燃氣輪機設備的運行方法、用于執行該運行方法的控制裝置及控制程序與流程

本發明涉及一種燃氣輪機設備的運行方法、用于執行該運行方法的控制裝置及控制程序。本技術主張基于2022年3月25日于日本技術的日本特愿2022-050338號的優先權，并將其內容援用于此。

背景技術：

1、燃氣輪機具備：壓縮機，具有能夠壓縮空氣而生成壓縮空氣的壓縮機、能夠在壓縮空氣中燃燒燃料而生成燃燒氣體的燃燒器及能夠通過燃燒氣體來驅動的渦輪；及燃料閥，調節向所述燃燒器供給的燃料的流量。燃燒器具有噴射燃料的噴嘴。

2、在以下的專利文獻1中公開有燃氣輪機及其控制方法。該燃氣輪機的燃燒器具有噴射天然氣等燃料的多種類型的噴嘴。針對這些多種類型的每一個噴嘴，設置有調節流經各噴嘴的燃料的流量的燃料閥。

3、在該專利文獻1中所記載的控制方法中，從燃氣輪機的保護及燃氣輪機輸出的穩定性的觀點出發，求出與渦輪入口溫度具有正相關性的參數即燃燒負載指令值(clcso)，并根據該燃燒負載指令值，確定針對多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比。

4、并且，在以下的專利文獻2中公開有能夠噴出天然氣及油的燃燒器的噴嘴。

5、以往技術文獻

6、專利文獻

7、專利文獻1：日本特開2007-077867號公報

8、專利文獻2：日本特開2008-190402號公報

技術實現思路

1、發明要解決的技術課題

2、近年，從穩定供給電力的觀點出發，要求能夠將多種類型的燃料供給到燃氣輪機。

3、因此，本發明的目的在于提供一種在使用多種類型的燃料的情況下，即使燃氣輪機的性能劣化，也能夠使燃料穩定地燃燒的技術。

4、用于解決技術課題的手段

5、作為用于實現所述目的的一方式的燃氣輪機設備的控制裝置可以應用于以下的燃氣輪機設備。

6、該燃氣輪機設備具備：燃氣輪機，具有能夠壓縮空氣而生成壓縮空氣的壓縮機、能夠在所述壓縮空氣中燃燒燃料而生成燃燒氣體的燃燒器及能夠通過所述燃燒氣體來驅動的渦輪；及多種類型的燃料閥，調節向所述燃燒器供給的燃料的流量。所述燃燒器具有噴射燃料的多種類型的噴嘴。所述多種類型的燃料閥分別設置在所述多種類型的每一個噴嘴上。

7、該控制裝置具備：燃燒負載指令生成器，求出與所述渦輪的入口處的所述燃燒氣體的溫度即入口溫度具有正相關性的參數即燃燒負載指令值；流量比計算器，根據所述燃燒負載指令值，求出針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比；閥開度計算器，根據針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比，求出針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥的閥開度；及控制信號輸出器，針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥，輸出表示所述閥開度的控制信號。

8、所述燃燒負載指令生成器具有：第一負載指令計算部，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第一燃料相關的所述燃燒負載指令值；及第二負載指令計算部，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第二燃料相關的所述燃燒負載指令值。所述第一負載指令計算部及所述第二負載指令計算部均具有：最高溫度輸出計算部，針對所述入口溫度為預先設定的最高的溫度即入口最高溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最高溫度輸出；最低溫度輸出計算部，針對所述入口溫度為預先設定的最低的溫度即入口最低溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最低溫度輸出；劣化系數計算部，求出用于校正所述最高溫度輸出的劣化系數；劣化校正部，使用所述劣化系數來校正所述最高溫度輸出；及燃燒負載指令值計算部，使用所述最低溫度輸出、由所述劣化校正部校正的所述最高溫度輸出即校正最高溫度輸出及所述燃氣輪機的實際的輸出即實際輸出，求出所述燃燒負載指令值。所述劣化系數計算部具有：差分器，求出所述校正最高溫度輸出與所述實際輸出之間的偏差；及系數運算器，在進行將所述入口溫度控制成所述入口最高溫度的溫度調節時，根據所述偏差求出所述劣化系數。所述系數運算器具有劣化參數存儲部，所述劣化參數存儲部存儲在進行所述溫度調節時針對所述偏差為規定閾值以上的情況下的偏差的比例進行比例積分處理而得到的值即劣化參數。所述系數運算器輸出基于存儲于所述劣化參數存儲部的所述劣化參數的所述劣化系數。

