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燃?xì)鉁u輪燃燒室控制系統(tǒng)的制作方法_4

文檔序號(hào):9239854閱讀:來源:國(guó)知局
變?yōu)榉€(wěn)態(tài)模式,如 方框240所指示的。在轉(zhuǎn)換240后,過程220可繼續(xù)進(jìn)行步驟224至238,但也可以通過EG 供應(yīng)系統(tǒng)78開始提取排氣42,如方框242所指示的。例如,如圖3中所指示的,可以從沿 著壓縮機(jī)部分152、燃燒室部分154和渦輪部分156的一個(gè)或多個(gè)提取點(diǎn)76提取排氣42。 依次地,過程220可從EG供應(yīng)系統(tǒng)78向烴生產(chǎn)系統(tǒng)12供應(yīng)提取的排氣42,如方框244所 指示的。然后,烴生產(chǎn)系統(tǒng)12可將排氣42注入到地面32,用于提高采收率法采油,如方框 246所指示的。例如,提取的排氣42可被圖1-3中圖解的EOR系統(tǒng)18的排氣注入EOR系統(tǒng) 112使用。
[0070] 如以上所提到的,在燃料70和氧化劑68之間維持化學(xué)計(jì)量的燃燒(或在預(yù)定的 化學(xué)計(jì)量比下燃燒)可能是特別困難的。例如,燃料70和氧化劑68的組成的變化、燃料70 和氧化劑68的流動(dòng)速率的變化或其他這類變化可導(dǎo)致非化學(xué)計(jì)量的燃燒或者偏離設(shè)定值 的化學(xué)計(jì)量比下的燃燒。再一次地,這可在熱的燃燒氣172中導(dǎo)致殘留氧化劑68和/或燃 料,其在某些下游過程中可能是不期望的。
[0071] 如以上所闡明的,根據(jù)本實(shí)施方式,在進(jìn)行過程220中,控制系統(tǒng)100可執(zhí)行一個(gè) 或多個(gè)控制程序以能夠在燃燒室160中在期望的燃料/氧化劑化學(xué)計(jì)量比下燃燒。在一個(gè) 控制程序中,控制系統(tǒng)100可接收關(guān)于氧化劑68和/或燃料70的流動(dòng)速率和/或組成的 信息,并且控制系統(tǒng)100可基于所有或部分該信息利用前饋控制調(diào)節(jié)燃料70和/或氧化劑 68至燃燒室160的流動(dòng)。
[0072] 在另一個(gè)控制程序中,控制系統(tǒng)100可接收關(guān)于排氣60、66的流動(dòng)速率和/或組 成的信息,并且控制系統(tǒng)100可基于所有或部分該信息利用反饋控制調(diào)節(jié)燃料70和/或氧 化劑68至燃燒室160的流動(dòng)。在這些實(shí)施方式的某些中,控制系統(tǒng)100可利用基于模型的 分析來確定反饋控制。
[0073] 以上所述的控制程序可以一起使用。即,在某些實(shí)施方式中,控制系統(tǒng)100可利用 前饋控制和反饋控制二者。圖5中概略地圖解了控制系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方式以及適合用 于進(jìn)行這種控制程序的相關(guān)分析部件的實(shí)例。特別地,圖5描繪了基于渦輪的服務(wù)系統(tǒng)14 的實(shí)施方式,其具有燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150、EG供應(yīng)系統(tǒng)78、EG處理系統(tǒng)54以及具有控制器 118和許多感測(cè)部件的當(dāng)量比控制系統(tǒng)260,這些感測(cè)部件將在以下詳細(xì)討論。
[0074] 通常,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260配置為控制氧化劑68和/或燃料70的流動(dòng)以能夠在 燃燒室160中氧化劑68和燃料70的化學(xué)計(jì)量的燃燒或在預(yù)定當(dāng)量比(例如,大約0. 95至 1. 05或大約1. 0)下燃燒以提供基本上化學(xué)計(jì)量的燃燒。例如,響應(yīng)于與燃料70的流動(dòng)、 氧化劑68的流動(dòng)以及在燃燒室160內(nèi)的運(yùn)行條件相關(guān)的信息,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260可調(diào)節(jié) 沿著燃料供應(yīng)路徑262燃料70的流動(dòng)、沿著氧化劑供應(yīng)路徑264氧化劑68的流動(dòng)、或其 組合。