專利名稱：基于排氣溫度對渦輪壓力比的渦輪控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所公開的主題的實施例大體上涉及用于控制渦輪的方法和系統(tǒng)，并且更特定而言，涉及用于控制渦輪的機(jī)構(gòu)和技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于例如動力設(shè)備或噴氣發(fā)動機(jī)的渦輪機(jī)基于新發(fā)現(xiàn)和更好的材料而不斷改進(jìn)。此外，這些機(jī)械的制造商經(jīng)受增加的壓力以使該機(jī)械生產(chǎn)或改進(jìn)得“更綠色”，即，減少操作時產(chǎn)生的污染量。因此，不斷地具有用于降低渦輪機(jī)的廢氣排放(特別是考慮使用各種氣體燃料的需要)的研究。滿足這些要求變得越來越困難，尤其是當(dāng)考慮到這些裝置的各種操作時。在 這些條件下，精確的渦輪機(jī)排氣溫度控制成為用以開發(fā)成功應(yīng)用的相關(guān)因素。用于降低由渦輪機(jī)產(chǎn)生的污染的一種方法基于排氣溫度對壓縮機(jī)壓力比的范式。在這方面，美國專利申請公布2008/0243352(其全部內(nèi)容通過引用而被包括在本文中)描述了，目前的控制系統(tǒng)可執(zhí)行調(diào)節(jié)燃料流率、入口導(dǎo)葉(IGV)以及其他控制輸入的調(diào)度算法以提供燃?xì)鉁u輪的安全且高效的操作。燃?xì)鉁u輪控制系統(tǒng)可接收操作參數(shù)和設(shè)置作為輸入，其結(jié)合調(diào)度算法確定渦輪控制設(shè)置以實現(xiàn)期望操作。測得的操作參數(shù)可包括壓縮機(jī)入口壓力和溫度、壓縮機(jī)出口壓力和溫度、渦輪排氣溫度以及發(fā)電機(jī)功率輸出。期望的操作設(shè)置可包括發(fā)電機(jī)功率輸出和排氣能量。調(diào)度(例如排氣溫度對壓縮機(jī)壓力比、燃料分裂對燃燒參考溫度、進(jìn)氣加熱(IBH)對IGV、壓縮機(jī)操作限制線對修正的速度和入口導(dǎo)葉等)被限定為用以基于離線現(xiàn)場測試或?qū)嶒炇覕?shù)據(jù)而針對已知的操作邊界(例如排放、動力、貧油熄火、壓縮機(jī)喘振、壓縮機(jī)結(jié)冰、壓縮機(jī)間隙、航空力學(xué)等)。調(diào)度的輸出然后確定控制系統(tǒng)輸入的適當(dāng)調(diào)整。由控制系統(tǒng)管理的典型控制輸入可包括燃料流率、燃燒器燃料分布(其也可被稱為“燃料分裂”)、壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉位置以及進(jìn)氣加熱流。圖I (其類似于美國專利申請公布2008/0243352的圖I)顯示了燃?xì)鉁u輪10的一個示例，其具有壓縮機(jī)12、燃燒器14、聯(lián)接至壓縮機(jī)12的渦輪16以及計算機(jī)控制系統(tǒng)(控制器)18。通向壓縮機(jī)12的入口管道20可將環(huán)境空氣供給至壓縮機(jī)12。入口管道20可具有管道、過濾器、濾篩和噪音減輕裝置，它們對流動通過入口 20并進(jìn)入壓縮機(jī)12的入口導(dǎo)葉21中的環(huán)境空氣的壓力損失有貢獻(xiàn)。用于渦輪的排氣管道22通過例如排放控制和噪音減輕裝置從渦輪10的出口引導(dǎo)燃燒氣體。由于構(gòu)件的增加并且由于堵塞入口 20和排氣管道22的灰塵和污垢，入口壓力損失和背壓的量可隨著時間改變。渦輪10可驅(qū)動產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)24。如美國專利申請公布2008/0243352中所述的那樣，可通過若干傳感器26來監(jiān)測燃?xì)鉁u輪10的操作，傳感器被設(shè)計成用以測量渦輪10、發(fā)電機(jī)和周圍環(huán)境的不同性能相關(guān)的變量。