基于另外的燃燒器系 統(tǒng)的運(yùn)行而產(chǎn)生另外的預(yù)測(cè)的蒸汽渦輪機(jī)輸出?？刂破鬏斎胄盘?hào)發(fā)生單元或過(guò)程模型系統(tǒng) 隨后可以運(yùn)行來(lái)將過(guò)程模型的輸出與另外的預(yù)測(cè)的蒸汽渦輪機(jī)輸出進(jìn)行組合，以產(chǎn)生預(yù)測(cè) 的蒸汽渦輪機(jī)輸出，可以將測(cè)量到的燃?xì)鉁u輪機(jī)輸出與測(cè)量到的蒸汽渦輪機(jī)輸出進(jìn)行組合 以產(chǎn)生當(dāng)前單元輸出，可以產(chǎn)生作為當(dāng)前單元輸出與負(fù)載設(shè)定點(diǎn)之間的差分的差分信號(hào)， 并可以通過(guò)將預(yù)測(cè)的蒸汽渦輪機(jī)輸出與測(cè)量到的燃?xì)鉁u輪機(jī)輸出進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生預(yù)測(cè)的 單元輸出。同樣地，控制器輸入信號(hào)發(fā)生單元還可以通過(guò)對(duì)差分信號(hào)與預(yù)測(cè)的單元輸出求 和來(lái)產(chǎn)生初步控制器輸入信號(hào)，并可以包括設(shè)定點(diǎn)分配器，該設(shè)定點(diǎn)分配器被耦合為接收 初步控制器輸入信號(hào)，該設(shè)定點(diǎn)分配器產(chǎn)生控制器輸入信號(hào)和被提供作為向第二過(guò)程控制 器的輸入的第二控制器輸入信號(hào)。
[0016] 如果期望的話，電能產(chǎn)生單元可以包括第一發(fā)電機(jī)和第二發(fā)電機(jī)，該第一發(fā)電機(jī) 機(jī)械地耦合到燃?xì)鉁u輪機(jī)以基于燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能，該第二發(fā)電機(jī)耦合到蒸汽 渦輪機(jī)以基于蒸汽渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能。
[0017] 在另一個(gè)示例中，產(chǎn)生燃?xì)鉁u輪機(jī)控制信號(hào)來(lái)控制燃?xì)馊紵髦腥細(xì)獾娜紵杂?此控制由電能產(chǎn)生單元產(chǎn)生的電能的控制系統(tǒng)可以包括控制器、過(guò)程模型系統(tǒng)、以及控制 器輸入信號(hào)發(fā)生單元，其中，過(guò)程模型系統(tǒng)包括蒸汽渦輪機(jī)模型和加法器，該蒸汽渦輪機(jī)模 型耦合到控制器的輸出以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的蒸汽渦輪機(jī)輸出，加法器對(duì)測(cè)量到的燃?xì)鉁u輪機(jī)輸出 與預(yù)測(cè)的蒸汽渦輪機(jī)輸出求和以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的單元輸出?？刂破鬏斎胄盘?hào)發(fā)生單元可以通過(guò) 將預(yù)測(cè)的單元輸出與負(fù)載設(shè)定點(diǎn)、測(cè)量到的燃?xì)鉁u輪機(jī)輸出以及測(cè)量到的蒸汽渦輪機(jī)輸出 進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生用于控制器的控制器輸入信號(hào)。
[0018] 在另一個(gè)示例中，一種用于產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)控制具有第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單 元的發(fā)電機(jī)的運(yùn)行的控制器，該第一發(fā)電單元和該第二發(fā)電單元被互連以使得改變對(duì)第一 發(fā)電單元的控制影響第二發(fā)電單元的運(yùn)行，該控制器包括處理器、以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器， 該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器儲(chǔ)存控制器例程，以便在處理器上執(zhí)行以產(chǎn)生用于控制第一發(fā)電單元 的控制信號(hào)。控制器例程包括產(chǎn)生用于產(chǎn)生控制信號(hào)的輸出信號(hào)的過(guò)程控制例程、包括用 于對(duì)第二發(fā)電單元進(jìn)行建模的過(guò)程模型的過(guò)程模型系統(tǒng)、以及過(guò)程控制輸入信號(hào)發(fā)生例 程。在該情形下，過(guò)程模型被耦合為接收過(guò)程控制例程的輸出，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的第二發(fā)電單元 輸出，并且過(guò)程模型系統(tǒng)對(duì)測(cè)量到的第一發(fā)電單元輸出與預(yù)測(cè)的第二發(fā)電單元輸出求和以 產(chǎn)生預(yù)測(cè)的單元輸出。再進(jìn)一步，過(guò)程控制輸入信號(hào)發(fā)生例程通過(guò)將預(yù)測(cè)的單元輸出與負(fù) 載設(shè)定點(diǎn)、測(cè)量到的第一發(fā)電單元輸出以及測(cè)量到的第二發(fā)電單元輸出進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生用 于過(guò)程控制例程的控制器輸入信號(hào)。
