專利名稱：燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在由于負(fù)載脫落和發(fā)電機(jī)緊急停止運(yùn)行等原因使系統(tǒng)頻率短時(shí)間里從正常運(yùn)行頻率增加或減少的場合，能夠避免所產(chǎn)生的燃?xì)鉁u輪機(jī)不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，防止作為火力發(fā)電機(jī)主要電源的燃?xì)鉁u輪機(jī)由不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致惡劣停止運(yùn)行，有助于電力系統(tǒng)過渡時(shí)期的頻率穩(wěn)定化的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備，是一種向燃燒器供給燃料和壓縮空氣，將通過燃燒器燃燒得到的氣體供給至燃?xì)鉁u輪機(jī)(亦稱燃?xì)廨啓C(jī))以驅(qū)動燃?xì)鉁u輪機(jī)的裝置。圖36表示燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成圖。
燃?xì)鉁u輪機(jī)100由壓縮機(jī)2、燃燒器4和渦輪機(jī)7構(gòu)成。通過入口導(dǎo)向葉片1吸入的空氣，由空氣壓縮機(jī)2壓縮為高壓空氣，這種壓縮空氣通過空氣流路3進(jìn)入至燃燒器4，并作為燃料燃燒用的空氣使用。在另一方面，通過燃料控制閥5供給的燃料由燃料燃燒咀6進(jìn)入燃燒器4，并且在此燃燒形成高溫高壓的燃燒氣體。將這種燃燒氣體供給入渦輪機(jī)7，驅(qū)動燃?xì)鉁u輪機(jī)軸8轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動與其同軸連接著的發(fā)電機(jī)9轉(zhuǎn)動，得到發(fā)電機(jī)輸出。由渦輪機(jī)7處排出的排出氣體在由煙筒排出、或采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備時(shí)，可以在作為排出熱量回收鍋爐的熱源使用后再由煙筒排出。
燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10可以依據(jù)由安裝在軸端齒輪11附近處的速度檢測器12獲得的燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N，由設(shè)置在空氣壓縮機(jī)2的入口部的入口空氣壓力檢測器103獲得的壓縮機(jī)入口空氣壓力PX1，由設(shè)置在空氣壓縮機(jī)2的出口處的排出空氣壓力檢測器13獲得的壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12，由設(shè)置在渦輪機(jī)出口處的排出氣體溫度檢測器14獲得的排出氣體溫度TX4，以及由發(fā)電機(jī)輸出檢測器15獲得的發(fā)電機(jī)輸出MW等等，將燃料控制信號FREF提供至燃料控制閥5處，以調(diào)節(jié)燃料流量。
圖37表示燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的方框構(gòu)成圖。燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10具有對燃?xì)鉁u輪機(jī)100的速度和與燃?xì)鉁u輪機(jī)100相連接的發(fā)電機(jī)9的負(fù)載實(shí)施控制用的速度負(fù)載控制部16；將燃?xì)鉁u輪機(jī)100的燃燒氣體溫度控制為預(yù)定上限值用的燃燒氣體溫度控制部18；以及對由速度負(fù)載控制部16給出的速度負(fù)載控制信號FN和燃燒氣體溫度控制部18給出的排出氣體溫度控制信號FT進(jìn)行選擇，將比較小的一個作為燃料控制信號實(shí)施輸出的燃料控制信號選擇部17。如本圖所示的燃燒氣體溫度控制部18并不是對燃燒氣體溫度實(shí)施直接控制，而是通過對由渦輪機(jī)7排出的排出氣體溫度TX4進(jìn)行控制，間接對燃燒氣體溫度實(shí)施控制。
燃?xì)鉁u輪機(jī)100在啟動時(shí)，由圖中未示出的啟動控制部對燃料流量實(shí)施調(diào)節(jié)，使燃?xì)鉁u輪機(jī)100一直上升至額定轉(zhuǎn)速。在這時(shí)的燃料流量比較少，所以燃燒氣體溫度比較低。因此，由速度負(fù)載控制部16給出的速度負(fù)載控制信號FN比由燃燒氣體溫度控制部18給出的排出氣體溫度控制信號FT小，所以燃料控制信號選擇部17將選擇速度負(fù)載控制信號FN作為燃料控制信號FREF。換句話說就是，通過啟動控制部升速至額定轉(zhuǎn)速的燃?xì)鉁u輪機(jī)，可以由速度負(fù)載控制部16保持在額定轉(zhuǎn)速。
速度負(fù)載控制部16在與燃?xì)鉁u輪機(jī)100相連接的發(fā)電機(jī)8無負(fù)載時(shí)，使燃?xì)鉁u輪機(jī)100保持在額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)并入至電力系統(tǒng)時(shí)，控制發(fā)電機(jī)9，輸出由負(fù)載設(shè)定器24設(shè)定的設(shè)定值。換句話說，可以由速度設(shè)定器19設(shè)定額定轉(zhuǎn)速作為初始值，由減法計(jì)算器20對其與燃?xì)鉁u輪機(jī)100的轉(zhuǎn)速N間的速度偏差NE進(jìn)行運(yùn)算。由比例控制器21對該速度偏差NE實(shí)施比例運(yùn)算，并疊加上由信號發(fā)生器22給出的無負(fù)載額定速度偏置信號后，作為速度負(fù)載控制信號FN實(shí)施輸出。無負(fù)載額定速度偏置信號，是與無負(fù)載狀態(tài)時(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)100或發(fā)電機(jī)9保持額定轉(zhuǎn)速所需要的燃料流量相當(dāng)?shù)男盘枴?br>
在這種狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)電機(jī)9并入至電力系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電機(jī)9與系統(tǒng)頻率同步轉(zhuǎn)動，變成負(fù)載運(yùn)行。在負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，由減法計(jì)算器25對發(fā)電機(jī)輸出MW和負(fù)載設(shè)定器24給出的負(fù)載設(shè)定值的發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE實(shí)施運(yùn)算，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為負(fù)值時(shí)，通過比較器26使開關(guān)27導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為正值時(shí)，通過比較器29使開關(guān)30導(dǎo)通。
換句話說，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為負(fù)值時(shí)，將由信號發(fā)生器28設(shè)定的正值輸入至速度設(shè)定器19。速度設(shè)定器19具有積分特性，按照與該正值相對應(yīng)的變化率，增加速度設(shè)定器19的設(shè)定值，從而按照發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為零使速度負(fù)載控制信號FN產(chǎn)生變化。同樣當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為正值時(shí)，以與信號發(fā)生器31設(shè)定的負(fù)值相對應(yīng)的變化率減少速度設(shè)定器19的設(shè)定值，從而按照發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為零使速度負(fù)載控制信號FN產(chǎn)生變化。
在發(fā)電機(jī)9并入電力系統(tǒng)并開始緩緩加入負(fù)載的狀態(tài)，因于是發(fā)電機(jī)輸出偏差MWE為負(fù)值的狀態(tài)，所以處于比較器26使開關(guān)27導(dǎo)通，并按照與信號發(fā)生器28設(shè)定的正值相對應(yīng)的變化率增加速度設(shè)定器19的設(shè)定值的狀態(tài)。因此，發(fā)電機(jī)輸出MW將緩緩增加。在這時(shí)，排出氣體溫度TX4也將緩緩上升，所以由燃燒氣體溫度控制部18給出的排出氣體溫度控制信號FT將緩緩減小。
隨著燃料流量的增加，排出氣體溫度TX4上升，排出氣體溫度偏差TE將緩緩減小。而且，當(dāng)排出氣體溫度TX4到達(dá)預(yù)定的上限值TXR4時(shí)，排出氣體溫度偏差TE為零。當(dāng)排出氣體溫度TX4超過該預(yù)定的上限值TXR4時(shí)，排出氣體溫度偏差TE將為負(fù)值，從而將發(fā)出警報(bào)，使燃?xì)鉁u輪機(jī)100跳閘。隨著排出氣體溫度控制信號FT的減少，排出氣體溫度控制信號FT的值將比速度負(fù)載控制信號FN的值更低，所以燃料控制信號選擇部17將排出氣體溫度控制信號FT取代速度負(fù)載控制信號FN，作為燃料控制信號FREF進(jìn)行燃料流量調(diào)節(jié)，并且按照使燃?xì)鉁u輪機(jī)100的排出氣體溫度TX4與預(yù)定上限值TXR4相一致實(shí)施控制。
燃燒氣體溫度控制部18可以通過函數(shù)發(fā)生器32計(jì)算出預(yù)定上限值TXR4作為壓縮機(jī)壓力比PX12/PX1的函數(shù)，并且按照渦輪機(jī)7的排出氣體溫度TX4為該預(yù)定上限值TXR4實(shí)施控制。
使用著如圖37所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的燃?xì)鉁u輪機(jī)100的狀態(tài)量變化如圖38、圖39、圖40所示。正如圖38所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃料流量GFX與發(fā)電機(jī)輸出MW成比例地增加。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前，可通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置將入口導(dǎo)向葉片1的角度保持為一定，使壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定；隨著發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，可以通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置使入口導(dǎo)向葉片1的角度依次增大，使壓縮機(jī)的空氣流量GAX按圖示增加。隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，壓縮機(jī)壓力比PX12/PX1也按圖示依次增加。
正如圖39所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃燒氣體溫度TX3也增高，發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t2時(shí)，燃燒氣體溫度TX3將上升至限制值TXR3。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前使壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定的原因在于，盡量快使燃燒氣體溫度TX3上升，可以提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱效率。即使發(fā)電機(jī)輸出由時(shí)刻t2增加至?xí)r刻t3時(shí)，燃燒氣體溫度TX3仍保持在上限值TXR3之下。隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，排出氣體溫度TX4也會增加，發(fā)電機(jī)輸出MW到達(dá)時(shí)刻t1時(shí)，排出氣體溫度TX4上升至上限值TXR4。即使發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t2，通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置增大入口導(dǎo)向葉片1的角度以獲得增加壓縮機(jī)空氣流量GAX的效果、和對燃燒氣體溫度控制部實(shí)施燃料控制，將排出氣體溫度TX4保持在上限值TXR4。在發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t2增加至?xí)r刻t3的過程中，如果燃燒氣體溫度TX3保持為一定，排出氣體溫度TX4將按照圖示的方式直線減少。
在圖40中示出了函數(shù)發(fā)生器32的特性?？梢杂蓧嚎s機(jī)入口空氣壓力PX1和壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12計(jì)算出壓力比PX12/PX1，作為壓力比PX12/PX1的函數(shù)產(chǎn)生如圖中的實(shí)線所示的排出氣體溫度上限值TXR4。利用燃燒氣體溫度控制部將排出氣體溫度TX4控制在上限值TXR4以下，與如圖39所示將燃燒氣體溫度TX3保持在預(yù)定限制值TXR3a以下的方式是等效的。圖40中的虛線表示排出氣體溫度的報(bào)警值或燃?xì)鉁u輪機(jī)100的跳閘值。
下面參考圖41，對燃燒氣體溫度上限值TXR3的確定方法進(jìn)行說明。圖41示出了燃燒氣體溫度TX3與使用在構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件的材料的長時(shí)間蠕變強(qiáng)度間的關(guān)系。高溫零件的溫度與燃燒氣體溫度按比例增加或減少，將該比例函數(shù)已作為參考標(biāo)號C并示出在圖中。隨著燃燒氣體溫度的增高，材料的長時(shí)間蠕變強(qiáng)度將下降。為了避免高溫零件出現(xiàn)破損，需要對燃燒氣體溫度實(shí)施限制，使材料的蠕變強(qiáng)度不在高溫零件中發(fā)生的最大應(yīng)力以下，。
在圖41作為一個實(shí)例，用TXR3表示將10萬小時(shí)蠕變強(qiáng)度作為極限強(qiáng)度的場合中的極限溫度。如果采用該TXR3作為燃燒氣體的上限溫度，可以在10萬小時(shí)不更換的條件下使用燃?xì)鉁u輪機(jī)中的高溫零件。排出氣體溫度的上限值TXR4，可以通過如圖38和圖39所示的TXR3、TXR4和PX12/PX1的關(guān)系確定。這樣，在先技術(shù)中的這種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，可以使燃?xì)鉁u輪機(jī)能在長時(shí)間不更換使用燃?xì)鉁u輪機(jī)高溫零件的燃燒氣體溫度范圍中運(yùn)行。
然而，這種在先技術(shù)中的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10在電力系統(tǒng)的頻率產(chǎn)生變動時(shí)，速度負(fù)載控制部16通過比例控制器21的高比例放大，沿系統(tǒng)頻率恢復(fù)方向產(chǎn)生比較大的變動，所以有時(shí)燃料流量產(chǎn)生大的變動，燃?xì)鉁u輪機(jī)100的排出氣體溫度TX4也產(chǎn)生大的變動。
