用于启动燃气涡轮的设备和方法，调节燃气涡轮转速的方法，和相关的燃气涡轮与涡轮发动机技术

本发明专利技术涉及一种用于启动燃气涡轮的设备，该设备包括起动器系统，该起动器系统能够按照指令驱动所述燃气涡轮。起动器系统包括用于接收代表燃气涡轮的旋转速度的信息的装置、用于根据代表燃气涡轮的旋转速度的所述信息计算扭矩设定的装置、和用于将所述扭矩设定传输到起动器系统的装置，并且用于计算扭矩设定的装置适合于将代表燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算扭矩设定。

An apparatus and method for starting a gas turbine, a method for regulating the speed of a gas turbine, and related gas turbines and a turbine engine

The present invention relates to an apparatus for starting a gas turbine comprising a starter system capable of driving the gas turbine in accordance with instructions. Starter system includes means for receiving, on behalf of the gas turbine rotational speed information is used to calculate the torque setting device, and the torque transmitted to the setting device for starter system according to the information on behalf of the gas turbine rotation speed, rotation speed and torque setting for computing device suitable for representing gas turbine the information is compared with a predetermined speed curve, and according to the calculated torque setting.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于启动燃气涡轮的设备和方法，调节燃气涡轮转速的方法，和相关的燃气涡轮与涡轮发动机
本专利技术涉及一种用于启动燃气涡轮的设备、一种用于启动燃气涡轮的方法和一种用于调节燃气涡轮的旋转速度的方法。特别地，本专利技术涉及一种启动设备、一种启动方法和一种用于调节航空器涡轮发动机的燃气涡轮的旋转速度的方法。
技术介绍
在航空器上，启动燃气涡轮(GT)所必需的动力由电池或外部辅助单元(地面上的小型机动车或机场的供应网络)来供应，或者由航空器的另一个燃气涡轮(典型地为辅助动力单元)进行发电来供应。在启动阶段中，燃气涡轮的加速度取决于由燃气涡轮的启动设备施加的扭矩以及例如由附件箱、转子、附件箱所驱动的装备或转子上的机械动力的提拉作用(take-up)引起的抗扭矩。根据燃气涡轮所处的环境，尤其根据温度和航空器的高度，这些抗扭矩显著地波动。在这些状况下得到可重现的和可靠的启动曲线(profile)是复杂的，这是因为通常得不到由燃气涡轮体现的抗扭矩信息。另外，由于设备或涡轮的设计或者因为测量该扭矩将对涡轮的旋转造成扰动，导致可靠性的损失，所以启动设备所施加的扭矩有时难于测量。此外，这种扭矩测量需要测量装置，该测量装置通常在燃气涡轮中提出了额外的质量与空间需求。专利技术目的本专利技术目的在于至少克服已知的燃气涡轮启动设备和方法的缺陷中的至少一些缺陷。特别地，本专利技术目的在于在本专利技术的至少一个实施例中提供一种使得能够控制燃气涡轮的启动而不需要直接测量涡轮扭矩的启动设备和方法。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种提供了燃气涡轮的稳健启动的启动设备。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种使得能够在多个阶段中对涡轮应用启动曲线的启动设备。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种使得能够对暂态的启动阶段进行良好控制的启动设备。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种给予了性能增长的启动设备。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种在启动时间方面给予了缩减的启动设备。本专利技术目的还在于在至少一个实施例中提供一种用于调节燃气涡轮的旋转速度的方法。