與運(yùn)行條件相關(guān)的信息可包括指示燃燒室160中燃燒動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù),例如在燃燒室 160內(nèi)燃燒的實(shí)際燃料-對(duì)-氧化劑比。響應(yīng)于此信息,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260,以及更具體 地控制器118,可調(diào)節(jié)沿著燃料70和/或氧化劑68各自的供應(yīng)路徑262、264的燃料70和 /或氧化劑68的流動(dòng)之一或二者,以朝向預(yù)定的當(dāng)量比或者燃料-對(duì)-氧化劑比(例如, 化學(xué)計(jì)量的燃料-對(duì)-氧化劑比)一一其可用作設(shè)定點(diǎn)一一移動(dòng)動(dòng)力學(xué)。再一次地,由控 制器118進(jìn)行的程序可包括前饋機(jī)制或反饋機(jī)制之一或二者。在其中二者用于控制的實(shí)施 方式中,控制可被認(rèn)為具有反饋分量和前饋分量??衫们梆伔至拷⒀刂剂瞎?yīng)路徑 262的燃料70的基線或粗略的流動(dòng)速率,而通過考慮漂移或其他流量變化可利用反饋分量 細(xì)化(refine)燃料70的流動(dòng)速率。另外地或可選地,根據(jù)這些機(jī)制可調(diào)節(jié)氧化劑68的流 動(dòng)速率。
[0075] 根據(jù)本公開,由控制器118進(jìn)行的控制的前饋分量通過分析至少燃料組成和氧化 劑組成,并且在某些實(shí)施方式中,除了組成信息之外,燃料70和/或氧化劑68的流動(dòng)速率、 環(huán)境溫度、濕度等等實(shí)現(xiàn),其可被間歇地、以規(guī)則的間隔或基本上連續(xù)地提供至控制器118。 因此,如所描繪的,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260包括配置為測(cè)量或以其他方式確定沿著燃料供應(yīng) 路徑262流動(dòng)的燃料70的流動(dòng)速率的燃料流量計(jì)266。如所描繪的,燃料流量計(jì)266可沿 著燃料供應(yīng)路徑262定位,或者可接收代表沿著燃料供應(yīng)路徑262流動(dòng)的燃料70的燃料 70的滑流。類似地,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260包括氧化劑流量計(jì)268,其配置為測(cè)量或以其他方 式確定沿著氧化劑供應(yīng)路徑264流動(dòng)的氧化劑68的流動(dòng)速率。如所描繪的,氧化劑流量計(jì) 268可沿著氧化劑供應(yīng)路徑264定位,或者可接收代表沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的流動(dòng)的氧 化劑68的氧化劑68的滑流。
[0076] 燃料流量計(jì)266和氧化劑流量計(jì)268可獨(dú)立地包括一個(gè)或多個(gè)任意合適類型的流 量分析設(shè)備,其包括但不限于熱質(zhì)量流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、質(zhì)量流量控制器、旋轉(zhuǎn) 活塞流量計(jì)、齒輪流量計(jì)(gear meter)、文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)、道爾管流量計(jì)(dall tube meter)、皮托管流量計(jì)、多孔壓力探頭流量計(jì)、錐式流量計(jì)(cone meter)、光學(xué)流量 計(jì)、電磁流量計(jì)或超聲波流量計(jì)。如所圖解的,燃料流量計(jì)266和氧化劑流量計(jì)268可通信 地連接到控制器118,并且可提供間歇地、以規(guī)則的間隔或基本上連續(xù)地提供指示燃料70 和氧化劑68各自流動(dòng)速率的反饋,或者可提供實(shí)際流動(dòng)速率值。例如,在其中燃料流量計(jì) 266和/或氧化劑流量計(jì)268是基于壓力的流量計(jì)的實(shí)施方式中,控制器118可接收壓力數(shù) 據(jù),并且可基于接收的壓力數(shù)據(jù)確定流動(dòng)速率。