓縮機(jī)氺夂氣閥
20.氮?dú)馊肟?br> 22.氮?dú)夤┙o閥
24.氮?dú)夤┙o閥
26.氮?dú)夤┙o閥
28.流量測(cè)量孔
30.節(jié)流孔
32.排氣口
34.合成燃料進(jìn)口
36.未使用
38.管系空腔排氣閥
40.未使用
42.合成燃料停止閥
44.合成燃料速比停止閥
46. 管系空腔排氣閥
47. 合成燃料再循環(huán)閥
48. 合成燃料再循環(huán)口 50.未使用
52.未使用
80.第一控制閥或主控制閥 85.笫一控制閥信號(hào)線 90.第二控制閥或從控制閥 95.第二控制閥信號(hào)線 100.控制器
102 - 120.時(shí)間基準(zhǔn)
具體實(shí)施例方式
圖1是圖示出供發(fā)電廠4使用的燃料系統(tǒng)2的示意管系圖。圖1 示出所有閥處于打開配置方式的燃料系統(tǒng)2，而圖2、 3和5為燃料系 統(tǒng)2的代表性操作配置或模式，示出處于閉合配置方式的閥中的某些 閥，這些閥用填充黑色的陰影標(biāo)出。雖然圖示的發(fā)電廠4包括燃?xì)廨?機(jī)6和壓縮機(jī)8，但是多種其它類型的發(fā)電廠也可與燃料系統(tǒng)2 —起使 用，包括帶有燃燒燃油的汽輪機(jī)、蒸汽輪機(jī)、鍋爐、加熱器、發(fā)電機(jī) 等的發(fā)電廠。也可以用除了在此圖示的確切構(gòu)造以外的多種其它管系 布局和構(gòu)造實(shí)現(xiàn)燃料系統(tǒng)2。例如，燃料系統(tǒng)2的一些部分或全部可包 括作為汽輪機(jī)6的一部分、或發(fā)電廠4的其它部分。
對(duì)于這些附圖中圖示的示意性管系構(gòu)造示例，汽輪機(jī)6通過(guò)燃料 系統(tǒng)2接收合成燃料、非合成燃料、氮?dú)夂涂諝?。然而，代替這些流 體或除了這些流體以外，可以提供多種其它的流體。燃料和空氣被燃 燒，然后被排放到汽輪機(jī)排氣出口 10,和/或通過(guò)各種排氣口被清除， 如下文更詳細(xì)的論述。汽輪機(jī)6為壓縮機(jī)8提供動(dòng)力，壓縮機(jī)8在壓 縮機(jī)空氣進(jìn)口 12處接收空氣。在汽輪機(jī)6和壓縮機(jī)8的正常操作期間， 在壓縮機(jī)8的出口處的壓縮機(jī)加壓的排放空氣的一部分通過(guò)上游的壓 縮機(jī)放氣清洗閥14和下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥16送到汽輪機(jī)6的進(jìn) 口。雖然壓縮機(jī)排氣閥18在以該模式操作時(shí)通常是關(guān)閉的，但是壓縮 機(jī)排氣閥18可被打開以便從閉合的閥之間的管系空腔排出壓縮機(jī)加壓 的排放空氣或氮?dú)猓缦挛母敿?xì)的論述。
在此圖示的燃料系統(tǒng)2也設(shè)有氮?dú)馊肟?20,用于為系統(tǒng)供給氮?dú)猓?作為用干燥惰性氣體清除系統(tǒng)的內(nèi)含物的介質(zhì)。然而，很多種其它燃 料補(bǔ)給和/或清洗材料，例如蒸汽、二氧化碳和其它惰性介質(zhì)也可經(jīng)由 氮?dú)馊肟?20和/或經(jīng)由在此未圖示的其它端口提供給燃料系統(tǒng)2。對(duì)于 圖示的構(gòu)造，來(lái)自氮?dú)馊肟?20的氮?dú)獗还┙o經(jīng)過(guò)通向氮?dú)夤┙o閥22、 24和/或26的三條支路。在氮?dú)夤┙o管路中的這些并聯(lián)支路的每一條 設(shè)有流量測(cè)量孔28,用于測(cè)量通過(guò)相應(yīng)的氮?dú)夤┙o閥22、 24或26的 氮?dú)饬髁?。在每條支路中也提供節(jié)流孔30,用于控制通過(guò)相應(yīng)的氮?dú)?供給閥22、 24或26的氮?dú)饬髁?。另外的?jié)流孔30和/或流量測(cè)量孔
(未示出)類似地設(shè)在壓縮機(jī)排氣閥18的下游和管系空腔排氣閥38 的上游，用于控制通過(guò)相應(yīng)的閥和從排氣口 32流出的流量。然而，很 多種其它裝置和/或構(gòu)造也可用于控制和/或測(cè)量在燃料系統(tǒng)2中的這 些和其它位置處的流體流量。
燃料系統(tǒng)2從合成氣入口 34接收合成燃料，例如合成氣。由于合