特別是對于燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度TX4在預(yù)定上限值TXR4的附近運(yùn)行的場合，當(dāng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)變動時(shí)，速度負(fù)載控制部16的動作將使燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃料、空氣控制、燃燒氣體溫度控制出現(xiàn)比較大的紊亂。如果舉例來說，對于系統(tǒng)頻率上升的場合，燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N也會上升。速度負(fù)載控制部16將沿對其實(shí)施修正的方向動作，所以速度負(fù)載控制信號FN將比原有值減少，使得速度負(fù)載控制信號FN低于排出氣體溫度控制信號FT，因此燃料控制信號選擇部17將選擇速度負(fù)載控制信號FN，使燃料流量縮小。由此，燃料流量將被減少，隨后燃?xì)鉁u輪機(jī)100的排出氣體溫度TX4滯后數(shù)秒后降低。
當(dāng)在這種狀態(tài)下系統(tǒng)頻率急劇恢復(fù)時(shí)，燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N也在到達(dá)額定速度之前仍將急劇下降。由于在這種場合下，燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N的檢測滯后幾乎小的可以忽略不計(jì)，所以速度負(fù)載控制信號FN將急劇上升。燃料控制信號選擇部17在這種狀態(tài)下，將選擇速度負(fù)載控制信號FN作為燃料控制信號FREF，所以速度負(fù)載控制信號FN的變化將導(dǎo)致燃料流量的變化，使燃料流量急劇增加。這是因?yàn)?，相對于燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N的檢測滯后幾乎小到可以忽略不計(jì)，燃?xì)鉁u輪機(jī)100的排出氣體溫度TX4的檢測滯后為幾秒鐘，所以隨著燃料流量的急劇增加產(chǎn)生的排出氣體溫度TX4的上升也遲后。
因此，由于燃料流量的急劇增加，在排出氣體溫度TX4到達(dá)預(yù)定上限值TXR4的時(shí)刻，已經(jīng)投入有過量的燃料流量。而且在該時(shí)刻處，燃料控制信號選擇部17作為燃料控制信號FREF由速度負(fù)載控制信號FN，切換至排出氣體溫度控制信號FT，以減少燃料流量，然而由于仍然有過量的燃料流量投入，所以排出氣體溫度TX4將繼續(xù)上升。
從燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)行效率的角度考慮，由于使燃?xì)鉁u輪機(jī)100在排出氣體溫度TX4為盡可能高的溫度下運(yùn)行，預(yù)定上限值TXR4和排出氣體溫度TX4的報(bào)警值或燃?xì)鉁u輪機(jī)的跳閘值接近，所以對于這種場合，有時(shí)也會產(chǎn)生溫度的進(jìn)一步上升導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪機(jī)跳閘等等的不良后果。相反，燃?xì)鉁u輪機(jī)100的排出氣體溫度TX4是比預(yù)定上限值TXR4低若干的溫度，在選擇速度負(fù)載控制信號FN作為燃料控制信號FREF的狀態(tài)下對發(fā)電機(jī)輸出MW實(shí)施控制時(shí)，即使在系統(tǒng)頻率急劇下降的場合，速度負(fù)載控制信號FN急劇上升，所以也會發(fā)生與上述場合相類似的不良后果出現(xiàn)。
1996年馬來西亞出現(xiàn)的大規(guī)模停電事故，就是由于主干線送電聯(lián)鎖線邊緣出現(xiàn)跳閘，從而使聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備和燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)聯(lián)鎖脫落而形成的。這表明發(fā)電設(shè)備在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)，相對系統(tǒng)頻率低下將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。而且，在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)由入口空氣導(dǎo)向葉片的界限增加的空氣流量比較小。在另一方面，燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度將上升，當(dāng)超過界限時(shí)發(fā)電設(shè)備跳閘，所以也不應(yīng)該增加燃料。
所吸入的空氣流量，是與燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)動速度的函數(shù)，系統(tǒng)頻率下降時(shí)空氣流量也會減少。因此，可以通過對燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度的控制，來限制燃料的增加。系統(tǒng)頻率越下降，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的輸出也將越減少，當(dāng)系統(tǒng)頻率下降過大時(shí)將會造成大規(guī)模停電(電氣學(xué)會論文集“頻率低下時(shí)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的動態(tài)特性”，T.IEEJapan，Vol.122-B，No3.2002；電氣學(xué)會2002年全國大會“包含聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的電力系統(tǒng)的動態(tài)特性”，論文序號6-070)。
然而，在與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)脫落或抽水機(jī)和感應(yīng)電動機(jī)等等的負(fù)載啟動時(shí)，系統(tǒng)頻率也會下降。與此相反，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載急劇脫落的現(xiàn)象時(shí)系統(tǒng)頻率將會上升。當(dāng)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)跳閘等等的大幅度系統(tǒng)頻率變動時(shí)，可以調(diào)整系統(tǒng)的負(fù)載切斷或運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)輸出實(shí)施控制，謀求系統(tǒng)頻率穩(wěn)定化。發(fā)電機(jī)輸出減少產(chǎn)生的應(yīng)答非?？欤欢鵀樵黾虞敵龆斜匾黾优艧峄厥毡玫妮敵?，根據(jù)發(fā)電設(shè)備特性，要花費(fèi)數(shù)十秒。因此，燃?xì)鉁u輪機(jī)在這段時(shí)間里繼續(xù)運(yùn)行，需要具有能以盡可能大輸出運(yùn)行的功能發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種使燃?xì)鉁u輪機(jī)高溫零件的材料強(qiáng)度不設(shè)于高溫零件的最大應(yīng)力以下，而且在系統(tǒng)頻率過度變動時(shí)可以促使系統(tǒng)頻率穩(wěn)定化的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。
本發(fā)明的第1方案的發(fā)明，在檢測到系統(tǒng)頻率異常時(shí)，可以免除燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒氣體溫度控制，調(diào)整燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出，促使系統(tǒng)頻率恢復(fù)。因此，還具有利用由檢測系統(tǒng)頻率異常功能給出的信號，在可以使用免除燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒氣體溫度控制的邏輯回路的場合恢復(fù)的回路。而且，系統(tǒng)頻率異常檢測還可以設(shè)置在接受外部信號的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備處。
本發(fā)明的第1方案的發(fā)明在產(chǎn)生系統(tǒng)頻率變動時(shí)，可以依據(jù)由系統(tǒng)異常檢測器給出的指令，通過使燃燒氣體溫度控制裝置的燃料氣體溫度控制信號僅僅比速度負(fù)載控制的速度負(fù)載控制信號高預(yù)定量，停止燃燒氣體溫度控制裝置的動作，優(yōu)先選擇速度負(fù)載控制信號，所以可以不受與系統(tǒng)頻率變動相對應(yīng)的燃燒氣體溫度的限制，速度負(fù)載控制一邊響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變動一邊謀求系統(tǒng)頻率恢復(fù)。當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)至常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)的控制回路，可以使用燃燒氣體溫度控制。
本發(fā)明的第2方案的發(fā)明，是在權(quán)利要求1的發(fā)明的基礎(chǔ)上，還組合有由聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)特性確定發(fā)電機(jī)脫落時(shí)的頻率恢復(fù)特性設(shè)定的時(shí)間繼電器，僅在所需要的最短時(shí)間免除燃燒氣體的溫度控制，使時(shí)間繼電器動作，恢復(fù)至燃燒氣體溫度控制那樣構(gòu)成的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。
本發(fā)明的第2方案的發(fā)明在產(chǎn)生系統(tǒng)頻率變動時(shí)，設(shè)置時(shí)間繼電器，僅僅在系統(tǒng)頻率恢復(fù)所需要的時(shí)間里，如所述權(quán)利要求1所述那樣停止燃燒氣體溫度控制裝置的動作，所以可以在該預(yù)定時(shí)間里謀求系統(tǒng)頻率恢復(fù)，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后恢復(fù)至常規(guī)運(yùn)行的控制回路，可以使用燃燒氣體溫度控制。
本發(fā)明的第3方案的發(fā)明，在系統(tǒng)異常檢測器中，系統(tǒng)頻率的異常是通過比較與系統(tǒng)頻率相對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒氣體溫度限制值或排出氣體溫度限制值，和燃燒氣體溫度或排出氣體溫度，檢測系統(tǒng)頻率異常的。而且，燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒氣體溫度或排出氣體溫度在超過短時(shí)間允許運(yùn)行的燃燒氣體溫度限制值或排出氣體溫度限制值且經(jīng)過預(yù)定的允許時(shí)間時(shí)，使系統(tǒng)頻率異常的狀態(tài)斷開，可恢復(fù)燃燒氣體的溫度控制。系統(tǒng)頻率在預(yù)定系統(tǒng)頻率以上，系統(tǒng)頻率變化率也在預(yù)定值以上而認(rèn)為系統(tǒng)頻率恢復(fù)時(shí)，使系統(tǒng)頻率異常的狀態(tài)斷開。
本發(fā)明的第3方案的發(fā)明，設(shè)定隨著系統(tǒng)頻率正常運(yùn)行著的燃?xì)鉁u輪機(jī)的排出氣體溫度或燃燒氣體溫度，以及短時(shí)間允許運(yùn)行的排出氣體溫度或燃燒氣體溫度，比較排出氣體溫度TX4或燃燒氣體溫度與設(shè)定的限制值。在這兒是以排出氣體溫度的場合為例進(jìn)行說明的。對于燃燒氣體溫度的場合，如果將排出氣體溫度更換為燃燒氣體溫度，也可以同樣實(shí)施。當(dāng)排出氣體溫度TX4超過正常運(yùn)行的排出氣體溫度限制值時(shí)，輸出與同一系統(tǒng)連接著的其他發(fā)電設(shè)備發(fā)電機(jī)增加指令，并在系統(tǒng)頻率異常時(shí)作為停止燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的燃燒氣體溫度控制用的指令起作用。換句話說就是，隨著系統(tǒng)頻率下降，使速度負(fù)載控制增加燃料以增加發(fā)電機(jī)輸出的動作優(yōu)先，從而隨著排出氣體溫度TX4值的增加，停止要限制燃料流量的燃燒氣體溫度控制，謀求系統(tǒng)頻率的恢復(fù)。在排出氣體溫度TX4變?yōu)楦?，超過短時(shí)間運(yùn)行允許排出氣體溫度限制值且經(jīng)過預(yù)定時(shí)間時(shí)，為了保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)可以解除燃燒氣體溫度控制的停止，使燃燒氣體溫度控制恢復(fù)動作。當(dāng)系統(tǒng)頻率位于預(yù)定頻率之上且系統(tǒng)頻率變化率位于預(yù)定變化率之上，檢測到可以認(rèn)為系統(tǒng)頻率恢復(fù)的狀態(tài)時(shí)，也可以解除燃燒氣體溫度控制的停止，燃燒氣體溫度控制恢復(fù)動作。
本發(fā)明的第4方案的發(fā)明的特征在于，在系統(tǒng)異常檢測器中，測撿器將系統(tǒng)頻率下降到預(yù)定系統(tǒng)頻率以下和通電機(jī)電壓低下降或發(fā)電機(jī)電流增加組合構(gòu)成系統(tǒng)頻率異常信號，以便在系統(tǒng)異常出現(xiàn)作為80mS(毫秒)左右的短時(shí)間現(xiàn)象的系統(tǒng)事故時(shí)不會錯誤地產(chǎn)生不需要的動作。
本發(fā)明的第4方案的發(fā)明，當(dāng)系統(tǒng)頻率位于預(yù)定系統(tǒng)頻率以下時(shí)，由于設(shè)置能檢測作為系統(tǒng)事故的短時(shí)間現(xiàn)象出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)電壓低下或發(fā)電機(jī)電流急劇增加的邏輯電路，當(dāng)這種邏輯電路的邏輯關(guān)系成立時(shí)認(rèn)為出現(xiàn)了系統(tǒng)事故，不將其判斷為系統(tǒng)頻率異常，所以可以避免隨著系統(tǒng)頻率異常而產(chǎn)生的錯誤動作。
本發(fā)明的第5方案的發(fā)明，在系統(tǒng)異常檢測器的系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下時(shí)，可檢測出系統(tǒng)頻率異常，同時(shí)由系統(tǒng)頻率、燃燒氣體溫度或排出氣體溫度求出燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行容量時(shí)間，當(dāng)該系統(tǒng)頻率異常下的運(yùn)行經(jīng)過時(shí)間超過燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行耐容量時(shí)間時(shí)，使系統(tǒng)頻率異常關(guān)閉，恢復(fù)燃燒氣體溫度控制。
