本發(fā)明涉及一種雙軸式燃氣輪機及其入口導(dǎo)向葉片開度控制方法，尤其涉及適用于具備由壓縮機、燃燒器以及壓縮機驅(qū)動用高壓渦輪構(gòu)成的燃氣發(fā)生器和負載驅(qū)動用低壓渦輪的情況的雙軸式燃氣輪機及其入口導(dǎo)向葉片開度控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著能源需求的增加，適用于液化天然氣(lng)的生產(chǎn)的機械驅(qū)動用燃氣輪機的需求也增加。在lng成套設(shè)備中，通過lng液化用壓縮機對天然氣進行增壓來實現(xiàn)液化。尤其，在lng液化用壓縮機的驅(qū)動中，使用雙軸式燃氣輪機的情況較多。

在雙軸式燃氣輪機中，渦輪部分分為低壓渦輪和高壓渦輪，低壓渦輪驅(qū)動lng用壓縮機或發(fā)電機等負載，高壓渦輪作為燃氣發(fā)生器與壓縮機相連接。雙軸式燃氣輪機的特征在于，高壓側(cè)和低壓側(cè)各自的渦輪具有不同的旋轉(zhuǎn)軸。

雙軸式燃氣輪機既可以作為上述那樣的機械驅(qū)動用使用，也可以作為與發(fā)電機連接的發(fā)電用使用。作為發(fā)電用燃氣輪機，由于構(gòu)造簡單且容易運用等原因，主要使用壓縮機和渦輪機以同一軸旋轉(zhuǎn)的單軸式燃氣輪機。但是，在使裝置小型化的情況下，存在需要維持與發(fā)電機的規(guī)格對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，需要減速機的缺點。

另一方面，當(dāng)發(fā)電時使用雙軸式燃氣輪機時，可以任意選擇由壓縮機、燃燒器以及高壓燃氣輪機構(gòu)成的燃氣發(fā)生器側(cè)的轉(zhuǎn)速、低壓渦輪的轉(zhuǎn)速，因此不需要減速機。因此，可以提供緊湊且高效的燃氣輪機。

在運用這樣的雙軸式燃氣輪機的情況下，根據(jù)對大氣溫度對于燃氣發(fā)生器軸(高壓燃氣輪機軸)的實際轉(zhuǎn)速的影響進行修正后的修正轉(zhuǎn)速，對壓縮機的入口導(dǎo)向葉片(以下，稱為igv(inletguidevane))進行調(diào)整，也就是說，一般不依賴于燃氣發(fā)生器的運行狀態(tài)，而使用修正轉(zhuǎn)速基準的igv控制。

在該情況下，如圖9(a)示出的燃氣發(fā)生器的修正轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系那樣，igv開度根據(jù)與大氣溫度相關(guān)的修正轉(zhuǎn)速而變化(將燃氣發(fā)生器軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系決定為唯一)，因此，如圖9(b)示出的燃氣發(fā)生器軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系那樣，運行線變化，從而燃氣發(fā)生器軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)大氣溫度而變化。也就是說，使igv的開度增加而在額定負荷近旁運用時，實際轉(zhuǎn)速也因大氣溫度而變化。

因此，在額定負荷運行時應(yīng)避免葉片共振的區(qū)域增加，因此難以進行共振避免設(shè)計。此外，若共振避免范圍增加，則葉片形狀設(shè)計的自由度減少，因此難以提高葉片的空氣動力性能。

為了避免上述的額定負荷運行時的共振問題，在專利文獻1中公開了雙軸燃氣輪機的控制方法。在該專利文獻1中，在包含額定負荷運行條件的高速旋轉(zhuǎn)時，著眼于修正轉(zhuǎn)速基準控制引起的浪涌(因壓縮機葉片的流的剝離而發(fā)生的流體性脈動現(xiàn)象)避免的重要性變小，在由燃氣發(fā)生器和低壓渦輪構(gòu)成的雙軸式燃氣輪機中，作為igv的控制手段，在燃氣發(fā)生器軸低速旋轉(zhuǎn)時以修正轉(zhuǎn)速為基準控制igv的開度，在燃氣發(fā)生器軸高速旋轉(zhuǎn)時以使實際轉(zhuǎn)速保持恒定的方式控制igv的開度。