成氣的質(zhì)量和數(shù)量可經(jīng)常顯著地變化，因此非合成燃料通常用來(lái)在合 成氣的生產(chǎn)能力波動(dòng)期間啟動(dòng)汽輪機(jī)6和/或維持汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如， 非合成燃料可以是液體燃料油或日用甲烷煤氣，其經(jīng)由在此未示出的 管系供給到汽輪機(jī)6的進(jìn)口。在只有液體燃料或其它這樣的非合成燃 料用來(lái)點(diǎn)火汽輪機(jī)6時(shí)，圖2圖示出用于圖l的燃料系統(tǒng)2的閥位置. 以黑色填充色指代圖2中閉合的閥。
在圖2中，合成燃料停止閥42被閉合以隔離合成燃料生產(chǎn)系統(tǒng)(未 示出)與燃料系統(tǒng)2的其余部分。合成燃料速比停止閥44也被閉合， 所述速比停止閥(stop speed ratio valve) 44幫助控制閥80和90 (下文所述)的合成燃料供給壓力。管系空腔排氣閥46通向排氣口 32， 以便從速比停止閥44和閉合的合成燃料停止閥42之間的空腔排出任 何剩余的燃料、空氣和/或氮?dú)?。排氣?32通常連接到不能燃燒使用 的廢氣的廢氣燃燒器或廢氣燃燒煙道(未示出)。然而，很多種其它 的收集和/或處理技術(shù)也適用于連接到排氣口 。
在圖2所示的非合成燃料配置中，合成燃料再循環(huán)閥47也圖示為 閉合的。然而，在合成燃料停止閥42仍然閉合的時(shí)候，合成燃料再循 環(huán)閥47可以打開以便允許合成燃料再循環(huán)回到合成燃料生產(chǎn)系統(tǒng)(未 示出)，在此用合成燃料再循環(huán)口 48表示。
在圖1、 2、 3和5所示的管系圖的中心處是并聯(lián)設(shè)置的第一 (或 "主，，)控制閥80和第二 (或"從")控制閥90。也就是，經(jīng)過(guò)具有 控制閥80和90的每一個(gè)的管系支路的燃料壓降在圖示的并聯(lián)構(gòu)造中 是基本相同的。也可以提供附加的并聯(lián)控制閥，如下文更詳細(xì)的論述。
控制器100分別經(jīng)由信號(hào)線85和95向控制閥80和90提供合適 的信號(hào)，以響應(yīng)于有關(guān)受控的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的狀態(tài)的信息來(lái)致 動(dòng)閥.例如，控制器100可接收關(guān)于汽輪機(jī)6的速度的信息，并在該 速度過(guò)高的時(shí)候向控制閥80、 90之一或兩者發(fā)信號(hào)以使其關(guān)閉。當(dāng)汽 輪機(jī)6在圖2所示的閥位置配置中消耗非合成氣體時(shí)，控制閥80和90
都完全閉合且氮?dú)夤┙o閥22被打開以將惰性清洗氣體供給到控制閥 80、 90和合成燃料速比停止閥44之間的管系空腔。
圖3圖示出在合成氣燃料供給配置中用于圖1的燃料系統(tǒng)2的閥 位置。在圖3中，管系空腔排氣閥46和氮?dú)夤┙o閥22關(guān)閉。合成燃 料停止閥42被打開以將合成燃料供給到至少部分打開的合成燃料速比 停止閥44。由于控制閥80和90的至少一個(gè)也被部分地打開(在下文 參照?qǐng)D4說(shuō)明)，合成燃料被提供給汽輪機(jī)6的燃料進(jìn)口 。圖3也圖 示出上游和下游的壓縮機(jī)放氣清洗閥14和16處于閉合位置，同時(shí)處 于打開位置的氮?dú)夤┙o閥26將氮?dú)夤┙o到內(nèi)部的閥管系空腔。
圖4是使用控制器100致動(dòng)控制閥80和90的控制技術(shù)的示意時(shí) 序圖的一個(gè)示例。然而，控制閥80和90也可以用多種其它方法來(lái)控 制，包括優(yōu)先于控制器的手控操作。圖4中的時(shí)序圖的垂直軸線代表 控制閥80、 90的百分比行程，而水平軸線代表在每個(gè)閥的初始打開和 最終關(guān)閉之間的時(shí)間內(nèi)的代表性進(jìn)程。任一條軸線都沒有按特定比例 繪制。
圖4的主體中的實(shí)線代表第一控制閥80或主控制閥80的致動(dòng)， 而虛線代表第二控制閥90或從控制閥90的致動(dòng)。然而，所述閥可祐_ 倒置，和/或也可以與圖示的控制閥80和90并聯(lián)地提供附加控制閥。 此外，穩(wěn)態(tài)操作的周期可以長(zhǎng)于或短于圖示的持續(xù)時(shí)間，這些持續(xù)時(shí) 間可被控制閥80和/或90的其它致動(dòng)打斷。致動(dòng)變化率也可以比圖4 所示的速率(包括閥之間的致動(dòng)的相對(duì)速率)更急劇或更平緩。閥致 動(dòng)也可以是隨時(shí)間呈梯級(jí)式的、曲線式的、和/或非線性的。