本發(fā)明的第5方案的發(fā)明設(shè)置由系統(tǒng)頻率f和排出氣體溫度TX4的值求解出提供耐容量時(shí)間的函數(shù)。在系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下時(shí)，作為系統(tǒng)頻率異常，燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置停止燃燒氣體溫度控制。通過與系統(tǒng)頻率相對應(yīng)的速度負(fù)載控制，增加燃料流量使發(fā)電機(jī)輸出增加的動作優(yōu)先。當(dāng)經(jīng)過容量時(shí)間時(shí)，解除為了保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)而停止的燃燒氣體溫度控制，使燃燒氣體溫度控制恢復(fù)動作。
本發(fā)明的第6方案的發(fā)明，在系統(tǒng)異常檢測器中由比較器檢測系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率正常范圍，同時(shí)構(gòu)成與確認(rèn)發(fā)電機(jī)是否脫落用的發(fā)電機(jī)脫落信號的連鎖。
本發(fā)明的第6方案的發(fā)明，通過構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下和檢測連接在該系統(tǒng)上的預(yù)定發(fā)電機(jī)阻斷器斷開所形成的發(fā)電機(jī)脫落信號組合，并輸出系統(tǒng)頻率異常信號，所以可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。
本發(fā)明的第7方案的發(fā)明，在系統(tǒng)異常檢測器中可以通過比較器檢測系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率正常范圍，同時(shí)構(gòu)成與確認(rèn)是否有系統(tǒng)分離的系統(tǒng)分離信號的連鎖。
本發(fā)明的第7方案的發(fā)明，通過將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下、和檢測整個系統(tǒng)的一部分?jǐn)嚅_的系統(tǒng)分離信號組合，所以可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。
本發(fā)明的第8方案的發(fā)明構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，在系統(tǒng)異常檢測器中通過比較器檢測系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率正常范圍，組合同時(shí)發(fā)生發(fā)電機(jī)輸出信號的增加變化率、減少變化率超過某設(shè)定值的現(xiàn)象。
本發(fā)明的第8方案的發(fā)明，將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下和發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化率超過預(yù)定值的條件組合，所以可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。
本發(fā)明的第9方案的發(fā)明構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，在系統(tǒng)異常檢測器中，將系統(tǒng)頻率下降到預(yù)定系統(tǒng)頻率、同時(shí)發(fā)電機(jī)脫落信號和發(fā)電機(jī)負(fù)載變化率超過設(shè)定值的條件組合，進(jìn)而輸出系統(tǒng)頻率異常信號。
本發(fā)明的第9方案的發(fā)明，通過將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下、發(fā)電機(jī)脫落信號和發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化率超過預(yù)定值的條件組合，所以可提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。
本發(fā)明的第10方案的發(fā)明，當(dāng)系統(tǒng)頻率下降至某預(yù)定系統(tǒng)頻率以下或系統(tǒng)頻率上升至另一預(yù)定系統(tǒng)頻率以上而使系統(tǒng)異常檢測器動作時(shí)，可以通過在速度控制系統(tǒng)處設(shè)置變化率限制器，變更速度控制系統(tǒng)的控制常數(shù)，抑制急劇的燃料流量變化的突變，所以可以防止燃燒氣體溫度過高、排出氣體溫度過高或燃?xì)鉁u輪機(jī)火焰熄滅。
本發(fā)明的第10方案的發(fā)明產(chǎn)生系統(tǒng)頻率變動時(shí)，可以通過設(shè)置在速度負(fù)載控制系統(tǒng)的變化率限制器，在系統(tǒng)頻率穩(wěn)定之前的時(shí)間里，限制隨系統(tǒng)頻率變動而變動的速度負(fù)載控制信號的變化率。其結(jié)果是可以抑制燃料流量變化、燃燒氣體溫度變化和排出氣體溫度變化的突變和過度變化，所以可以防止氣體溫度過高產(chǎn)生的跳閘和火焰熄滅(燃燒器火焰熄滅)產(chǎn)生的跳閘。
本發(fā)明的第11方案的發(fā)明，在系統(tǒng)頻率上升至預(yù)定系統(tǒng)頻率以上系統(tǒng)異常檢測器動作時(shí)，通過設(shè)置變化率限制器，變更速度控制系統(tǒng)的控制常數(shù)，所以可以抑制暫時(shí)性的燃料流量急劇突變，防止燃?xì)鉁u輪機(jī)火焰熄滅。
本發(fā)明的第11方案的發(fā)明，在系統(tǒng)頻率上升時(shí)，由于設(shè)置在速度負(fù)載控制和燃料控制指令的變化率限制器，不使燃料控制指令急劇下降而導(dǎo)致火焰熄滅，所以可以限制燃料控制指令信號的變化率。當(dāng)系統(tǒng)頻率上升時(shí)，空氣壓縮機(jī)的排出氣體壓力或稱燃燒器內(nèi)壓變高，所以可抑制向燃燒器的燃料供給。這樣，可防止燃料急劇減少導(dǎo)致的火焰熄滅。
圖1為本發(fā)明構(gòu)造的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖2為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖3為表示本發(fā)明第二實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖4為表示本發(fā)明第三實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖5為說明本發(fā)明第三實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(壓縮機(jī)空氣流量等)的變化的特性圖。
圖6為說明本發(fā)明第三實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(燃燒氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖7為說明本發(fā)明第三實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(排出氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖8為表示本發(fā)明第四實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖9為表示本發(fā)明第五實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖10為說明本發(fā)明第四實(shí)施形式和第五實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(壓縮機(jī)空氣流量等)的變化的特性圖。
圖11為說明本發(fā)明第四實(shí)施形式和第五實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(燃燒氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖12為表示本發(fā)明第六實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖13為說明本發(fā)明第七實(shí)施形式的常用限制值確定方法的圖，是燃燒氣體溫度與使用在構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件處的材料的蠕變強(qiáng)度間關(guān)系用的示意圖。
圖14為說明作為本發(fā)明第七實(shí)施形式的常用限制值確定方法用的示意圖，表示的是燃燒氣體溫度與燃?xì)鉁u輪機(jī)熱效率和平均一年中燃料價(jià)格的關(guān)系圖。
圖15為說明本發(fā)明第七實(shí)施形式的常用限制值確定方法的示意圖，是燃燒氣體溫度與高溫零件更換成本和燃料成本的關(guān)系圖。
圖16為說明本發(fā)明第八實(shí)施形式的非常用限制值確定方法的示意圖，是燃燒氣體溫度與使用在構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件處的材料的短時(shí)的強(qiáng)度間關(guān)系圖。
圖17為表示本發(fā)明第九實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖18為說明本發(fā)明第九實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(壓縮機(jī)空氣流量等)的變化的特性圖。
圖19為說明本發(fā)明第九實(shí)施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(燃燒氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖20為說明本發(fā)明第九實(shí)施形式的常用限制器和非常用限制器中的上限值確定方法的特性21為表示本發(fā)明第十實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖22為表示本發(fā)明第十一實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖23為表示本發(fā)明第十二實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖24為表示本發(fā)明第十三實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖25為本發(fā)明第十三實(shí)施形式的運(yùn)算與系統(tǒng)頻率對應(yīng)的排出氣體溫度設(shè)定值的函數(shù)發(fā)生器特性圖。
圖26為表示本發(fā)明第十三實(shí)施形式的系統(tǒng)頻率低下后至恢復(fù)時(shí)的變化特性圖。
圖27為表示本發(fā)明第十四實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖28為表示本發(fā)明第十五實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖29為本發(fā)明第十五實(shí)施形式的依據(jù)系統(tǒng)頻率和排出氣體溫度運(yùn)算出燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)耐量時(shí)間的函數(shù)發(fā)生器的特性圖。
圖30為表示本發(fā)明第十六實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖31為表示本發(fā)明第十六實(shí)施形式的電力系統(tǒng)與其他發(fā)電設(shè)備中的發(fā)電機(jī)間關(guān)系用的說明圖。
圖32為表示本發(fā)明第十七實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖33為說明本發(fā)明第十七實(shí)施形式的電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)分離的說明圖。
圖34為表示本發(fā)明第十八實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖35為表示本發(fā)明第十九實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。
圖36為表示在先技術(shù)例的一種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖37為在先技術(shù)例的一種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的方框構(gòu)成圖。
圖38為說明作為在先技術(shù)例的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(壓縮機(jī)空氣流量等)的變化的特性圖。
圖39為說明在先技術(shù)例的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(燃燒氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖40為說明在先技術(shù)例的燃?xì)鉁u輪機(jī)狀態(tài)量(排出氣體溫度等)的變化的特性圖。
圖41為說明在先技術(shù)例的燃燒氣體溫度上限值確定方法的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式進(jìn)行說明。與在先技術(shù)中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。
圖1示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的一個實(shí)例，燃?xì)鉁u輪機(jī)100是由壓縮機(jī)2、燃燒器4和渦輪機(jī)7構(gòu)成的。通過設(shè)置在壓縮機(jī)2的空氣入口部處的入口導(dǎo)向葉片1吸入的空氣，由壓縮機(jī)2壓縮為高壓空氣，這種壓縮空氣通過空氣流路3進(jìn)入至燃燒器4，并作為燃料燃燒的空氣使用。在另一方面，通過燃料控制閥5供給入的燃料由燃料燃燒咀6進(jìn)入燃燒器4，并在此燃燒形成高溫高壓的燃燒氣體。這種燃燒氣體進(jìn)入渦輪機(jī)7，使燃?xì)鉁u輪機(jī)軸8轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使與其同軸連接著的發(fā)電機(jī)9轉(zhuǎn)動，得到發(fā)電機(jī)輸出。