[0019] 此外，一種用于控制具有兩個(gè)可控制單元的過(guò)程的方法，該兩個(gè)可控制單元被互 連以使得改變至第一單元的控制信號(hào)以改變?cè)摰谝粏卧妮敵鲞€改變了第二單元的輸出， 其中，第一單元具有對(duì)至第一單元的控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間，該響應(yīng)時(shí)間顯著短于第二單元 對(duì)至第一單元的控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間，該方法包括測(cè)量第一單元的輸出、測(cè)量第二單元的 輸出、接收指示第一單元和第二單元的期望的總輸出的設(shè)定點(diǎn)，以及響應(yīng)于被提供給第一 單元的控制信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)第一單元和第二單元的經(jīng)組合的輸出。此預(yù)測(cè)步驟可以包括經(jīng)由處 理器響應(yīng)于至第一單元的控制信號(hào)而對(duì)第二單元的運(yùn)行進(jìn)行建模以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的第二單元 輸出，以及使用處理器將所預(yù)測(cè)的第二單元輸出與第一單元的測(cè)量到的輸出相加以產(chǎn)生第 一單元和第二單元的預(yù)測(cè)的經(jīng)組合的輸出。該方法還包括經(jīng)由處理器基于第一單元的測(cè)量 到的輸出、第二單元的測(cè)量到的輸出、設(shè)定點(diǎn)以及第一單元和第二單元的所預(yù)測(cè)的經(jīng)組合 的輸出來(lái)產(chǎn)生控制例程輸入信號(hào)，以及經(jīng)由處理器執(zhí)行控制例程，該控制例程基于控制例 程輸入信號(hào)來(lái)確定用于控制第一單元的運(yùn)行的控制信號(hào)。
[0020] 如果期望的話，響應(yīng)于被傳送到第一單元的控制信號(hào)來(lái)對(duì)第二單元的運(yùn)行進(jìn)行建 模以產(chǎn)生預(yù)測(cè)的第二單元輸出可以包括經(jīng)由處理器執(zhí)行過(guò)程模型，該過(guò)程模型對(duì)第二單元 對(duì)于被提供給第一單元的控制信號(hào)的響應(yīng)隨時(shí)間的變化進(jìn)行建模。同樣地，產(chǎn)生控制例程 輸入信號(hào)可以包括使用處理器將第一單元和第二單元的所預(yù)測(cè)的經(jīng)組合的輸出與設(shè)定點(diǎn)、 測(cè)量到的第一單元輸出和測(cè)量到的第二單元輸出進(jìn)行組合可以包括使用處理器將測(cè)量到 的第一單元輸出與測(cè)量到的第二單元輸出進(jìn)行組合以產(chǎn)生組合單元輸出，并且可以包括產(chǎn) 生作為組合單元輸出與設(shè)定點(diǎn)之間的差分的差分信號(hào)。再進(jìn)一步，產(chǎn)生控制例程輸入信號(hào) 可以包括使用處理器對(duì)第一單元和第二單元的所預(yù)測(cè)的經(jīng)組合的輸出與差分信號(hào)求和。
[0021] 該方法還可以包括使用處理器來(lái)執(zhí)行第二過(guò)程控制例程以產(chǎn)生第二控制信號(hào)，該 第二控制信號(hào)用于經(jīng)由可變控制裝置來(lái)控制第二單元的運(yùn)行，該可變控制裝置影響第二單 元的運(yùn)行。在這種情形下，響應(yīng)于至第一單元的控制信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)第一單元和第二單元的經(jīng) 組合的輸出可以包括:經(jīng)由處理器響應(yīng)于第二控制信號(hào)來(lái)對(duì)第二單元的運(yùn)行進(jìn)行建模以產(chǎn) 生另外的預(yù)測(cè)的第二單元輸出；以及使用處理器將所預(yù)測(cè)的第二單元輸出和另外的預(yù)測(cè)的 第二單元輸出加到測(cè)量到的第一單元的輸出，以產(chǎn)生第一單元和第二單元的預(yù)測(cè)的經(jīng)組合 的輸出。該方法還包括向第一單元提供控制信號(hào)以控制第一單元的運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1示出了包括蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的組合循環(huán)發(fā)電廠的框圖，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè) 備被耦合為使用燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備組內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
