用于在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的系统技术方案

本公开涉及一种用于在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的系统。一种在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的方法，该方法包括识别燃气涡轮的燃烧系统在部分速度下操作，燃烧系统包括燃料源、燃料回路，以及分别可操作地插置在燃料源和燃料回路之间的阀，限定基于第一和第二参数的第一和第二边界，以及根据限定的第一和第二边界自动地控制阀中的各个以控制至燃料回路中的各个的燃料流。

【技术实现步骤摘要】

本文中公开的主题涉及燃气涡轮操作，并且更具体地，涉及部分速度燃气涡轮操作的自动控制，其用以改进火焰稳定性和燃烧效率，以便影响排气温度传播、燃烧动力和排放物，同时不超过其它边界，像排气温度极限和加速速率极限。
技术介绍
由于单元起动之前的环境条件和涡轮状态，故燃气涡轮的部分速度操作是高度瞬态的并且经受大变化。此外，部分速度空气和燃料流的不确定性使理解部分速度操作特别有挑战性。实际上，当扩散操作非常稳健并且不需要详细理解部分速度流时，预混合操作对这些变化特别敏感。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的方法被提供，并且包括识别燃气涡轮的燃烧系统在部分速度下操作，燃烧系统包括燃料源、燃料回路，以及分别可操作地插置在燃料源和燃料回路之间的阀，限定基于第一和第二参数的第一和第二边界，以及根据限定的第一和第二边界自动地控制阀中的各个以控制至燃料回路中的各个的燃料流。根据本专利技术的另一个方面，一种在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的方法被提供，并且包括识别燃气涡轮的燃烧系统在部分速度下操作，燃烧系统包括燃料源、燃料回路，以及分别可操作地插置在燃料源和燃料回路之间的阀，限定基于燃料喷嘴当量比和燃烧器强度参数的贫燃熄火和富燃熄火(LBO和RBO)边界，以及根据限定的LBO和RBO边界自动地控制阀中的各个以控制至燃料回路中的各个的燃料流。根据本专利技术的又一个方面，一种用于在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的系统被提供，并且包括:燃烧系统，其能够在部分速度下操作以从燃烧产生工作流体，燃烧系统包括燃料源、燃料回路，以及分别可操作地插置在燃料源和燃料回路之间的阀；和控制器。控制器包括与基于燃烧系统的第一和第二参数的燃烧系统的第一和第二边界有关的编码数据，以及处理器，该处理器构造成根据限定的第一和第二边界自动地控制阀中的各个以控制至燃料回路中的各个的燃料流。优选地，所述第一边界与所述燃烧系统的富燃熄火(RBO)限界相关联，而所述第二边界与所述燃烧系统的贫燃熄火(LBO)限界相关联。优选地，所述第一和第二边界基于所述第一和第二参数以及附加项目。这些和其它的优点和特征将从结合附图进行的以下描述变得更加显而易见。【附图说明】被认作是本专利技术的主题在说明书结尾处的权利要求中特别指出和清楚地要求权利。本专利技术的前述和其它特征和优点从结合附图进行的以下详细描述为显而易见的，在该附图中:图1为根据实施例的燃气涡轮发动机的示意图；图2为图1的燃气涡轮发动机的燃烧器和燃料回路的放大图；图3为图1的燃气涡轮发动机的控制器的示意图；图4为示出根据实施例的控制燃气涡轮在部分速度操作期间的可操作性的方法的流程图；图5为示出根据另外的实施例的控制燃气涡轮在部分速度操作期间的可操作性的详细方法的流程图；图6为由图4的方法采用的操作边界的图示；图7为图5的方法的执行的结果的图示；以及图8为燃气涡轮发动机的成功和失败起动的图示。详细描述经由实例参照【附图说明】本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列表燃气涡轮发动机10压缩机11燃烧器12内部120涡轮区段13燃料回路14第一燃料(PMl)回路141第二燃料(PM2)回路142燃料源15阀16过渡件17转子18发电机19传感器20温度传感器201位置传感器202压力传感器203流量测量传感器204系统30燃烧系统31控制器32计算机可读介质320编码数据321处理器322逻辑3221附加的逻辑3222伺服单元323在部分速度条件下操作操作40限定第一和第二操作边界操作41自动控制阀中的各个操作42计算空气流和燃烧强度参数操作400计算LBO和RBO极限操作401设定当量比目标操作402将目标设定成小于A/D极限操作403计算燃料流操作404计算燃料分流比操作405偏差406。