由渦輪機(jī)7處排出的排出氣體由煙筒排出，或在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的場合，作為排出熱量回收鍋爐的熱源使用后再由煙筒排出。在燃?xì)鉁u輪機(jī)軸8的軸向端部設(shè)置有速度檢測用齒輪11，在其附近還設(shè)置有速度檢測器12。而且，還設(shè)置有改變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片1的角度用的入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101，以及檢測入口導(dǎo)向葉片1的角度用的角度檢測器102。在壓縮機(jī)2的空氣入口部設(shè)置有入口空氣壓力檢測器103和空氣流量檢測器104。在壓縮機(jī)2的出口部設(shè)置有排出空氣壓力檢測器13和排出空氣溫度檢測器105。在燃燒器4的出口部設(shè)置有燃燒氣體溫度檢測器106。在渦輪機(jī)7的出口部設(shè)置有排出氣體溫度檢測器14。在燃料供給配管設(shè)置有燃料流量檢測器107。而且，還設(shè)置有檢測發(fā)電機(jī)9的輸出的發(fā)電機(jī)輸出檢測器15。
燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10可以依據(jù)由速度檢測器12獲得的燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N、由角度檢測器102獲得的入口導(dǎo)向葉片角度AX、由入口空氣壓力檢測器103獲得的壓縮機(jī)入口空氣壓力PX1、由空氣流量檢測器104獲得的壓縮機(jī)空氣流量GAX、由排出空氣壓力檢測器13獲得的壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12、由排出空氣溫度檢測器105獲得的壓縮機(jī)排出空氣溫度TX2、由燃燒氣體溫度檢測器106獲得的燃燒氣體溫度TX3、由排出氣體溫度檢測器14獲得的排出氣體溫度TX4、由燃料流量檢測器107獲得的燃料流量GFX、以及由發(fā)電機(jī)輸出檢測器15獲得的發(fā)電機(jī)輸出MW等等，將燃料控制信號FREF給與燃料控制閥門5以調(diào)節(jié)其燃料流量，將入口導(dǎo)向葉片控制信號AREF給與入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101以調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片1的角度。
圖2為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。該第一實(shí)施形式與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例相比，追加設(shè)置產(chǎn)生設(shè)定值S1的信號發(fā)生器35、對速度負(fù)載控制信號FN和信號S1實(shí)施加法運(yùn)算的加法計(jì)算器36、由加法計(jì)算器36的輸出信號中減去排出氣體溫度控制信號FT的加法減法計(jì)算器37、對加法減法計(jì)算器37的輸出信號和信號TE的任一個實(shí)施選擇的開關(guān)38、以及確定開關(guān)38的選擇方向的系統(tǒng)異常檢測器39。
圖2中的開關(guān)38在系統(tǒng)異常檢測器39檢測到系統(tǒng)頻率(商用頻率)f下降時(shí)動作，其結(jié)果如圖所示，呈加法減法計(jì)算器37的輸出信號輸入至比例積分控制器34的狀態(tài)。系統(tǒng)頻率f低于額定頻率作為系統(tǒng)頻率異常使系統(tǒng)異常檢測器動作時(shí)，如圖2所示，對比例積分控制器34的值實(shí)施調(diào)節(jié)，使排出氣體溫度控制信號FT與在速度負(fù)載控制信號FN上疊加有預(yù)定的正極性設(shè)定值S1后獲得的信號，即與加法計(jì)算器36的輸出信號相一致。換句話說就是，將排出氣體溫度控制信號FT調(diào)節(jié)至僅比速度負(fù)載控制信號FN大設(shè)定值S1的值。
在這時(shí)，燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置處于在燃料控制信號選擇部17速度負(fù)載控制信號FN為比排出氣體溫度控制信號FT低的值，并作為燃料控制信號FREF選擇的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下系統(tǒng)頻率f低下時(shí)，在發(fā)電機(jī)9與電力系統(tǒng)相連接的狀態(tài)，由于系統(tǒng)頻率f的值與燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N的值相等，所以可以根據(jù)燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N的下降，增大速度負(fù)載控制信號FN和燃料控制信號FREF，以增加燃料流量。當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N下降時(shí)，由空氣壓縮機(jī)2排出的燃燒用空氣流量減少，所以使發(fā)電機(jī)輸MW下降，另外燃料流量/空氣流量的比增大，使燃燒氣體溫度TX3和燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度TX4上升。
在如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例中，在這種狀況下為了抑制排出氣體溫度TX4的上升，需要降低排出氣體溫度控制信號FT，燃料控制信號FREF由速度負(fù)載控制信號FN切換至排出氣體溫度控制信號FT那樣地動作，所以不將燃料流量增加至該值以上。在本發(fā)明的圖2中，可以依據(jù)系統(tǒng)異常檢測器39給出的指令，調(diào)節(jié)排出氣體溫度控制信號FT，從速度負(fù)載控制信號FN僅提高到設(shè)定值S1，所以根據(jù)系統(tǒng)頻率f即燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N的下降，增大速度負(fù)載控制信號FN即燃料控制信號FREF，進(jìn)而增加燃料流量。
因此，可以增加發(fā)電機(jī)輸出MW，使系統(tǒng)頻率f上升，也就是促使系統(tǒng)頻率f恢復(fù)至額定頻率。而且，所謂停止燃燒氣體溫度控制裝置的動作，指示不將排出氣體溫度控制信號FT選擇為燃料控制信號FREF，在第一實(shí)施形式中表示排出氣體溫度控制信號FT僅比速度負(fù)載控制信號FN高設(shè)定值S1的構(gòu)成實(shí)例，然而本發(fā)明并不僅限于這種構(gòu)成形式。
下面對本發(fā)明的第二實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖3為表示本發(fā)明第二實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。與第一實(shí)施形式中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。該第二實(shí)施形式與如圖2所示的第一實(shí)施形式相比，增加設(shè)置著時(shí)間繼電器40。這種時(shí)間繼電器40設(shè)定著系統(tǒng)頻率f由系統(tǒng)整體特征恢復(fù)至額定頻率所需要的時(shí)間。系統(tǒng)頻率f下降，系統(tǒng)異常檢測器39作為系統(tǒng)頻率異常動作后，僅在所述時(shí)間繼電器設(shè)定的時(shí)間的開關(guān)38選擇到如圖3所示的位置，經(jīng)過該設(shè)定時(shí)間時(shí)，期望該系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率f恢復(fù)時(shí)，開關(guān)38復(fù)位，將信號TE輸入至比例積分控制器34，恢復(fù)常規(guī)的燃燒氣體溫度控制。換句話說就是，采用這種方式，可以盡可能快地使保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)用的燃燒氣體溫度控制功能復(fù)原為正常的構(gòu)成。
圖4表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的第三實(shí)施形式。正如圖中所示，燃燒氣體溫度控制裝置18由函數(shù)發(fā)生器32、函數(shù)發(fā)生器41、開關(guān)42、減法計(jì)算器33和比例積分控制器34構(gòu)成。函數(shù)發(fā)生器32輸入壓縮機(jī)入口空氣壓力PX1和壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12，并且輸出常用限制值TXR4a作為壓力比PX12/PX1的系數(shù)。壓縮機(jī)入口空氣壓力PX1和壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12輸入至函數(shù)發(fā)生器41，并且輸出非常用限制值TXR4b作為壓力比PX12/PX1的函數(shù)。在系統(tǒng)異常檢測器39不動作時(shí)，開關(guān)42連接至函數(shù)發(fā)生器32側(cè)，在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42連接至函數(shù)發(fā)生器41側(cè)。設(shè)置有時(shí)間繼電器40，并在系統(tǒng)異常檢測器39動作至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，阻斷系統(tǒng)異常檢測器39的信號，使開關(guān)42連接至函數(shù)發(fā)生器32側(cè)。其構(gòu)成是將由函數(shù)發(fā)生器32或函數(shù)發(fā)生器41來的限制值TXR4和排出氣體溫度TX4一并輸入至減法計(jì)算器33，并由減法計(jì)算器33輸出溫度偏差TE，該溫度偏差TE輸入至比例積分控制器34，并由比例積分控制器34輸出燃料氣體溫度控制信號FT，燃料氣體溫度控制信號FT輸入至燃料控制信號選擇部17。
圖5、圖6、圖7表示使用如圖4所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的燃?xì)鉁u輪機(jī)100的狀態(tài)量變化。正如圖5所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃料流量GFX與發(fā)電機(jī)輸出MW成比例地增加。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前，通過入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101將入口導(dǎo)向葉片1的角度保持為一定，使壓縮機(jī)空氣流量GAX保持一定；隨著發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，通過入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101使入口導(dǎo)向葉片1的角度依次增大，使壓縮機(jī)的空氣流量GAX如圖示那樣地增加。隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增大，壓縮機(jī)的壓力比PX12/PX1也將如圖示那樣地依次增大。
正如圖6所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃燒氣體溫度TX3也將增高，發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t2時(shí)，燃燒氣體溫度TX3將上升至限制值TXR3。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前使壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定的原因在于，使燃燒氣體溫度TX3盡可能快地上升，提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱效率。即使發(fā)電機(jī)輸出由時(shí)刻t2增加至?xí)r刻t3，燃燒氣體溫度TX3仍保持在限制值TXR3之下。隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，排出氣體溫度TX4也增加，發(fā)電機(jī)輸出MW到達(dá)時(shí)刻t1時(shí)，排出氣體溫度TX4上升至常用限制值TXR4a。即使發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t2，通過入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101增大入口導(dǎo)向葉片1的角度以獲得增加壓縮機(jī)空氣流量GAX的效果和燃燒氣體溫度控制部的燃料控制，將排出氣體溫度TX4保持在常用限制值TXR4a之下。在發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t2增加至?xí)r刻t3的期間，如果燃燒氣體溫度TX3保持為一定，排出氣體溫度TX4將如圖示那樣地的直線降低。
在圖7中示出了函數(shù)發(fā)生器32和函數(shù)發(fā)生器41的特性。函數(shù)發(fā)生器32作為壓縮機(jī)壓力比PX12/PX1的函數(shù)產(chǎn)生用圖中的點(diǎn)劃線表示的常用限制值TXR4a。用燃燒氣體溫度控制裝置將排出氣體溫度TX4控制在常用限制值TXR4a以下，是與如圖6所示將燃燒氣體溫度TX3保持在預(yù)定限制值TXR3a以下等效。函數(shù)發(fā)生器41作為壓縮機(jī)壓力比PX12/PX1的函數(shù)產(chǎn)生用圖中虛線表示的非常用限制值TXR4b。為了在燃燒氣體溫度控制狀態(tài)下用常用限制值TXR4a，將燃燒氣體溫度限制在限制值TXR3a以下，發(fā)電機(jī)輸出不能在時(shí)刻t3之后增加。在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，通過將開關(guān)42切換至函數(shù)發(fā)生器41側(cè)，處于非常用燃燒氣體溫度控制狀態(tài)，非常用限制值為TXR4b且將燃燒氣體溫度增高至限制值TXR3b，發(fā)電機(jī)輸出在到達(dá)時(shí)刻t4之前可以繼續(xù)增加，所以容易地使系統(tǒng)頻率恢復(fù)。
在本實(shí)施形式中所示的入口導(dǎo)向葉片1，是按照發(fā)電機(jī)輸出MW在時(shí)刻t3的狀態(tài)為最大角度設(shè)定的，發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t3增加至?xí)r刻t4期間角度保持為一定。因此，可以如圖5所示，發(fā)電機(jī)輸出在由時(shí)刻t3增加至?xí)r刻t4期間，壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定。