因此,在某些實(shí)施方式中,控制器118可包 括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器122上用于對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算以確定它們相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)速率的代碼。在 其他的實(shí)施方式中,控制器118可從燃料流量計(jì)266和/或氧化劑流量計(jì)268接收實(shí)際流 動(dòng)速率,并且可根據(jù)以下討論的算法/程序使用此數(shù)據(jù)。
[0077] 如以上所述的,控制器118也利用組成信息來產(chǎn)生前饋分量。根據(jù)實(shí)施方式,燃料 分析系統(tǒng)270可確定與燃料70相關(guān)的組成信息。例如,燃料分析系統(tǒng)270可確定在燃料 70內(nèi)可燃燒組分的濃度或相對(duì)含量,該可燃燒組分可包括但不限于C0、H2和甲烷(CH4)。因 此,燃料分析系統(tǒng)270可包括能夠分離、檢測(cè)和/或分析這些組分的一個(gè)或多個(gè)分析部件。 例如,燃料分析系統(tǒng)270可包括氣相色譜、紅外光譜儀、紫外/可見光光譜儀、熒光計(jì)、質(zhì)譜 儀、核磁共振(NMR)光譜儀、電子自旋共振(ESR)光譜儀、原子吸收單元等等的任意一個(gè)或 組合。在一些實(shí)施方式中,燃料分析系統(tǒng)270可包括CO傳感器、!12傳感器、CH4傳感器或類 似傳感器。
[0078] 雖然燃料分析系統(tǒng)270可合適地定位在沿著燃料供應(yīng)路徑262的任意點(diǎn)處,但在 圖解的實(shí)施方式中,燃料分析系統(tǒng)270配置為接收來自燃料供應(yīng)路徑26的燃料70的滑流 272。即,在圖解的實(shí)施方式中,沿著從燃料供應(yīng)路徑262偏向燃料分析系統(tǒng)270的路徑提 供滑流272。在運(yùn)行期間,燃料分析系統(tǒng)270分析燃料70的例如0)、4和CH 4濃度,并且間 歇地、以規(guī)則的間隔或基本上連續(xù)地發(fā)送燃料組成信息至控制器118。在其他實(shí)施方式中, 燃料分析系統(tǒng)270可間歇地、以規(guī)則的間隔或基本上連續(xù)地提供原始數(shù)據(jù)(例如,探測(cè)器信 號(hào))至控制器118,其可包括用于分析數(shù)據(jù)的代碼。
[0079] 控制器118也利用氧化劑組成信息以確定前饋分量。如以上所述的,氧化劑68將 通常包括壓縮的環(huán)境空氣、壓縮的富氧空氣、壓縮的貧氧空氣、氧氣或類似的氧化劑流。因 為通常在燃燒過程期間利用的氧化劑包括氧氣(O2),如所圖解的,當(dāng)量比控制系統(tǒng)270包括 沿著氧化劑供應(yīng)路徑264布置的氧傳感器274。氧傳感器274可包括能夠測(cè)量/檢測(cè)氧化 劑68的流中的氧氣量的任何合適的傳感器。這些傳感器包括,但不限于,基于氧化鋯的、基 于電化學(xué)的、基于紅外的、基于超聲波的以及基于激光的氧傳感器。氧傳感器274可通信地 連接到控制器118以間歇地、以規(guī)則的間隔或基本上連續(xù)地提供指示流經(jīng)氧化劑供應(yīng)路徑 264的氧化劑68中02量的反饋。在某些實(shí)施方式中,可假定或估計(jì)氧化劑68中02量,量 的假定或估計(jì)依賴于氧化劑68的來源(例如,環(huán)境空氣、富氧或貧氧空氣)。
[0080] 雖然圖解為僅具有一個(gè)燃料分析系統(tǒng)270和一個(gè)氧傳感器274,但當(dāng)量比控制系 統(tǒng)260可具有每個(gè)多于一個(gè),例如每個(gè)2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)或更多個(gè)。事實(shí)上,目前考慮了 任何數(shù)量的這類傳感器。而且,燃料分析系統(tǒng)270和氧傳感器274的定位不限于它們圖解 的位置。例如,燃料分析系統(tǒng)270可定位在沿著燃料供應(yīng)路徑262的任意點(diǎn)處,并且氧傳感 器274可定位在沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的任意點(diǎn)處。進(jìn)一步地,如以上所述的,在某些實(shí) 施方式中,氧傳感器274可以不沿著氧化劑供應(yīng)路徑264定位并且接收氧化劑68的滑流進(jìn) 行分析。