通過使用該專利文獻1所記載的雙軸式燃氣輪機的控制方法，如圖10(a)示出的燃氣發(fā)生器軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系、圖10(b)示出的燃氣發(fā)生器軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系那樣，在低負荷時運行線不依賴于大氣溫度而相同，但在高負荷時修正轉(zhuǎn)速因大氣溫度而變化。另一方面，在低負荷時運行線根據(jù)大氣溫度而變化，但在高負荷時燃氣發(fā)生器軸的轉(zhuǎn)速恒定。

因此，能夠有效地消除共振問題(由于燃氣發(fā)生器軸高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速接近共振轉(zhuǎn)速而發(fā)生的共振，使渦輪或壓縮機的動葉片破損的可能性變高的問題)，并且，還能夠有效地應(yīng)對低速旋轉(zhuǎn)時的壓縮機浪涌，因此能夠減輕與共振問題相關(guān)的設(shè)計上的負擔(dān)，使上述共振避免設(shè)計變得容易。

這樣的專利文獻1主要目的是浪涌避免或共振避免等可靠性提高，而并未提到運用時的性能。

一般，在燃氣輪機氣中，氣溫越低，修正轉(zhuǎn)速和壓力比越增加，且輸出、效率越增加，而另一方面，在壓縮機中，隨著修正轉(zhuǎn)速增加，沖擊波損失增加，與額定條件(通常為15℃)的情況相比效率下降。通常，該影響小于上述的燃氣輪機整體的性能提高效果，但以大流量化等為目的，使用額定條件下的馬赫數(shù)較大的壓縮機(具體地，例如初級外周流入馬赫數(shù)為1.2以上的壓縮機等)的情況下，不能無視該壓縮機效率下降的影響。

并且，在大氣溫度低的情況下，除了專利文獻1所記載的可靠性外，還需要抑制葉片負荷分布變化引起的可靠性的下降。即，如圖11(a)示出的大氣溫度與葉片負荷分布的關(guān)系那樣，低氣溫時由于修正轉(zhuǎn)速的增加，與額定條件相比，前級葉片負荷減少，后級葉片負荷增加，因此在后級葉片中發(fā)生由流的剝離等引起的高振動應(yīng)力并可能產(chǎn)生破損。

此外，在專利文獻2中公開了通過運用來改善低氣溫時的燃氣輪機的性能的技術(shù)。在該專利文獻2中，著眼于針對發(fā)電用途抑制低氣溫時的燃氣輪機輸出增加的情況較多，特征在于使低氣溫條件下的運用igv的開度減小。

根據(jù)專利文獻2，減小igv的開度來減小流量，由此能夠使低氣溫時下降的燃燒溫度保持在額定燃燒溫度附近，提高燃氣輪機的效率。

然而，使用上述專利文獻1所記載的控制方法的情況下，如上述那樣，低氣溫時的壓縮機的性能下降或后級葉片的可靠性可能成為問題。另一方面，使用上述專利文獻2所記載的控制方法的情況下，雖然改善效率的可能性高，但與額定時相比igv開度減小。

一般，如表示igv開度與葉片負荷分布的關(guān)系的圖11(b)所示，使igv開度減小時，前級負荷減少且后級負荷增加，因此后級葉片破損的危險性有可能進一步提高。

專利文獻1：日本特開2011-38531號公報

專利文獻2：日本特開2001-200730號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的是提供一種即使是由燃氣發(fā)生器和低壓渦輪構(gòu)成的雙軸式燃氣輪機，也能夠抑制低氣溫時的壓縮機的性能下降，且能夠提高后級葉片的可靠性的雙軸式燃氣輪機及其入口導(dǎo)向葉片開度控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機具備由壓縮機、燃燒器、高壓渦輪構(gòu)成的燃氣發(fā)生器和由從上述高壓渦輪排出的氣體驅(qū)動的低壓渦輪，連接上述壓縮機與高壓渦輪的高壓渦輪軸和連接上述低壓渦輪與負載的低壓渦輪軸為不同的軸，并且，控制上述入口導(dǎo)向葉片的開度來調(diào)整向上述壓縮機的流入空氣量，其中，壓縮機在空氣吸入側(cè)具有入口導(dǎo)向葉片并壓縮流入的空氣，燃燒器使被該壓縮機壓縮后的空氣和燃料燃燒來生成燃燒氣體，高壓渦輪由在該燃燒器中生成的燃燒氣體驅(qū)動，作為控制上述入口導(dǎo)向葉片的開度的單元，至少具備第1控制部、控制狀態(tài)確認部、低大氣溫度校正部，其中，第1控制部調(diào)整上述入口導(dǎo)向葉片的開度以便在上述高壓渦輪軸高速旋轉(zhuǎn)時將該高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速保持恒定；控制狀態(tài)確認部確認通過該第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速和上述入口導(dǎo)向葉片的開度；低大氣溫度校正部在向該控制狀態(tài)確認部輸入的通過第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速為預(yù)先設(shè)定的閾值n0以上，且上述入口導(dǎo)向葉片的開度為預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0以上，且大氣溫度為預(yù)先設(shè)定的閾值ta0以下的情況下，使通過上述第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速減小。

