燃气轮机在负载断开时的转速调节方法 本发明涉及燃气轮机在负载断开时的转速的调节方法，其中，通往燃烧室的燃料管道通过调节阀及燃烧器控制阀来控制，燃烧室由预混式燃烧器来驱动。
这种调节方法众所周知。当燃气轮机运行过程中发生故障情况时，如开关设备损坏、锅炉出现问题、用户负载突然断开时，发电机断路器必须立即断开，使汽轮机所带发电机与电网分开，经过这种所谓的负载断开过程，由于负载消失，燃气轮机转速上升。为了控制燃汽轮机转速，可通过调节阀对燃料的供给进行节流，但这种节流只能进行到一定程度，使燃烧室火焰不完全熄火。保持燃气轮机在额定的转速下运行是具有优点的，这样既可减少燃气轮机的负载，又可使此设备在故障排除后迅速地接入电网。
至今所使用的扩散式燃烧器中，其燃烧的稳定度很好，在燃料与气体的混合比的一个大的范围内，其火焰是稳定的，燃料供应的调节以及转速调节不会出现问题。但为了减少有害物质的排放，特别是氧化氮的排放，在现有设备上的这种分散式的燃烧器正在被预混式燃烧器所代替，这种预混式燃烧器空气成分所占量很大并在低燃料浓度下运行，使其氧化氮排放量变得很小。但其火焰只在燃料与空气的比值的一个很小的范围内是稳定的，因此在断开负载过程中对调节阀的要求很高。设备中已有地调节阀一般情况调节精度不够，这种阀设计的不能适应此要求。因此这些调节阀也需要更换，但这是一项既费时又费钱的工作。
因此，本发明的主要目的就是利用开头已提到的那种方法来避免费时费钱地更换已有的调节阀。
根据本发明，这一目的是这样实现的：一部分预混式燃烧器仅作为空载燃烧器使用，而其余的预混式燃烧器只作为主燃烧器使用；在负载断开时，主燃烧器利用燃烧器控制阀来关闭，只有空载燃烧器通过被调节的旁路提供燃料。
本发明的优点可以从下列事实看出：由于安装了旁路管道，已有的调节阀可以继续用于正常运行而不必被取代。尽管由于其调节特性较差，但燃气轮机可以通过旁路系统及旁路阀保证其在空载情况下以额定转速运行。
使用两种不同型式的旁路阀是有好处的：即快速开通旁路阀及慢速关闭旁路阀；这两种阀的特性与调节阀的对应特性相当。另外，使用流量限制装置，又称为节流板，通过旁路，按所要求的大小来调节燃料流量。
为了节约更多的费用和时间，将旁路管道固定在已有的燃料管道的法兰上极为方便。为了测量和监视的目的，这些法兰总是要连接在燃烧管道上的。
通过参考下列详细的描述及结合对应的附图，更好地理解本发明及其所具有优点，这样可以对它们做出完整的评价。附图中表示了本发明的实施例并给出燃气轮机、油路系统的示意图及燃烧室的局部纵剖面图。
图纸中只表示出对理解本发明有用的主要元件，发电机和燃气轮机发电站的其它设备未在图中画出。
汽轮机电站主要由压缩机30及燃气轮机31组成，它们由图中未表示出的轴耦合在一起，另外还有一个燃烧室10。空气32被抽入、压缩，压缩空气9被导入所采用的贮仓式燃烧室(Silo-brennkammer)10的集气室13。从这里出发，压缩空气通过预混式燃烧器11，在该燃烧器内与燃料混合，然后进入燃烧腔14，在此燃烧腔内燃料—空气混合物进行燃烧时所产生的热气15被导入燃气轮机31，热气在其内部膨胀并有一部分能量转换成转动能量。作用后的废气33通过一个图中未表示出的烟囱排出。
原理图中所示的预混式燃烧器11，如EP-B1-0 321 809所公布的那样，被称为双锥式燃烧器。双锥式燃烧器主要由两个空的、沿流动方向套装在一起的圆锥体构成。这两个圆锥体的中心轴互相错开一个距离，两个圆锥体在其纵向延伸范围内形成了一个供压缩空气9使用的切向空隙16，靠这种结构方式压缩空气9进入燃烧器内部。液体燃料的喷嘴位于此处。燃料以锐角形被喷入空锥体内。所形成的有圆锥形轮廓的燃料被沿切向流入的压缩空气9所包围。燃料的浓度由于与空气的混合而沿轴向方向逐渐下降。如果燃烧器用气体燃料运行，那么于切向空隙16的区域内，在两个组件的壁上设置气体流入口。在用气体燃料运行时，混合物在进气空隙16中形成。容易理解，可以用两种燃料进行混合式运行。在燃烧器出口12处的环形作用截面上，形成了尽可能均匀的燃料浓度。在燃烧器的出口处产生一截球形回流区，点火在其端部进行。
燃料管道是以示意图表示出的。燃料管道8通过快速关断阀7通至调节阀5，快速关断阀7是作为应急关机用的。燃料管道从此处延伸到分支处23，从此分支处又延伸到空载预混式燃烧器11a，并通过燃烧器控制阀6延伸到其余的预混式燃烧器11。
调节阀5被一旁路管道3所绕开，管道3连接在法兰21和22上。旁路管道上有第一旁路阀1，第二旁路阀2及被称为节流板的流量限制器4。
在燃气轮机正常运行时，第二个旁路阀2是关闭的，第一旁路阀1以及燃烧器控制阀6及快速关闭阀7是打开的。燃料流量及转速是通过调节阀5来控制。当调节阀5开度变小时，燃料流量减小，燃烧器功率下降，从而使燃气轮机转速下降。
当负载断开时，燃气轮机转速上升。这时燃烧器控制阀6立即关闭，此时只有空载预混式燃烧器11a继续运行。同时调节阀5也试图将转速降为额定转速并关闭。这样，在空载预混式燃烧器之前的燃料压力不会降到所需要的值以下，并不至于熄火，阀门2在不到一秒的时间内打开。现在由旁路管道3供给空载预混式燃烧器燃料，这种情况下运行所需的燃料量是通过节流板4来调节。气轮机转速在额定转速上经过数秒稳定后，旁路阀门1就慢慢关闭，以使调节阀5能够跟随它进行调节。旁路阀1完全半闭后，调节阀5再次承担调节燃气轮机运行的功能。
现在，旁路阀2已完全关闭，第一旁路阀1完全打开。燃气轮机准备再次正常运行及下一次的负载突然切断。
本发明当然并不局限于上述的方法。旁路管道的配置、其与燃料管道的联结形式、旁路阀的数量等可以根据需要选定。前提条件只是调节阀被绕开，旁路管道阀门能快速打开，并且调节阀可相应地关闭。多个调节阀及燃烧器控制阀可以用来控制燃烧器，这种情况下旁路管道的数量必须根据要求而定。
对任何可能的燃烧室，如环形燃烧室及贮仓式燃烧室，这种发明都是适用的。
很明显，根据上面传授的内容，对本发明可以作出各种调整及变动。因此，应当理解，在所附的权利要求范围内，本发明可以不采用在此具体描述的方法来实施。
代号表
1 旁路阀1
2 旁路阀2
3 旁路管道
4 流量限制器/节流板
5 调节阀
6 燃烧器控制阀
7 快速关闭阀
8 燃料管道
9 压缩空气
10 燃烧室
11 预混式燃烧器
11a 空载预混式燃烧器
12 燃烧器出口
13 集气室
14 燃烧腔
15 热气
16 切向空隙
21 法兰
22 法兰
23 管道分支处
30 压缩机
31 燃气轮机
32 进气口
33 废气