例如，成組的冗余溫度傳感器26可監(jiān)測圍繞燃?xì)鉁u輪的環(huán)境溫度、壓縮機(jī)排放溫度、渦輪排氣溫度以及通過燃?xì)鉁u輪10的氣流的其他溫度測量。類似地，成組的冗余壓力傳感器26可監(jiān)測壓縮機(jī)入口和出口渦輪排氣處、通過燃?xì)鉁u輪10的氣流中的其他位置處的環(huán)境壓力以及靜態(tài)和動態(tài)壓力水平。成組的冗余濕度傳感器26 (例如干球溫度計和濕球溫度計)可測量壓縮機(jī)12的入口管道中的環(huán)境濕度。成組的冗余傳感器26還可包括流量傳感器、速度傳感器、火焰探測傳感器、閥門位置傳感器、導(dǎo)葉角度傳感器等，它們感測與燃?xì)鉁u輪10的操作相關(guān)的各種參數(shù)。如本文中所用的，“參數(shù)”指可用來限定渦輪的操作條件的項目，例如但不限于渦輪的限定位置處的溫度、壓力以及氣流。在美國專利申請公布2008/0243352A中還描述了，燃料控制系統(tǒng)28調(diào)節(jié)從燃料源流動至燃燒室14的燃料、流到第一級燃料噴嘴和第二級燃料噴嘴中的燃料之間的一個或更多分裂以及與流到燃燒室中的第二級空氣混合的燃料的量。燃料控制系統(tǒng)28也可選擇用于燃燒器的燃料的類型。燃料控制系統(tǒng)28可為單獨的單元或者可為主控制器18的構(gòu)件?？刂破?8可為具有至少一個處理器的計算機(jī)系統(tǒng)，處理器執(zhí)行程序和操作以使用傳感器輸入和來自操作人員的指示而控制燃?xì)鉁u輪的操作。由控制器18執(zhí)行的程序和操作可包括(尤其是)感測或建模操作參數(shù)、建模操作邊界、應(yīng)用操作邊界模型、應(yīng)用調(diào)度算法以及應(yīng)用邊界控制邏輯以關(guān)閉邊界上的循環(huán)?？刂破?8所產(chǎn)生的命令可導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪上的促動器例如調(diào)整燃料源和燃燒器之間的閥(促動器27)，該閥調(diào)節(jié)流至燃燒器的燃料的流率、燃料分裂和類型；調(diào)整壓縮機(jī)上的入口導(dǎo)葉21 (促動器29);調(diào)整進(jìn)氣加熱；以及激活燃?xì)鉁u輪上的其它控制設(shè)置。序列號為2002/0106001和2004/0076218的美國專利申請(其全部內(nèi)容通過引用而被包括到本文中)描述了用于調(diào)整渦輪控制算法的方法和系統(tǒng)以提供燃?xì)鉁u輪的點火溫度和燃燒參考溫度的精確計算，因為工作流體中的水蒸汽含量與設(shè)計值大大不同。這些參考物使用渦輪排氣溫度和渦輪壓力比公開，用于控制點火溫度。然而，傳統(tǒng)的方法和系統(tǒng)受限于其控制燃?xì)鉁u輪的能力，并且因此，將需要提供獲得更精確的點火溫度控制和/或更精確的燃燒參數(shù)控制和/或更精確的廢氣排放控制的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例性實施例，有一種用于控制包括壓縮機(jī)、燃燒器和至少一個渦輪的燃?xì)鉁u輪的操作點的方法。該方法包括確定渦輪的排氣處的渦輪排氣壓力的步驟；測量壓縮機(jī)處的壓縮機(jī)壓力排放的步驟；基于渦輪排氣壓力和壓縮機(jī)壓力排放確定渦輪壓力比的步驟；根據(jù)渦輪壓力比計算渦輪的排氣處的排氣溫度的步驟；確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由排氣溫度和渦輪壓力比限定的平面中的步驟，其中，參考排氣溫度曲線包括對于操作燃?xì)鉁u輪而言最佳的那些點；以及，控制燃?xì)鉁u輪以維持操作點在參考排氣溫度曲線上的步驟。根據(jù)另一示例性實施例，有一種燃?xì)鉁u輪，其具有用于控制該燃?xì)鉁u輪的操作點的控制裝置。