JP2021139362A - 質量流量損失に基づくガスタービンシステムの圧縮機の動作限界(ol)閾値の調整 - Google Patents
質量流量損失に基づくガスタービンシステムの圧縮機の動作限界(ol)閾値の調整 Download PDFInfo
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Abstract
Description
11 ガスタービンシステム
12 圧縮機
18 入口ガイドベーン(IGV)
20 周囲流体
22 圧縮流体
24 燃焼器
26 燃料
28 燃料供給源
30 燃焼ガス
32 タービンコンポーネント
34 シャフト
36 発電機
38 排気管
100 コンピューティングデバイス
102 制御システム
104、106 センサ
108 動作特性データ
108ADJ 調整された測定された動作特性データ
110 周囲流体圧力データ
110ADJ 調整された測定された周囲流体圧力データ
112 第1のARESモジュール
118 予測動作パラメータ
120 モデルベースの制御モジュール
122 測定調整および第1の質量流量(MRFMF)モジュール
124 第1の質量流量
126 第2のARESモジュール
128 第2の質量流量
130 質量流量損失
132 流量損失モジュール
134 命令
136 新しい清浄な圧縮機の動作関係
138 劣化した関係
140、142 サージ閾値
144、144A、144B、144C 動作限界(OL)閾値
146 ストレージコンポーネント
148 処理コンポーネント
150 入力/出力(I/O)コンポーネント
152 バス
153 ユーザ
154 動作原理データ
156 所定の動作モデルデータ
Claims (15)
- 入口ガイドベーン(18)を有する圧縮機(12)を備えるガスタービンシステム(11)と、
前記ガスタービンシステム(11)内に、または前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された少なくとも1つのセンサ(104)であって、前記少なくとも1つのセンサ(104)が前記ガスタービンシステム(11)の動作特性を測定する、少なくとも1つのセンサ(104)と、
前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力を測定するために前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された圧力センサ(106)
と通信する少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)であって、
前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)が、
前記少なくとも1つのセンサ(104)および前記圧力センサ(106)の所定の測定の不確かさにそれぞれ基づいて、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を調整することと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第1の質量流量(124)を推定することと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第2の質量流量(128)を算出することと、
前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記推定された第1の質量流量(124)と前記算出された第2の質量流量(128)との間の質量流量損失(130)を判定することと、
前記質量流量損失(130)に基づいて前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の動作限界(OL)閾値(144、144A、144B、144C、144D)を調整することであって、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)が前記圧縮機(12)の所定のサージ閾値(140)よりも低い、ことと
を含むプロセスを実行することによって前記ガスタービンシステム(11)の動作パラメータを調整するように構成される、少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)
を備える、システム(10)。 - 前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)が、
前記ガスタービンシステム(11)のシャフト(34)の動作速度を調整することであって、前記シャフト(34)の少なくとも一部が前記圧縮機(12)内に配置される、こと、または
前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記入口ガイドベーン(18)の位置を調整すること
のうちの少なくとも一方を含むプロセスを実行することによって、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)を調整するように構成される、請求項1に記載のシステム(10)。 - 前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)が、
前記判定された質量流量損失(130)に基づいて、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)と前記所定のサージ閾値(140)との間のマージンを増加または減少させること
を含むプロセスを実行することによって、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)を調整するように構成される、請求項1に記載のシステム(10)。 - 前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)が、
前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を使用して、前記ガスタービンシステム(11)の動作原理を算出することと、
前記ガスタービンシステム(11)の前記算出された動作原理を前記ガスタービンシステム(11)の所定の動作原理と比較することであって、前記ガスタービンシステム(11)の動作モデルに基づく前記所定の動作原理が、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力と同一の条件下で動作する、ことと
前記ガスタービンシステム(11)の前記算出された動作原理が前記ガスタービンシステム(11)の前記所定の動作原理に実質的に等しくなるまで、前記少なくとも1つのセンサ(104)および前記圧力センサ(106)の前記所定の測定の不確かさにそれぞれ基づいて、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を調整することと
を含むプロセスを実行することによって、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を調整するように構成される、請求項1に記載のシステム(10)。 - 前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)が、
前記調整された測定された動作特性および前記調整された測定された周囲流体(20)圧力と同一の条件下で動作する前記ガスタービンシステム(11)の前記所定の動作モデルに基づいて、前記圧縮機(12)の前記第2の質量流量(128)を算出すること
を含むプロセスを実行することによって、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記第2の質量流量(128)を算出するように構成される、請求項4に記載のシステム(10)。 - 前記少なくとも1つのセンサ(104)が、前記圧縮機(12)に隣接してまたは前記圧縮機(12)内に配置された温度センサ(104)を含み、前記動作特性が圧縮機(12)入口温度を含む、請求項1に記載のシステム(10)。
- 前記ガスタービンシステム(11)の動作パラメータを調整するために前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)によって実行される前記プロセスが、
前記圧縮機(12)入口温度とは異なる少なくとも1つの別個の動作特性を測定することまたは算出することのうちの少なくとも一方であって、前記少なくとも1つの別個の動作特性が、
前記ガスタービンシステム(11)の排気温度、