此外，為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的入口導(dǎo)向葉片開度控制方法中，該雙軸式燃氣輪機具備由壓縮機、燃燒器、高壓渦輪構(gòu)成的燃氣發(fā)生器和由從上述高壓渦輪排出的氣體驅(qū)動的低壓渦輪，連接上述壓縮機與高壓渦輪的高壓渦輪軸和連接上述低壓渦輪與負載的低壓渦輪軸為不同的軸，并且，控制上述入口導(dǎo)向葉片的開度來調(diào)整向上述壓縮機的流入空氣量，其中，壓縮機在空氣吸入側(cè)具有入口導(dǎo)向葉片并壓縮流入的空氣，燃燒器使被該壓縮機壓縮后的空氣和燃料燃燒來生成燃燒氣體，高壓渦輪由在該燃燒器中生成的燃燒氣體驅(qū)動，作為控制上述入口導(dǎo)向葉片的開度的單元，具備第1控制部、控制狀態(tài)確認部以及低大氣溫度校正部，在上述第1控制部中，調(diào)整上述入口導(dǎo)向葉片的開度以便在上述高壓渦輪軸高速旋轉(zhuǎn)時將該高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速保持恒定，在上述控制狀態(tài)確認部中，確認通過上述第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速和上述入口導(dǎo)向葉片的開度，并且，在上述低大氣溫度校正部中，在向上述控制狀態(tài)確認部輸入的通過第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速為預(yù)先設(shè)定的閾值n0以上，且上述入口導(dǎo)向葉片的開度為預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0以上，且大氣溫度為預(yù)先設(shè)定的閾值ta0以下的情況下，使通過第1控制部保持恒定的實際轉(zhuǎn)速減小。

通過本發(fā)明，即使是由燃氣發(fā)生器和低壓渦輪構(gòu)成的雙軸式燃氣輪機，當(dāng)然也能夠抑制低氣溫時的壓縮機的性能下降，且能夠提高后級葉片的可靠性。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1所采用的燃氣發(fā)生器控制裝置中的igv開度控制部的圖。

圖3是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1中的大氣溫度與以轉(zhuǎn)速校正系數(shù)α校正后的實際轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的圖。

圖4(a)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1中的高壓渦輪軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖4(b)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1中的高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖5(a)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1的變形例即實施例2中的燃氣發(fā)生器軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖5(b)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1的變形例即實施例2中的燃氣發(fā)生器軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖6是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例3所采用的燃氣發(fā)生器控制裝置中的igv開度控制部的圖。

圖7(a)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例3中的高壓渦輪軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖7(b)是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例3中的高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖8是表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例4所采用的燃氣發(fā)生器控制裝置中的igv開度控制部的圖。

圖9(a)是表示以往的雙軸式燃氣輪機中的高壓渦輪軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖9(b)是表示以往的雙軸式燃氣輪機中的高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖10(a)是表示專利文獻1中的高壓渦輪軸的修正轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖10(b)是表示專利文獻1中的高壓渦輪軸的實際轉(zhuǎn)速與igv開度之間的關(guān)系的圖。

圖11(a)是表示一般的壓縮機中的大氣溫度與葉片負荷分布之間的關(guān)系的圖。

圖11(b)是表示一般的壓縮機中的igv開度與葉片負荷分布之間的關(guān)系的圖。

符號說明

1雙軸式燃氣輪機、2燃氣發(fā)生器、3壓縮機、4燃燒器、5高壓渦輪、6高壓渦輪軸、7低壓渦輪、8低壓渦輪軸、9負載、10壓縮空氣、11燃燒氣體、21燃氣發(fā)生器控制裝置、22燃料控制部、23入口導(dǎo)向葉片(igv)開度控制部、24運行狀態(tài)判定部、25控制選擇部、26第1控制部、27第2控制部、28第3控制部、29控制狀態(tài)確認部、30低大氣溫度校正部、30b低大氣溫度追加校正部、31入口導(dǎo)向葉片(igv)、32入口導(dǎo)向葉片(igv)控制裝置、41燃料供給源、42燃料控制閥、43燃料、61、81轉(zhuǎn)速檢測器、62溫度計。