圖8示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的第四實(shí)施形式。正如圖中所示，燃燒氣體溫度控制裝置18由溫度設(shè)定器111、溫度設(shè)定器112、開關(guān)42、減法計(jì)算器33和比例積分控制器34構(gòu)成。溫度設(shè)定器111可產(chǎn)生常用上限值TXR3a，溫度設(shè)定器112可產(chǎn)生非常用上限值TXR3b。對于在系統(tǒng)異常檢測器39不動作時(shí)，開關(guān)42連接在溫度設(shè)定器111側(cè)，在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42連接在溫度設(shè)定器112側(cè)。設(shè)置時(shí)間繼電器40，并在系統(tǒng)異常檢測器39動作至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，可以阻斷系統(tǒng)異常檢測器39的信號，使開關(guān)42連接至溫度設(shè)定器111側(cè)。其構(gòu)成是將由溫度設(shè)定器111或溫度設(shè)定器112來的限制值TXR3和燃燒氣體溫度TX3輸入至減法計(jì)算器33，并由減法計(jì)算器33輸出溫度偏差TE，該溫度偏差TE輸入至比例積分控制器34，并由比例積分控制器34輸出燃料氣體溫度控制信號FT，燃料氣體溫度控制信號FT輸入至燃料控制信號選擇部17。在本實(shí)施形式中，不是將排出氣體溫度，而是將直接檢測的燃燒氣體溫度使用在燃料控制中，所以控制應(yīng)答性高。
圖9示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的第五實(shí)施形式。正如圖中所示，燃燒氣體溫度控制裝置18由溫度設(shè)定器111、溫度設(shè)定器112、開關(guān)42、減法計(jì)算器33和比例積分控制器34構(gòu)成，溫度設(shè)定器111可產(chǎn)生常用上限值TXR3a，溫度設(shè)定器112可產(chǎn)生非常用上限值TXR3b，在系統(tǒng)異常檢測器39不動作時(shí)，開關(guān)42連接在溫度設(shè)定器111側(cè)，在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42連接在溫度設(shè)定器112側(cè)，也設(shè)置有時(shí)間繼電器40，并在系統(tǒng)異常檢測器39動作至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，阻斷系統(tǒng)異常檢測器39的信號，使開關(guān)42連接至溫度設(shè)定器111側(cè)，這些均與如圖8所示的實(shí)施形式相同。除此之外，還設(shè)置有運(yùn)算器113，輸入壓縮機(jī)空氣流量GAX、壓縮機(jī)排出空氣溫度TX2和燃料流量GFX，由運(yùn)算器113運(yùn)算出燃燒氣體溫度TX3。當(dāng)取Cp為空氣比熱、Q為燃料發(fā)熱量時(shí)，運(yùn)算器113可以依據(jù)下式計(jì)算出燃燒氣體溫度TX3。
TX3＝TX2+Q×GFX/(GAX×Cp)其構(gòu)成是將由溫度設(shè)定器111或溫度設(shè)定器112給出的限制值TXR3和由運(yùn)算器113給出的燃燒氣體溫度TX3輸入至減法計(jì)算器33，由減法計(jì)算器33輸出溫度偏差C，將該溫度偏差C輸入至比例積分控制器34，由比例積分控制器34輸出燃料氣體溫度控制信號FT，將該燃料氣體溫度控制信號FT輸入至燃料控制信號選擇部17。在本實(shí)施形式中，不直接檢測燃燒氣體溫度，而是由其他檢測值計(jì)算出燃燒氣體溫度，所以溫度檢測的可靠性高，控制應(yīng)答性也好。
圖10、圖11表示使用如圖8和圖9所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的燃?xì)鉁u輪機(jī)的狀態(tài)量變化。正如圖10所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃料流量GFX與發(fā)電機(jī)輸出MW成比例地增加。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前，可通過用入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101將入口導(dǎo)向葉片1的角度保持為一定，進(jìn)而將壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定；隨著發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，可以通過用入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101使入口導(dǎo)向葉片1的角度依次增大，使壓縮機(jī)的空氣流量GAX按照圖示那樣增加。
正如圖11所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃燒氣體溫度TX3也增高，發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1時(shí)，燃燒氣體溫度TX3上升至用虛線圖示的常用限制值TXR3a。即使發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，通過用入口導(dǎo)向葉片驅(qū)動裝置101增大入口導(dǎo)向葉片1的角度以獲得增加壓縮機(jī)空氣流量GAX的效果和燃燒氣體溫度控制部的燃料控制，將燃燒氣體溫度TX3保持在常用限制值TXR3a以下。溫度設(shè)定器111產(chǎn)生常用限制值TXR3a，溫度設(shè)定器112產(chǎn)生非常用限制值TXR3b。為了在常用燃燒氣體溫度控制狀態(tài)下用常用限制值TXR4a將燃燒氣體溫度限制在TXR3a以下，發(fā)電機(jī)輸出在時(shí)刻t3之后將不應(yīng)該增加。在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，通過將開關(guān)42切換至溫度設(shè)定器112側(cè)，處于非常用燃燒氣體溫度控制狀態(tài)，非常用限制值為TXR3b且燃燒氣體溫度可以增高至限制值TXR3b，發(fā)電機(jī)輸出在到達(dá)時(shí)間t4之前可以增加，因此容易地使系統(tǒng)頻率恢復(fù)。
在本實(shí)施形式所示的入口導(dǎo)向葉片1，是按照發(fā)電機(jī)輸出MW在時(shí)刻t3處為最大角度設(shè)定的，發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t3增加至?xí)r刻t4期間角度保持為一定。因此，可以如圖10所示，發(fā)電機(jī)輸出在由時(shí)刻t3增加至?xí)r刻t4期間，壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定。
圖12示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的第六實(shí)施形式。正如圖中所示，燃燒氣體溫度控制裝置18由函數(shù)發(fā)生器32、減法計(jì)算器33a、溫度設(shè)定器112、運(yùn)算器113、減法計(jì)算器33b、開關(guān)42和比例積分控制器34構(gòu)成。函數(shù)發(fā)生器32輸入壓縮機(jī)入口空氣壓力PX1和壓縮機(jī)排出空氣壓力PX12，由函數(shù)發(fā)生器32輸出作為壓力比PX12/PX1的函數(shù)的常用限制值TXR4a。由函數(shù)發(fā)生器32來的常用限制值TXR4a和排出氣體溫度TX4一并輸入至減法計(jì)算器33a，由減法計(jì)算器33a輸出溫度偏差TEa。溫度設(shè)定器112產(chǎn)生非常用限制值TXR3b。函數(shù)發(fā)生器113依據(jù)壓縮機(jī)空氣流量GAX、壓縮機(jī)排出空氣溫度TX2和燃料流量GFX，運(yùn)算出燃燒氣體溫度TX3。將由溫度設(shè)定器112給出的非常用限制值TXR3b和由函數(shù)發(fā)生器113給出的燃燒氣體溫度TX3輸入至減法計(jì)算器33b，由減法計(jì)算器33b輸出溫度偏差TEb。
在系統(tǒng)異常檢測器39不動作時(shí)，開關(guān)42連接至減法計(jì)算器33a側(cè)，在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42連接至減法計(jì)算器33b側(cè)。設(shè)置有時(shí)間繼電器40，在系統(tǒng)異常檢測器39動作至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，可以阻斷系統(tǒng)異常檢測器39的信號，使開關(guān)42連接至減法計(jì)算器33a側(cè)。其構(gòu)成是由減法計(jì)算器33a給出的溫度偏差TEa或由減法計(jì)算器33b給出的溫度偏差TEb輸入至比例積分控制器34，由比例積分控制器34輸出燃料氣體溫度控制信號FT，燃料氣體溫度控制信號FT再輸入至燃料控制信號選擇部17。在本實(shí)施形式中，由于將排出氣體溫度使用在常用燃燒氣體溫度控制中，所以溫度檢測的可靠性高，由于將計(jì)算出的燃燒氣體溫度使用在非常用燃燒氣體溫度控制中，所以控制應(yīng)答性也高。
下面參考圖13、圖14、圖15，說明本發(fā)明的常用燃燒氣體溫度控制裝置的常用限制值TXR3a的確定方法，作為本發(fā)明的第七實(shí)施形式。圖13示出了燃燒氣體溫度TX3與使用在構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件的材料的蠕變強(qiáng)度的關(guān)系。高溫零件的溫度與燃燒氣體溫度成比例增加或減少，設(shè)該比例常數(shù)為C并示出在圖中。隨著燃燒氣體溫度的增高，材料的蠕變強(qiáng)度將下降。為了避免高溫零件出現(xiàn)破損，需要按照對燃燒氣體溫度實(shí)施限制，使材料的蠕變強(qiáng)度不在高溫零件中的最大應(yīng)力以下。
在圖13作為一個實(shí)例，將10萬小時(shí)蠕變強(qiáng)度作為極限強(qiáng)度時(shí)的上限燃燒氣體溫度用Tα表示，將1萬小時(shí)蠕變強(qiáng)度作為極限強(qiáng)度時(shí)的上限燃燒氣體溫度用Tβ表示。在用10萬小時(shí)蠕變強(qiáng)度作為極限強(qiáng)度時(shí)，可以在燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到10萬小時(shí)之后更換高溫零件，在用1萬小時(shí)蠕變強(qiáng)度作為極限強(qiáng)度時(shí)，每經(jīng)過1萬小時(shí)就需要更換高溫零件，所以會增大高溫零件的更換成本。在圖中還示出了燃燒氣體溫度，以及平均一年的高溫零件更換成本。
圖14示出了燃燒氣體溫度TX3與燃?xì)鉁u輪機(jī)熱效率和平均一年的燃料成本的關(guān)系。隨著燃燒氣體溫度增加可提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱效率，所以可以減少燃料成本。圖15表示燃燒氣體溫度TX3與所述高溫零件更換成本和燃料成本的關(guān)系?？梢詫⒏邷亓慵鼡Q成本和燃料成本之和為最小的燃燒氣體溫度，確定為常用限制值TXR3。如果這樣確定燃燒氣體溫度的限制值，可以使燃?xì)鉁u輪機(jī)最經(jīng)濟(jì)地長期運(yùn)行。
下面，說明本發(fā)明的非常用燃燒氣體溫度控制裝置中的非常用限制值TXR3b的確定方法，作為本發(fā)明的第八實(shí)施形式。由于系統(tǒng)頻率是異常狀態(tài)的運(yùn)行一般時(shí)間比較短，所以可以從構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)高溫零件的材料的短時(shí)間強(qiáng)度和壓縮機(jī)的浪涌極限確定非常用限制溫度TXR3b。圖16示出了燃燒氣體溫度TX3與構(gòu)成燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件所使用材料的短時(shí)間強(qiáng)度的關(guān)系。作為材料短時(shí)間強(qiáng)度表示短時(shí)間蠕變強(qiáng)度和屈服點(diǎn)。隨著燃燒溫度TX3的增加，材料短時(shí)間強(qiáng)度下降。為了能夠防止高溫零件出現(xiàn)破損，需要限制燃燒氣體溫度，使材料的短時(shí)間強(qiáng)度不位于高溫零件發(fā)生的最大應(yīng)力以下。由短時(shí)間蠕變強(qiáng)度(在本實(shí)施形式中采用100小時(shí)的蠕變強(qiáng)度)確定的上限溫度為Ta，由屈服點(diǎn)確定的上限溫度為Tb。對于大多數(shù)場合，在燃?xì)鉁u輪機(jī)高溫零件的表面還形成有隔熱涂層。當(dāng)加熱隔熱涂層至臨界溫度以上時(shí)，材料會燒結(jié)，不僅會使隔熱功能下降，還會由高溫零件的表面剝離下來。由隔熱涂層確定的上限溫度為Tc。當(dāng)燃燒氣體溫度增高時(shí)，壓縮機(jī)的壓縮比PX12/PX1將按照下式變化。其中符號K為比例常數(shù)。
PX12/PX1＝K×GAX(TX3)1/2眾所周知，當(dāng)壓縮機(jī)的壓縮比過大時(shí)，會產(chǎn)生浪涌，進(jìn)而可能會損壞壓縮機(jī)，所以需要防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)。由壓縮機(jī)的浪涌極限確定的上限溫度為Td?？梢酝ㄟ^下式確定非常用限制值TXR3b。
TXR3b＝min(Ta，Tb，Tc，Td)如果這樣確定非常用限制值TXR3b，即使通過非常用燃燒氣體溫度控制裝置使燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)行，也可以確保高溫零件的安全性，避免壓縮機(jī)出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。
圖17示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的第九實(shí)施形式。正如圖中所示，入口導(dǎo)向葉片控制裝置114由函數(shù)發(fā)生器115、常用限制器116、非常用限制器117、減法計(jì)算器118、開關(guān)42和比例積分控制器119構(gòu)成。發(fā)電機(jī)輸出MW輸入至函數(shù)發(fā)生器115，由函數(shù)發(fā)生器115輸出入口導(dǎo)向葉片角度控制值A(chǔ)XR作為值MW的函數(shù)。入口導(dǎo)向葉片角度控制值A(chǔ)XR由常用限制器116將上限值限制在AXRa，入口導(dǎo)向葉片角度控制值A(chǔ)XR由非常用限制器117將上限值限制在AXRb。在系統(tǒng)異常檢測器39不動作時(shí)，開關(guān)42連接至常用限制器116側(cè)，在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42連接至非常用限制器117側(cè)。設(shè)置有時(shí)間繼電器40，系統(tǒng)異常檢測器39動作至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，可以阻斷系統(tǒng)異常檢測器39的信號，使開關(guān)42連接至常用限制器116側(cè)。其構(gòu)成是由常用限制器116或非常用限制器117給出的入口導(dǎo)向葉片角度控制值A(chǔ)XR和入口導(dǎo)向葉片角度AX一并輸入至減法計(jì)算器118，由減法計(jì)算器118輸出角度偏差A(yù)E，該角度偏差A(yù)E輸入至比例積分控制器119，由比例積分控制器119產(chǎn)生出入口導(dǎo)向葉片角度控制信號AREF，進(jìn)而對入口導(dǎo)向葉片的角度實(shí)施控制。