[0081] 再一次地,由控制器118進(jìn)行的控制動(dòng)作的前饋分量可導(dǎo)致調(diào)節(jié)沿著燃料供應(yīng)路 徑262的燃料70的流動(dòng)速率和/或調(diào)節(jié)沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的氧化劑68的流動(dòng)速 率。因此,除了以上所討論的感測(cè)部件之外,控制器118也可通信地連接到燃料流動(dòng)控制系 統(tǒng)276和氧化劑流動(dòng)控制系統(tǒng)278。如所圖解的,燃料流動(dòng)控制系統(tǒng)276至少包括燃料流 動(dòng)控制閥280和燃料流動(dòng)控制閥致動(dòng)器282。燃料流動(dòng)控制閥280沿著燃料供應(yīng)路徑262 布置,并且配置為沿著燃料供應(yīng)路徑262停止、開始、減少或增加燃料70的流動(dòng),這依賴于 其相對(duì)于燃料供應(yīng)路徑262的位置。燃料流動(dòng)控制閥280的位置由燃料流動(dòng)控制閥致動(dòng)器 282調(diào)節(jié),該燃料流動(dòng)控制閥致動(dòng)器282可以是伺服電機(jī)或類似的動(dòng)力設(shè)備(例如,步進(jìn)電 機(jī))。在這種實(shí)施方式中,燃料流動(dòng)控制閥致動(dòng)器282可包括伺服定位系統(tǒng),例如本地處理 設(shè)備,其配置為從控制器118接收控制信號(hào),并且,作為控制信號(hào)的結(jié)果,因此引起燃料流 動(dòng)控制閥致動(dòng)器282啟動(dòng)燃料流動(dòng)控制閥280。在其他的實(shí)施方式中,例如當(dāng)燃料流動(dòng)控制 系統(tǒng)276不處理數(shù)據(jù)或者基于控制信號(hào)確定適當(dāng)?shù)乃欧ㄎ唬刂破?18可確定適當(dāng)?shù)乃?服定位并且可發(fā)送適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)至流動(dòng)控制閥致動(dòng)器282以調(diào)節(jié)其位置。事實(shí)上,在某 些實(shí)施方式中,控制器118可包括一個(gè)或多個(gè)伺服定位模塊,其每個(gè)配置為提供適當(dāng)?shù)男?號(hào)至本文公開的流動(dòng)控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)它們各自的位置以達(dá)到期望的流動(dòng)水平。
[0082] 類似地,如所圖解的,氧化劑流動(dòng)控制系統(tǒng)278包括氧化劑流動(dòng)控制閥284和氧化 劑流動(dòng)控制閥致動(dòng)器286。氧化劑流動(dòng)控制閥284沿著氧化劑供應(yīng)路徑264布置,并且配 置為調(diào)節(jié)沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的氧化劑68的流動(dòng),這依賴于其相對(duì)于氧化劑供應(yīng)路徑 264的位置。氧化劑流動(dòng)控制閥284的位置由氧化劑流動(dòng)控制閥致動(dòng)器286調(diào)節(jié),該氧化劑 流動(dòng)控制閥致動(dòng)器286可以是伺服電機(jī)或類似的動(dòng)力設(shè)備。在這種實(shí)施方式中,氧化劑流 動(dòng)控制閥致動(dòng)器286可包括伺服定位系統(tǒng),例如本地處理設(shè)備,其配置為從控制器118接收 控制信號(hào)并且,作為控制信號(hào)的結(jié)果,因此引起氧化劑流動(dòng)控制閥致動(dòng)器286啟動(dòng)氧化劑 流動(dòng)控制閥284。在其他實(shí)施方式中,例如當(dāng)氧化劑流動(dòng)控制系統(tǒng)278不處理數(shù)據(jù)或基于控 制信號(hào)確定適當(dāng)?shù)乃欧ㄎ粫r(shí),控制器118可確定適當(dāng)?shù)乃欧ㄎ?,并且可發(fā)送適當(dāng)?shù)目?制信號(hào)至氧化劑控制閥致動(dòng)器286以調(diào)節(jié)其位置。