具體實施方式

以下，根據(jù)圖示的實施例，對本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機及其入口導(dǎo)向葉片開度控制方法進行說明。另外，在各實施例中，對同一構(gòu)成部件使用相同符號。

實施例1

圖1表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機的實施例1的概要結(jié)構(gòu)。

如該圖所示，本實施例的雙軸式燃氣輪機1具備由壓縮機3、燃燒器4、高壓渦輪5構(gòu)成的燃氣發(fā)生器2和由從高壓渦輪5排出的燃燒氣體11驅(qū)動的低壓渦輪7，連接壓縮機3與高壓渦輪5的高壓渦輪軸(燃氣發(fā)生器軸)6和連接低壓渦輪7與負載9的低壓渦輪軸8由不同的軸構(gòu)成，其中，壓縮機3在空氣吸入側(cè)具有igv(入口導(dǎo)向葉片)31并壓縮流入的空氣，燃燒器4使被該壓縮機3壓縮后的壓縮空氣10和燃料43燃燒來生成燃燒氣體，高壓渦輪5由在燃燒器4中生成的燃燒氣體11驅(qū)動。

即，如圖1所示，雙軸式燃氣輪機1由燃氣發(fā)生器2和低壓渦輪7組成，該燃氣發(fā)生器2由壓縮機3、燃燒器4、高壓渦輪5構(gòu)成，在燃氣發(fā)生器2側(cè)通過高壓渦輪軸6連接壓縮機3和高壓渦輪5，在低壓渦輪7側(cè)通過低壓渦輪軸8連接低壓渦輪7和負載9。

另外，在本實施例中，作為負載9假定了發(fā)電機，但也可以是機械驅(qū)動用的lng壓縮機等。

如上所述，在壓縮機3的空氣吸入側(cè)設(shè)置有igv31，該igv31可以通過igv控制裝置32來改變其開度，由此調(diào)整燃氣發(fā)生器2的吸入空氣流量(流入空氣量)。此外，從燃料供給源41向燃燒器4供給燃料43，通過燃料控制閥42來控制該燃料43的供給量。

作為雙軸燃氣輪機1中的工作流體(空氣、燃燒氣體等)的行為，首先，流入壓縮機3并被壓縮后的壓縮空氣10流入到燃燒器4中。在燃燒器4中，噴射燃料43而生成高溫的燃燒氣體。該高溫高壓的燃燒氣體11流入到通過高壓渦輪軸6與壓縮機3連接的高壓渦輪5來驅(qū)動壓縮機3，之后，流入到低壓渦輪7中。當(dāng)燃燒氣體11通過低壓渦輪7時，通過低壓渦輪軸8連接的負載9被驅(qū)動，由此，進行發(fā)電或機械驅(qū)動。

主要通過設(shè)置于燃氣發(fā)生器2側(cè)的燃氣發(fā)生器控制裝置21來控制雙軸燃氣輪機1的運行狀態(tài)。該燃氣發(fā)生器控制裝置21由燃料控制部22和igv開度控制部23構(gòu)成。

燃料控制部22使用由設(shè)置于低壓渦輪軸8的轉(zhuǎn)速檢測器81得到的轉(zhuǎn)速和從負載9得到的運行負荷數(shù)據(jù)來控制燃料控制閥42，控制向燃燒器4的燃料43的供給量。

igv開度控制部23與igv控制裝置32連接，控制igv31的開度即壓縮機3的吸入流量。在本實施例中，如圖2所示，igv開度控制部23由運行狀態(tài)判定部24、控制選擇部25、第1控制部26、第2控制部27、控制狀態(tài)確認部29以及低大氣溫度校正部30構(gòu)成。

