專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的非線性燃料轉(zhuǎn)換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)控制的方法，而更具體 地涉及一種方法，其用于控制在以氣體燃料操作和以液體燃料操作之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速率(transfer rate),以減少非所需的操作模式 中的時(shí)間，由此防止對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒硬件的過度磨損和損壞。
背景技術(shù)：
燃料供應(yīng)系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪機(jī)一般并不同時(shí)燃燒氣體燃料和液體燃料。而且，當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒液體燃料時(shí)，氣體燃料供應(yīng)就會(huì)關(guān)閉。類似地，當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒氣體燃料時(shí)，液體燃料供應(yīng)就會(huì)關(guān)閉。燃料轉(zhuǎn)換發(fā)生在燃?xì)鉁u輪機(jī)操作期間(當(dāng)燃料供應(yīng)從液體燃料切換到 氣體燃料時(shí))，反之亦然?？梢匀紵后w燃料和氣體燃料的燃?xì)鉁u輪機(jī)需要液體燃料吹洗 系統(tǒng)以清潔液體燃料燃燒器內(nèi)的燃料噴嘴。液體燃料供應(yīng)系統(tǒng)一般 在燃?xì)鉁u輪機(jī)以氣體燃料操作時(shí)是關(guān)閉的。當(dāng)液體燃料系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)， 吹洗系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，以把任何殘留液體燃料從燃燒器噴嘴沖出，并提供 持續(xù)的冷卻氣流給噴嘴。圖1是具有液體燃料系統(tǒng)和氣體燃料系統(tǒng)的示范性燃?xì)鉁u輪機(jī) 的簡(jiǎn)單示意圖。圖1示意性地顯示了具有液體燃料系統(tǒng)102和液體燃 料吹洗系統(tǒng)104的燃?xì)鉁u輪機(jī)100。燃?xì)鉁u輪機(jī)還可以用氣體例如自 然氣體來(lái)運(yùn)行，并包括氣體燃料系統(tǒng)106。燃?xì)鉁u輪機(jī)的其它主要部 件包括主壓縮器108、燃燒器110、渦輪機(jī)112和控制器114。燃?xì)?br> 渦輪機(jī)112的功率輸出是旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)軸桿116,其可以聯(lián)接到可以產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)130上。在示范性工業(yè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中顯示了，燃燒器可以是環(huán)形陣列的燃燒室、也即燃燒罐118,其每個(gè)都具有液體燃料噴嘴120和氣體燃 料噴嘴122(單個(gè)燃燒器可以根據(jù)設(shè)計(jì)而具有一個(gè)或多個(gè)氣體或液體 燃料噴嘴)。燃燒器可以可選地是環(huán)形的室。燃燒在燃燒罐內(nèi)靠近噴 嘴的噴嘴下游處開始?？諝鈴膲嚎s器108環(huán)繞流動(dòng)并經(jīng)過燃燒罐118 以提供燃燒用氧。而且，注水噴嘴124設(shè)置在燃燒器110內(nèi)以給熱燃 氣體增加能量。液體燃料系統(tǒng)吹洗用的空氣可以由壓縮器108提供，由吹洗空 氣壓縮器(未顯示)推進(jìn)而由系統(tǒng)其它元件(未顯示)控制。