圖18、圖19表示使用如圖17所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的燃?xì)鉁u輪機(jī)的狀態(tài)量變化。正如圖18所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃料流量GFX與發(fā)電機(jī)輸出MW成比例地增加。發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1之前，可通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置114將入口導(dǎo)向葉片1的角度保持為一定，進(jìn)而將壓縮機(jī)空氣流量GAX保持為一定；隨著發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置114使入口導(dǎo)向葉片1的角度依次增大，使壓縮機(jī)的空氣流量GAX如圖示增加。
正如圖19所示，隨著發(fā)電機(jī)輸出MW的增加，燃燒氣體溫度TX3也增高，發(fā)電機(jī)輸出MW在到達(dá)時(shí)刻t1時(shí)，燃燒氣體溫度TX3將上升至上限值TXR3。即使發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t1增加至?xí)r刻t3，通過用入口導(dǎo)向葉片控制裝置114增大入口導(dǎo)向葉片1的角度以獲得增加壓縮機(jī)空氣流量GAX的效果和燃燒氣體溫度控制部的燃料控制，將燃燒氣體溫度TX3保持在上限值TXR3以下。在常用入口導(dǎo)向葉片控制狀態(tài)由常用限制器116將入口導(dǎo)向葉片的角度限制在值A(chǔ)XRa以下，其結(jié)果將壓縮機(jī)空氣流量限制在如圖所示的值GAXa以下，所以發(fā)電機(jī)輸出在時(shí)刻t3之后將不應(yīng)該再增加。在系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)42將切換至非常用限制器117側(cè)，處于非常用入口導(dǎo)向葉片控制狀態(tài)，入口導(dǎo)向葉片的角度由上限值A(chǔ)XRa上升至值A(chǔ)XRb，壓縮機(jī)空氣流量可以增加至如圖所示的值GAXb，發(fā)電機(jī)輸出在到達(dá)時(shí)間t4之前可以繼續(xù)增加，因此可容易地使系統(tǒng)頻率恢復(fù)。在本實(shí)施形式中，即使由于發(fā)電機(jī)輸出MW由時(shí)刻t3增加至?xí)r刻t4使燃料流量GFX按照如圖18所示增加，由于壓縮機(jī)空氣流量GAX也將增加，因此如圖19所示，燃燒氣體溫度可以被保持在上限值TXR3以下。
下面參考圖20，對本發(fā)明的入口導(dǎo)向葉片控制裝置中的常用限制器116的上限值A(chǔ)XRa和非常用限制器117的上限值A(chǔ)XRb的確定方法進(jìn)行說明。圖20示出了入口導(dǎo)向葉片角度AX與壓縮機(jī)效率ηc、壓縮機(jī)空氣流量GAX的關(guān)系。在本發(fā)明中，設(shè)壓縮機(jī)效率ηc為最大的入口導(dǎo)向葉片的角度為常用限制器116的上限值A(chǔ)XRa。由此，可以使壓縮機(jī)通常均以最大效率運(yùn)行。在本發(fā)明中，設(shè)壓縮機(jī)空氣流量GAX為最大的入口導(dǎo)向葉片的角度為非常用限制器117的上限值A(chǔ)XRb。由此，在系統(tǒng)頻率產(chǎn)生異常時(shí)，還可以通過增大壓縮機(jī)空氣流量GAX，增加燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出MW，從而可以容易地進(jìn)行用于頻率恢復(fù)的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制。
下面對本發(fā)明的第十實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖21為本發(fā)明第十實(shí)施形式用的方框構(gòu)成圖。與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。該第十實(shí)施形式與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例相比，追加設(shè)置了變化率限制器43和開關(guān)44。當(dāng)系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，開關(guān)44如圖所示地打開，速度負(fù)載控制信號FN通過變化率限制器43輸入至燃料控制信號選擇部17。當(dāng)經(jīng)過由時(shí)間繼電器40設(shè)定的時(shí)間，即經(jīng)過系統(tǒng)頻率恢復(fù)所需要的時(shí)間時(shí)，開關(guān)44閉合，使變化率限制器43旁路。
在圖21，系統(tǒng)異常檢測器39在系統(tǒng)頻率脫離正常的電力系統(tǒng)運(yùn)行的預(yù)定頻率范圍時(shí)動作，即在系統(tǒng)頻率上升到預(yù)定系統(tǒng)頻率之上時(shí)動作，或在系統(tǒng)頻率下降到另一預(yù)定系統(tǒng)頻率之下時(shí)動作。當(dāng)系統(tǒng)頻率f、即燃?xì)鉁u輪機(jī)速度變動時(shí)，速度負(fù)載控制信號FN將按照與速度變化成比例倍數(shù)變動。這一變動將導(dǎo)致燃料流量的變動，隨著空氣壓縮機(jī)排出空氣流量的變動，變?yōu)槿剂狭髁?燃燒用空氣流量的比例變動，進(jìn)而導(dǎo)致燃燒氣體溫度TX3和燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度TX4產(chǎn)生變動，在系統(tǒng)頻率f下降方向變動時(shí)，可以由排出氣體溫度控制信號FT限制速度負(fù)載控制信號FN向增加方向變動，即向燃料流量增加方向變動，燃料流量通過排出氣體溫度控制信號FT控制地進(jìn)行切換。
在系統(tǒng)異常檢測器39這樣動作時(shí)，當(dāng)通過速度負(fù)載控制使燃料流量產(chǎn)生急劇增大的變化時(shí)，燃料流量變化滯后出現(xiàn)排出氣體溫度變化，變化過大的排出氣體溫度TX4超越報(bào)警值或稱保護(hù)用限制值，進(jìn)而可使燃?xì)鉁u輪機(jī)出現(xiàn)跳閘，所以需要利用變化率限制器43，限制燃料流量控制信號FREF的變化率、即燃料流量的變化率是適宜。與此相反，在系統(tǒng)頻率f上升方向變動時(shí)，燃料流量/燃燒用空氣流量的比值將變小，為了向燃燒流量減少方向的急劇變化不導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪機(jī)的火焰熄滅，最好能夠利用變化率限制器43限制燃料控制信號FREF的變化率、即燃料流量的變化率。
由于這樣構(gòu)成，可以對燃料流量變化、燃燒氣體溫度變化以及排出氣體溫度變化中的突然變化、過大變化實(shí)施抑制，從而可以防止氣體溫度高產(chǎn)生的跳閘現(xiàn)象和滅燃(燃燒器火焰熄滅)產(chǎn)生的跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)經(jīng)過了期待系統(tǒng)頻率趨向恢復(fù)的時(shí)間時(shí)，將時(shí)間繼電期斷開，恢復(fù)至正常運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的構(gòu)成。
下面對本發(fā)明的第十一實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖22為本發(fā)明第十一實(shí)施形式用的方框構(gòu)成圖。與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。該第十一實(shí)施形式與如圖37所示的在先技術(shù)實(shí)例相比，追加設(shè)置了由產(chǎn)生預(yù)定的系統(tǒng)頻率設(shè)定值S2的信號發(fā)生器45、由比較器46構(gòu)成的系統(tǒng)異常檢測器39、當(dāng)系統(tǒng)異常檢測器39輸出信號成立時(shí)如圖所示使回路斷開的開關(guān)44、以及變化率限制器43。在產(chǎn)生有脫離電力系統(tǒng)正常運(yùn)行范圍的系統(tǒng)頻率變動時(shí)，即圖22中系統(tǒng)頻率f高于預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S2，使系統(tǒng)異常檢測器39動作時(shí)，在先技術(shù)中速度負(fù)載控制信號FN急劇減少，抑制燃料流量，所以能使燃燒器4中的火焰熄滅。
在圖22的本發(fā)明實(shí)施形式中出現(xiàn)這種狀態(tài)時(shí)，即系統(tǒng)異常檢測器39成立并輸出信號接通時(shí)，開關(guān)44斷開，速度負(fù)載控制信號FN通過變化率限制器43后輸入至燃料控制信號選擇部17。變化率限制器43動作，限制燃料流量的急劇變化率，從而避免燃燒器4中的火焰熄滅。當(dāng)出現(xiàn)這種狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)頻率f增高，即燃?xì)鉁u輪機(jī)速度N增大，所以空氣壓縮機(jī)排出空氣流量也將增加，另一方面向減少的方向控制燃料流量，因此燃料流量/燃燒用空氣流量的比值將減小，燃燒器4中的火焰與正常運(yùn)行狀態(tài)相比處于易于熄滅的狀態(tài)，所以相對于過度的燃料流量沿減小方向的突變，變化率限制器43為了避免火焰熄滅而有效動作。當(dāng)系統(tǒng)頻率f恢復(fù)時(shí)，開關(guān)44閉合，變化率限制器43被旁路，恢復(fù)至正常運(yùn)行的速度負(fù)載控制回路。
下面對本發(fā)明的第十二實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖23為本發(fā)明第十二實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。與如圖22的第十一實(shí)施形式間的不同點(diǎn)在于，在圖22的第十一實(shí)施形式中變化率限制器43和開關(guān)44是按照對速度負(fù)載控制信號FN實(shí)施限制插入的，相反在圖23的第十二實(shí)施形式中，變化率限制器48和開關(guān)49是按照對燃料控制信號FREF實(shí)施限制插入的。在第十一實(shí)施形式和第十二實(shí)施形式中僅僅是插入的位置有所不同，作用功能相同，能限制燃料流量的急劇減小變化率，進(jìn)而避免燃燒器4中的火焰熄滅。
上述實(shí)施形式說明了對燃料控制系統(tǒng)的控制常數(shù)實(shí)施切換用的組件，然而若對燃料控制指令中的控制常數(shù)實(shí)施切換，也可以在速度負(fù)載控制部，也可以在其下游的燃料控制部。
下面對本發(fā)明的第十三實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖24為本發(fā)明第十三實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。函數(shù)發(fā)生器73和函數(shù)發(fā)生器74為可以產(chǎn)生出與系統(tǒng)頻率f相對應(yīng)的、如圖25所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度限制值的函數(shù)發(fā)生器。圖24中，為了對排出氣體溫度TX4實(shí)施監(jiān)測，函數(shù)發(fā)生器73和函數(shù)發(fā)生器74設(shè)定排出氣體溫度限制值，然而也可以用燃燒氣體溫度替代排出氣體溫度。這時(shí)，為了對燃燒氣體溫度TX3實(shí)施監(jiān)測，函數(shù)發(fā)生器73和函數(shù)發(fā)生器74設(shè)定燃燒氣體溫度的限制值。
下面對排出氣體溫度的場合進(jìn)行說明。比較器75對與某系統(tǒng)頻率f相對應(yīng)的正常運(yùn)行時(shí)的排出氣體溫度限制值和排出氣體溫度TX4進(jìn)行比較，當(dāng)判斷結(jié)果為排出氣體溫度TX4比較高時(shí)，向與同一電力系統(tǒng)連接著的其他發(fā)電設(shè)備發(fā)出增加發(fā)電機(jī)輸出指令，同時(shí)作為系統(tǒng)頻率異常使系統(tǒng)異常檢測器產(chǎn)生動作，發(fā)出使燃燒氣體溫度控制裝置停止運(yùn)行的指令。當(dāng)排出氣體溫度TX4進(jìn)一步上升時(shí)，比較器76判斷超過由函數(shù)發(fā)生器74給出的短時(shí)間允許運(yùn)行的排出氣體溫度限制值，在經(jīng)過時(shí)間繼電器77的設(shè)定時(shí)間時(shí)，使非型(NOT)邏輯電路78的輸出信號為零，使與型(AND)邏輯電路86的輸出信號即系統(tǒng)頻率異常信號斷開。
圖26圖示了由于與某電力系統(tǒng)連接著的發(fā)電機(jī)出現(xiàn)脫落等等原因，系統(tǒng)頻率f由低下狀態(tài)至恢復(fù)狀態(tài)時(shí)的系統(tǒng)頻率f隨時(shí)間變化經(jīng)過。這樣，由比較器82對系統(tǒng)頻率f超過由信號發(fā)生器83預(yù)定的設(shè)定值S3的狀態(tài)實(shí)施判斷，由比較器80對由變化率運(yùn)算器79求出系統(tǒng)頻率f的變化率信號超過信號發(fā)生器81的預(yù)定設(shè)定值S4的狀態(tài)實(shí)施判斷。對于系統(tǒng)頻率這樣恢復(fù)并認(rèn)為可以復(fù)原至正常運(yùn)行的控制裝置的狀態(tài)的場合，這兩個判斷結(jié)果使與型(AND)邏輯電路84中的邏輯關(guān)系成立，使非型(NOT)邏輯電路85的輸出信號處于斷開，使系統(tǒng)頻率異常信號處于斷開。圖24中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種具體構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十四實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖27為本發(fā)明第十四實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。比較器51對發(fā)電機(jī)電壓VG和由信號發(fā)生器50預(yù)定的發(fā)電機(jī)電壓設(shè)定值S5進(jìn)行比較。變化率運(yùn)算器52對發(fā)電機(jī)電流IG的變化率進(jìn)行運(yùn)算，比較器54對運(yùn)算值和由信號發(fā)生器53給出的預(yù)定設(shè)定值S6進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓VG位于預(yù)定設(shè)定值S5以下時(shí)，或發(fā)電機(jī)電流IG的變化率超過預(yù)定設(shè)定值S6時(shí)，或型(OR)邏輯電路55中的邏輯和關(guān)系成立，所以非型(NOT)邏輯電路56的輸出處于斷開。當(dāng)系統(tǒng)頻率f位于由信號發(fā)生器130給出的預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10以下時(shí)，與型(AND)邏輯電路57對比較器131的動作信號和非型(NOT)邏輯電路56的輸出信號實(shí)施邏輯積運(yùn)算，所以當(dāng)或型(OR)邏輯電路55中的邏輯關(guān)系成立時(shí)，即當(dāng)非型(NOT)邏輯電路56的輸出斷開時(shí)，判斷是檢測出由系統(tǒng)事故造成了短時(shí)間、暫時(shí)的系統(tǒng)頻率低下，使與型(AND)邏輯電路57的輸出信號即系統(tǒng)頻率異常信號斷開。這樣可以防止在作為短時(shí)間現(xiàn)象的系統(tǒng)事故時(shí)系統(tǒng)異常檢測器產(chǎn)生的錯誤動作，從而提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。圖27中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種具體構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十五實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖28為本發(fā)明第十五實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。函數(shù)發(fā)生器89可以依據(jù)系統(tǒng)頻率f和排出氣體溫度TX4，提供燃?xì)鉁u輪機(jī)的容量時(shí)間。當(dāng)然，也可以采用燃燒氣體溫度替代排出氣體溫度，在這時(shí)函數(shù)發(fā)生器89可以依據(jù)系統(tǒng)頻率f和燃燒氣體溫度TX3，確定出燃?xì)鉁u輪機(jī)的容量時(shí)間。