在第2控制部27中，以修正轉(zhuǎn)速為基準控制igv31的開度。具體地，使用由設(shè)置于高壓渦輪軸6的轉(zhuǎn)速檢測器61得到的燃氣發(fā)生器2的轉(zhuǎn)速n、以及由溫度計62得到的大氣溫度ta算出修正轉(zhuǎn)速nc，調(diào)整igv31的開度使得修正轉(zhuǎn)速與igv31的開度之間的關(guān)系唯一確定，而不依賴于大氣溫度。

在此，修正轉(zhuǎn)速nc由以下的式(1)表示。

nc＝n×[288.15/(273.15+ta)]^1/2…(1)

另外，作為第2控制部27，與專利文獻1同樣地，優(yōu)選以在本實施例中示出的修正轉(zhuǎn)速為基準進行控制，但也可以使用其他方式。

第1控制部26與第2控制部27不同，控制igv31的開度以便將燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速保持恒定。在本實施例中，作為保持恒定的轉(zhuǎn)速，假定了額定轉(zhuǎn)速，即設(shè)計時規(guī)定的額定運行時的轉(zhuǎn)速ndes，但也可以是其他轉(zhuǎn)速。

在igv開度控制部23中，通過運行狀態(tài)判定部24和控制選擇部25來決定使用上述的第1控制部26和第2控制部27中的哪一個。

在運行狀態(tài)判定部24中，將燃氣發(fā)生器2的運行狀態(tài)判定為由啟動、停止?fàn)顟B(tài)和低負荷運行狀態(tài)構(gòu)成的第2運行狀態(tài)、以及由除此以外的高負荷運行狀態(tài)構(gòu)成的第1運行狀態(tài)這2種。作為該判定方法，使用如下的方法：根據(jù)壓縮機3的特性設(shè)定即使改變控制也可進行穩(wěn)定運行的目標igv開度，根據(jù)該目標igv開度區(qū)別低負荷運行狀態(tài)和高負荷運行狀態(tài)。

此外，在控制選擇部25中，以運行狀態(tài)判定部24的判定結(jié)果為輸入，選擇使用第1控制部26和第2控制部27中的哪一個。具體地，當(dāng)為第2運行狀態(tài)的低負荷運行狀態(tài)時，選擇第2控制部27以便進行使修正轉(zhuǎn)速和igv31的開度唯一確定的控制，當(dāng)為第1運行狀態(tài)的高負荷運行狀態(tài)時，選擇第1控制部26以便進行使實際轉(zhuǎn)速恒定的控制。

完成運行狀態(tài)的判定和控制選擇后，通過控制狀態(tài)確認部29和低大氣溫度校正部30進行控制。首先，在控制狀態(tài)確認部29中，以運行狀態(tài)判定部24的判定結(jié)果為基礎(chǔ)，判斷在當(dāng)前運行狀態(tài)下是否需要進行校正。具體地，作為高負荷運行狀態(tài)下的控制選擇了第1控制部26的狀態(tài)下，僅在燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速成為預(yù)先設(shè)定的閾值n0以上，且igv31的開度成為預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0以上，并且大氣溫度成為預(yù)先設(shè)定的閾值ta0以下的情況下，判定需要進行校正，并將判定結(jié)果發(fā)送給低大氣溫度校正部30。

在此，作為上述的燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速的預(yù)先設(shè)定的閾值n0，假定上述的ndes，作為igv31的開度的預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0，假定設(shè)計時規(guī)定的額定運行時的開度ξdes。

另外，在本實施例中，對控制狀態(tài)確認部29進行了獨立的記載，但也可以包含于低大氣溫度校正部30或運行狀態(tài)判定部24中。

通過控制狀態(tài)確認部29判定為不需要進行校正的情況下，在低大氣溫度校正部30中，向燃料控制部22發(fā)送信號并進行控制，使得對燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速n乘以校正系數(shù)α，轉(zhuǎn)速減少為n′。

本實施例中的大氣溫度與校正系數(shù)α的關(guān)系如式(2)所示，進行圖示時如圖3所示(β為常數(shù))。即，以與大氣溫度的預(yù)先設(shè)定的閾值ta0開始的減少量成正比的方式，使實際轉(zhuǎn)速從n減少為n′。

α＝1－β(ta0－ta)…(2)

總結(jié)上述控制中的轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系時，如圖4(a)和圖4(b)所示。