9、在本方式中，在使用第一燃料的情況及使用第二燃料的情況的兩種情況下，能夠求出考慮到燃氣輪機的性能劣化的燃燒負載指令值。因此，在本方式中，在使用第一燃料的情況及使用第二燃料的情況的兩種情況下，能夠求出考慮到燃氣輪機的性能劣化的多個燃料閥的每一個的流量比。因此，在本方式中，在使用第一燃料的情況及使用第二燃料的情況的兩種情況下，即使燃氣輪機的性能化劣化，也能夠使燃料穩定地燃燒。

10、并且，在本方式中，即使在控制裝置接收到表示與當前的燃料種類不同的燃燒種類的燃料種類指令之后，也能夠立即使用存儲于劣化參數存儲部中的劣化參數而求出劣化系數。因此，在本方式中，即使在控制裝置接收到新的燃料種類指令之后，也能夠立即在劣化系數中反映燃氣輪機的性能劣化程度，從而能夠使燃料穩定地燃燒。

11、作為用于實現所述目的的一方式的燃氣輪機設備的控制程序可以應用于以下的燃氣輪機設備。

12、該燃氣輪機設備具備：燃氣輪機，具有能夠壓縮空氣而生成壓縮空氣的壓縮機、能夠在所述壓縮空氣中燃燒燃料而生成燃燒氣體的燃燒器及能夠通過所述燃燒氣體來驅動的渦輪；及多種類型的燃料閥，調節向所述燃燒器供給的燃料的流量。所述燃燒器具有噴射燃料的多種類型的噴嘴。所述多種類型的燃料閥分別設置在所述多種類型的每一個噴嘴上。

13、該控制程序使計算機執行如下工序：燃燒負載指令生成工序，求出與所述渦輪的入口處的所述燃燒氣體的溫度即入口溫度具有正相關性的參數即燃燒負載指令值；流量比計算工序，根據所述燃燒負載指令值，求出針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比；閥開度計算工序，根據針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比，求出針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥的閥開度；及控制信號輸出工序，針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥，輸出表示所述閥開度的控制信號。

14、所述燃燒負載指令生成工序包括：第一負載指令計算工序，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第一燃料相關的所述燃燒負載指令值；及第二負載指令計算工序，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第二燃料相關的所述燃燒負載指令值。所述第一負載指令計算工序及所述第二負載指令計算工序均包括：最高溫度輸出計算工序，針對所述入口溫度為預先設定的最高的溫度即入口最高溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最高溫度輸出；最低溫度輸出計算工序，針對所述入口溫度為預先設定的最低的溫度即入口最低溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最低溫度輸出；劣化系數計算工序，求出用于校正所述最高溫度輸出的劣化系數；劣化校正工序，使用所述劣化系數來校正所述最高溫度輸出；及燃燒負載指令值計算工序，使用所述最低溫度輸出、在所述劣化校正工序中校正的所述最高溫度輸出即校正最高溫度輸出及所述燃氣輪機的實際的輸出即實際輸出，求出所述燃燒負載指令值。所述劣化系數計算工序包括：偏差運算工序，求出所述校正最高溫度輸出與所述實際輸出之間的偏差；及系數運算工序，在進行將所述入口溫度控制成所述入口最高溫度的溫度調節時，根據所述偏差求出所述劣化系數。所述系數運算工序包括劣化參數存儲工序，所述劣化參數存儲工序將在進行所述溫度調節時針對所述偏差為規定閾值以上的情況下的偏差的比例進行比例積分處理而得到的值即劣化參數存儲于所述計算機的存儲區域的一部分即劣化參數存儲部。在所述系數運算工序中，輸出基于存儲于所述劣化參數存儲部的所述劣化參數的所述劣化系數。