對(duì)于圖4中圖示出的操作模式，控制閥80和90都起始于圖2所 示的完全閉合的位置，只有非合成燃料提供給汽輪機(jī)6?？刂崎y80和 90中的一個(gè)(在此顯示為第一控制閥80)最初被少量地打開直到時(shí)間 基準(zhǔn)102，在其中允許燃料系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)完全變換到對(duì)合成燃料的操作。 作為該變換的一部分，管系系統(tǒng)2中的其它閥已經(jīng)從圖2所示的配置 打開和/或閉合為圖3所示的配置。
一旦汽輪機(jī)6在接下來(lái)的時(shí)間基準(zhǔn)104處完全變換到對(duì)合成燃料 的操作，控制閥80和90就都被打開或進(jìn)一步打開以在時(shí)間基準(zhǔn)106 處調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)每個(gè)閥的下限可控燃料流量。雖然圖4在時(shí)間基準(zhǔn)106處 為每個(gè)控制閥80和90圖示出相同的行程，但是也可以使用不同的行
程?？稍诳刂崎y80和90之一或兩者的額定最小可控流率的指定百分 比時(shí)出現(xiàn)該下限可控燃料流量?？梢詾榭刂崎y80、 90之一或兩者在額 定最小可控流量的100%以上提供安全系數(shù)，例如在額定最小可控流量 的110%時(shí)的10%的安全系數(shù)、或者在額定最小可控流量的200%時(shí)的 100%的安全系數(shù)。也可以使用任何其它的安全系數(shù)。
替代性地或者此外，也可以在指定的百分比行程處出現(xiàn)經(jīng)過(guò)控制 閥80、 90之一或兩者的下限可控流量。例如，對(duì)于控制閥80和90之 一或兩者，可以在1%到25%、 5%到20%、 5%到15%之間或近似10%的閥 行程時(shí)出現(xiàn)下限可控燃料流量。在圖4所示的示例中，控制閥80和/ 或90被設(shè)計(jì)成使得用于閥之一或兩者的下限可控燃料流量出現(xiàn)在每個(gè) 閥的10%行程左右。然而，根據(jù)控制閥80和90的每一個(gè)的構(gòu)造、燃料 混合物的特性和/或其它過(guò)程參數(shù)和設(shè)計(jì)方案，下限可控流率也可以設(shè) 置成在控制閥80和90中的任一個(gè)或兩者的閉合構(gòu)件的其它局部打開 時(shí)出現(xiàn)。如果控制閥80或90的下限可控流量也是額定最小可控流量， 那么閥80或90的進(jìn)一步閉合就可能是不安全的和/或?qū)е虏豢山邮艿?過(guò)程變化性的水平。
一旦兩個(gè)閥在時(shí)間基準(zhǔn)106處已經(jīng)近似達(dá)到其下限可控流量，控 制閥中的一個(gè)(在此顯示為第一控制閥80)被進(jìn)一步打開并用來(lái)控制 通往汽輪機(jī)6的燃料流量。對(duì)汽輪機(jī)6的燃料供給繼續(xù)增加直到第一 控制閥80開始以上限可控流率操作時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)108為止。例如，在 額定最大可控流率的指定百分比和/或控制閥80和90之一或兩者的相 關(guān)行程時(shí)出現(xiàn)該上限可控燃料流量。與上文所述的下限可控燃料流量 相似，也可以為控制閥80、 90之一或兩者的額定最小可控流量的90% (或其它)提供安全系數(shù)，例如，在額定最小可控流量的91%時(shí)的10% 的安全系數(shù)，或者基于額定最小可控流量的特定百分比的其它安全系 數(shù)。
替代性地，或者此外，上限可控燃料流量可出現(xiàn)在控制閥80、 90 之一或兩者的指定的百分比行程處。例如，對(duì)于控制閥80和90之一 或兩者，可以在75%到100%、 75%到95%、 85%到95%之間或近似90%的 閥行程時(shí)出現(xiàn)上限可控燃料流量。在圖4所示的示例中，控制閥80和 /或90被設(shè)計(jì)成使得用于閥80和90兩者的上限可控流量出現(xiàn)在每個(gè) 閥的90%行程左右。然而，根據(jù)控制閥80和90的每一個(gè)的構(gòu)造、燃料
混合物的特性和/或其它過(guò)程參數(shù)和設(shè)計(jì)方案，上限可控流率也可以設(shè)
置成在控制閥80和90中的任一個(gè)或兩者的閉合構(gòu)件的其它局部打開 時(shí)出現(xiàn)。如果控制閥80或90的上限可控流量也是額定最大可控流量， 那么閥80或90的進(jìn)一步打開就可能是不安全的和/或?qū)е虏豢山邮艿?過(guò)程變化性的水平。