[0023] 圖2示出了用于控制過(guò)程的典型開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的框圖。
[0024] 圖3示出了使用內(nèi)模控制來(lái)控制過(guò)程的典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖。
[0025]圖4示出了圖3中的閉環(huán)控制系統(tǒng)的另一種形式的框圖。
[0026] 圖5示出了可用于圖4中的閉環(huán)控制系統(tǒng)中以提供對(duì)組合循環(huán)發(fā)電廠的增強(qiáng)的控 制的控制例程的框圖。
[0027] 圖6示出了可以在圖4中的閉環(huán)控制系統(tǒng)上使用以提供對(duì)具有管道燃燒器的組合 循環(huán)發(fā)電廠的增強(qiáng)的控制的控制例程的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 現(xiàn)在參考圖1，其中可以使用本文中詳細(xì)描述的控制例程的組合循環(huán)發(fā)電廠10包 括一組蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12(例如，蒸汽渦輪機(jī)系統(tǒng)或蒸汽渦輪發(fā)電單元）、一組燃?xì)鉁u輪 發(fā)電設(shè)備14(例如，燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)或燃?xì)鉁u輪發(fā)電單元）以及控制器16,該控制器16運(yùn)行 以經(jīng)由燃料流量控制閥18來(lái)控制蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12和燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備14兩者的運(yùn)行， 以便基于被提供給控制器16的負(fù)載需求信號(hào)20來(lái)產(chǎn)生經(jīng)組合的輸出負(fù)載。如將理解的，蒸 汽渦輪發(fā)電設(shè)備12可以包括任何數(shù)量的組的發(fā)電設(shè)備，發(fā)電設(shè)備諸如為冷凝器22、用于產(chǎn) 生來(lái)自蒸汽的動(dòng)力(旋轉(zhuǎn)力）的蒸汽渦輪機(jī)24、用于從動(dòng)力產(chǎn)生功率的發(fā)電機(jī)26、以及使冷 凝器22、蒸汽渦輪機(jī)24、和熱源(在該情形下以來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備14的廢熱的形式)互 連的管材和管道以及其它設(shè)備28。如將理解的，本文中加熱蒸汽的蒸汽渦輪機(jī)24的上游設(shè) 備可以被認(rèn)為是蒸汽渦輪機(jī)進(jìn)口設(shè)備，并且蒸汽可以從蒸汽渦輪機(jī)24經(jīng)由蒸汽出口排出到 一個(gè)或多個(gè)冷凝器22。具體來(lái)說(shuō)，在這種情形下，蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12包括熱回收蒸汽發(fā)生 器(HRSG)系統(tǒng)29,熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)系統(tǒng)29在一個(gè)或多個(gè)階段以熱量的形式從燃?xì)?渦輪發(fā)電設(shè)備14的排氣管中回收(能量）。同樣地，如將理解的，蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12可以包 括各種閥、噴頭等等，它們可以連接到控制器16并由控制器16使用來(lái)控制蒸汽渦輪機(jī)24和 HRSG系統(tǒng)29的運(yùn)行。此外，如果期望的話，蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12可以包括管道燃燒器系統(tǒng) 31，管道燃燒器系統(tǒng)31燃燒位于蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備12的液體回收系統(tǒng)的管道內(nèi)的燃料，以 向進(jìn)入蒸汽渦輪機(jī)24的蒸汽提供額外熱量。當(dāng)然，用于這種管道燃燒器系統(tǒng)中的管道燃燒 器的燃料流量控制器(例如，閥）還可以連接到控制器16并由控制器16進(jìn)行控制，因此管道 燃燒器是可變控制裝置。
