控制燃气涡轮发动机的系统和方法技术方案

一种系统包括多个燃烧器(160)和被耦连到所述多个燃烧器(160)的分配流测量系统(320)。所述多个燃烧器中的每个燃烧器包括一个或多个氧化剂通道和一个或多个燃料通道。所述分配流测量系统(320)被配置为至少部分基于沿着相应的氧化剂通道的氧化剂压降来测量相应的燃烧器的所述一个或多个氧化剂通道的相应氧化剂通道的氧化剂流速，并且所述分配流测量系统(320)被配置为至少部分基于沿着所述相应的燃料通道的燃料压降来测量相应的燃烧器(160)的所述一个或多个燃料通道的相应燃料通道的燃料流速。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年1月21日提交的题为“SYSTEMANDMETHODOFCONTROLFORAGASTURBINEENGINE”的美国临时专利申请61/929,873以及于2015年1月19日提交的题为“SYSTEMANDMETHODOFCONTROLFORAGASTURBINEENGINE”的美国非临时专利申请14/599,750的优先权和权益，该申请通过引用整体合并于此以用于各种目的。
本公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于运转燃气涡轮发动机的系统和方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机的应用非常广泛，例如发电、航空器以及各种机械装置。燃气涡轮发动机通常在燃烧器部中燃烧燃料和氧化剂(例如，空气)以生成热燃烧产物，然后该产物驱动涡轮部的一个或多个涡轮级。进而，涡轮部驱动压缩机部中的一个或多个压缩机级。此外，在燃烧器部中燃料和氧化剂混合，且然后燃烧以产生热燃烧产物。在某些条件下，热燃烧产物具有低浓度的氧、一氧化碳、氮氧化物、未燃烧烃类或其任意组合可能是可期望的。因此，使用反馈控制来运转燃气涡轮发动机以获得热燃烧产物的期望成分可能是有用的。另外，燃气涡轮发动机一般消耗大量作为氧化剂的空气，并输出相当大量的排气进入大气中。换句话说，排气一般作为燃气涡轮运转的副产品被浪费。不幸地，利用流量计来测量大量作为氧化剂的空气可能影响气流、以及可能增加系统成本和系统复杂性。
技术实现思路
与原始要求保护的专利技术范围相称的某些实施例被总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的专利技术的范围，但是这些实施例仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概括。实际上，本专利技术可以包括可以类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。在第一实施例中，一种系统具有第一燃烧器，所述第一燃烧器具有被配置为向所述第一燃烧器供应第一氧化剂流的多个第一氧化剂通道、被配置为向所述第一燃烧器供应第一燃料流的多个第一燃料通道、多个第一氧化剂压力传感器、多个第一燃料压力传感器以及被耦连到所述多个第一氧化剂压力传感器并且被耦连到所述多个第一燃料压力传感器的控制器。所述多个第一氧化剂压力传感器中的每个第一氧化剂压力传感器被流体耦连到所述多个第一氧化剂通道中的相应的第一氧化剂通道并且被配置为传输相应的第一氧化剂压力信号。所述多个第一燃料压力传感器中的每个第一燃料压力传感器被流体耦连到所述多个第一燃料通道中的相应的第一燃料通道并且被配置为传输相应的第一燃料压力信号。所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一氧化剂压力信号和第一参考氧化剂压力来确定通过所述多个第一氧化剂通道中的每个第一氧化剂通道的第一氧化剂流速。所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一燃料压力信号和第一参考燃料压力来确定通过所述多个第一燃料通道中的每个第一燃料通道的第一燃料流速。在第二实施例中，一种系统包括多个燃烧器和被耦连到所述多个燃烧器的分配流测量系统。所述多个燃烧器中的每个燃烧器包括一个或多个氧化剂通道和一个或多个燃料通道。所述分配流测量系统被配置为至少部分基于沿着相应的氧化剂通道的氧化剂压降来测量相应的燃烧器的所述一个或多个氧化剂通道的相应氧化剂通道的氧化剂流速，并且所述分配流测量系统被配置为至少部分基于沿着所述相应的燃料通道的燃料压降来测量所述相应的燃烧器的所述一个或多个燃料通道的相应燃料通道的燃料流速。在第三实施例中，一种方法包括将氧化剂流运输通过多个氧化剂通道、将燃料流运输通过多个燃料通道、测量通过所述多个氧化剂通道中的每个氧化剂通道的所述氧化剂流的氧化剂压力、测量通过所述多个燃料通道中的每个燃料通道的所述燃料流的燃料压力、至少部分基于相应的氧化剂压力和参考压力来确定通过所述多个氧化剂通道中的每个氧化剂通道的氧化剂流速、以及至少部分基于相应的燃料流和参考压力来确定所述燃料流通过所述多个燃料通道中的每个燃料通道的燃料流速。