15、通過使計算機執行本方式的控制程序，與第一方式中的控制裝置同樣地，在使用第一燃料的情況及使用第二燃料的情況的兩種情況下，即使燃氣輪機的性能化劣化，也能夠使燃料穩定地燃燒。

16、此外，通過使計算機執行本方式的控制程序，與第一方式中的控制裝置同樣地，即使在接收到新的燃料種類指令之后，也能夠立即在劣化系數中反映燃氣輪機的性能劣化程度，從而能夠使燃料穩定地燃燒。

17、作為用于實現所述目的的一方式的燃氣輪機設備的運行方法可以應用于以下的燃氣輪機設備。

18、該燃氣輪機設備具備：燃氣輪機，具有能夠壓縮空氣而生成壓縮空氣的壓縮機、能夠在所述壓縮空氣中燃燒燃料而生成燃燒氣體的燃燒器及能夠通過所述燃燒氣體來驅動的渦輪；及多種類型的燃料閥，調節向所述燃燒器供給的燃料的流量。所述燃燒器具有噴射燃料的多種類型的噴嘴。所述多種類型的燃料閥分別設置在所述多種類型的每一個噴嘴上。

19、在該運行方法中，執行如下工序：燃燒負載指令生成工序，求出與所述渦輪的入口處的所述燃燒氣體的溫度即入口溫度具有正相關性的參數即燃燒負載指令值；流量比計算工序，根據所述燃燒負載指令值，求出針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比；閥開度計算工序，根據針對所述多種類型的每一個噴嘴供給的燃料的流量比，求出針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥的閥開度；及控制信號輸出工序，針對多種類型的每一個噴嘴的所述燃料閥，輸出表示所述閥開度的控制信號。

20、所述燃燒負載指令生成工序包括：第一負載指令計算工序，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第一燃料相關的所述燃燒負載指令值；及第二負載指令計算工序，求出與來自外部的燃料種類指令所示的燃料種類即第二燃料相關的所述燃燒負載指令值。所述第一負載指令計算工序及所述第二負載指令計算工序均包括：最高溫度輸出計算工序，針對所述入口溫度為預先設定的最高的溫度即入口最高溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最高溫度輸出；最低溫度輸出計算工序，針對所述入口溫度為預先設定的最低的溫度即入口最低溫度，求出與燃料種類相對應的預定的輸出即最低溫度輸出；劣化系數計算工序，求出用于校正所述最高溫度輸出的劣化系數；劣化校正工序，使用所述劣化系數來校正所述最高溫度輸出；及燃燒負載指令值計算工序，使用所述最低溫度輸出、在所述劣化校正工序中校正的所述最高溫度輸出即校正最高溫度輸出及所述燃氣輪機的實際的輸出即實際輸出，求出所述燃燒負載指令值。所述劣化系數計算工序包括：偏差運算工序，求出所述校正最高溫度輸出與所述實際輸出之間的偏差；及系數運算工序，在進行將所述入口溫度控制成所述入口最高溫度的溫度調節時，根據所述偏差求出所述劣化系數。所述系數運算工序包括劣化參數存儲工序，所述劣化參數存儲工序將在進行所述溫度調節時針對所述偏差為規定閾值以上的情況下的偏差的比例進行比例積分處理而得到的值即劣化參數存儲于劣化參數存儲部。在所述系數運算工序中，輸出基于存儲于所述劣化參數存儲部的所述劣化參數的所述劣化系數。

21、在本方式中，與第一方式中的控制裝置同樣地，在使用第一燃料的情況及使用第二燃料的情況的兩種情況下，即使燃氣輪機的性能化劣化，也能夠使燃料穩定地燃燒。

22、此外，在本方式中，與第一方式中的控制裝置同樣地，即使在接收到新的燃料種類指令之后，也能夠立即在劣化系數中反映燃氣輪機的性能劣化程度，從而能夠使燃料穩定地燃燒。

23、發明效果

24、在本發明的一方式中，在使用多種類型的燃料的情況下，即使燃氣輪機的性能劣化，也能夠使燃料穩定地燃燒。