JP6291263B2 - ガスタービンの不足周波数応答改良システム及び方法 - Google Patents
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Description
・メタノール/エタノールと水の混合物は水単独より低い温度でより速く蒸発し、従って改良された応答のためにより冷たいより多くの圧縮された空気をタービンに供給することが可能になる。
・メタノール/エタノールと水の混合物は同時に増加した空気質量流量と共に燃料を追加し、従って改良された燃焼系応答が可能になる。
・送電網に接続されたタービンはその真の基底負荷能力定格で作動し得る。すなわち、送電網応答条件を埋め合わせるためにガスタービンの負荷軽減が必要とされない。
・1つのシステムを、具体的に構成された制御系により支持された1つ又は複数のユニットのために設置され得る。
・同じネットワークに接続された多数のユニットと共に現場で一般に設置される「負荷分割システム」とシステムを統合することができる。
・システムは設置されたときプラントの信頼性と発熱率に影響しない。
・システムは、送電網不足周波数変化が接続された機械の応答能力を外れたとき持続性の動力学で作動する必要性を排除する。
・システムは、本明細書に記載されているエタノール/メタノール及び脱イオン水の他にも質量流量増強駆動流体の広範なブレンドの利用を提供する。
・システムは、送電網不足周波数応答を標準化し、その制御を最適化する。
・システムは、測定された不足周波数状態及び応答時間条件の程度に基づいてタービンを制御するための3つの可能な位置の1、2、又は組合せに水とエタノール/メタノールの組合せを選択的に供給することにより燃焼系のための追加の同調能力を提供する。
・システムは周波数のシフトに応じてより速い応答時間を提供する、すなわち、アキュムレーターに基づく注入系はモーター駆動系より迅速に上昇又は停止して標的の送電網支持条件を満たすことができる。
・プロトコルを変化させることにより、注入を乾燥低ノックス(Dry Low Nox)(DLN)系同調の一部として含ませることができる。
・システムは、送電網が非常に不安定な世界の地域で、及び顧客が明らかに改良された不足周波数応答に対して増大した収益を有することになる状況で使用され得る。
・システムは、タービンの超過燃焼を低減して、不足周波数応答条件を満たすことにより装置の有用寿命を改良する。
・システムは、出力増強及びNOx減少のために利用することができる。
・システムは、より古いDLN選択ガスタービンを容易に改造することができる。
当業者には認識されるように、周波数を支持するために電力を増減することにより送電網の要求を満たすには、タービン制御システムが燃焼系への燃料流の増減を自動的に制御する必要がある。また、排出コンプライアンスのためのガスタービンの燃焼は燃料と空気の比に基づくので、燃料流の増減は、燃焼器140への空気流を増減して排出遵守燃焼を確保するために入口案内翼(IGV)141の対応する開閉を伴う。燃料流と空気流の両方を同時に協調しないで増減すると燃焼の不安定性/偏位が生じ得る。
102 貯蔵タンク
104 レベルセンサー
105 ガスタービン
106 主供給ポンプ
108 バックアップ供給ポンプ
110 マイクロプロセッサーに基づく制御系
112 アキュムレータータンク
114 流れセンサー
116 レベルセンサー
118 最小レベルセンサー
120 最大レベルセンサー
122 圧縮機
124 調節弁
126 流れセンサー
128 圧力センサー
130 ガスタービン制御装置
132 調節弁
134 ベルマウス、CDC、及び/又は燃焼器への燃料回路
134’ ベルマウスへの燃料回路
134” ベルマウス及び燃焼要素への燃料回路
136 ベルマウス
138 圧縮機排出チャンバー
140 燃焼器
141 入口案内翼
142 調節弁
144 調節弁
146 調節弁
148 流れセンサー
150 流れセンサー
152 流れセンサー
154 圧力センサー
300 可変周波数駆動加圧ポンプ
302 ポンプのためのモーター駆動手段
304 流れセンサー
306 圧力センサー
308 調節弁
Claims (8)
- タービンエンジン及び/又は圧縮された空気を前記タービンエンジンに供給する空気圧縮機への燃料及び空気の供給を制御するタービン制御システムであって、