對于排出氣體溫度的場合，圖29圖示他們之間的關(guān)系。在圖29中，橫軸為系統(tǒng)頻率f，下面也提供排出氣體溫度的值。若該排出氣體溫度的值與曲線A表示的溫度相吻合，所以作為曲線A上的點(diǎn)，可以讀取縱軸的容量時(shí)間的值。如果排出氣體溫度TX4的值為曲線A的溫度和曲線B的溫度中間的溫度，可以通過內(nèi)插法獲得縱軸的容量時(shí)間的值。函數(shù)發(fā)生器89輸出這樣獲得的容量時(shí)間。即使在適用燃燒氣體溫度的場合，如果將圖29的曲線A和曲線B確定為燃燒氣體溫度，也可以適用于燃燒氣體溫度。
這里對排出氣體溫度的場合進(jìn)行說明。由比較器88對系統(tǒng)頻率f和信號發(fā)生器87的預(yù)定設(shè)定值S7進(jìn)行比較，當(dāng)判斷系統(tǒng)頻率f位于設(shè)定值S7以下時(shí)，由與型(AND)邏輯電路93作為系統(tǒng)頻率異常進(jìn)行檢測。計(jì)數(shù)器90對由系統(tǒng)頻率f位于設(shè)定值S7以下的時(shí)刻起的經(jīng)過時(shí)間實(shí)施計(jì)時(shí)。比較器91對所述容量時(shí)間和所述經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行比較。當(dāng)比較器91判斷經(jīng)過時(shí)間超過容量時(shí)間時(shí)，使非型(NOT)邏輯電路92的輸出斷開，并且使與型(AND)邏輯電路93的輸出信號、即系統(tǒng)頻率異常信號斷開，通過燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置使系統(tǒng)頻率異常信號斷開，使為了保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)而停止著的燃燒氣體溫度控制恢復(fù)。圖28中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十六實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖30為本發(fā)明第十六實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。圖30表示由與型(AND)邏輯電路62生成系統(tǒng)頻率異常信號的實(shí)施形式，即與型(AND)邏輯電路62對第十四實(shí)施形式圖27中構(gòu)成的比較系統(tǒng)頻率f和預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10的比較器131的輸出信號和發(fā)電機(jī)脫落信號實(shí)施邏輯積運(yùn)算?；蛐?OR)邏輯電路61在發(fā)電機(jī)阻斷器A、B、……N的各阻斷器開路信號對通過僅僅在預(yù)定時(shí)間里輸出的ON信號的時(shí)間繼電器58、59、60獲得的各信號進(jìn)行邏輯和運(yùn)算，并生成出發(fā)電機(jī)脫落信號。
下面對系統(tǒng)進(jìn)行說明，為了對本發(fā)明說明方便，圖31表示省略了通常設(shè)置的變壓器等等設(shè)備的系統(tǒng)說明圖。在圖31中，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10a包括在先技術(shù)中說明過的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10的裝置，并且對發(fā)電機(jī)9實(shí)施控制。發(fā)電機(jī)9可通過發(fā)電機(jī)阻斷器94向與電力系統(tǒng)97連接著的負(fù)載提供電力。其他發(fā)電設(shè)備的發(fā)電機(jī)9a、9b、……9n也同樣通過發(fā)電機(jī)阻斷器94a、94b、……94n，向電力系統(tǒng)97傳送電力。如圖27說明過的發(fā)電機(jī)電壓VG和發(fā)電機(jī)電流IG作為代表，可通過檢測器95獲取。在圖22以后的說明中所使用的系統(tǒng)頻率f可通過如圖31的檢測器96獲得。將表示發(fā)電機(jī)阻斷器94a、94b、……94n的開閉狀態(tài)的信號，輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10a。圖30的發(fā)電機(jī)阻斷器A的打開信號，可以由圖31的發(fā)電機(jī)阻斷器94a獲得。發(fā)電機(jī)阻斷器B的打開信號、發(fā)電機(jī)阻斷器N的打開信號，也同樣可以由如圖31的發(fā)電機(jī)阻斷器94b、94n獲得。
作為系統(tǒng)頻率f變動，使系統(tǒng)異常檢測器檢測到系統(tǒng)頻率異常的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，是與系統(tǒng)相連接的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了脫落，所以對于可靠性比較高的系統(tǒng)，可以如圖30所示檢測到發(fā)電機(jī)脫落、即發(fā)電機(jī)阻斷器斷開而不能向系統(tǒng)提供電力的狀態(tài)，通過將這一發(fā)電機(jī)脫落信號，與判斷系統(tǒng)頻率f位于預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10之下時(shí)的比較器131的輸出信號組合使用，可以提高對系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。
時(shí)間繼電器58、59、60是為了對作為產(chǎn)生系統(tǒng)頻率異?，F(xiàn)象原因的發(fā)電機(jī)脫落狀態(tài)實(shí)施檢測而設(shè)置的，所以可以在時(shí)間繼電器上設(shè)定由發(fā)電機(jī)脫落后滯后至系統(tǒng)頻率下降的假設(shè)時(shí)間，并僅僅在該時(shí)間里時(shí)間繼電器輸出ON信號。在本實(shí)施形式中，是將由發(fā)電機(jī)阻斷器直接表示其開閉狀態(tài)的信號作為發(fā)電機(jī)脫落信號，并且輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，然而也可以不使用該信號，而是由其他控制裝置將表示發(fā)電機(jī)脫落狀態(tài)的信號輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。圖30中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39一種構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十七實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖32為說明本發(fā)明第十七實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。圖32表示與型(AND)邏輯電路64生成系統(tǒng)頻率異常信號的本實(shí)施形式，與型(AND)邏輯電路64對第十四實(shí)施形式圖27的比較系統(tǒng)頻率f和預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10的比較器131的輸出信號和系統(tǒng)分離信號63實(shí)施邏輯積運(yùn)算。圖33為說明系統(tǒng)分離信號63用的系統(tǒng)說明圖。
在圖33中，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10a包括在先技術(shù)中說明過的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10和本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10a，并且對發(fā)電機(jī)9實(shí)施控制。與如圖31所示的實(shí)施形式中相同的部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且省略了相應(yīng)的說明。圖33的實(shí)施形式與圖31所示的實(shí)施形式相反，追加設(shè)置有與電力系統(tǒng)97不同的其他電力系統(tǒng)97a，與電力系統(tǒng)97a相連接著的發(fā)電機(jī)9p、……9r，各發(fā)電機(jī)阻斷器94p……94r，電力系統(tǒng)97a的負(fù)載，阻斷器98、98a，以及主電力系統(tǒng)99。電力系統(tǒng)97和電力系統(tǒng)97a通過阻斷器98和阻斷器98a與主電力系統(tǒng)99相連接。
因此，對于因電力系統(tǒng)97a側(cè)的原因而使阻斷器98a斷開的場合，主電力系統(tǒng)99的電力供給關(guān)系發(fā)生比較大的變動，所以由檢測器96檢測的系統(tǒng)頻率f有比較大的變動。這時(shí)，將表示圖33的阻斷器98a的開閉狀態(tài)用的信號輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10b，作為系統(tǒng)分離信號63使用。同樣對于圖33中的阻斷器98處于斷開狀態(tài)的場合，系統(tǒng)頻率f也會產(chǎn)生比較大的變動，所以這時(shí)將表示圖33的阻斷器98的開閉狀態(tài)用的信號輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置10b，作為系統(tǒng)分離信號63使用。
作為產(chǎn)生系統(tǒng)頻率f波動并使系統(tǒng)異常檢測器檢測系統(tǒng)頻率異?，F(xiàn)象的原因，是與系統(tǒng)相連接的電力系統(tǒng)產(chǎn)生了分離，所以對于可靠性比較高的系統(tǒng)，可以如圖32所示檢測因系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)阻斷器斷開而產(chǎn)生系統(tǒng)分離的狀態(tài)，通過將這一系統(tǒng)分離信號和判斷系統(tǒng)頻率f位于預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10之下的比較器131的輸出信號的組合使用，可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。而且在本實(shí)施形式中，是將由系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻斷器直接表示其開閉狀態(tài)的信號作為系統(tǒng)分離信號，并輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置的，然而也可以不使用該信號，而是由其他控制裝置將表示系統(tǒng)分離狀態(tài)的信號輸入至燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。圖32中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種具體構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十八實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖34為本發(fā)明第十八實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。圖34表示與型(AND)邏輯電路71生成系統(tǒng)頻率異常信號的實(shí)施形式，即由與型(AND)邏輯電路71對第十四實(shí)施形式中圖27構(gòu)成的比較系統(tǒng)頻率f和預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10的比較器131的輸出信號和負(fù)載增加/減少信號實(shí)施邏輯積運(yùn)算。所述的負(fù)載增加/減少信號可以如下那樣構(gòu)成。
通過變化率運(yùn)算器65求出發(fā)電機(jī)負(fù)載MW的變化率。通過比較器67對所獲得的發(fā)電機(jī)負(fù)載變化率和信號發(fā)生器66給出的預(yù)定設(shè)定值S8進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載變化率超過預(yù)定設(shè)定值S8時(shí)，比較器67輸出ON信號作為負(fù)載增加。而且，通過比較器69對發(fā)電機(jī)負(fù)載變化率和信號發(fā)生器68給出的預(yù)定設(shè)定值S9進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載變化率小于預(yù)定設(shè)定值S9時(shí)，比較器69輸出ON信號作為負(fù)載減少。由或型(OR)邏輯電路70求出這種負(fù)載增加信號和負(fù)載減少信號的邏輯和，獲得負(fù)載增加/減少信號。通過將系統(tǒng)頻率異?，F(xiàn)象發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的、表示負(fù)載增加/減少狀態(tài)的信號，和判斷系統(tǒng)頻率f位于預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10之下時(shí)的比較器131給出的輸出信號進(jìn)行組合，可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。圖34中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種具體構(gòu)成的實(shí)施形式。