當(dāng)燃?xì)鉁u輪 機(jī)100以自然氣體(或其它氣體燃料)操作時(shí)，液體燃料吹洗系統(tǒng)104 把已壓縮空氣經(jīng)過液體燃料102系統(tǒng)的液體燃料噴嘴120吹入液體燃 料系統(tǒng)102中，以吹洗液體燃料，并提供持續(xù)的冷卻空氣流給液體燃 料噴嘴120。類似地，當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)100以液體燃料操作時(shí)，氣體燃 料吹洗系統(tǒng)128把已壓縮空氣吹入氣體燃料系統(tǒng)106以吹洗空氣燃料 并冷卻氣體燃料噴嘴122。圖2是帶有現(xiàn)有液體燃料系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單示意 圖。液體燃料從液體燃料源205提供給液體燃料系統(tǒng)200。液體燃料 系統(tǒng)200包括到分流器230的流動(dòng)路徑，其經(jīng)過低壓過濾器210、燃 料泵215、旁^^控制閥220和閉塞閥225。壓力釋放閥235、旁路控 制閥220和閉塞閥225可以使液體燃料流經(jīng)過循環(huán)路線240而循環(huán)， 從而到達(dá)低壓過濾器210的上游側(cè)。分流器230把液體燃料流分到多 個(gè)液體燃料流動(dòng)路徑上，這些^f各徑分別引至單獨(dú)的燃燒罐270。分流 器下游的每個(gè)液體燃料流動(dòng)路徑都包括三通(端蓋)閥245和分配閥 260 (在進(jìn)入燃燒罐270之前)。三通閥245允許從液體燃術(shù)牛流動(dòng)路徑(如上所述)或從液體燃料吹 洗空氣系統(tǒng)280到燃燒罐噴嘴的流。三通閥245設(shè)計(jì)成可選擇地允許
從液體燃料到燃燒器噴嘴120的流動(dòng)，從而防止燃料到液體燃料吹洗 空氣系統(tǒng)的回流，或允許吹洗空氣到燃燒器噴嘴120，從而防止吹洗 空氣到三通閥上游的液體燃料系統(tǒng)的回流。通過防止吹洗空氣進(jìn)入 液體燃料系統(tǒng)，與燃料供應(yīng)源形成的空氣-燃料界面就得以減小。當(dāng)氣體燃料供應(yīng)到渦輪機(jī)時(shí)，三通閥245定位成禁止液體燃料 流通過而允許吹洗空氣通過，以燃燒器內(nèi)的冷卻燃料噴嘴。當(dāng)液體 燃料啟用時(shí)，這種吹洗必須停止。三通(端蓋)隔離閥把吹洗空氣與液 體燃料分開。燃料系統(tǒng)不需要該硬件；也可以使用二通止回閥或二 通開關(guān)閥。圖3顯示了簡(jiǎn)化的氣體燃料系統(tǒng)。氣體燃料系統(tǒng)300包括氣體燃 料源305和吹洗空氣源340。氣體燃料系統(tǒng)還包括氣體閉塞閥310、 氣體排出閥315和氣體控制閥320。氣體控制閥320控制可以進(jìn)入歧 管325及歧管325下游的相關(guān)氣體噴嘴330的氣體燃料的量。吹洗空氣源340提供已壓縮空氣給燃燒器氣體噴嘴，以在有氣 體燃料供應(yīng)時(shí)吹洗管道和氣體噴嘴，并在氣體燃料不再供應(yīng)燃?xì)鉁u 輪機(jī)時(shí)來(lái)冷卻氣體噴嘴。每條到單獨(dú)歧管325的線路都包括截流閥345 和350(以滿足泄露標(biāo)準(zhǔn)并確?？諝夂腿剂喜⒉换旌?、排放閥355和 孔口 360,以限制吹洗空氣流。在燃?xì)鉁u輪機(jī)中燃料流量(flow)較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題。當(dāng)使用 液體燃料并轉(zhuǎn)換成氣體燃料時(shí)，渦輪機(jī)會(huì)經(jīng)歷 一定時(shí)間的氣體燃料低流量，同時(shí)氣體燃料啟用而液體燃料切斷。液體燃料低流量出現(xiàn) 在轉(zhuǎn)換的末期，此時(shí)此轉(zhuǎn)換結(jié)束、單元幾乎是100%氣體燃料。