[0083] 再一次地,控制器118接收以上所述的信息(例如,間歇地、以規(guī)則的間隔或基本 上連續(xù)地),其包括燃料組成和流動(dòng)信息、氧化劑組成和流動(dòng)信息、環(huán)境條件(例如,溫度、 濕度)、關(guān)于燃料70和/或氧化劑68的溫度信息、或其任意組合以產(chǎn)生控制的前饋分量來 調(diào)節(jié)燃料70和/或氧化劑68至燃燒室160的流動(dòng)。例如,如果燃料組成改變(例如,由于 用于產(chǎn)生燃料的燃料反饋的變化),如果氧化劑流動(dòng)改變(例如,由于主氧化劑壓縮機(jī)中的 運(yùn)行可變性)等等,控制器118可發(fā)送控制信號(hào)至燃料流動(dòng)控制系統(tǒng)276和氧化劑流動(dòng)控 制系統(tǒng)278的任一個(gè)或兩者以調(diào)節(jié)燃料70和氧化劑68的流動(dòng)。然而,如以上所述的,除了 這種前饋控制之外,控制器118也可進(jìn)行反饋控制,其中作為指示在燃燒室160內(nèi)發(fā)生的燃 燒過程的反饋的結(jié)果,控制器118調(diào)節(jié)至燃燒室160的燃料和/或氧化劑流動(dòng)的任一個(gè)或 兩者。
[0084] 例如,如所描繪的,當(dāng)量比控制系統(tǒng)260也包括沿著排氣再循環(huán)路徑110布置的排 氣氧傳感器288,其可包括穿過壓縮機(jī)部分152、燃燒室部分154、渦輪部分156 (圖3)和EG 處理系統(tǒng)54的流動(dòng)路徑。排氣氧傳感器288配置為確定在排氣60內(nèi)的氧氣量(例如,質(zhì) 量濃度、體積濃度和/或摩爾濃度),并且可通信地連接到控制器118以便提供該組成信息 至控制器118。雖然圖解為沿著排氣再循環(huán)路徑110布置,但排氣氧傳感器288或另外的排 氣氧傳感器可不沿著排氣再循環(huán)路徑110定位,但是可從排氣再循環(huán)路徑110接收排氣60 的滑流,以確定排氣60中的氧氣量。而且,一個(gè)或多個(gè)排氣氧傳感器可定位在一個(gè)或多個(gè) 提取點(diǎn)76處(圖3)。事實(shí)上,在一些實(shí)施方式中,可能期望感測(cè)提供至壓縮機(jī)部分152的 排氣60的排氣組成,因?yàn)榕艢?0的組成可影響燃燒動(dòng)力學(xué)和燃燒產(chǎn)物。
[0085] 與排氣60相關(guān)的組成信息不限于排氣60的氧氣含量。相反,與排氣60相關(guān)的組 成信息可包括與〇)、!12、〇14』0!£、水或排氣60內(nèi)其他組分相關(guān)的信息。因此,當(dāng)量比控制系 統(tǒng)260可包括能夠檢測(cè)02、C0、C02、H2、CH4、水、NO x或類似的燃燒/部分燃燒產(chǎn)物的任意一 個(gè)傳感器或傳感器組合。另外,因?yàn)榭赡芷谕峁┡c這些潛在的燃燒產(chǎn)物相關(guān)的精確信息, 傳感器(例如,排氣氧傳感器288)可沿著在渦輪部分156和EG處理系統(tǒng)52之間的排氣再 循環(huán)路徑110定位,例如在排氣60穿過催化劑處理之前,其中某些組分(例如,C0、H2、02、 NOx)可以從排氣60去除。
[0086] 如以下詳細(xì)討論的,控制器118可利用獲得的與排氣60相關(guān)的組成信息,并且可 產(chǎn)生控制的反饋分量用于在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)節(jié)穿過燃料供應(yīng)路徑262的燃料70的流動(dòng)和/ 或沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的氧化劑68的流動(dòng),以調(diào)節(jié)燃料70對(duì)氧化劑68的比率,例如 以達(dá)到化學(xué)計(jì)量的燃燒。另外地或可選地,控制器118可利用基于模型的控制,其中傳感器 的輸出用作模型的輸入,其產(chǎn)生用于控制器118的輸入。實(shí)例模型包括基于物理的模型、計(jì) 算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型或有限元分析(FEA)模型。模型也可包括人工智能(Al)模型,例 如專家系統(tǒng)(例如,正向鏈專家系統(tǒng)、逆向鏈專家系統(tǒng))、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯系統(tǒng)、狀態(tài)向 量機(jī)(SVMs)、歸納推理系統(tǒng)、貝葉斯推理系統(tǒng)、或其組合。