前記タービンエンジンは電力送電網に接続されて発電電力を供給し、前記システムは、
前記電力送電網の標準化された送電網周波数値からの周波数変動をモニターする少なくとも1つのセンサー、
水及び駆動燃料の混合物を加圧下に貯蔵するアキュムレーター、及び
検出された送電網周波数の変動に応答してタービンエンジンへの燃料及び空気流を調節する制御装置
を含み、前記制御装置は、前記少なくとも1つのセンサーが前記電力送電網の不足周波数状態を検出したとき、水及び駆動燃料の加圧された混合物を少なくとも前記圧縮機に供給して前記タービンエンジンへの質量流量を増大させ、
前記アキュムレーターの出力が、水及び駆動燃料の前記混合物を、第1の流路を介して前記圧縮機のベルマウスに、第2の流路を介して前記圧縮機の出力で圧縮機排出チャンバーに、前記制御装置の制御下で第3の流路を介して前記タービンエンジンの燃焼系に、又はこれらの任意の組合せで選択的に供給するようにされおり、
前記制御装置が、検出された不足周波数状態を修正するために検出された不足周波数状態応答時間条件の程度に基づいて水及び駆動燃料の前記混合物を前記第1、第2及び/又は第3の流路に選択的に供給するように前記電力送電網の検出された不足周波数状態に応答してタービンエンジンの電力出力を増大するのに使用される前記混合物の質量流量の送出を制御するための一組の規則でプログラムされており、
前記制御装置が、タービン作動パラメーター、排出圧力を決定するための送電網変動、及び検出された不足周波数状態に応答して水及び駆動燃料の混合物を第1、第2及び/又は第3の流路に割り当てるための圧力低下率に基づくアルゴリズムを実行するためにソフトウェアを処理するプロセッサーを含む、前記タービン制御システム。 - 駆動燃料がエタノール、メタノール、又はこれらの任意の組合せの少なくとも1つを含む、請求項1記載のタービン制御システム。
- さらに、前記電力送電網の不足周波数状態の検出に応答して遅れのない応答性を有効に送り出す圧力に前記アキュムレーターを連続的に充填する空気加圧系を含む、請求項1または2に記載のタービン制御システム。
- 前記空気加圧系が前記制御装置の制御下で前記アキュムレーターに圧縮機の抽気を供給するフローチャンネルを含む、請求項3記載のタービン制御システム。
- 前記空気加圧系が可変周波数排出空気ポンプを含む、請求項3記載のタービン制御システム。
- タービンエンジン及び/又は前記タービンエンジンに圧縮された空気を供給する空気圧縮機への燃料及び空気の供給を制御するための方法であって、前記タービンエンジンが電力送電網に接続されて発電電力を供給し、前記方法は、
前記電力送電網の標準化された送電網周波数値からの不足周波数のずれを検出し、
前記電力送電網の前記不足周波数のずれが検出されたとき水及び駆動燃料の加圧された混合物を少なくとも前記圧縮機に供給して前記タービンエンジンへの質量流量を増大することにより少なくとも前記圧縮機への質量増強流を調節し、
前記制御装置の制御下で、水及び駆動燃料の前記混合物を、第1の流路を介して前記圧縮機のベルマウスへ、第2の流路を介して前記圧縮機の出力で圧縮機排出チャンバーへ、第3の流路を介して前記タービンエンジンの燃焼系へ、又はこれらの任意の組合せで選択的に供給し、
水及び駆動燃料の前記混合物の前記供給が、検出された不足周波数状態に応答して、タービン作動パラメーター、排出圧力を決定するための送電網変動、並びに水及び駆動燃料の混合物を第1、第2及び/又は第3の流路に割り当てるための圧力低下率に基づいてアルゴリズムを処理し、水及び駆動燃料の混合物を前記第1、第2及び/又は第3の流路に選択的に供給して前記不足周波数状態を修正することを含む、前記方法。 - さらに、タービンエンジンの燃焼器が前記電力送電網の周波数のずれに応答するとき、タービンエンジンの燃焼器の状態が空気流において遅れて変化しないように、入口案内翼及び圧縮機及びタービンエンジンへの燃料流を調整して燃料と圧縮機排出圧力の比の制御を容易にすることによって、圧縮機からの一定の空気流を維持することを含む、請求項6記載の方法。
- さらに、前記電力送電網の不足周波数のずれの決定に応答して遅れのない応答性を有効に送り出す圧力まで前記水及び駆動燃料の混合物を加圧することを含む、請求項6または7に記載の方法。
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