類似 地，在氣體燃料轉(zhuǎn)換到液體燃料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一段低流量操作期—— 在轉(zhuǎn)換初期、液體開始進(jìn)入時(shí)，以及在轉(zhuǎn)換末期氣體幾乎關(guān)斷時(shí)。當(dāng)使用氣體燃料而操作在燃料低流量狀態(tài)時(shí)，氣體控制閥(一個(gè) 或多個(gè))中的錯(cuò)誤使得潛在的不正確燃料分割時(shí)序安排(fuel split schedulmg)成為可能。這不正確的氣體燃料分割能夠引起高燃燒動(dòng)態(tài) (high combustion dynamics),其導(dǎo)致潛在的燃燒硬件損壞和額外磨
損。當(dāng)氣體燃料流下降時(shí)，噴嘴壓力比也下降。噴嘴設(shè)計(jì)成最小穩(wěn)態(tài)壓力比(典型地為1.025)，而這被實(shí)現(xiàn)，以避免燃料系統(tǒng)和燃燒器之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)接。在燃料轉(zhuǎn)換期間，該最小比值被暫時(shí)違反。而發(fā) 生這種暫時(shí)違反的情形相關(guān)聯(lián)于在轉(zhuǎn)換時(shí)渦輪機(jī)上的負(fù)載以及轉(zhuǎn)換 期間工作的氣體燃料回路的數(shù)量。這就是導(dǎo)致潛在損壞和氣體燃料 噴嘴磨損的燃燒動(dòng)態(tài)的原因。相似的設(shè)備磨損和潛在損壞可以發(fā)生在液體燃料低流量狀態(tài)下 的液體燃料噴嘴上。典型的燃?xì)鉁u輪機(jī)使用罐式環(huán)形系統(tǒng)，其中燃燒罐位于不同的高度(elevation)。當(dāng)前的機(jī)械式分流器(連接有正排量 泵)用于液體燃料系統(tǒng)中以補(bǔ)償這流頭差(head difference),主要補(bǔ)償 單元啟動(dòng)期間的極低流量狀態(tài)。液體燃料系統(tǒng)中的單個(gè)罐由大量的 儲(chǔ)器(噴嘴)構(gòu)成。由于儲(chǔ)器(catridges)之間的高度差以及罐內(nèi)液體燃料 的流頭效應(yīng)，因此最高的儲(chǔ)器首先會(huì)失去液體燃料流。圖4顯示了驅(qū)動(dòng)液體燃料流過燃燒罐內(nèi)液體燃料噴嘴的流頭差 取決于噴嘴的位置。顯示了兩個(gè)簡(jiǎn)化的燃燒罐410和450的側(cè)視圖， 其中燃燒罐410以高度H,高于燃燒罐450。燃燒罐410具有兩個(gè)噴 嘴415和420，其以高度4分開。燃燒罐450具有兩個(gè)噴嘴455和460, 其也處于不同高度上。分流器230確保液體燃料流適當(dāng)分配到每個(gè)單 獨(dú)的罐。然而，單獨(dú)的罐內(nèi)的噴嘴位于不同的高度。較低的噴嘴因 此具有基于不同流頭(其又基于不同的高度)的流量。沒有任何機(jī)構(gòu)用 來(lái)把流均勻地分到所有位于不同高度的噴嘴。在燃料后面具有最小 流量流頭(flow head)的最高儲(chǔ)器接收該最小燃料流量。然后這些最高 儲(chǔ)器在液體燃料停止流經(jīng)它們時(shí)會(huì)受到額外磨損和潛在損壞，而液 體燃料吹洗啟動(dòng)。吹洗流直到液體燃料停止流動(dòng)才能打開，因?yàn)榘?液體燃料《1入吹洗系統(tǒng)會(huì)有著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。高燃燒動(dòng)態(tài)以及由于液體燃料低流量在吹洗之前啟動(dòng)的潛在損壞/額 外磨損這兩個(gè)問題都可以由本發(fā)明的方法來(lái)解決。