[0087] 在某些實(shí)施方式中,控制器118可維持氧化劑流動(dòng)在預(yù)定速率下以不達(dá)到化學(xué)計(jì) 量的燃燒,但控制在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150上的負(fù)載。另一方面,控制器118可調(diào)節(jié)燃料70的 流動(dòng)以維持期望的當(dāng)量比。例如,因?yàn)榭赏ㄟ^變化多種壓縮機(jī)組件(例如,入口導(dǎo)向葉片) 控制氧化劑流動(dòng),由這些組件對(duì)改變氧化劑流動(dòng)的響應(yīng)可以是相對(duì)緩慢的(例如,在3和5 秒之間)。這可能不適合用于響應(yīng)組成中的快速變化。然而,燃料70的流動(dòng)可以通過以以 下詳細(xì)討論的方式移動(dòng)流動(dòng)控制閥更快速地調(diào)節(jié)。事實(shí)上,調(diào)節(jié)燃料70的流動(dòng)可更快速地 處理(address)氧化劑68和/或燃料70的組成的各種改變,和/或氧化劑68流動(dòng)的改變。 雖然至少由于這些原因,僅改變?nèi)剂?0的流動(dòng)以維持化學(xué)計(jì)量的燃燒可以是期望的,但本 公開不限于這種運(yùn)行。換句話說,除了或者代替調(diào)節(jié)燃料流動(dòng),還可以改變氧化劑68的流 動(dòng)以維持化學(xué)計(jì)量的燃燒,或者在目標(biāo)當(dāng)量比下的燃燒。
[0088] 如以上所述的,控制器118配置為使用前饋控制分量、反饋控制分量或其組合分 別控制沿著燃料供應(yīng)路徑262和/或氧化劑供應(yīng)路徑264的燃料70和/或氧化劑68的流 動(dòng)。特別地,如以上針對(duì)圖2所討論的,控制器118包括處理器120和存儲(chǔ)器122,其中處 理器120可包括一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備,并且存儲(chǔ)器122可包括一個(gè)或多個(gè)有形的、非臨時(shí)性 的、機(jī)器可讀的介質(zhì),其共同存儲(chǔ)處理器120可執(zhí)行的指令(例如,程序)以進(jìn)行本文所述 的分析和控制動(dòng)作。在實(shí)施方式中,可進(jìn)行一組或多組指令以產(chǎn)生前饋控制分量、反饋控制 分量或其組合。
[0089] 圖6圖解了前饋控制算法320的實(shí)施方式的流程圖,其中使用燃料和氧化劑組成 和/或流動(dòng)信息控制沿著燃料供應(yīng)路徑262 (圖5)的燃料70的流動(dòng)。具體地,如所圖解的, 前饋控制算法320開始于燃料組成輸入322和氧化劑組成輸入324。燃料組成輸入322可 包括信息例如燃料70的多種可燃燒組分(例如,C0、H2、CH4)的濃度,并且,如關(guān)于圖5所討 論的,可通過燃料分析系統(tǒng)270提供至控制器118。
[0090] 氧傳感器274可供應(yīng)氧化劑組成輸入324至控制器118,或者使用者可通過本地或 遠(yuǎn)程界面132、134(圖2)輸入氧化劑68的來源(例如,環(huán)境空氣、富氧空氣、貧氧空氣或氧 氣)至控制器118。因此,在實(shí)施方式中,氧氣組成輸入324可包括氧化劑68中02的濃度、 氧化劑68中O2的分壓、沿著氧化劑供應(yīng)路徑264的O2的流動(dòng)速率、或者氧化劑68中0 2的 這些或類似測(cè)量的任意組合。本文所討論的濃度信息也可以按照質(zhì)量每單位體積、質(zhì)量每 單位流量、摩爾濃度(摩爾每單位體積)或其他類似的度量標(biāo)準(zhǔn)提供。