附图说明当参照附图阅读下列具体实施方式时，本专利技术的这些和其他特征、方面以及优点将变得更加容易理解，其中在整个附图中相同的符号表示相同的部件，其中：图1是具有耦连到烃类生产系统的基于涡轮的服务系统的系统的实施例的示意图；图2是图1的系统的实施例的示意图，其进一步示出控制系统和组合循环系统；图3是图1和图2的系统的实施例的示意图，其进一步示出燃气涡轮发动机、排气供应系统和排气处理系统的细节；图4是用于运转图1-3的系统的过程的实施例的流程图；图5是图1-3的系统的实施例的示意图，其进一步示出用于燃料流和氧化剂流的控制系统和感测系统；图6是具有氧化剂供应系统、燃料供应系统和多个燃烧器的分配流测量系统的实施例的示意图；图7是具有分配流测量系统的燃烧器的实施例的剖视图；以及图8是用于监测和控制化学计量排气再循环(SEGR)燃气涡轮发动机的氧化剂流速和燃料流速的过程的实施例的流程图。具体实施方式本专利技术的一个或多个具体实施例将在下面描述。为了努力提供这些实施例的简要描述，实际实施方式的所有特征可能没有在本说明书中描述。应认识到，在任何这类实际实施方式的开发中(例如在任何工程或设计项目中)，必须做出众多与实施方式相关的决定以实现开放商的具体目标，例如符合在不同实施方式中可能不同的系统相关约束和商业相关约束。而且，应认识到，这种开发努力可能是复杂的和费时的，但是对受益于本公开的本领域普通技术人员来说承担设计、装配以及制造仍然是例行工作。当引入本专利技术的多种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”和“所述”意图意味着有一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括的且意味着除了列出的元件之外可能还有附加元件。因此，虽然示例性实施例能够具有各种修改和替换形式，但是其实施例通过附图中的示例的方式示出并将在本文详细描述。然而，应当理解的是，本专利技术并不意图将示例性实施例局限于所公开的特定形式，而是相反，示例性实施例旨在覆盖落入本专利技术的范围内的所有修改、等价物和替代实施例。本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，并不是意图限制示例性实施例。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图包括复数形式，除非上下文明确指出不同含意。当用于本文时，术语“包含”和/或“包括”指定存在所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。虽然术语第一、第二、主要、辅助等可以在本文中被用于描述各个元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如但不限于，第一元件可以被称为第二元件，以及同样，第二元件可以被称为第一元件，而不背离示例性实施例的范围。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列出项目中的任意一个、全部及其组合。本文可以使用某些术语，这仅为了方便读者而不被视为对本专利技术的范围的限制。例如，诸如“上面”、“下面”、“左侧”、“右侧”、“前面”、“后面”、“顶部”、“底部”、“水平”、“垂直”、“上游”、“下游”、“前部”、“后部”等词组仅描述在附图中示出的配置。事实上，本专利技术的实施例的一个或多个元件可以被取向在任何方向中，并且因此所述术语应当被理解为包含这类变化，除非指出不同情况。如下面所详细讨论的，所公开的实施例总体涉及带有排气再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：第一燃烧器，所述第一燃烧器包括：多个第一氧化剂通道，其被配置为向所述第一燃烧器供应第一氧化剂流；多个第一燃料通道，其被配置为向所述第一燃烧器供应第一燃料流；多个第一氧化剂压力传感器，其中所述多个第一氧化剂压力传感器中的每个第一氧化剂压力传感器被流体耦连到所述多个第一氧化剂通道中相应的第一氧化剂通道并且被配置为传输相应的第一氧化剂压力信号；以及多个第一燃料压力传感器，其中所述多个第一燃料压力传感器中的每个第一燃料压力传感器被流体耦连到所述多个第一燃料通道中相应的第一燃料通道并且被配置为传输相应的第一燃料压力信号；以及控制器，其被耦连到所述多个第一氧化剂压力传感器并且被耦连到所述多个第一燃料压力传感器，其中所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一氧化剂压力信号和第一参考氧化剂压力来确定通过所述多个第一氧化剂通道中的每个第一氧化剂通道的第一氧化剂流速，并且所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一燃料压力信号和第一参考燃料压力来确定通过所述多个第一燃料通道中的每个第一燃料通道的第一燃料流速。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.21 US 61/929,873;2015.01.19 US 14/599,7501.