以前，氣體燃料操作和液體燃料操作之間的轉(zhuǎn)換由恒定的、可選的斜率(ramp rate)來(lái)控制，其減少一種燃料而相應(yīng)地增加另一種。 在液體燃料轉(zhuǎn)換到氣體燃料的期間，氣體燃料按鈕從操作者屏幕中 被選中。 一旦所有燃料轉(zhuǎn)換的條件都滿足且氣體預(yù)填充已經(jīng)完成， 液體燃料將以恒定速率緩慢地勻變(ramp)減少直到液體燃料流減少到 0%。同時(shí)，氣體燃料增加，直到100%。轉(zhuǎn)換的中期，渦輪機(jī)會(huì)以50% 液體燃料而50%氣體燃料來(lái)運(yùn)行。燃料轉(zhuǎn)換的基本構(gòu)成塊用來(lái)操作"混 合燃料"，其中兩種燃料都保持一定的分割，作為穩(wěn)態(tài)操作狀態(tài)的一 部分。在燃料之間總是存在最小可允許穩(wěn)態(tài)分割，以避免在轉(zhuǎn)換過 渡期間出現(xiàn)本專利討論過的一些問題。在氣體燃料低流量水平上，氣體控制岡精度能夠根據(jù)需要而在 大范圍內(nèi)變化。5。/。行程(stroke)所要求的位置可能希望用來(lái)使5%的 閥容量(線性關(guān)系)流動(dòng)，但是代之以閥可以使其容量的5%+/-3%的 范圍內(nèi)流動(dòng)。這氣體燃料流錯(cuò)誤的發(fā)生原因在于，氣體控制閥一般 在低10%行程時(shí)并非典型定標(biāo)的，因?yàn)闇u輪機(jī)并不打算利用在這些 低行程狀態(tài)下的閥來(lái)運(yùn)行——不管多長(zhǎng)時(shí)間。在低氣體控制閥行程 上的精度會(huì)引起送進(jìn)燃燒器的、且在燃燒系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)致高動(dòng)態(tài)的不正 確的燃料分割。已知地，高動(dòng)態(tài)會(huì)增加燃燒系統(tǒng)磨損而減少零件壽 命。在液體燃料低流量狀態(tài)下，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試顯示，沒有足夠的頭部壓 力來(lái)提供充分的液體流給所有的液體燃料噴嘴儲(chǔ)器。當(dāng)先于吹洗空 氣流的啟動(dòng)而使用液體燃料低流量時(shí)，會(huì)發(fā)生額外的燃料噴嘴磨損 和潛在損壞。在從一種燃料源轉(zhuǎn)換到另 一種的期間，希望可以保持渦輪機(jī)輸 出功率的持續(xù)性而減少輸出功率和溫度的任何不足或過沖。在從以 氣體燃料操作到以液體燃料操作的轉(zhuǎn)換中，三通閥245切換到液體燃 料線路，閉塞閥打開，而指揮控制閥以進(jìn)行一些小的預(yù)填充流動(dòng)。 當(dāng)液體燃料線路被預(yù)填充時(shí)，氣體燃料保持在用于發(fā)電機(jī)輸出的所
需需求基準(zhǔn)上。在液體燃料到達(dá)燃燒器噴嘴120之前，液體燃料必須 再次填充其先前充有吹洗空氣的管道?？刂葡碌娜剂鲜琼憫?yīng)用于給定功率輸出的燃料基準(zhǔn)需求而提供 給燃燒器的燃料。未控制的燃料是引至燃燒器、但未被渦輪機(jī)控制 燃料需求信號(hào)識(shí)別的燃料。液體燃料預(yù)填充不包括在燃料需求計(jì)算 之內(nèi)，以避免負(fù)載中不利的下降(如果液體燃料預(yù)填充沒有按希望 到達(dá)燃燒器的話)而因此產(chǎn)生燃料不足的狀態(tài)。到達(dá)燃燒器的未控 制燃料的副作用在于，供應(yīng)了額外的能量，導(dǎo)致初始負(fù)載和溫度尖 峰，然后又引起全局的燃料需求隨時(shí)間而被驅(qū)使下降以保持相同的 負(fù)載輸出。在特定燃?xì)鉁u輪機(jī)(其從管理角度來(lái)說可以更換)中，預(yù)填充率可 以由操作程序來(lái)限定。然而，高預(yù)填充率還可以影響初始負(fù)載和溫 度尖峰(如上所述)。因此，不可能實(shí)現(xiàn)較高的預(yù)填充流的比率卻沒有 形式上的危害或者非所需的或不可接受的負(fù)載瞬變和溫度瞬變。圖5顯示了用來(lái)控燃料類型轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)算法。示范性地， 燃料類型介紹為燃料"A"和燃料"B"。算法用于從燃料"A"到燃料"B" 的轉(zhuǎn)換。從步驟510開始，負(fù)栽所要轉(zhuǎn)換到的燃料類型被選擇并指定 為燃料"A"。在步驟520，燃料預(yù)填充利用燃料"A"完成。