前記ガスタービンシステム(11)の周囲湿度、
圧縮機(12)排出温度、
圧縮機(12)排出圧力、
前記ガスタービンシステム(11)の燃料(26)流量、および
前記ガスタービンシステム(11)の電力出力
からなる群から選択される、こと
をさらに含む、請求項6に記載のシステム(10)。 - 少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)によって実行されると、
ガスタービンシステム(11)内に、または前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された少なくとも1つのセンサ(104)によって測定された動作特性を調整し、前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された圧力センサ(106)によって測定された周囲流体(20)圧力を調整することであって、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力が、前記少なくとも1つのセンサ(104)および前記圧力センサ(106)の所定の測定の不確かさにそれぞれ基づいて、調整される、ことと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第1の質量流量(124)を推定することと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第2の質量流量(128)を算出することと、
前記ガスタービンシステムの前記圧縮機(12)の前記推定された第1の質量流量(124)と前記算出された第2の質量流量(128)との間の質量流量損失(130)を判定することと、
前記質量流量損失(130)に基づいて前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の動作限界(OL)閾値(144、144A、144B、144C、144D)を調整することであって、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)が前記圧縮機(12)の所定のサージ閾値(140)よりも低い、ことと
を含むプロセスを実行することによって、入口ガイドベーン(18)を有する圧縮機(12)を備えるガスタービンシステム(11)の動作パラメータを前記少なくとも1つのコンピューティングデバイス(100)に調整させるプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品。 - 前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)を前記調整することが、
前記判定された質量流量損失(130)に基づいて、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)と前記所定のサージ閾値(140)との間のマージンを増加または減少させること
をさらに含む、請求項8に記載のコンピュータプログラム製品。 - 入口ガイドベーン(18)を有する圧縮機(12)を備えるガスタービンシステム(11)の動作パラメータを調整するための方法であって、前記方法が、
前記ガスタービンシステム(11)内に、または前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された少なくとも1つのセンサ(104)によって測定された動作特性を調整し、前記ガスタービンシステム(11)に隣接して配置された圧力センサ(106)によって測定された周囲流体(20)圧力を調整することであって、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力が、前記少なくとも1つのセンサ(104)および前記圧力センサ(106)の所定の測定の不確かさにそれぞれ基づいて、調整される、ことと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第1の質量流量(124)を推定することと、
前記調整された測定された動作特性、および前記調整された測定された、前記ガスタービンシステム(11)を取り囲む周囲流体(20)圧力に基づいて、前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の第2の質量流量(128)を算出することと、
前記ガスタービンシステムの前記圧縮機(12)の前記推定された第1の質量流量(124)と前記算出された第2の質量流量(128)との間の質量流量損失(130)を判定することと、
前記質量流量損失(130)に基づいて前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の動作限界(OL)閾値(144、144A、144B、144C、144D)を調整することであって、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)が前記圧縮機(12)の所定のサージ閾値(140)よりも低い、ことと
を含む、方法。 - 前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)を前記調整することが、
前記ガスタービンシステム(11)のシャフト(34)の動作速度を調整することであって、前記シャフト(34)の少なくとも一部が前記圧縮機(12)内に配置される、こと、または
前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記入口ガイドベーン(18)の位置を調整すること
のうちの少なくとも一方をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)を前記調整することが、
前記判定された質量流量損失(130)に基づいて、前記圧縮機(12)の前記OL閾値(144、144A、144B、144C、144D)と前記所定のサージ閾値(140)との間のマージンを増加または減少させること
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を前記調整することが、
前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を使用して、前記ガスタービンシステム(11)の動作原理を算出することと、
前記ガスタービンシステム(11)の前記算出された動作原理を前記ガスタービンシステム(11)の所定の動作原理と比較することであって、前記ガスタービンシステム(11)の動作モデルに基づく前記所定の動作原理が、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力と同一の条件下で動作する、ことと
前記ガスタービンシステム(11)の前記算出された動作原理が前記ガスタービンシステム(11)の前記所定の動作原理に実質的に等しくなるまで、前記少なくとも1つのセンサ(104)および前記圧力センサ(106)の前記所定の測定の不確かさにそれぞれ基づいて、前記測定された動作特性および前記測定された周囲流体(20)圧力を調整することと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記ガスタービンシステム(11)の前記圧縮機(12)の前記第2の質量流量(128)を前記算出することが、
前記調整された測定された動作特性および前記調整された測定された周囲流体(20)圧力と同一の条件下で動作する前記ガスタービンシステム(11)の前記所定の動作モデルに基づいて、前記圧縮機(12)の前記第2の質量流量(128)を算出すること
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 圧縮機(12)入口温度とは異なる少なくとも1つの別個の動作特性を測定することまたは算出することのうちの少なくとも一方であって、前記少なくとも1つの別個の動作特性が、
前記ガスタービンシステム(11)の排気温度、
前記ガスタービンシステム(11)の周囲湿度、
圧縮機(12)排出温度、
圧縮機(12)排出圧力、
前記ガスタービンシステム(11)の燃料(26)流量、および
前記ガスタービンシステム(11)の電力出力
からなる群から選択される、こと
をさらに含み、
前記少なくとも1つのセンサ(104)が、前記圧縮機(12)に隣接してまたは前記圧縮機(12)内に配置された温度センサ(104)を含み、前記動作特性が前記圧縮機(12)入口温度を含む、請求項10に記載の方法。
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