由于控制閥80和90不必具有相同的尺寸或構(gòu)造，因此它們可設(shè)
率。安全、系:數(shù)也可加到i定最大和/或最小可;流率，使一得操作:能夠
安全地超過(guò)特定的水平而不顯著地影響對(duì)燃料系統(tǒng)2的可控性。此外， 額定最大和/或最小可控流率、因而任何相應(yīng)的上限和下限可控流率， 將會(huì)常常取決于多種因素，例如，過(guò)程的可用壓降、燃料源的容量、 諸如過(guò)程增益和閥增益的控制參數(shù)、以及甚至可在過(guò)程的延續(xù)時(shí)間中 的不同時(shí)期重新計(jì)算的燃料性質(zhì)。
在時(shí)間基準(zhǔn)108處，第一控制閥80已達(dá)到其上限可控流率。如上 所述，優(yōu)選在閥80的額定最大可控流量或在閥80的額定最大可控流 量以下出現(xiàn)該上限可控流量。通過(guò)進(jìn)一步打開第二控制閥90來(lái)滿足對(duì) 燃料的任何附加的需求，所述第二控制閥90代替第一控制閥80以對(duì) 燃料流量進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。替代性地，或者此外，第一控制閥80可 用來(lái)減小燃料流量，使得第一控制閥80在其上限可控流率以下操作。
在時(shí)間基準(zhǔn)110處，第二控制閥已經(jīng)打開到幾乎90%行程且控制 閥80和90都接近其上限可控流率。在圖4中，第二控制閥90的上限 可控流率被標(biāo)定為略低于其最大可控流率和第一控制閥80的上限可控 流率。這樣，在保證附加燃料的過(guò)程中，附加的可控燃料流可有效經(jīng) 過(guò)第二控制閥90。然而，各種其它的安全限度也可適用于控制閥80和 90的每一個(gè)的上限和/或下限可控流量標(biāo)定。
在時(shí)間基準(zhǔn)112處，燃料流量開始下降直到控制閥中的一個(gè)(在 此顯示為第二控制閥90)在時(shí)間基準(zhǔn)114處達(dá)到其下限可控流量為止， 在時(shí)間基準(zhǔn)114時(shí)，燃料控制變換到第一控制閥80。第一控制閥80也 可在該(或另一)時(shí)刻完全閉合。類似地，控制閥80和90之一或兩 者可被同時(shí)或間歇地閉合。
在圖4中，在時(shí)間基準(zhǔn)114之后通過(guò)關(guān)閉時(shí)間基準(zhǔn)114和時(shí)間基 準(zhǔn)116之間的第一控制閥80出現(xiàn)燃料流量的進(jìn)一步減小。在時(shí)間基準(zhǔn)116處，控制閥80和90都近似達(dá)到其下限可控流量并且第二控制閥 90在時(shí)間基準(zhǔn)118處移動(dòng)至完全閉合的位置，而第一控^閥80仍然部 分地打開以為汽輪機(jī)維持特定的燃料需求量。在時(shí)間基準(zhǔn)120處，控 制閥80完全閉合，表示燃料系統(tǒng)2已被關(guān)閉或者變換回非合成燃料。
雖然在這些附圖中所示的示例利用了彼此并聯(lián)設(shè)置的僅僅兩個(gè)控 制閥80和90，但是可以使用任何數(shù)量的控制閥。在這種配置中，在控
制閥中的其它閥的一個(gè)或多個(gè)從其大約下限可控流量被進(jìn)一步打開以 向發(fā)電廠4提供進(jìn)一步增加的燃料流量變化之前，多個(gè)控制閥可達(dá)到 大約上限可控流量。由于每個(gè)隨后的控制閥被打開以達(dá)到經(jīng)過(guò)閥的大 約上限和/或下限可控流量，因此下一個(gè)隨后的閥接管對(duì)汽輪機(jī)的控 制。此外，在處于上限和/或最大可控流量的閥不再減緩燃料流量的情 況中，這些閥可被進(jìn)一步打開至其完全打開的100%行程位置，以便使 經(jīng)過(guò)熱力系統(tǒng)2的壓降最小。
圖5圖示出在例如在過(guò)程中斷期間出現(xiàn)的惰性氣體清洗配置模式 中用于圖1的燃料系統(tǒng)的閥位置。在圖5中，氮?dú)夤┙o閥22、 24和26 的每一個(gè)隨同排氣閥18、 38和46的每一個(gè)一起打開。其它閥閉合。