在步驟530 判定，是否負(fù)載現(xiàn)在由氣體燃料提供動(dòng)力，這意味著負(fù)載正切換到 液體燃料(燃料"A"是液體燃料)。如果燃料"A"是液體燃料，則在步驟 540選擇恒定的第一燃料轉(zhuǎn)換斜率。如果負(fù)載并不是正在切換到液體 燃料(但也不切換到氣體燃料)，則在步驟550選擇恒定的第二燃料轉(zhuǎn) 換速率。第一燃料轉(zhuǎn)換斜率可以大于(通常大兩倍)第二燃料轉(zhuǎn)換斜率 以區(qū)分慢的燃料供應(yīng)是氣體,而到液體燃料的轉(zhuǎn)換可以是突發(fā)的變 換，其需要更快的轉(zhuǎn)換以防止損失負(fù)載。在步驟560，燃料"A，，的百 分比以燃料轉(zhuǎn)換斜率增加而燃料"B，，的百分比以燃料轉(zhuǎn)換斜率減小。 在步驟570，執(zhí)行檢驗(yàn)以判定是否已經(jīng)完成利用100。/。燃料"A"的操 作。如果100%燃料"八"操作已經(jīng)完成，則轉(zhuǎn)換在步驟580結(jié)束。如
果100。/。的利用燃料"A"的操作還未完成，則繼續(xù)步驟560直到滿燃 料"A"操作完成。圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)方法下從燃料"A"轉(zhuǎn)換到燃料"B"、及從燃 料"B"轉(zhuǎn)換到燃料"A"的簡(jiǎn)化的燃料轉(zhuǎn)換速率。豎直軸線代表在兩個(gè) 燃料轉(zhuǎn)換操作期間所供應(yīng)的燃料類型的百分比。水平軸線代表未標(biāo) 刻度的時(shí)間軸線，其顯示了兩個(gè)燃料轉(zhuǎn)換操作期間的相對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間。 實(shí)心曲線代表燃料類型"A"。虛線代表燃料類型"B"。對(duì)于從燃料"A" 到燃料"B"的燃料轉(zhuǎn)換，其斜度(轉(zhuǎn)換速率)是從燃料"B"到燃料"A"的 斜度(轉(zhuǎn)換速率)的兩倍高。因此，對(duì)于從燃幹'B"到燃料"A"的燃料 轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換時(shí)間是相反轉(zhuǎn)換的兩倍。燃料轉(zhuǎn)換速率是線性的，反 映了整個(gè)過程中恒定轉(zhuǎn)換速率。圖6還顯示了用于轉(zhuǎn)換的預(yù)填充過 程。預(yù)填充通過供應(yīng)燃料來(lái)執(zhí)行，其比渦輪機(jī)負(fù)載控制信號(hào)所要求 的更早地來(lái)吸收負(fù)載，以確保當(dāng)要求供應(yīng)渦輪機(jī)負(fù)載時(shí)，用于將用 燃料源的燃料供應(yīng)線路用空氣進(jìn)行吹洗并填充燃料。導(dǎo)致的高噴嘴溫度。左側(cè)豎直軸線標(biāo)示了以兆瓦計(jì)的輸出、液體燃 料行程基準(zhǔn)、氣體燃料行程基準(zhǔn)和液體燃料百分比的值。右側(cè)豎直 軸線標(biāo)示了噴嘴溫度在繞渦輪才幾的不同位置的值。當(dāng)燃料從液體燃 料轉(zhuǎn)換到氣體燃料時(shí)，液體燃料百分比以恒定斜率減少而氣體燃料 行程基準(zhǔn)勻變上升(反映了到燃燒器的氣體燃料流)。當(dāng)液體燃料百分 比下降到低于約10%時(shí)，噴嘴溫度開始上升，在液體燃料百分比流 下降到0%的過程中持續(xù)增加。由于液體燃料吹洗的發(fā)生，噴嘴溫度 最終下降。因此，需要以這樣的方式來(lái)控制燃料轉(zhuǎn)換，即增加可靠性并減 少潛在的硬件損壞和磨損，由此延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。并且，還需 要完成這種改進(jìn)的轉(zhuǎn)換卻不改變硬件，并且這種改進(jìn)不會(huì)耗費(fèi)費(fèi)用 和時(shí)間。 