該燃?xì)鉁u輪包括壓縮機(jī)、燃燒器、至少一個渦輪、壓力傳感器以及處理器，壓縮機(jī)配置為用以壓縮流體，燃燒器連接至該壓縮機(jī)的排放處并配置為用以混合壓縮流體與燃料，至少一個渦輪連接至壓縮機(jī)并配置為用以使燃燒過的氣體從燃燒器膨脹以產(chǎn)生動力至燃?xì)鉁u輪的輸出，壓力傳感器設(shè)置在壓縮機(jī)的排放處以測量壓縮機(jī)壓力排放，處理器與壓力傳感器通信。該處理器還配置為用以確定渦輪的排氣處的渦輪排氣壓降；基于渦輪排 氣壓力和壓縮機(jī)壓力排放而確定渦輪壓力比；根據(jù)渦輪壓力比計算渦輪的排氣處的排氣溫度；確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由排氣溫度和渦輪壓力比限定的平面中，其中，參考排氣溫度曲線包括對于操作燃?xì)鉁u輪而言最佳的那些點；以及，控制燃?xì)鉁u輪以維持操作點在參考排氣溫度曲線上。根據(jù)又一示例性實施例，有一種包括計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，該指令在執(zhí)行時，執(zhí)行用于控制包括壓縮機(jī)、燃燒器和至少一個渦輪的燃?xì)鉁u輪的操作點的方法。該方法包括確定渦輪的排氣處的渦輪排氣壓力的步驟；測量壓縮機(jī)處的壓縮機(jī)壓力排放的步驟；基于渦輪排氣壓力和壓縮機(jī)壓力排放確定渦輪壓力比的步驟；根據(jù)渦輪壓力比計算渦輪的排氣處的排氣壓力的步驟；確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由排氣溫度和渦輪壓力比限定的平面中的步驟，其中，參考排氣溫度曲線包括對于操作燃?xì)鉁u輪而言最佳的那些點；以及，控制燃?xì)鉁u輪以維持操作點在參考排氣溫度曲線上的步驟。


被包括在說明書中并構(gòu)成該說明書的一部分的附圖顯示了一個或更多實施例，并且與描述一起說明了這些實施例。在附圖中
圖I是常規(guī)燃?xì)鉁u輪的示意 圖2是在所公開主題的一實施例中考慮的燃?xì)鉁u輪的示意 圖3是根據(jù)一示例性實施例的顯示渦輪的排氣溫度對壓力比的變化的曲線 圖4是根據(jù)一示例性實施例的燃?xì)鉁u輪的操作點和最佳操作點之間的關(guān)系的示意性圖示；
圖5是根據(jù)一示例性實施例的排氣溫度對渦輪壓力比平面的示意 圖6是根據(jù)一示例性實施例的圖5的平面中的參考排氣溫度曲線的示意 圖7是根據(jù)一示例性實施例的顯示用于計算渦輪的排氣溫度設(shè)定點的步驟的流程圖； 圖8是根據(jù)一示例性實施例的顯示用于控制燃?xì)鉁u輪的步驟的流程圖；以及 圖9是用來控制燃?xì)鉁u輪的控制器的示意圖。
具體實施例方式示例性實施例的下列描述引用了附圖。不同附圖中的相同參考標(biāo)號表示相同或類似的元件。下面的詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。而是，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。為了簡單起見，下面的實施例關(guān)于單軸式燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的術(shù)語和結(jié)構(gòu)而論述。然而，下面將論述的實施例不限于這些系統(tǒng)，而是可應(yīng)用于其他系統(tǒng)，例如多軸式燃?xì)鉁u輪。貫穿該說明書對“一個實施例”或“一實施例”的引用意指結(jié)合一實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在所公開主題的至少一個實施例中。因此，用語“在一個實施例中”或“在一實施例中”貫穿該說明書在各個地方的出現(xiàn)未必指相同的實施例。此外，該特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何合適方式組合在一個或更多實施例中。如上面關(guān)于圖I所論述的那樣，可測量和/或計算渦輪10的各種參數(shù)用于確定將要監(jiān)測的期望量。這樣的量是渦輪的點火溫度。通過將渦輪的點火溫度維持在最佳范圍內(nèi)，渦輪的操作被認(rèn)為是平穩(wěn)的且在控制下。當(dāng)渦輪的點火溫度離開最佳范圍時，控制器18配置為用以改變例如壓縮機(jī)的空氣流率，并且因此改變壓縮機(jī)壓力比，用以調(diào)整點火溫度?？膳袛帱c火溫度離開最佳范圍的事件是，例如，燃?xì)鉁u輪的負(fù)荷變化或氣體燃料組分變化。