[0091] 使用燃料和氧化劑組成輸入322、324,處理器120執(zhí)行一組或多組指令以進(jìn)行第 一計(jì)算326,如圖6中指示為CALC-I的,以確定第一輸出328。第一輸出328可以是適合用 于給定的燃料供應(yīng)(例如,燃料70的具體來源,其影響燃料70的組成)的化學(xué)計(jì)量燃燒的 燃料-對(duì)-氧化劑比,或者基于燃料70和氧化劑68的組成以及燃料70和氧化劑68的流 動(dòng)的當(dāng)量比。在其中第一輸出328為適合用于燃料70和氧化劑68的化學(xué)計(jì)量燃燒的燃 料-對(duì)-氧化劑比的實(shí)施方式中,這在本文指示為FORst。
[0092] 前饋控制算法320也利用輸入當(dāng)量比330,指示為ΦΚΕΡ,其代表設(shè)定點(diǎn)當(dāng)量比。換 句話說,Φ_330代表控制器118的目標(biāo)。因此,在其中期望化學(xué)計(jì)量燃燒的實(shí)施方式中, Φ_330可以在大約0. 95和1. 05之間,以便控制器118的目標(biāo)是使得在燃燒室160內(nèi)產(chǎn)生 的燃燒產(chǎn)物基本上不含O2,在EG處理系統(tǒng)54(圖2)中使用一種或多種催化劑將殘留量轉(zhuǎn) 化為其他形式(例如,還原的)。
[0093] ΦΚΕΡ330和第一輸出328 (例如,F(xiàn)ORst)經(jīng)歷第二計(jì)算332,指示為CALC-2的,其中 確定第二輸出334。在一個(gè)實(shí)施方式中,處理器120可執(zhí)行一組或多組指令以通過一一例如 ΦΚΕΡ 330乘以FORst--確定第二輸出334。因此,第二輸出328可以是期望的目標(biāo)或參考 燃料-對(duì)-氧化劑比(指示為FORkef的)。換句話說,在一些實(shí)施方式中,CALC-2332可以 是乘法步驟。
[0094] 使用第二輸出334和氧化劑流量值336 (例如,從圖5的氧化劑流量計(jì)274獲得的 氧化劑68的流動(dòng)速率),控制器進(jìn)行第二計(jì)算338,指不為CALC-3,其可以是前饋計(jì)算,以確 定燃料流量參考值340 (例如,期望的或參考的燃料流量)。在一個(gè)實(shí)施方式中,第三計(jì)算 338可包括氧化劑流量值336乘以第二輸出334 (FORkef),以確定適當(dāng)?shù)娜剂狭髁恐担ɡ纾?燃料70的流動(dòng)速率)用于化學(xué)計(jì)量的燃燒或用于在期望的當(dāng)量比下的燃燒(由ΦΚΕΡ330確 定)。
[0095] 如圖6中描繪的,提供燃料流量參考值340至燃料系統(tǒng)342以確定燃料流動(dòng)控制 閥280 (圖5)的適當(dāng)定位。燃料系統(tǒng)342確定可通過控制器118的伺服定位控制模塊進(jìn)行, 或者可以是燃料流動(dòng)控制系統(tǒng)276的一部分(例如,在圖5的燃料流動(dòng)控制閥致動(dòng)器282 上實(shí)施)。
[0096] 根據(jù)本實(shí)施方式,前饋控制算法320可被認(rèn)為是其中基于輸入控制燃料流動(dòng)的前 饋控制機(jī)制,該輸入不與算法320試圖控制的過程相關(guān)。換句話說,算法320不接收指示燃 燒室160中的燃燒是否在期望的當(dāng)量比下的反饋。相反,算法320簡(jiǎn)單地基于獨(dú)立于燃燒 過程的信息確定燃料流量參考值340。再一次地,可以利用這種前饋控制建立沿著燃料供應(yīng) 路徑262的燃料70的基線或粗略流動(dòng)。
[0097] 如以上所述的,雖然可利用前饋控制建立這種流動(dòng),可利用反饋控制細(xì)化燃料70 的流動(dòng)以考慮燃料70和/或氧化劑68的各自流動(dòng)中的測(cè)量缺陷或漂移或其他變化。因此, 本實(shí)施方式也提供組合的控制算法360的實(shí)施方式,如圖7中圖解為圖表的,其中前饋控制 與反饋控制組合(雖然可以使用任一個(gè)或二者)。
[0098] 如以上所述的,組合的控制算法360包括前饋算法部分362和反饋算法部分364。 如圖解的,前饋算法部分362大體對(duì)應(yīng)于圖6中描繪的前饋控制算法320,除了通過第三計(jì) 算338產(chǎn)生的燃料流量參考值340被代替稱為前饋分量366。在一些實(shí)施方式中,前饋分量 366可經(jīng)歷第一增益367,其可配置為由在0和1之間的因子調(diào)節(jié)前饋分量366 (即,第一增 益367可以將前饋分量366乘以0和1之間的任意值)。以這種方式,
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