本發(fā)明涉及一種方法，通過這種方法，可以控制在用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的原用(offgoing)燃料源和將用(oncoming)燃料源之間的轉(zhuǎn)換，以 降低可能導(dǎo)致?lián)p壞燃?xì)鉁u輪機(jī)設(shè)備的不利操作狀態(tài)下的耗時(shí)。簡(jiǎn)要地說，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，用于在 燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換。該方法 包括通過燃料系統(tǒng)完成將用燃料類型的燃料預(yù)填充，并判定對(duì)將用 燃料類型的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥趯⒂萌剂项愋偷念A(yù)定流率。該方法換到將用燃料類型。進(jìn)一步地說，該方法還包括判定原用燃料流率 是否降低到原用燃料類型的預(yù)定流率以下，選擇最終燃料轉(zhuǎn)換速率， 并以所選最終燃料轉(zhuǎn)換速率完成從原用燃料類型到將用燃料類型的 轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的笫二方面，提供了一種方法，用于降低在燃?xì)鉁u 輪機(jī)功率瞬態(tài)上預(yù)填充的未控制的液體燃料的影響。該方法包括執(zhí) 行用于將用燃料類型燃料線路的預(yù)填充；并啟用用于原用燃料類型 的快速燃料轉(zhuǎn)換速率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，以在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi) 執(zhí)行從原用燃料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換。該方法包括在開始時(shí) 以快速燃料轉(zhuǎn)換速率從原用燃料類型降低燃料流率并從將用燃料類 型提高燃料流率——當(dāng)要避免不利燃燒狀態(tài)在將用燃料類型的燃燒 系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)、且對(duì)將用燃料類型的總?cè)剂闲枨鬀]有超出快速燃料轉(zhuǎn) 換極限時(shí)。然后，該方法還包括，以用于原用燃料類型的慢速燃料 轉(zhuǎn)換速率從原用燃料類型降低燃料流率和從將用燃料類型提高燃料 流率——當(dāng)由于低流率不再存在而對(duì)將用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟪?出快速燃料轉(zhuǎn)換極限，使得至少一個(gè)不利燃燒狀態(tài)存在于原用燃料 類型的燃燒系統(tǒng)中時(shí)。進(jìn)一步地說，該方法還包括，以快速燃料轉(zhuǎn) 換速率降低來(lái)自原用燃料類型的燃料流率，以及增加來(lái)自將用燃料 類型的流量 一 一當(dāng)不利燃燒狀態(tài)由于低流量而出現(xiàn)在將用燃料類型 的燃燒系統(tǒng)中，且對(duì)將用燃料類型的總?cè)剂闲枨笪闯^快速燃料轉(zhuǎn) 換極限時(shí)。


參考下文的詳細(xì)說明及附圖，本發(fā)明的這些特征、方面和優(yōu)點(diǎn) 及其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被更好的理解，在附圖中相似的標(biāo)號(hào)代表相似的部件，其中圖1是具有液體燃料系統(tǒng)和氣體燃料系統(tǒng)的示范性燃?xì)鉁u輪機(jī) 