以上所述操作的實(shí)施例和模式提供了優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的多種優(yōu)點(diǎn)。 例如，這種并聯(lián)燃料控制閥的配置提供了寬的范圍度而不會(huì)有與高范 圍度閥的緊密公差相關(guān)的附加成本。這些配置在低燃料流量配置中也 不太可能尺寸過(guò)大，并且不太可能在任何流率下加大與死區(qū)相關(guān)的過(guò) 程變化性。這些優(yōu)點(diǎn)特別有益于燃料流量的要求可隨時(shí)間顯著變化的 IGCC發(fā)電廠。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，以上所述的實(shí)施例，且特別是任何"優(yōu)選的"實(shí) 施例，僅僅是已在本文提出以提供對(duì)本技術(shù)各個(gè)方面的理解的各個(gè)實(shí) 施方式的示例。在本質(zhì)上不偏離完全由所附權(quán)利要求的適當(dāng)解釋所限 定的保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠改變這些實(shí)施例中 的多個(gè)實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種控制具有并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)燃料控制閥(80、90)的汽輪機(jī)(6)的方法，包括以下步驟打開每一個(gè)所述控制閥以使下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥(在圖4中106處的80和90)；以及響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)一步打開所述控制閥中的一個(gè)控制閥(在圖4中106-108處的80)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟還進(jìn)一 步打開所述一個(gè)控制閥以使上限可控燃料流量經(jīng)過(guò)所述一個(gè)控制閥(在圖4中106-108處的80)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于還包括步驟在達(dá)到 經(jīng)過(guò)所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的上限可控燃料流量后， 響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(hào)(95)還進(jìn)一步打開所述控制 閥中的另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在進(jìn)一步打開所述 另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述一個(gè)控制閥(80) 維持在大約上限可控燃料流量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3和4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述還進(jìn)一步打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量經(jīng)過(guò)所 述一個(gè)控制閥的步驟包括使所述一個(gè)控制閥的閉合構(gòu)件運(yùn)動(dòng)至大約 90%的行程(在圖4中106-108處的80)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 4和5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè) 閥的步驟包括使所述每一個(gè)控制閥的閉合構(gòu)件運(yùn)動(dòng)至大約10%的行程(在圖4中104-106處的80、 90)。
7. —種發(fā)電廠(4),包括 汽輪機(jī)(6 );連接到所述汽輪機(jī)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、 90);和 控制器(100),用于打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使下限 可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥(圖4中的106),并響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī) 的控制信號(hào)進(jìn)一步打開所述控制岡中的一個(gè)控制閥(在圖4中104-106 