技术实现思路
为此，本专利技术涉及一种用于启动燃气涡轮的设备，该设备包括能够按照指令使所述燃气涡轮旋转的起动系统，其特征在于，该设备包括：-用于接收代表燃气涡轮的旋转速度的信息的装置，-用于根据代表燃气涡轮的旋转速度的所述信息来计算设定扭矩值的装置，-用于将所述设定扭矩值传输至起动系统的装置，以及，用于计算设定扭矩值的装置适合于将代表燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算设定扭矩值。因此，根据本专利技术的启动设备使得能够根据代表燃气涡轮的速度的信息通过应用设定启动扭矩值借助起动系统来启动涡轮。与涡轮的扭矩不同，并且尤其与涡轮的抗扭矩不同，可例如通过将代表旋转速度的信息传输到用于(例如以通过电信号传送的数字数据的形式)接收该信息的装置的速度传感器来测量燃气涡轮的旋转速度。设定扭矩值使得能够在启动期间以及在该启动的整个时段中根据燃气涡轮的预定的旋转速度曲线来非常精确地调节涡轮的旋转，并且因此使得能够进行更为稳健的启动。通过用于计算设定扭矩值的装置来进行的比较确定了代表涡轮的旋转速度(被称为实际速度)的信息与所需的速度之间的差，所需的速度通过预定的速度曲线来确定。有利地并且根据本专利技术，设备包括：-适合于将燃料喷射到所述燃气涡轮的燃烧室中的燃料计量设备，-用于根据代表速度的所述信息来计算设定燃料计量值的装置，以及-用于将燃料计量值传输到所述燃料计量设备的装置，以及，用于计算设定燃料计量值的装置适合于将代表燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算设定燃料计量值。根据本专利技术的这个方面，当燃气涡轮被启动时设备使得能够控制燃料到燃气涡轮的燃烧室中的喷射，以对涡轮供应额外的扭矩，该额外的扭矩被增加到由起动系统提供的扭矩。因此设备根据代表速度的信息通过起动系统和燃料计量设备来控制对燃气涡轮的旋转进行的设定，以更好地控制各个启动阶段。特别地，在仅由于起动系统或仅由于燃料喷射或者由于二者的组合而对旋转进行设定的阶段之间的过渡更为稳健。通过用于计算设定燃料计量值的装置来进行的比较确定了代表涡轮的旋转速度(被称为实际速度)的信息与所需的速度之间的差，所需的速度通过预定的速度曲线来确定。有利地并且根据本专利技术，用于接收代表燃气涡轮的旋转速度的信息的装置、用于计算设定扭矩值的装置、用于计算设定燃料计量值的装置、用于传输设定扭矩值的装置和用于传输设定燃料计量值的装置被包含在控制所述燃气涡轮的控制单元中。所使用的控制单元例如为使得能够通过大量的致动器来控制涡轮的大量元件的发动机控制单元(ECU)或FADEC(全权限数字发动机控制器，FullAuthorityDigitalEngineControl)。根据本专利技术的这个方面，控制单元使得能够将用于计算和传输设定扭矩值和设定燃料计量值的装置一同放置在单件装备中。控制单元还可控制燃气涡轮的其它功能。有利地并且根据本专利技术，起动系统能够通过继电器箱使燃气涡轮旋转。根据本专利技术的这个方面，继电器箱使得能够将来自于起动系统的扭矩传输到燃气涡轮，扭矩可选地以换算系数进行修改。有利地并且根据本专利技术，起动系统包括能够使所述燃气涡轮旋转的电机和用于控制电机的系统，该系统被配置为接收所述设定扭矩值并根据设定扭矩值控制到所述电机的电力供应。根据本专利技术的这个方面，用于控制电机的系统例如通过其控制电子设备来接收设定扭矩值并且将该设定扭矩值转化为到电机的指令，该电机将扭矩施加到燃气涡轮。本专利技术还涉及一种用于调节被构造为由起动系统驱动的燃气涡轮的旋转速度的方法，其特征在于，该方法包括：-接收代表燃气涡轮的旋转速度的信息的步骤，-将代表燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较的步骤，-根据所述比较的结果计算设定扭矩值的步骤，-将所述设定扭矩值传输至起动系统的步骤。因此，根据本专利技术的调节方法使得能够建立用于涡轮的旋转速度的调节环路，以对所述速度给予有效的控制，以便遵照预定的速度曲线。