的簡(jiǎn)單示意圖；圖2是帶有現(xiàn)有液體燃料系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單示意圖；圖3是帶有現(xiàn)有氣體燃料系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單示意圖；圖4顯示了依據(jù)閥位置的流經(jīng)燃燒罐內(nèi)的液體燃料噴嘴的液體燃料所需的流頭差；圖5顯示了用于控制燃料類型之間的轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)算法；圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)方法下，對(duì)于從燃料"A，，到燃料"B"的燃料 轉(zhuǎn)換、和從燃料"B"到燃料"A"的燃料轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)化的燃料轉(zhuǎn)換速率；圖7顯示了現(xiàn)有技術(shù)方法下，在燃料轉(zhuǎn)換期間由液體燃料低流 量導(dǎo)致的高噴嘴溫度的響應(yīng)；圖8顯示了用于燃料轉(zhuǎn)換的本發(fā)明的算法的流程圖，其在轉(zhuǎn)換 期間結(jié)合有排定時(shí)序安排的高流率；圖9顯示了在本發(fā)明的方法下，對(duì)于從燃料"A"到燃料"B"的燃 料轉(zhuǎn)換、及從燃料"B，，到燃料"A"的燃料轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)化的燃料轉(zhuǎn)換速率；的燃料預(yù)填充的比較；而
圖11顯示了在本發(fā)明的方法下，在燃料轉(zhuǎn)換期間由非線性燃料 轉(zhuǎn)換速率導(dǎo)致的較低的燃料噴嘴溫度。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的下列實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括提供了用于從液體燃 料轉(zhuǎn)換到氣體燃料以及從氣體燃料轉(zhuǎn)換到液體燃料的方法，使得由 液體燃料低流量和氣體燃料低流量而導(dǎo)致的使燃燒器和噴嘴處于不 利操作狀態(tài)下的可能性降低。上述的兩個(gè)問題都由硬件限制導(dǎo)致，并且在轉(zhuǎn)換開始及結(jié)束時(shí) 都需要快速度過燃料的低流量狀態(tài)?？焖俳?jīng)過這些操作區(qū)域，可以 消除額外磨損或潛在損壞，而系統(tǒng)其余部分和整個(gè)渦輪機(jī)操作中的 副作用最小。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，燃料之間的轉(zhuǎn)換速率不再是線性函數(shù)， 而代之以多段曲線，其用于快速經(jīng)過燃料轉(zhuǎn)換的問題區(qū)域。根據(jù)本 發(fā)明，所謂轉(zhuǎn)換的問題區(qū)域是指轉(zhuǎn)換期的兩端——當(dāng)燃料轉(zhuǎn)換向著 任一方向或著說向著任一燃料時(shí)。以前，雙重燃料的燃?xì)鉁u輪機(jī)在從氣體燃料轉(zhuǎn)換到液體燃料期 間會(huì)遇到問題。本發(fā)明修正了其中一個(gè)主要的可靠性問題，這是完 全使用基于軟件的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該軟件可應(yīng)用于所有雙重燃 料的燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，并增加了從氣體燃料轉(zhuǎn)換到液體燃料及從 液體燃料轉(zhuǎn)換到氣體燃料的可靠程度。因此，給緊急后備轉(zhuǎn)換和操作靈活性都帶來(lái)了改進(jìn)的功能。增加液體燃料系統(tǒng)的可靠性(說大一 點(diǎn)，顧客的信心就在于此)是使液體燃料變得更可行且因此使雙重燃 料控制變得更可行的重要步驟。本發(fā)明的目的在于，在燃料轉(zhuǎn)換期間的燃料低流量操作時(shí)期， 降低燃?xì)鉁u輪機(jī)硬件上的潛在損壞或磨損的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)硬件壽命。 每次燃料轉(zhuǎn)換開始時(shí)，兩個(gè)燃料低流量點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)。其中第一個(gè)是