一种系统，其包括：第一燃烧器，所述第一燃烧器包括：多个第一氧化剂通道，其被配置为向所述第一燃烧器供应第一氧化剂流；多个第一燃料通道，其被配置为向所述第一燃烧器供应第一燃料流；多个第一氧化剂压力传感器，其中所述多个第一氧化剂压力传感器中的每个第一氧化剂压力传感器被流体耦连到所述多个第一氧化剂通道中相应的第一氧化剂通道并且被配置为传输相应的第一氧化剂压力信号；以及多个第一燃料压力传感器，其中所述多个第一燃料压力传感器中的每个第一燃料压力传感器被流体耦连到所述多个第一燃料通道中相应的第一燃料通道并且被配置为传输相应的第一燃料压力信号；以及控制器，其被耦连到所述多个第一氧化剂压力传感器并且被耦连到所述多个第一燃料压力传感器，其中所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一氧化剂压力信号和第一参考氧化剂压力来确定通过所述多个第一氧化剂通道中的每个第一氧化剂通道的第一氧化剂流速，并且所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第一燃料压力信号和第一参考燃料压力来确定通过所述多个第一燃料通道中的每个第一燃料通道的第一燃料流速。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一燃烧器包括环形燃烧器。3.根据权利要求1所述的系统，其包括第二燃烧器，所述第二燃烧器包括：多个第二氧化剂通道，其被配置为向所述第二燃烧器供应第二氧化剂流；多个第二燃料通道，其被配置为向所述第二燃烧器供应第二燃料流；多个第二氧化剂压力传感器，其中所述多个第二氧化剂压力传感器中的每个第二氧化剂压力传感器被流体耦连到所述多个第二氧化剂通道中相应的第二氧化剂通道并且被配置为传输相应的第二氧化剂压力信号；以及多个第二燃料压力传感器，其中所述多个第二燃料压力传感器中的每个第二燃料压力传感器被流体耦连到所述多个第二燃料通道中相应的第二燃料通道并且被配置为传输相应的第二燃料压力信号；其中所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第二氧化剂压力信号和第二参考氧化剂压力来确定通过所述多个第二氧化剂通道中的每个第二氧化剂通道的第二氧化剂流速，并且所述控制器被配置为至少部分基于所述相应的第二燃料压力信号和第二参考燃料压力来确定通过所述多个第二燃料通道中的每个第二燃料通道的第二燃料流速。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一燃烧器包括多个第一燃料喷嘴，所述多个第一燃料喷嘴包括相应的多个第一燃料通道，并且所述多个第一燃料喷嘴包括预混喷嘴、扩散喷嘴或其任何组合。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一参考氧化剂压力至少部分基于流体耦连到所述多个第一氧化剂通道的氧化剂供应系统的压力，并且所述第一参考燃料压力至少部分基于流体耦连到所述多个第一燃料通道的燃料供应的压力。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一参考氧化剂压力是所述第一燃料压力，并且所述第一参考氧化剂压力至少部分基于流体耦连到所述多个第一氧化剂通道的氧化剂供应系统的压力、流体耦连到所述多个第一燃料通道的燃料供应的压力，盖端压力，燃烧器衬垫压力或燃烧室压力，或其任何组合。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为至少部分基于到所述第一燃烧器的确定的第一氧化剂流速和确定的第一燃料流速来控制到所述第一燃烧器的所述第一燃料流。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为至少部分基于到所述第一燃烧器的确定的第一氧化剂流速和确定的第一燃料流速来控制到所述第一燃烧器的所述第一氧化剂流。9.根据权利要求1所述的系统，其包括兰布达传感器，所述兰布达传感器被配置为测量来自所述第一燃烧器的排气中的氧浓度，其中所述控制器被配置为至少部分基于测量的氧化剂浓度、确定的第一燃料流速以及确定的第一氧化剂流速来控制到所述第一燃烧器的所述第一燃料流或所述第一氧化剂流中的至少一个。10.根据权利要求1所述的系统，其包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有所述第一燃烧器，其中所述控制器被配置为至少部分基于在0.95到1.05之间的目标当量比来控制所述第一氧化剂流和所述第一燃料流。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述燃气涡轮发动机包括化学计量排气再循环燃气涡轮发动机即SEGR燃气涡轮发动机。12.一种系统，其包括：多个燃烧器，其中每个燃烧器包括一个或多个氧化剂通道和一个或多个燃料通道；以及分配流测量系统，其被耦连到所述多个燃烧器，其中所述分配流测量系统被配置为至少部分基于沿着相应的氧化剂通道的氧化剂压降来测量相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·奥戴，K·D·明托，R·A·亨廷顿，S·K·德哈努卡，F·F·米特瑞克，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US