[0029]以類似的方式，圖1中的燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備14包括耦合到燃燒室30或者設(shè)置在燃 燒室30內(nèi)的一組燃燒器，該一組燃燒器燃燒從燃?xì)膺M(jìn)口傳送的燃料(例如，天然氣）以產(chǎn)生 熱空氣(燃?xì)猓?。?jīng)加熱的燃?xì)庠诟邏簭?qiáng)下流動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)32以驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u 輪機(jī)32,該燃?xì)鉁u輪機(jī)32驅(qū)動(dòng)連接到一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)34的動(dòng)力（例如旋轉(zhuǎn)軸）。 燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)34隨后運(yùn)行以產(chǎn)生電功率(例如，電力）。來(lái)自燃?xì)鉁u輪機(jī)的經(jīng)加熱的排放 的燃?xì)怆S后流動(dòng)通過(guò)包括排氣管36的燃?xì)鉁u輪機(jī)排放裝置，通過(guò)熱回收蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)29 以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)24的蒸汽。如在圖1中示出的，燃燒室30耦合到受控制器16控制 的燃料流量控制閥18，以便控制燃料(天然氣)流動(dòng)進(jìn)入燃燒室30中，以由此控制燃?xì)鉁u輪 機(jī)32和燃?xì)鉁u輪機(jī)34的功率輸出。
[0030] 如將理解的，控制器16可以被實(shí)現(xiàn)為任何期望類型的過(guò)程控制器硬件和/或軟件。 具體來(lái)說(shuō)，控制器16可以以任何期望的方式被配置為或者被編程為執(zhí)行本文中所描述的控 制例程或技術(shù)。在一種情形下，控制器16可以包括通用處理器38和存儲(chǔ)器39,該存儲(chǔ)器39在 其中將一個(gè)或多個(gè)控制例程40儲(chǔ)存為待由處理器38執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)的控制或編程模塊。處理器 38隨后可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)控制或編程模塊40以成為專用處理器，該專用處理器以本文中 所描述的方式運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)組合循環(huán)工廠10的控制。在另一種情形下，處理器38可以是以 專用集成電路(ASIC)的形式，并且使用如儲(chǔ)存在ASIC的存儲(chǔ)器39中的程序模塊40進(jìn)行編程 以實(shí)現(xiàn)本文中所描述的控制技術(shù)。
[0031] 在用于組合循環(huán)發(fā)電廠的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)（例如具有在圖1中示出的形式的控制系 統(tǒng)）中，蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備中的蒸汽閥（例如，HRSG系統(tǒng)29中的閥)通常在敞開(kāi)(完全打開(kāi))的 情形下運(yùn)行或放置，以使得蒸汽渦輪機(jī)循環(huán)中的流動(dòng)損失最小化。因此，控制器16不能使用 這些控制閥來(lái)控制蒸汽渦輪機(jī)24的運(yùn)行，但必須替代地控制進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒室30中的 燃料流動(dòng)，以控制或影響燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)的運(yùn)行。因此，對(duì)大部分組合循環(huán)(CC)發(fā)電廠的負(fù) 載控制趨向于使用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，其中，單位MW(功率)需求的變化直接被發(fā)送到燃 氣渦輪機(jī)(GT)兆瓦控制器，而不需要考慮歸因于蒸汽渦輪機(jī)的潛在的兆瓦（功率)變化。隨 后從燃?xì)鉁u輪機(jī)需求中減去蒸汽渦輪機(jī)上最終的(或瞬時(shí)的)兆瓦(功率)變化，以獲得所需 要的最終穩(wěn)定狀態(tài)的單位兆瓦(MW