然而，下面要論述的新穎的實施例不依靠用于控制燃?xì)鉁u輪的傳統(tǒng)范式，而是依靠一種新穎的范式，例如，基于渦輪壓力比控制渦輪排氣溫度。這種新穎的范式提供了對燃?xì)鉁u輪的狀態(tài)的更精確估計，并且對燃?xì)鉁u輪的運行中出現(xiàn)的變化(例如負(fù)荷變化)也更加敏感。根據(jù)一示例性實施例，根據(jù)渦輪壓力比來確定排氣溫度，并且排氣溫度被監(jiān)測和維持在一定邊界內(nèi)，用于確保燃?xì)鉁u輪的高效操作，例如，適應(yīng)基本負(fù)荷、低負(fù)荷、高負(fù)荷等。下面關(guān)于圖2論述了關(guān)于確定排氣溫度和渦輪壓力比的更多細(xì)節(jié)。圖2顯示了具有壓縮機(jī)32的燃?xì)鉁u輪30，該壓縮機(jī)32配置為用以接收通過入口管道36的流體(例如空氣)。傳感器34可布置在入口管道36中，用于測量壓力、溫度、濕度等中的至少一項。流體被壓縮機(jī)32壓縮并且壓縮流體經(jīng)由通路42被送至燃燒器40而與由供給管道44供應(yīng)的燃料(例如天然氣)混合。更多傳感器34可布置在燃燒器40中或周圍，用于測量壓縮流體和/或燃料的特性。在燃燒器40中發(fā)生燃燒并且該燃燒使壓縮流體和燃料的混合物的溫度升高至點火溫度。燃料經(jīng)由供給管道44而被提供至第一級燃燒器和第二級燃燒器，如之后所公開的那樣。閥45a和45b用于提供燃料至第一級燃燒器和第二級燃 燒器?？刂茊卧?0還配置為用以調(diào)節(jié)閥45a和45b，以提供所需比例的燃料至第一級閥和第二級閥。具有很高能量的燃燒氣體的流經(jīng)由管道52供應(yīng)至渦輪50，渦輪50可用軸56機(jī)械地連接至發(fā)電機(jī)54。發(fā)電機(jī)54可產(chǎn)生電力。渦輪50還經(jīng)由軸58機(jī)械地連接至壓縮機(jī)30，因而將所需的驅(qū)動動力供應(yīng)至壓縮機(jī)30。排出氣體通過出口管道60從渦輪50排出。入口管道52和出口管道60均可由傳感器34監(jiān)測。來自傳感器34的數(shù)據(jù)被提供至控制單元70?？刂茊卧?0可經(jīng)由輸入端口 72接收額外的數(shù)據(jù)?；谟煽刂茊卧?0計算的過程，各種命令經(jīng)由輸出端口 74提供至燃?xì)鉁u輪30的不同部分，例如使靜葉旋轉(zhuǎn)的命令、改變軸的旋轉(zhuǎn)速度的命令等。之后論述控制單元70的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)一示例性實施例，對燃?xì)鉁u輪的建議的新控制基于渦輪排氣溫度(ttx)對渦輪壓力比(tpr)，其中，ttx在出口 60處測量/確定，tpr被測量/確定為壓縮機(jī)32的排放壓力與渦輪50的排氣壓力之間的比值。參考圖2，壓縮機(jī)32的排放壓力在點80處測量，并且渦輪50的排氣壓力在點60處測量。然而，根據(jù)一示例性實施例，可在燃燒器40內(nèi)、在渦輪50的入口處或渦輪50內(nèi)測量/估計排氣壓力。后面更詳細(xì)地論述了這些壓力。應(yīng)當(dāng)注意，下面論述的用于確定ttx的特例是用于說明的目的并且不限制所公開的主題。圖3顯示了(ttx, tpr)平面。該平面中的每個點可被認(rèn)為屬于如圖4中所示的集合A。集合A被限定為包括燃?xì)鉁u輪30基于燃燒模型的操作點。