【具体实施方式】以下提供的描述涉及燃气涡轮发动机的部分速度自动控制策略，其中，燃气涡轮控制系统自动地控制至燃气涡轮发动机的燃料回路中的各个的燃料流，以改进火焰稳定性和燃烧效率，以便影响排气温度传播、燃烧动力和排放物，同时不超过其它边界，像排气温度极限和加速速率极限。参照图1和图2，燃气涡轮发动机10被提供并且包括压缩机11、燃烧器12和涡轮区段13。压缩机11压缩入口空气，并且经由燃料回路14将压缩的入口空气输出至燃烧器12。虽然在图1和图2中示出两个燃料回路14，但是将理解，一个燃料回路14或多于两个燃料回路14可设在燃气涡轮发动机10中。燃料回路14均经由阀16接收来自燃料源15的燃料，阀16增大或减小每个燃料回路14接收的燃料的量。在燃料回路14内，接收的燃料和压缩的入口空气混合并且作为可燃材料喷射到燃烧器12的内部120中。可燃材料在内部120内燃烧，并且产生高温和高压的工作流体，其经由流体地插置在燃烧器12和涡轮区段13之间的过渡件17指引到涡轮区段13中。燃料回路14中的一些可设置成将可燃材料喷射到过渡件17的内部中(作为可设有燃气涡轮发动机10的延迟贫喷射(LLI)系统的一部分)。在涡轮区段13内，高温和高压的工作流体膨胀成产生机械能，其驱动延伸穿过涡轮区段13、压缩机11和发电机19的转子18的旋转。转子18的旋转驱动压缩机11的操作，并且可用于在发电机19中产生电。根据实施例并且如图2所示，燃料回路14可包括第一燃料回路(PMl回路)141和第二燃料回路(PM2回路)142。PMl回路141供给燃烧器12中的中心燃料喷嘴，或者在筒环形阵列中，燃烧器12筒中的每一个中的中心燃料喷嘴。PM2回路142供给燃烧器12中的五个外部燃料喷嘴中的两个，或者在筒环形阵列的情况下，在燃烧器12筒中的每一个中的五个外部燃料喷嘴中的两个。燃气涡轮发动机10可进一步包括遍及压缩机11、燃烧器12和涡轮区段13设置的多个传感器20。传感器20可包括温度传感器201，诸如设置在燃烧器12的排气流中以检测排气温度的热电偶，和设置在涡轮区段13中的轮空间腔中以检测轮空间腔中的温度的热电偶。传感器20还可包括设置成提供阀16的阀冲程的反馈的位置传感器202、设置在压缩机11的入口(例如，喇叭口形状的入口)中以测量压缩机进气流的流量和压力的压力传感器203，以及/或者设置在燃料回路14中以检测至少燃料回路14中接收的燃料的静态和动态压力和测量燃料流率的流量测量传感器204。总之，在燃气涡轮发动机10的整个操作中，传感器20的读数提供了循环条件(诸如压力、温度、空气流和燃料流量)的图像。图1和图2的燃气涡轮发动机10能够在多种模式下和在加载(即，满载或FL)或未加载(即，无负载或NL)条件下以多种速度操作。特别地，燃气涡轮发动机10可在达到全速条件之前在若干分钟内从零速度条件起动并且通过部分速度条件加速。图1和图2的燃气涡轮发动机10的可操作性可经受与燃烧系统31相关联的操作边界(见图3)，燃烧系统31包括燃烧器12、燃料回路14、燃料源15和阀16。例如，关于上述的PMl回路141和PM2回路142的构造，可存在用于控制燃料喷嘴的当量比的三个或更多个操作边界。这些包括关于用于PMl回路141的燃料喷嘴当量比的贫燃熄火(LBO)边界、关于用于PMl回路141的燃料喷嘴当量比的富燃熄火(RBO)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在部分速度操作期间控制燃气涡轮的可操作性的系统，所述系统包括：燃烧系统，其能够在部分速度下操作以从燃烧产生工作流体，所述燃烧系统包括燃料源、燃料回路，以及分别可操作地插置在所述燃料源和所述燃料回路之间的阀；和控制器，其包括与基于所述燃烧系统的第一和第二参数的所述燃烧系统的第一和第二边界有关的编码数据，以及处理器，所述处理器构造成根据限定的第一和第二边界自动地控制所述阀中的各个以控制至所述燃料回路中的各个的燃料流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·侯，S·E·路易斯，P·G·蔡尔德斯，D·利奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US