處的80)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電廠，其特征在于所述控制器(IOO) 還打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量經(jīng)過(guò)所述一個(gè)控 制閥(在圖4中108處的80)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括步驟在達(dá)到 經(jīng)過(guò)所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的可控燃料流量后，響 應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(hào)(90)還進(jìn)一步打開所述控制閥 中的另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電廠，其特征在于在進(jìn)一步打開所 述另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述控制器(100) 將所述一個(gè)控制閥(80)維持在大約上限可控燃料流量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的發(fā)電廠，其特征在于經(jīng)過(guò)每個(gè)閥(80、 90)的所述下限可控燃料流量出現(xiàn)在大約10%的閥行程，所述上限可 控燃料流量出現(xiàn)在大約90%的閥行程(圖4)。
12. —種用于汽輪機(jī)(6)的燃料系統(tǒng)(2)，包括連接到所述汽輪機(jī)(6 )且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、 90 );和控制器(100),用于打開每一個(gè)所述控制閥(80、 90)以使大約 下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥(圖4中的106),并響應(yīng)于控制所述汽 輪機(jī)(6 )的控制信號(hào)(85 )進(jìn)一步打開所述控制閥中的一個(gè)控制閥(80 )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于所述控制器 還打開所述一個(gè)控制閥(80)以使上限可控燃料流量(圖4中的108) 經(jīng)過(guò)所述一個(gè)控制閥(80)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于在達(dá)到經(jīng)過(guò) 所述一個(gè)控制閥(在圖4中108處的80)的大約上限可控燃料流量后， 所述控制器(100)響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(hào)(95)還 進(jìn)一步打開所述控制閥中的另一個(gè)控制閥(90)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于在進(jìn)一步打 開所述另一個(gè)控制閥(在圖4中108-110處的90)期間，所述控制器(100)將所述一個(gè)控制閥(80)維持在大約上限可控燃料流量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)過(guò)每個(gè)閥 (80、 90)的所述下限可控燃料流量出現(xiàn)在大約10%的閥行程，所述上限可控燃料流量出現(xiàn)在大約90%的閥行程(圖4)。
全文摘要
并聯(lián)汽輪機(jī)燃料控制閥，用于汽輪機(jī)(6)的燃料系統(tǒng)(2)。該燃料系統(tǒng)(2)包括連接到所述汽輪機(jī)(6)且彼此并聯(lián)的多個(gè)燃料控制閥(80、90)；以及控制器(100)，用于打開所述控制閥(80、90)的每一個(gè)以使下限可控燃料流量經(jīng)過(guò)每個(gè)閥(106)，并響應(yīng)于控制所述汽輪機(jī)(6)的控制信號(hào)(85)進(jìn)一步打開所述一個(gè)控制閥(80)。
文檔編號(hào)F02C9/26GK101353983SQ20081013436
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者R·M·喬施, W·J·勞森 申請(qǐng)人:通用電氣公司