在比较步骤期间进行的比较确定了代表涡轮的旋转速度(被称为实际速度)的信息与所需的速度之间的差，所需的速度通过预定的速度曲线来确定。比较的结果为确定的差，该确定的差被用于计算设定扭矩值。有利地并且根据本专利技术，方法包括：-根据所述比较的结果计算设定燃料计量值的步骤，-将设定燃料计量值传输至燃料计量设备的步骤，该燃料计量设备适合于根据所述设定燃料计量值将燃料喷射到燃气涡轮的燃烧室中。有利地，根据本专利技术的调节方法通过根据本专利技术的启动设备来实施。有利地，根据本专利技术的启动设备实施根据本专利技术的调节方法。本专利技术还涉及一种用于启动燃气涡轮的方法，其特征在于，按照根据本专利技术的调节方法来调节燃气涡轮的旋转速度，以及该方法以如下顺序依次包括：-通过起动系统来启动燃气涡轮的步骤，在该步骤期间，计算设定扭矩值，使得燃气涡轮的旋转速度从零速度改变到所谓的点火速度，-使燃气涡轮点火的步骤，-启动燃气涡轮的步骤，在该步骤期间，计算设定扭矩值和设定燃料计量值，以将燃气涡轮的旋转速度增大至所谓的过渡速度，-过渡步骤，在该过渡步骤期间，将设定扭矩值固定并且计算设定燃料计量值，以增大燃气涡轮的旋转速度，-常规状态步骤，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于启动燃气涡轮(12)的设备，所述设备包括能够按照指令使所述燃气涡轮(12)旋转的起动系统(14)，其特征在于，所述设备包括：‑用于接收代表所述燃气涡轮(12)的旋转速度的信息的装置(22)，‑用于根据代表所述燃气涡轮(12)的旋转速度的所述信息来计算设定扭矩值的装置(26)，‑用于将所述设定扭矩值传输至所述起动系统(14)的装置(28)，以及，用于计算所述设定扭矩值的装置适合于将代表所述燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算所述设定扭矩值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 FR 14581141.用于启动燃气涡轮(12)的设备，所述设备包括能够按照指令使所述燃气涡轮(12)旋转的起动系统(14)，其特征在于，所述设备包括：-用于接收代表所述燃气涡轮(12)的旋转速度的信息的装置(22)，-用于根据代表所述燃气涡轮(12)的旋转速度的所述信息来计算设定扭矩值的装置(26)，-用于将所述设定扭矩值传输至所述起动系统(14)的装置(28)，以及，用于计算所述设定扭矩值的装置适合于将代表所述燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算所述设定扭矩值。2.根据权利要求1所述的启动设备，其特征在于，所述启动设备包括：-适合于将燃料喷射到所述燃气涡轮(12)的燃烧室(32)中的燃料计量设备(30)，-用于根据代表速度的所述信息来计算设定燃料计量值的装置(34)，以及-用于将所述设定燃料计量值传输到所述燃料计量设备(30)的装置(36)，以及，用于计算所述设定燃料计量值的装置适合于将代表所述燃气涡轮的旋转速度的信息与预定的速度曲线进行比较，并且根据所述比较计算所述设定燃料计量值。3.根据前述权利要求中任一项所述的启动设备，其特征在于，用于接收代表所述燃气涡轮(12)的旋转速度的信息的装置(22)、用于计算所述设定扭矩值的装置(26)、用于计算所述设定燃料计量值的装置(34)、用于传输所述设定扭矩值的装置(28)和用于传输所述设定燃料计量值的装置(36)被包含在控制所述燃气涡轮(12)的控制单元(38)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的启动设备，其特征在于，所述起动系统(14)能够通过继电器箱(20)使所述燃气涡轮(12)旋转。5.根据前述权利要求中任一项所述的启动设备，其特征在于，所述起动系统(14)包括能够使所述燃气涡轮(12)旋转的电机(18)和用于控制所述电机(18)的系统(16)，所述系统被配置为接收所述设定扭矩值并根据所述设定扭矩值控制到所述电机(18)的电力供应。6.用于调节被构造为由起动系统(14)驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·舍瓦莱尔，法比恩·锡莱特，阿列克谢·瑞诺特，
申请(专利权)人：赛峰动力设备公司，赛峰电气与电源公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR