用于调谐燃气涡轮机的计算装置、系统及其方法制造方法及图纸

本申请公开一种用于调谐燃气涡轮机的计算装置、系统及其方法，所述系统具有：至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下的动作调谐燃气涡轮机(GT)组：基于测量的每个GT的环境条件命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平；命令所述GT组中的每个GT调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个GT的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述GT组中的每个GT的运行条件；并计算在一个周期上所述GT组中的每个GT的退化。

Calculating Device, System and Method for Tuning Gas Turbine

The present application discloses a computing device, system and method for tuning a gas turbine. The system has at least one computing device configured to command each GT in the GT group to the basic load level by executing an action-tuned gas turbine (GT) group including the following: based on the measured environmental conditions of each GT; Each GT in the group adjusts the corresponding output to match the rated MW power output value and then measures the actual emission value of each GT; adjusts the operating conditions of each GT in the GT group based on the difference between the actual emission value measured and the rated emission value under environmental conditions; and calculates the degradation of each GT in the GT group in a cycle.

【技术实现步骤摘要】
用于调谐燃气涡轮机的计算装置、系统及其方法
本文中公开的主题涉及调谐和控制系统。更具体地，本文中公开的主题涉及用于退化的燃气涡轮机的调谐和控制系统。
技术介绍
至少一些已知的燃气涡轮发动机包括监视和控制燃气涡轮发动机的运行的控制器。已知的控制器使用发动机的运行参数控制燃气涡轮发动机的燃烧系统以及燃气涡轮发动机的其它运行方面。至少一些已知的控制器接收指示燃气涡轮发动机的目前运行状态的运行参数，通过基于物理的模型或传递函数限定运行边界，及给运行边界模型施加运行参数。另外，至少一些已知的控制器还给调度算法施加运行参数，确定误差项，并通过调节一个或多个燃气涡轮发动机的控制影响因子控制边界。然而，至少一些运行参数可能是不可测量的参数，诸如使用传感器测量不现实的参数。这些参数中的一些包括点火温度(即第1级涡轮机叶片出口温度)、燃烧器出口温度和/或涡轮机第1级喷嘴入口温度。至少一些已知的燃气涡轮发动机控制系统使用测量参数间接地控制或监视不可测量的运行参数，测量参数诸如压缩机入口压力和温度、压缩机出口压力和温度、涡轮机排气压力和温度、燃料流量和温度、环境条件和/或发电机功率。然而，间接参数的值存在一些不确定性，关联的燃气涡轮发动机可能需要调谐以降低燃烧动态过程和排放。因为不可测量参数的不确定性，设计余量(designmargins)被用于包括这些已知控制系统的燃气涡轮发动机使用这种设计余量可以降低燃气涡轮发动机在许多运行条件下的性能，以防止并适应最坏情况的运行边界。而且，这些已知的控制系统中有许多不可能准确地估计燃气涡轮发动机的点火温度(firingtemperature)或排气温度，这可能导致不高效的发动机及具有超过一个燃气涡轮发动机的设备中机器与机器之间的差异。已经证明，对于工业燃气涡轮机，降低不同机器的点火温度的差异是很困难的。例如，点火温度是许多不同变量的函数，包括燃气涡轮机和其组件的元件的差异。这些差异是由于制造、安装和组装燃气涡轮机部件必需的公差造成的。此外，用来测量燃气涡轮机的运行参数的控制和传感器在其测量值中包含一定量的不确定性。用来感测测量运行参数的值的测量系统中的不确定性及机器元件差异必然导致燃气涡轮发动机的不可测量运行参数(诸如点火温度)的差异。这些固有的不准确性的组合在已知的环境条件集合下难以达到燃气涡轮发动机的设计点火温度，导致机器之间点火温度的差异。
技术实现思路
本申请的各个实施例包括一种系统，所述系统具有：至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下的动作调谐燃气涡轮机(GT)组，这些动作包括：基于测量的每个GT的环境条件命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平；命令所述GT组中的每个GT调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个GT的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述GT组中的每个GT的运行条件；并计算在一个周期上所述GT组中的每个GT的退化。第一方面包括一种系统，所述系统具有：至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下的动作调谐燃气涡轮机(GT)组，这些动作包括：基于测量的每个GT的环境条件命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平；命令所述GT组中的每个GT调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个GT的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述GT组中的每个GT的运行条件；并计算在一个周期上所述GT组中的每个GT的退化。其中，所述基本负荷与兆瓦功率输出值和测量的环境条件的排放值有关。其中，响应于命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平，每个GT不会达到所述额定MW输出值或所述额定排放值中的至少一个。其中，所述至少一个计算装置还被配置成将每个GT的相应测量的实际排放值和额定排放值之间的差转换成每个GT的相应的兆瓦功率输出值和在环境条件值下额定兆瓦功率输出值之间的差。其中，调节每个GT的运行条件包括按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述GT组中的每个GT的运行条件，使得每个GT的输出接近然后达到相应额定兆瓦功率输出值，其中，按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述GT组中的每个GT的运行条件在图形空间上将每个GT排列在一条线上，所述图形空间描绘与每个GT的额定兆瓦功率输出/额定排放特征正交的兆瓦相对排放的关系。其中，计算每个GT的退化包括：选择退化变量的集合，每个变量具有为所述GT组随机选择的退化值；基于调节的运行条件命令所述GT组中的每个GT到所述基本负荷水平；以及在命令所述GT组中的每个GT到所述基本负荷水平之后，计算所述GT组中的每个GT的兆瓦-排放-点火温度参数。其中，选择退化变量的集合包括：从影响GT类型的退化的大组变量中选择影响所述GT的类型的退化的变量的排序子组。第二方面包括一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码由至少一个计算装置执行时，引起所述至少一个计算装置通过执行包括以下的动作调谐燃气涡轮机(GT)组：这些动作包括：基于测量的每个GT的环境条件命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平；命令所述GT组中的每个GT调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个GT的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述GT组中的每个GT的运行条件；以及计算在一个周期上所述GT组中的每个GT的退化。其中，所述基本负荷与兆瓦功率输出值和测量的环境条件的排放值有关。其中，响应于命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平，每个GT不会达到所述额定MW输出值或所述额定排放值中的至少一个。其中，当所述计算机程序产品被执行时，引起所述至少一个计算装置将每个GT的相应测量的实际排放值和额定排放值之间的差转换成每个GT的相应的兆瓦功率输出值和在环境条件值下额定兆瓦功率输出值之间的差。其中，调节每个GT的运行条件包括按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述GT组中的每个GT的运行条件，使得每个GT的输出接近然后达到相应额定兆瓦功率输出值，其中，按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述GT组中的每个GT的运行条件在图形空间上将每个GT排列成一条线，所述图形空间描绘与每个GT的额定兆瓦功率输出/额定排放特征正交的兆瓦相对排放的关系。其中，计算每个GT的退化包括：选择退化变量的集合，每个变量具有为所述GT组随机选择的退化值；基于调节的运行条件命令所述GT组中的每个GT到所述基本负荷水平；以及在命令所述GT组中的每个GT到所述基本负荷水平之后，计算所述GT组中的每个GT的兆瓦-排放-点火温度参数。其中，选择退化变量的集合包括：从影响GT类型的退化的大组变量中选择影响所述GT的类型的退化的变量的排序子组。第三方面包括一种使用至少一个计算装置执行的调谐燃气涡轮机(GT)组的计算机实现的方法，所述方法包括：基于测量的每个GT的环境条件命令所述GT组中的每个GT到基本负荷水平；命令所述GT组中的每个GT调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个GT的实际排放值；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调谐燃气涡轮机的系统，包括：至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行动作调谐燃气涡轮机组，所述动作包括：基于测量的每个燃气涡轮机的环境条件命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到基本负荷水平；命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个燃气涡轮机的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的运行条件；以及计算在一个周期上所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的退化。

