Un método para controlar una planta de turbina de gas que puede funcionar con gasóleo o con gas y gasóleo,

quecomprende las etapas de:

- determinar un caudal de regulación teórico (Q5) de gasóleo a suministrar a una cámara de combustión (4) de laplanta (1) basándose en un requisito de energía (PR) para la planta (1);

- determinar un caudal de difusión (Q2) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5); y

- suministrar por difusión el caudal de difusión (Q2) a la cámara de combustión (4); siendo el caudal de difusión(Q2) igual a al menos un caudal de difusión mínimo (QDmin);

- activar selectivamente uno entre el modo de funcionamiento de difusión y el modo combinado de premezcla yde difusión;

- en el modo de funcionamiento combinado, determinar un caudal de premezcla teórico (Q5') para suministrarcon premezcla a la cámara de combustión (4) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5);

- determinar un caudal de premezcla (Q4) basándose en el caudal de premezcla teórico (Q5'); y

- suministrar por premezcla el caudal de premezcla (Q4) a la cámara de combustión (4); siendo el caudal depremezcla (Q4) igual a al menos un caudal de premezcla mínimo (QPmin):

estando caracterizado el método por que la etapa de determinar el caudal de premezcla (Q4) comprendedeterminar un caudal de compensación de la difusión (Qc) y calcular el caudal de premezcla (Q4) como la diferenciaentre el caudal de premezcla teórico (Q5') y el caudal de compensación de la difusión (Qc); la etapa de determinar elcaudal de compensación de la difusión (Qc) comprende la sustracción del caudal de premezcla teórico (Q5') y elcaudal de difusión mínimo (QDmin) del caudal de regulación teórico (Q5), si la diferencia entre el caudal deregulación teórico (Q5) y el caudal de premezcla teórico (Q5') es inferior al caudal de difusión mínimo (QDmin).

Método y dispositivo para controlar una planta de turbina de gas

5 Descripción

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un método para controlar una planta de turbina de gas.

En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo y a un método para controlar una planta de turbina de gas que puede funcionar con gasóleo. Un ejemplo de una planta conocida se desvela en el documento US-A2004/0255594.

Un tipo conocido de una planta de turbina de gas comprende una cámara de combustión que se puede suministrar con gas o gasóleo. En particular, la planta comprende un circuito de alimentación de gas y un circuito de

alimentación de gasóleo para la cámara de combustión y un dispositivo para controlar la planta de turbina de gas.

El circuito de alimentación de gasóleo comprende una línea de alimentación de difusión y una línea de alimentación de premezcla y puede funcionar en un modo puramente de difusión o en un modo combinado de difusión y premezcla.

Sin embargo, las plantas de este tipo presentan algunos inconvenientes.

En particular, en las etapas de activación y desactivación del modo de funcionamiento con gasóleo, se producen oscilaciones de temperatura considerables en la cámara de combustión, lo que incrementa el riesgo de daños en la

propia cámara de combustión.

Además, en las etapas del paso del modo de alimentación de difusión al modo de alimentación combinado se produce una variación en la cantidad de combustible suministrado a la cámara de combustión. Dicha variación es la responsable de la inestabilidad de la llama en la cámara de combustión y de las oscilaciones de la energía emitida por la planta.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para controlar una turbina de gas que esté libre de los inconvenientes de la técnica conocida destacada en este documento; en particular, un objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de control capaz de eliminar las inestabilidades de la llama y las oscilaciones de la

energía emitida.

De acuerdo con los objetivos anteriores, la presente invención se refiere a un método y un dispositivo para controlar una planta de turbina de gas tal y como se especifica en las reivindicaciones 1 a 6, respectivamente.

Las características y ventajas adicionales de la presente invención surgirán claramente de la siguiente descripción de un ejemplo no limitativo de la realización del mismo, con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, en las que:

- La Figura 1 es una representación esquemática de una planta de turbina de gas que comprende un dispositivo

45 de control de acuerdo con la presente invención; -La Figura 2 es una representación esquemática de un detalle de la planta de turbina de gas de la Figura 1; -La Figura 3 es un diagrama de bloques del dispositivo de control de acuerdo con la presente invención; -La Figura 4 es un diagrama de flujo de la primera etapa del método de control de acuerdo con la presente invención; -La Figura 5 es un diagrama de la representación gráfica de una función de control del dispositivo de control de la Figura 3; y La Figura 6 es un diagrama de flujo de la segunda etapa del método de control de acuerdo con la presente invención.

55 En la Figura 1 está representada una planta de turbina de gas 1 para la producción de energía eléctrica que comprende un dispositivo de control 2, un compresor 3, una cámara de combustión 4, un circuito de alimentación 5 para suministrar la cámara de combustión 4, y una turbina 6, que acciona un generador 7, que está conectado al mismo eje 8 que la turbina 6 y está diseñado para generar energía P.

La cámara de combustión 4 es preferentemente de tipo anular y se puede suministrar tanto con gasóleo como con gas. En particular, la cámara de combustión 4 comprende una pluralidad de quemadores, por ejemplo, veinticuatro, que se suministran a través el circuito de alimentación 5.

En el ejemplo no limitante descrito e ilustrado en este documento, el circuito de alimentación 5 comprende un circuito

65 de alimentación de gas 10 y un circuito de alimentación de gasóleo 11. Una variante de la presente invención prevé que el circuito de alimentación 5 solo comprenda el circuito de alimentación de gasóleo.

Haciendo referencia a la Figura 2, el circuito de alimentación de gasóleo 11 comprende una línea de alimentación de difusión 13 y una línea de alimentación de premezcla 14.

La línea de alimentación de difusión 13 comprende un conducto de suministro 15, colocado junto a una válvula de 5 suministro 16, y un conducto de retorno 17, colocado junto a una válvula de retorno 18.

La válvula de suministro 16 y la válvula de retorno 18 están reguladas por el dispositivo de control 2.

A lo largo del conducto de suministro 15 fluye un caudal Q1 de difusión de suministro de gasóleo, y la presión del gasóleo asume diferentes valores. En particular, la presión aguas arriba de la válvula de suministro 15 asume un primer valor P1m, mientras que aguas abajo de la válvula de suministro asume un segundo valor P1v.

A lo largo del conducto de retorno 17 hay un caudal Q3 de difusión de retorno de gasóleo, y la presión del gasóleo asume diferentes valores. En particular, la presión aguas arriba de la válvula de retorno 18 asume un primer valor

P3m, mientras que aguas abajo de la válvula de retorno 18 asume un segundo valor P3v.

La cámara de combustión 4 se suministra por la línea de alimentación de difusión 13 con un caudal Q2 de difusión igual a la diferencia entre el caudal Q1 de difusión de suministro y el caudal Q3 de difusión de retorno.

Tal y como se describirá en detalle más adelante en este documento, el dispositivo de control 2 determina una elevación h1 de la válvula de suministro 15 y una elevación h3 de la válvula de retorno 18.

A lo largo de la línea de alimentación de premezcla 14 circula un caudal Q4 de premezcla de gasóleo y se coloca una válvula de suministro de premezcla 19, a través de la cual se produce una caída de presión ΔP4.

La válvula de suministro de premezcla 19 también está controlada por el dispositivo de control 2, que determina una elevación h4 de la válvula de suministro de premezcla 19.

Por lo tanto, la cámara de combustión 4 se suministra con un caudal igual al caudal Q2 de difusión en el modo de funcionamiento solo de difusión y con un caudal igual a la suma del caudal Q2 de difusión y del caudal Q4 de premezcla en el modo de funcionamiento combinado.

Haciendo referencia a la Figura 3, el dispositivo de control 2 comprende un regulador de energía 20, un distribuidor de combustible 21, un bloque 22 de regulación de la difusión y un bloque 23 de regulación de la premezcla.

El regulador de energía 20, basándose en un requisito de energía PR calcula el caudal QR requerido.

El distribuidor de combustible 21 regula el tipo de combustible usado para suministrar a la cámara de combustión 4. En particular, el distribuidor de combustible 21 emite una señal Fprop de proporción de gas/gasóleo, que está comprendida entre 0 y 1, y es indicativa del modo de suministro de gas o del modo de suministro de gasóleo. Si Fprop=0 la cámara de combustión 4 se suministra solo con gas, mientras que si Fprop=1 la cámara de combustión 4 se suministra solo con gasóleo. En las etapas de la transición del modo de suministro de gasóleo al modo de suministro de gas y viceversa, Fprop asume valores comprendidos entre 0 y 1 y la cámara de combustión 4 se suministra con gas y gasóleo simultáneamente.

45 Además, el dispositivo de control 2 comprende un bloque 24 para calcular un caudal de regulación teórico Q5 de gasóleo a suministrar a la cámara de combustión 4, un bloque de compensación 25, conectado al bloque 22 de regulación de la difusión y al bloque 23 de regulación de la premezcla y al bloque 26 de activación de la premezcla.

El bloque 24 para calcular el caudal teórico Q5 recibe en la entrada la señal Fprop y el caudal requerido QR, y calcula el caudal de regulación teórico Q5 de gasóleo para suministrar a... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar una planta de turbina de gas que puede funcionar con gasóleo o con gas y gasóleo, que comprende las etapas de:

- determinar un caudal de regulación teórico (Q5) de gasóleo a suministrar a una cámara de combustión (4) de la planta (1) basándose en un requisito de energía (PR) para la planta (1) ; -determinar un caudal de difusión (Q2) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5) ; y -suministrar por difusión el caudal de difusión (Q2) a la cámara de combustión (4) ; siendo el caudal de difusión

(Q2) igual a al menos un caudal de difusión mínimo (QDmin) ; -activar selectivamente uno entre el modo de funcionamiento de difusión y el modo combinado de premezcla y de difusión; -en el modo de funcionamiento combinado, determinar un caudal de premezcla teórico (Q5’) para suministrar con premezcla a la cámara de combustión (4) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5) ;

-determinar un caudal de premezcla (Q4) basándose en el caudal de premezcla teórico (Q5’) ; y -suministrar por premezcla el caudal de premezcla (Q4) a la cámara de combustión (4) ; siendo el caudal de premezcla (Q4) igual a al menos un caudal de premezcla mínimo (QPmin) :

estando caracterizado el método por que la etapa de determinar el caudal de premezcla (Q4) comprende

determinar un caudal de compensación de la difusión (Qc) y calcular el caudal de premezcla (Q4) como la diferencia entre el caudal de premezcla teórico (Q5’) y el caudal de compensación de la difusión (Qc) ; la etapa de determinar el caudal de compensación de la difusión (Qc) comprende la sustracción del caudal de premezcla teórico (Q5’) y el caudal de difusión mínimo (QDmin) del caudal de regulación teórico (Q5) , si la diferencia entre el caudal de regulación teórico (Q5) y el caudal de premezcla teórico (Q5’) es inferior al caudal de difusión mínimo (QDmin) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de determinar el caudal de difusión (Q2) comprende calcular la diferencia entre el caudal de regulación teórico (Q5) y el caudal de premezcla (Q4) .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el caudal de compensación de la

difusión (Qc) es cero si la diferencia entre el caudal de regulación teórico (Q5) y el caudal de premezcla teórico (Q5’) es superior que el caudal de difusión mínimo (QDmin) .

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la etapa de suministrar por difusión el caudal de difusión (Q2) a la cámara de combustión (4) comprende la etapa de regular la

válvula de suministro (16) y la válvula de retorno (18) de una línea de alimentación de difusión (13) de la cámara de combustión (4) ; y la etapa de regular la válvula de suministro (16) y la válvula de retorno (18) comprende la etapa de determinar el caudal de difusión de suministro (Q1) y el caudal de difusión de retorno (Q3) para optimizar la diferencia de presión (ΔPcm) entre la cámara de combustión (4) y el conducto aguas abajo de la válvula de suministro (16) .

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la etapa de determinar el caudal de difusión de suministro (Q1) y el caudal de difusión de retorno (Q3) comprende calcular el caudal de difusión de suministro (Q1) basándose en el caudal de difusión (Q2) y en las ecuaciones:

6. Un dispositivo para controlar la planta de turbina de gas que puede funcionar con gasóleo o con gas y gasóleo, que comprende:

50 -un primer medio de regulación (20, 21, 24) para determinar el caudal de regulación teórico (Q5) de gasóleo a suministrar a la cámara de combustión (4) de la planta (1) basándose en un requisito de energía (PR) para la planta (1) ; -un segundo medio de regulación (27) para determinar el caudal de difusión (Q2) a suministrar por difusión a la cámara de combustión (4) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5) ; siendo el caudal de difusión (Q2)

55 igual a al menos un caudal de difusión mínimo (QDmin) ; -un medio de activación (26) para activar selectivamente uno entre un modo de funcionamiento de difusión y un modo combinado de difusión y premezcla; -un tercer medio de regulación (30) para determinar, en el modo de funcionamiento combinado, un caudal de premezcla teórico (Q5’) para suministrar con premezcla a la cámara de combustión (4) basándose en el caudal de regulación teórico (Q5) ; y -un cuarto medio de regulación (31) para determinar un caudal de premezcla (Q4) para a suministrar con premezcla a la cámara de combustión (4) basándose en el caudal de premezcla teórico (Q5’) ; siendo el caudal

de premezcla (Q4) igual a al menos un caudal de premezcla mínimo (QPmin)

estando caracterizado el dispositivo por que comprende medios de compensación (25) , que están configurados para suministrar al segundo medio de regulación (27) el caudal de premezcla (Q4) en el modo de funcionamiento combinado y para determinar un caudal de compensación de la difusión (Qc) y suministrar el caudal de difusión

compensación (Qc) al cuarto medio de regulación (31) para calcular el caudal de premezcla (Q4) ; estando el bloque de compensación (25) configurado para determinar el caudal de compensación de la difusión (Qc) mediante la sustracción del caudal de premezcla teórico (Q5’) y el caudal de difusión mínimo (QDmin) del caudal de regulación teórico (Q5) si la diferencia entre el caudal de regulación teórico (Q5) y el caudal de premezcla teórico (Q5’) es inferior al caudal de difusión mínimo (QDmin) .

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que comprende medios (28) para calcular el caudal de difusión de suministro (Q1) del conducto de suministro (15) y el caudal de difusión de retorno (Q3) del conducto de retorno (17) de la línea de alimentación de difusión (13) de la cámara de combustión (4) para optimizar la diferencia de presión (ΔPcm) entre la cámara de combustión (4) y el conducto de suministro (15) .