集合A包括點的子集B。這些點如下面論述的那樣確定并被限定為燃?xì)鉁u輪30的最佳操作點。平面(ttx，tpr)的這些點，即，與恒定的點火溫度、恒定的速度、恒定的IGV角度、恒定的空氣比濕度以及恒定的抽氣條件對應(yīng)的來自集合A的點可由曲線90呈現(xiàn)，該曲線90可具有向上的凹度。渦輪壓力比tpr可隨壓縮機(jī)入口溫度改變。在逼近曲線90時引入的誤差(曲線90可為拋物線，帶有其密切直線92)在tpr=tpr(l處較小并且對于接近tpr。的tpr值而言可忽略。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到,可使用其他近似函數(shù)。逐漸改變壓縮機(jī)入口溫度、壓縮機(jī)速度和IGV角度，曲線90逐漸變化，例如，在其主導(dǎo)數(shù)方面沒有任何連續(xù)性。因此，恒定的點火溫度軌跡(其可基于ttx計算)可通過密切直線92的線性插值來近似獲得?；谏厦嬲撌龅募螧中的點，應(yīng)用后面要論述的函數(shù)f，以確定屬于集合C的點。集合C的點是燃?xì)鉁u輪按照控制邏輯操作的設(shè)定點。換而言之，計算了屬于集合C的點，如下面論述的那樣，并且燃?xì)鉁u輪30的操作者控制一些參數(shù)以將燃?xì)鉁u輪維持在集合C內(nèi)。圖4顯示了該構(gòu)思。根據(jù)一示例性實施例，函數(shù)f可以被限定為f = g h 1，其中g(shù)、h、l是數(shù)學(xué)函數(shù)或運算符。例如，g可為帶有適當(dāng)?shù)娜剂咸匦缘木€性插值，h可為IGV角度和燃?xì)鉁u輪速度的雙線性插值，并且I可為由P Τ((1-γ)/γ)=常量給出的多變修正。設(shè)定域B、上域C完全通過函數(shù)f來限定。B中的局部擾動產(chǎn)生C中的局部擾動。根據(jù)應(yīng)用，可使用更多或更少的函數(shù)或不同函數(shù)來限定函數(shù)f。換而言之，可使用其他函數(shù)或不同數(shù)量的函數(shù)來取代上面論述的g、h和I函數(shù)。
現(xiàn)在論述集合ttx溫度的確定，其是維持燃?xì)鉁u輪30的高效操作所期望的。假設(shè)燃?xì)鉂欇喛稍谙率龇秶胁僮鲗τ诃h(huán)境溫度tamb,考慮范圍tambg ( tamb ( tambi；對于IGV角度igv，考慮范圍igvy ^ igv ( ig'，并且對于燃?xì)鉁u輪速度tnh，考慮范圍tnhH ( tnh ( tnhk。還假設(shè)渦輪被控制在最佳點火溫度?；谏鲜龇秶?燃?xì)鉁u輪的操作點可通過下述點所限定的曲線而表示在圖5所示的(ttx，tpr)空間中。對于貧燃料和對于最低環(huán)境溫度而言，有四個點Al到A4 ;對于貧燃料和對于最高環(huán)境溫度而言，有四個點BI到B4 ;對于富燃料和最低環(huán)境溫度而言，有四個點Cl到C4 ;并且對于富燃料和最高環(huán)境溫度而言，有四個點Dl到D4。點的數(shù)量可根據(jù)插值函數(shù)的性質(zhì)而改變。貧燃料和富燃料如下面那樣限定。用于工業(yè)應(yīng)用的燃?xì)鉁u輪使用包括多于90%CH4的天然氣。天然氣被認(rèn)為是富氣體燃料。將天然氣與惰性氣體(例如氮、二氧化碳和氬)混合產(chǎn)生了較貧的氣體燃料，即，較低的LHV值(LHV是氣體的較低熱值并且描述了可通過燃燒氣體從由單位質(zhì)量的氣體獲得的能量的量)。通過將天然氣與較重的烴(例如乙烷、丙烷和/或丁烷)混合，可獲得富燃料。對于上面論述的點集中的每個點，使用兩個雙線性插值(上面論述的函數(shù)g)計算中心點(A5、B5、C5和D5)。雙線性插值是線性插值在規(guī)則網(wǎng)格上對于兩個變量的插值函數(shù)的擴(kuò)展。雙線性插值首先在一個方向上執(zhí)行線性插值，并且然后再在另一方向上執(zhí)行線性插值。點A5和點B5限定了貧氣體的溫度控制曲線100，并且點C5和點D5限定了富氣體的溫度控制曲線102。