【技术特征摘要】
2014.11.18 US 14/5464981.一种用于调谐燃气涡轮机的系统，包括：至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行动作调谐燃气涡轮机组，所述动作包括：基于测量的每个燃气涡轮机的环境条件命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到基本负荷水平；命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个燃气涡轮机的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的运行条件；以及计算在一个周期上所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的退化。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基本负荷与兆瓦功率输出值和测量的环境条件的排放值有关。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，响应于命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到基本负荷水平，每个燃气涡轮机不会达到所述额定兆瓦功率输出值或所述额定排放值中的至少一个。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置还被配置成将每个燃气涡轮机的相应测量的实际排放值和额定排放值之间的差转换成每个燃气涡轮机的相应的兆瓦功率输出值和在环境条件值下额定兆瓦功率输出值之间的差。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，调节每个燃气涡轮机的运行条件包括按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的运行条件，使得每个燃气涡轮机的输出接近然后达到相应额定兆瓦功率输出值，其中，按所述相应兆瓦功率输出值和所述额定兆瓦功率输出值之间的差的固定比例，调节所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的运行条件在图形空间上将每个燃气涡轮机排列在一条线上，所述图形空间描绘与每个燃气涡轮机的额定兆瓦功率输出/额定排放特征正交的兆瓦相对排放的关系。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，计算每个燃气涡轮机的退化包括：选择退化变量的集合，每个变量具有为所述燃气涡轮机组随机选择的退化值；基于调节的运行条件命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到所述基本负荷水平；以及在命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到所述基本负荷水平之后，计算所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的兆瓦-排放-点火温度参数。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，选择退化变量的集合包括：从影响燃气涡轮机类型的退化的大组变量中选择影响所述燃气涡轮机的类型的退化的变量的排序子组。8.一种包括程序代码的计算机装置，所述程序代码由至少一个计算装置执行时，引起所述至少一个计算装置通过执行动作调谐燃气涡轮机组，所述动作包括：基于测量的每个燃气涡轮机的环境条件命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到基本负荷水平；命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机调节相应输出以匹配额定兆瓦功率输出值，以及随后测量每个燃气涡轮机的实际排放值；基于相应测量的实际排放值和环境条件下的额定排放值之间的差，调节所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的运行条件；以及计算在一个周期上所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机的退化。9.根据权利要求8所述的计算机装置，其特征在于，所述基本负荷与兆瓦功率输出值和测量的环境条件的排放值有关。10.根据权利要求8所述的计算机装置，其特征在于，响应于命令所述燃气涡轮机组中的每个燃气涡轮机到基本负荷水平，每个燃气涡轮机不会达到所述额定兆瓦功率输出值或所述额定排放值中的至少一个。11.根据权利要求8所述的计算机装置，其特征在于，当所述计算机程序产品被执行时，引起所述至少一个计算装置将每个燃气涡轮机的相应测量的实际排放值和额定排放值之间的差转换成每个燃气涡轮机的相应的兆瓦功率输出值和在环境条件值下额...

【专利技术属性】
技术研发人员：LB小戴维斯，SA戴，RA摩根，HL小乔丹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US