即，如圖4(a)和圖4(b)所示，通過低大氣溫度校正部30使低大氣溫度、高負荷運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速減少，由此運行時的修正轉(zhuǎn)速減少而接近額定轉(zhuǎn)速。也就是說，能夠抑制第1控制部26進行的實際轉(zhuǎn)速恒定控制時擔(dān)心的、由低大氣溫度條件下的沖擊波損耗增加引起的壓縮機效率的下降。

此外，一般因轉(zhuǎn)速減少，壓縮機的葉片負荷在前端成為高負荷，在后級成為低負荷，因此也減輕在低大氣溫度條件下?lián)牡暮蠹壢~片破損的風(fēng)險。也就是說，與專利文獻1的控制相比，低大氣溫度、低負荷運行狀態(tài)的壓縮機3的效率和可靠性上升。同時，可運行的大氣溫度條件擴大，因此也有助于提高雙軸燃氣輪機1本身的運用性。

然而，若使轉(zhuǎn)速從燃氣發(fā)生器2的轉(zhuǎn)速n減少至實際轉(zhuǎn)速n′時的減少量過大，則使用第1控制部26的高負荷運行狀態(tài)下的共振避免區(qū)域減小的效果消失。

因此，在本實施例中，使用滿足以下的式(3)的轉(zhuǎn)速校正系數(shù)α。

式(3)表示根據(jù)將轉(zhuǎn)速校正為實際轉(zhuǎn)速n′后的運行狀態(tài)算出的修正轉(zhuǎn)速大于校正前的實際轉(zhuǎn)速n，至少與在高負荷運行狀態(tài)下進行修正轉(zhuǎn)速基準控制時相比，能夠減小共振避免區(qū)域。

n′×[288.15/(273.15+ta)]^1/2＞n…(3)

實施例2

如上所述，在實施例1中，作為通過控制狀態(tài)確認部29判斷為需要校正時的實際轉(zhuǎn)速的預(yù)先設(shè)定的閾值n0假定了額定轉(zhuǎn)速ndes，作為igv31的開度的預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0假定了額定開度ξdes，但也可以設(shè)為其他值。

作為設(shè)為其他值時的變形例即實施例2，在圖5(a)和圖5(b)中示出了轉(zhuǎn)速和igv開度的例子。

在圖5(a)和圖5(b)中，通過將燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速的預(yù)先設(shè)定的閾值n0和igv31的開度的預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0設(shè)為小于額定時的值(ndes、ξdes)，在大氣溫度ta為低氣溫時通過第1控制部26保持為恒定，使igv31的開度增加的轉(zhuǎn)速減少為燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速n0。

在本實施例的情況下，與未對全部igv開度應(yīng)用本實施例的情況(例如，專利文獻1等)相比，成為最大的修正轉(zhuǎn)速減小，因此即使對于igv31的開度小的部分負荷條件，也能夠得到基于上述的低氣溫時的效率下降抑制、后級葉片負荷減少的可靠性上升的效果。

實施例3

作為本實施例的其他變形例即實施例3，在圖6中示出了燃氣發(fā)生器控制裝置21的結(jié)構(gòu)例，在圖7(a)和圖7(b)中示出了燃氣發(fā)生器2的修正轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系、以及燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速與igv開度的關(guān)系。

本實施例的思路在專利文獻1中也有記載，但特征在于，在實施例1的igv開度控制部23的結(jié)構(gòu)中設(shè)有不依賴于轉(zhuǎn)速而使igv31的開度保持恒定的第3控制部28。具體地，在第2控制部27的控制(b)和第1控制部26的控制(a)之間使用第3控制部28的控制(c)。

使用該控制時，如圖7(a)和圖7(b)所示，可以不通過轉(zhuǎn)速大且igv31的開度小的條件而轉(zhuǎn)移至額定負荷條件。在轉(zhuǎn)速大且igv31的開度小的條件下，僅igv31的開度從額定負荷條件大幅度變小，從額定負荷條件起的流場的偏差變大，因此容易引起性能下降，但通過應(yīng)用第3控制部28的控制能夠抑制性能下降。

綜上，通過使用實施例1，能夠確保專利文獻1所記載的高負荷運行狀態(tài)(高速運轉(zhuǎn)時)的共振避免區(qū)域減小的效果，并且能夠抑制在專利文獻1和專利文獻2中擔(dān)心的低大氣溫度、高負荷運行狀態(tài)下的壓縮機性能下降以及后級葉片負荷增加引起的可靠性下降。