下面對本發(fā)明的第十九實(shí)施形式進(jìn)行說明。圖35為說明本發(fā)明第十九實(shí)施形式的方框構(gòu)成圖。圖35表示與型(AND)邏輯電路72生成出系統(tǒng)頻率異常信號的實(shí)施形式，即由與型(AND)邏輯電路72對第十四實(shí)施形式中圖27構(gòu)成的比較系統(tǒng)頻率f和預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10的比較器131的輸出信號、第十六實(shí)施形式中圖30構(gòu)成的發(fā)電機(jī)脫落信號、以及第十八實(shí)施形式中圖34構(gòu)成的負(fù)載增加/減少信號實(shí)施邏輯積運(yùn)算。通過將作為系統(tǒng)頻率f變動而使系統(tǒng)異常檢測器檢測到系統(tǒng)頻率異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因的發(fā)電機(jī)脫落信號和系統(tǒng)頻率異常現(xiàn)象發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的表示負(fù)載增加/減少狀態(tài)的信號，和判斷系統(tǒng)頻率f位于預(yù)定系統(tǒng)頻率設(shè)定值S10之下的比較器131給出的輸出信號進(jìn)行組合，可以提高系統(tǒng)頻率異常的檢測可靠度。圖35中還示出了系統(tǒng)異常檢測器39的一種具體構(gòu)成的實(shí)施形式。
上面是以燃?xì)鉁u輪機(jī)和發(fā)電機(jī)同軸結(jié)合的發(fā)電設(shè)備為實(shí)施例說明本發(fā)明的，然而還可以追加蒸汽渦輪機(jī)并也適用于同軸結(jié)合的發(fā)電設(shè)備。而且，燃料可以為氣體燃料，也可以為液體燃料。對于采用液體燃料的場合，通?？梢岳门渲迷谖挥谌剂媳门懦隹谂c燃燒器之間的燃料旁路配管的燃料控制閥，對由燃料泵排出的燃料流量中燃料泵入口側(cè)旁路的燃料旁路流量實(shí)施控制，可以控制供給至燃燒器的燃料流量。本發(fā)明還可以適用于這種液體燃料的燃料系統(tǒng)。
如果采用本發(fā)明的第1方案，對于產(chǎn)生有系統(tǒng)頻率變動的場合，可以不受燃燒氣體溫度的限制，一邊響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變動一邊謀求系統(tǒng)頻率的恢復(fù)。當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)至常規(guī)運(yùn)行的控制回路，能使用燃燒氣體溫度控制。
如果采用本發(fā)明的第2方案，對于產(chǎn)生有系統(tǒng)頻率變動的場合，可以不受燃燒氣體溫度的限制，在預(yù)定時(shí)間里謀求系統(tǒng)頻率的恢復(fù)，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間期間恢復(fù)至常規(guī)運(yùn)行的控制回路，能使用燃燒氣體溫度控制。
如果采用本發(fā)明的第3方案，還可以提供一種根據(jù)系統(tǒng)頻率低下停止燃燒氣體溫度控制，通過增加發(fā)電機(jī)輸出謀求系統(tǒng)頻率的恢復(fù)，進(jìn)而在排出氣體溫度或燃燒氣體溫度上升，超過短時(shí)間運(yùn)行允許的排出氣體溫度限制值或燃燒氣體溫度限制值時(shí)，可以解除停止燃燒氣體溫度控制，恢復(fù)燃燒氣體溫度控制的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第4方案，在作為短時(shí)間現(xiàn)象的系統(tǒng)事故時(shí)按照不發(fā)生不要動作，將系統(tǒng)頻率位于預(yù)定系統(tǒng)頻率以下的信號、和發(fā)電機(jī)電壓低下的信號或發(fā)電機(jī)電流急劇增加的信號組合，構(gòu)成系統(tǒng)頻率異常信號，從而能夠提供一種在發(fā)生系統(tǒng)事故不錯誤動作的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第5方案，由于從系統(tǒng)頻率和排出氣體溫度或燃燒氣體溫度的值提供容量時(shí)間，所以可以提供一種在系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下時(shí)，停止燃燒氣體溫度控制，進(jìn)而當(dāng)經(jīng)過容量時(shí)間時(shí)，解除保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)用的燃燒氣體溫度控制停止，恢復(fù)燃燒氣體溫度控制的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第6方案，將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下的信號、和同時(shí)檢測連接在該系統(tǒng)上的預(yù)定發(fā)電機(jī)阻斷器斷開所形成的發(fā)電機(jī)脫落信號組合并輸出系統(tǒng)頻率異常信號那樣地構(gòu)成系統(tǒng)異常的檢測器，所以可以提供一種檢測可靠度高的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第7方案，由于將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下的信號、和同時(shí)檢測整個系統(tǒng)的一部分形成切斷的系統(tǒng)分離信號組合并輸出系統(tǒng)頻率異常信號那樣地構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，所以可以提供出一種檢測可靠度高的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第8方案，由于將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下的信號、和同時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化率超過預(yù)定值的條件組合并輸出系統(tǒng)頻率異常信號那樣地構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，所以可以提供一種檢測可靠度高的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第9方案，由于將系統(tǒng)頻率下降至預(yù)定系統(tǒng)頻率以下的信號、和同時(shí)發(fā)電機(jī)脫落信號和發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化率超過預(yù)定值的條件組合并輸出系統(tǒng)頻率異常信號那樣地構(gòu)成系統(tǒng)異常檢測器，所以可以提供一種檢測可靠度高的系統(tǒng)異常檢測器。
如果采用本發(fā)明的第10方案，對于系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率范圍而使系統(tǒng)異常檢測器動作的場合，可以通過在速度控制系統(tǒng)設(shè)置變化率限制器，變更速度控制系統(tǒng)的控制常數(shù)，所以可以抑制暫時(shí)性的燃料流量變化的突變，其結(jié)果是可以防止燃燒氣體溫度過高、排出氣體溫度過高或燃?xì)鉁u輪機(jī)火焰熄滅。
如果采用本發(fā)明的第11方案，對于系統(tǒng)頻率上升而使系統(tǒng)異常檢測器動作的場合，可以通過在速度負(fù)載部或其下游的燃料控制部設(shè)置變化率限制器，變更速度控制系統(tǒng)的控制常數(shù)，即使對于暫時(shí)性的燃料流量急劇縮小，也可防止燃?xì)鉁u輪機(jī)火焰熄滅。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，包括具有入口導(dǎo)向葉片的壓縮機(jī)、對來自所述壓縮機(jī)的排出空氣和燃料實(shí)施混合燃燒的燃燒器、以及接受來自所述燃燒器的燃燒氣體以驅(qū)動所述壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)，其特征在于，具有控制所述入口導(dǎo)向葉片角度的入口導(dǎo)向葉片控制裝置；配置在向所述燃燒器供給燃料的配管中的燃料控制閥；通過控制所述燃料控制閥對供給至所述燃燒器的燃料流量實(shí)施控制的燃料控制裝置；調(diào)整所述燃料控制閥以使所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速為設(shè)定值的速度控制裝置和負(fù)載控制裝置；及控制燃料流量以使所述燃燒氣體溫度不超過限制值的燃燒氣體溫度控制裝置；具有如下能力根據(jù)在產(chǎn)生脫離電力系統(tǒng)正常運(yùn)行范圍的系統(tǒng)頻率變動時(shí)動作的系統(tǒng)異常檢測器所給出的指令，停止所述燃燒氣體溫度控制裝置的動作，通過按照所述速度控制裝置或負(fù)載控制裝置的設(shè)定控制所述燃料控制閥，謀求系統(tǒng)頻率的恢復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，將所述燃燒氣體溫度控制裝置的動作阻止系統(tǒng)頻率恢復(fù)所需要的時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器通過將與系統(tǒng)頻率對應(yīng)地確定的燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度限制值或燃燒氣體溫度限制值、與燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度或燃燒氣體溫度進(jìn)行比較，來檢測系統(tǒng)頻率異常。
4.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器在檢測到發(fā)電機(jī)電壓低下或發(fā)電機(jī)電流急劇增加時(shí)，可阻止系統(tǒng)頻率異常檢測。
5.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器以按照燃?xì)鉁u輪機(jī)排出氣體溫度或燃燒氣體溫度與依據(jù)系統(tǒng)頻率確定的允許運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系來實(shí)施動作為其特征。
6.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器根據(jù)系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率范圍的情況和發(fā)電機(jī)脫落信號，來檢測系統(tǒng)頻率異常。
7.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器根據(jù)系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率范圍的情況和系統(tǒng)分離信號，來檢測系統(tǒng)頻率異常。
8.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器根據(jù)系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率范圍的情況和發(fā)電機(jī)輸出的增加/減少，來檢測系統(tǒng)頻率異常。
9.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)異常檢測器組合系統(tǒng)頻率脫離預(yù)定系統(tǒng)頻率范圍的情況、發(fā)電機(jī)脫落信號和發(fā)電機(jī)輸出的增加/減少，來檢測系統(tǒng)頻率異常。
10.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，由具有入口導(dǎo)向葉片的壓縮機(jī)、對來自所述壓縮機(jī)的排出空氣和燃料實(shí)施混合燃燒的燃燒器、以及接受來自所述燃燒器的燃燒氣體以驅(qū)動所述壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)構(gòu)成，其特征在于，具有控制所述入口導(dǎo)向葉片的角度的入口導(dǎo)向葉片控制裝置；配置在向所述燃燒器供給燃料的配管中的燃料控制閥；通過對所述燃料控制閥的控制對供給至所述燃燒器的燃料流量實(shí)施控制的燃料控制裝置；調(diào)整所述燃料控制閥以使所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)速為設(shè)定值的速度控制裝置和負(fù)載控制裝置；及對燃料流量實(shí)施控制以使所述燃燒氣體溫度不超過限制值的燃燒氣體溫度控制裝置；通過在產(chǎn)生脫離電力系統(tǒng)正常運(yùn)行范圍的系統(tǒng)頻率變動時(shí)動作的系統(tǒng)異常檢測器所給出的指令，對速度控制響應(yīng)實(shí)施限制，將速度控制響應(yīng)限制系統(tǒng)頻率恢復(fù)所需要的時(shí)間。
11.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置，包括具有入口導(dǎo)向葉片的壓縮機(jī)、對來自所述壓縮機(jī)的排出空氣和燃料實(shí)施混合燃燒的燃燒器、以及接受來自所述燃燒器的燃燒氣體以驅(qū)動所述壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)，其特征在于，具有控制所述入口導(dǎo)向葉片角度的入口導(dǎo)向葉片控制裝置；配置在向所述燃燒器供給燃料的配管中的燃料控制閥；及通過對燃料控制閥實(shí)施控制來控制供給到所述燃燒器的燃料流量的燃料控制裝置；調(diào)節(jié)所述燃料控制閥以使所述氣體渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速為設(shè)定值的速度控制裝置和負(fù)載控制裝置；對燃料流量實(shí)施控制以使所述燃燒氣體溫度不超過限制值的燃燒氣體溫度控制裝置；通過在產(chǎn)生脫離電力系統(tǒng)正常運(yùn)行范圍的系統(tǒng)頻率變動時(shí)動作的系統(tǒng)異常檢測器給出的指令，對系統(tǒng)頻率上升時(shí)的燃料控制系統(tǒng)的控制常數(shù)實(shí)施切換，從而具有防止燃?xì)鉁u輪機(jī)火焰熄滅的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可以不使燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫零件材料強(qiáng)度位于高溫零件的最大應(yīng)力以下，而且對于系統(tǒng)頻率產(chǎn)生過度變動的場合可以促使系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定化的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置。這種燃?xì)鉁u輪機(jī)控制裝置對于檢測到系統(tǒng)頻率異常的場合，可以按照調(diào)整燃?xì)鉁u輪機(jī)的輸出促使系統(tǒng)頻率恢復(fù)，免除燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒氣體溫度控制。因此，還具有根據(jù)檢測系統(tǒng)頻率異常功能給出的信號，在可以使用免除檢測燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒氣體溫度控制的邏輯回路的時(shí)恢復(fù)的回路。系統(tǒng)頻率的異常檢測，還可以設(shè)置在接受外部來的信號的該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備處。
文檔編號G05B23/02GK1904326SQ200610121288
公開日2007年1月31日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者平山開一郎, 小林正, 片瓜伴夫, 大筑康彥, 水野隆 申請人:株式會社東芝