如上面論述的那樣，可使用不同于雙線性插值的另一函數(shù)?；贚HV_in#、LHVsn#和LHViinft，通過使用對應(yīng)于兩條控制曲線100和102上的實際壓力比的兩個坐標(biāo)的線性插值(上面論述的函數(shù)h，或者在其他應(yīng)用中，其他函數(shù))來確定ttx設(shè)定點。如果對于其他條件和/或所考慮的參數(shù)值計算更多的點，則可確定更多的ttx設(shè)定&將這些點對于相應(yīng)的tpr比描出導(dǎo)致了圖6所示的參考排氣溫度曲線104。應(yīng)當(dāng)注意，參考排氣溫度曲線104在兩條控制曲線100和102之間。根據(jù)一示例性實施例(未顯示)，曲線104平行于曲線100和102。用于計算ttx 的步驟可表示在圖7中所示的框圖中。根據(jù)該圖，數(shù)據(jù)選擇單元110接收環(huán)境溫度tamb、靜葉IGV的旋轉(zhuǎn)角度、軸的旋轉(zhuǎn)速度tnh以及富氣體矩陣數(shù)據(jù)作為輸入。富氣體矩陣數(shù)據(jù)的一個示例為
權(quán)利要求
1.一種用于控制包括壓縮機(jī)、燃燒器和至少一個渦輪的燃?xì)鉁u輪的操作點的方法，所述方法包括 確定所述渦輪的排氣處的渦輪排氣壓力； 測量所述壓縮機(jī)處的壓縮機(jī)壓力排放； 基于所述渦輪排氣壓力和所述壓縮機(jī)壓力排放而確定渦輪壓力比； 根據(jù)所述渦輪壓力比計算所述渦輪的排氣處的排氣溫度； 確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由所述排氣溫度和所述渦輪壓力比限定的平面中，其中，所述參考排氣溫度曲線包括對于操作所述燃?xì)鉁u輪而言最佳的那些點；以及 控制所述燃?xì)鉁u輪以維持所述操作點在所述參考排氣溫度曲線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 調(diào)整布置在所述壓縮機(jī)的入口處的入口導(dǎo)葉的角度，以維持所述操作點在所述參考排氣溫度曲線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 使用所述參考排氣溫度曲線來控制所述燃燒器的點火溫度，其中，所述點火溫度是所述渦輪的第一級噴嘴下游的燃燒產(chǎn)物的溫度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述確定渦輪排氣壓力的步驟包括 計算歸因于所述渦輪的煙道中的物質(zhì)流動的排氣壓降； 計算歸因于煙囪效應(yīng)的壓力恢復(fù)，其中，所述煙囪效應(yīng)歸因于所述渦輪的排氣和到大氣的煙道排放之間的高差；以及 將歸因于所述物質(zhì)流動的所述排氣壓降和所述壓力恢復(fù)加在一起而獲得所述渦輪排氣壓力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述渦輪排氣壓力取決于P ，其為所述排氣在實際排氣溫度和實際環(huán)境壓力下的密度；P 其為所述排氣在所述參考排氣溫度和參考環(huán)境壓力下的密度；P 其為所述環(huán)境空氣在實際壓力和溫度下的密度；P 其為所述環(huán)境空氣在參考壓力和溫度下的密度；Λ h，其為燃?xì)鉁u輪排氣和到大氣的煙道排放之間的所述高差；v，其為所述煙道內(nèi)的排氣速度，其為參考排氣溫度其為頭際排氣溫度；pamb^^,其為參考環(huán)境壓力;pamb其為頭際環(huán)境壓力；P入口其為所述壓縮機(jī)入口處的實際空氣壓力；P入口#￥其為所述壓縮機(jī)入口處的參考空氣壓力；tamb，其為環(huán)境溫度；t入口，其為所述壓縮機(jī)入口處的實際空氣溫度；t入口#it，其為所述壓縮機(jī)入口處的參考空氣溫度；tnh 