并且，通過應(yīng)用實施例2和3，額定運行條件以外的部分負荷時也能夠期待同樣的效果。因此，能夠使壓縮機3的可靠性以及雙軸式燃氣輪機1的運用性提高。

實施例4

圖8表示本發(fā)明的雙軸式燃氣輪機1的實施例4所采用的燃氣發(fā)生器控制裝置21中的igv開度控制部23。

該圖所示的本實施例與圖2所示的實施例1的不同點在于，在igv開度控制部23中，除了低大氣溫度校正部30外還具備使igv31的開度增加的低大氣溫度追加校正部30b。另外，對于與圖2所示的實施例1重復(fù)的設(shè)備使用相同的符號，省略詳細的說明。

使用圖8對本實施例中的低氣溫時的運行進行說明。

與實施例1同樣地，在本實施例中，控制狀態(tài)確認部29以運行狀態(tài)判定部24的判定結(jié)果為基礎(chǔ)判斷當(dāng)前運行狀態(tài)下是否需要進行校正后，實施基于低大氣溫度校正部30和低大氣溫度追加校正部30b的校正。

具體地，作為高負荷運行狀態(tài)下的控制選擇了第1控制部26的狀態(tài)下，僅在燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速成為預(yù)先設(shè)定的閾值n0以上，且igv31的開度成為預(yù)先設(shè)定的閾值ξ0以上，并且大氣溫度成為預(yù)先設(shè)定的閾值ta0以下的情況下，將需要進行校正的判定結(jié)果發(fā)送給低大氣溫度校正部30和低大氣溫度追加校正部30b。

當(dāng)通過控制狀態(tài)確認部29判斷為需要校正時，通過低大氣溫度校正部30與實施例1相同地進行使燃氣發(fā)生器2的實際轉(zhuǎn)速減小的控制。另一方面，在大氣溫度為預(yù)先設(shè)定的閾值ta0以下的情況下，通過低大氣溫度追加校正部30b實施向igv控制裝置32發(fā)送信號的控制以使燃氣發(fā)生器2的igv31的開度增加。即，在本實施例中，在低大氣溫度條件下，不僅使轉(zhuǎn)速減小，也使igv31的開度增加。

在使igv31的開度增加的情況下，在igv31的周邊的葉片，流入流出角即速度三角形從設(shè)計值(通常，符合額定負荷條件)偏離，因此如圖11(b)所示，前級側(cè)的負荷相對增加，后級側(cè)的負荷相對減少。也就是說，當(dāng)進行如本實施例那樣的控制時，除了在實施例1中示出的修正轉(zhuǎn)速的減小(接近額定轉(zhuǎn)速)外，還實現(xiàn)基于igv31的開度增加的后級葉片負荷的降低，因此與實施例1相比，能夠進一步提高后級葉片的可靠性。

此外，因igv31的開度的增加，與實施例1相比，壓縮機3的吸入流量增加。當(dāng)壓縮機3的吸入流量增加時，整體的匹配向高壓力比側(cè)移動，燃燒溫度增加。因此，認為與實施例1相比，本實施例的燃氣輪機整體性能的提高效果變高。

綜上，與實施例1同樣地，通過使用本實施例能夠抑制低大氣溫度、高負荷運行狀態(tài)下的壓縮機的性能下降以及后級葉片負荷增加引起的可靠性下降。此外，與實施例1相比，因igv31的開度增加導(dǎo)致后級葉片負荷減少，因此可靠性下降的抑制效果提高。并且，與實施例1相比，壓縮機3的吸入流量增加，整體性能也提高。

此外，對于本實施例中的雙軸式燃氣輪機1，也能夠應(yīng)用實施例1-3所示的控制。在該情況下，與實施例1同樣地，針對額定運行條件以外的部分負荷時也能夠期待上述的效率下降抑制效果和可靠性提高效果。也就是說，能夠使壓縮機3的可靠性以及雙軸式燃氣輪機1的運用性提高。

另外，本發(fā)明并不限定于上述的實施例，還可以包括各種變形例。

例如，上述的實施例是為了便于理解本發(fā)明而進行的詳細說明，并不一定必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外，可以將某實施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換成其他實施例的結(jié)構(gòu)，或者，也可以對某實施例的結(jié)構(gòu)追加其他實施例的結(jié)構(gòu)。此外，可以對各實施例的結(jié)構(gòu)的一部分進行其他結(jié)構(gòu)的追加、刪除、置換。