其為所述壓縮機(jī)的實際速度；tnh#if，其為所述壓縮機(jī)的參考速度其為實際igv角度，其為參考igv角度；W空氣其為所述壓縮機(jī)入口處的實際空氣質(zhì)量流率;W空氣#it，其為所述壓縮機(jī)入口處的參考空氣質(zhì)量流率;W排氣，其為實際排氣質(zhì)量流率;W燃料其為燃料質(zhì)量流率其為從壓縮機(jī)排放處抽出的空氣的部分，其為參考燃料空氣質(zhì)量比；LHV，其為參考?xì)怏w燃料的LHV ;LHV_#，其為實際氣體燃料的LHV ;sh，其為空氣比濕度；ha,其為潮濕空氣；wv,其為水蒸汽；da,其為干燥空氣；SGXX,其為ha、wv或da的比重；P xx,其為ha、wv或da的密度；mxx,其為ha、wv或da的質(zhì)量；以及Vxx,其為ha、wv或da的體積。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，確定所述渦輪壓力比的所述步驟包括將所述壓縮機(jī)壓力排放除以所述渦輪排氣壓力而獲得所述渦輪壓力比。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，計算所述排氣溫度的所述步驟包括 確認(rèn)用于所述燃?xì)鉁u輪的多個操作點在由所述排氣溫度和所述渦輪壓力比限定的平面中； 將多個雙線性插值應(yīng)用至所確認(rèn)的多個點；以及 確定針對貧氣體的第一點集和針對富氣體的第二點集。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 將線性插值應(yīng)用至所述第一集合和所述第二集合中的點，所述點具有相同的渦輪壓力比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 將多變修正應(yīng)用至所述線性插值的結(jié)果，以計算設(shè)定點排氣溫度。
10.一種燃?xì)鉁u輪，具有用于控制所述燃?xì)鉁u輪的操作點的控制裝置，所述燃?xì)鉁u輪包括 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)配置為用以壓縮流體； 燃燒器，所述燃燒器連接至所述壓縮機(jī)的排放處并配置為用以混合壓縮流體與燃料；至少一個渦輪，所述至少一個渦輪連接至所述壓縮機(jī)并配置為用以使燃燒過的氣體從所述燃燒器膨脹以產(chǎn)生動力至所述燃?xì)鉁u輪的輸出； 壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述壓縮機(jī)的排放處，以測量壓縮機(jī)壓力排放；以及 處理器，所述處理器與所述壓力傳感器通信并配置為用以 確定所述渦輪的排氣處的渦輪排氣壓降， 基于所述渦輪排氣壓力和所述壓縮機(jī)壓力排放而確定渦輪壓力比； 根據(jù)所述渦輪壓力比計算所述渦輪的排氣處的排氣溫度； 確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由所述排氣溫度和所述渦輪壓力比限定的平面中，其中，所述參考排氣溫度曲線包括對于操作所述燃?xì)鉁u輪而言最佳的那些點；以及控制所述燃?xì)鉁u輪以維持所述操作點在所述參考排氣溫度曲線上。
全文摘要
包括壓縮機(jī)、燃燒器和至少一個渦輪的燃?xì)鉁u輪，用于控制該燃?xì)鉁u輪的操作點的軟件和方法。該方法包括確定渦輪的排氣處的渦輪排氣壓力；測量壓縮機(jī)處的壓縮機(jī)壓力排放；基于渦輪排氣壓力和壓縮機(jī)壓力排放而確定渦輪壓力比；根據(jù)渦輪壓力比計算渦輪的排氣處的排氣溫度；確認(rèn)參考排氣溫度曲線在由排氣溫度和渦輪壓力比限定的平面中；以及，控制燃?xì)鉁u輪以維持操作點在參考排氣溫度曲線上。
文檔編號F23R3/34GK102713209SQ201080062596
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者C.博塔雷利 申請人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司