在轉(zhuǎn)換開始時(shí)將用燃料進(jìn)如渦輪機(jī)時(shí)；第二個(gè)是在轉(zhuǎn)換結(jié)束、原用 燃料勻變關(guān)閉直到完全關(guān)閉時(shí)的燃料低流量。在燃料低流量狀態(tài)下增加燃料轉(zhuǎn)換斜率減少了或消除了在該短 暫的瞬態(tài)期間的渦輪機(jī)硬件上的額外磨損或潛在損壞。由于系統(tǒng)其 它部分的閥門的計(jì)時(shí)，整個(gè)燃料轉(zhuǎn)換時(shí)間需要保持與以前的時(shí)間相 似。在非線性燃料轉(zhuǎn)換過程中，在燃料轉(zhuǎn)換已經(jīng)啟動(dòng)之后，將用燃 料類型的預(yù)填充是已經(jīng)完成的。需要判斷對(duì)將用燃料類型的填充流 率是否足夠高，以防止上述的關(guān)于燃料低流量的任何不利燃燒狀態(tài) 的發(fā)生。如果用于將用燃料類型的預(yù)填充流率不大于用于將用燃料類型 的燃料流率(這會(huì)防止不利燃燒狀態(tài))，則判斷預(yù)填充流率是否高于對(duì) 快速燃料轉(zhuǎn)換速率的最大可允許極限。在快速燃料轉(zhuǎn)換期間對(duì)燃料 需求的最大可允許極限，就可確?？焖偃剂限D(zhuǎn)換速率在燃料轉(zhuǎn)換的 中間期間會(huì)切斷關(guān)閉，從而為從一種燃料到另 一種燃料的成功轉(zhuǎn)換 提供時(shí)間。在轉(zhuǎn)換中間期以混合燃料運(yùn)行時(shí)，若轉(zhuǎn)換進(jìn)行得太快， 則會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)燃燒罐中的熄火及/或不穩(wěn)定的單元操作(輸出)。選擇快速燃料轉(zhuǎn)換斜率，并且增加所需求的目標(biāo)燃料的燃料百 分比，直到符合上文所述的兩個(gè)狀態(tài)之一。最快的燃料轉(zhuǎn)換速率必 須不能快于任一燃料系統(tǒng)所能夠滿足的燃料轉(zhuǎn)換速率，以確保能夠 保持對(duì)渦輪機(jī)的適當(dāng)控制。一旦超出防止?jié)撛诘挠布p壞的極限或超出在轉(zhuǎn)換初期用于快 速燃料轉(zhuǎn)換的最大允許極限，慢速燃料轉(zhuǎn)換速率會(huì)被選擇，而單元 繼續(xù)轉(zhuǎn)換到將用燃料類型。'ft速速率保持使用直到轉(zhuǎn)換末期。類似于轉(zhuǎn)換初期，存在兩個(gè)必要條件以判定在燃料轉(zhuǎn)換末期何 時(shí)切換回快速轉(zhuǎn)換速率。第一，原用燃料類型的燃料流降低成低流 量，并可能造成如上所述的額外硬件磨損及/或潛在硬件損壞。第二 必要條件是防止轉(zhuǎn)換快速經(jīng)過轉(zhuǎn)換中間期并引起燃燒罐的熄火。一
旦兩必要條件都符合，快速燃岸斗轉(zhuǎn)換速率再次被選擇，而所需求的 目標(biāo)燃料流百分比一直增加，直到燃料轉(zhuǎn)換完成。因?yàn)橐后w燃料噴嘴硬件溫度數(shù)據(jù)可以用于測(cè)試，燃料轉(zhuǎn)換曲線 的斷點(diǎn)可以由液體燃料流率判斷。避免不利燃燒狀態(tài)的液體燃料流 率必要條件(需要提供充分的、到流動(dòng)液體的頭部給所有噴嘴)大于最 小氣體燃料流率必要條件。因此，對(duì)于避免不利燃燒狀態(tài)來(lái)說，使 用液體燃料硬件溫度和相應(yīng)的液體燃料流率需求以判定燃料轉(zhuǎn)換曲 線的所有點(diǎn)相對(duì)于最小氣體燃料類型流率而言是比較保守的。圖8顯示了用于控制燃料類型之間的轉(zhuǎn)換的本發(fā)明的算法。出于示范性目的，燃料類型介紹為燃料"A"和燃料"B"。算法用于從燃 料"A"到燃料"B"(燃料"A"是原用燃料類型而燃料"B"是將用燃料類型) 的轉(zhuǎn)換。從步驟810開始，負(fù)載將要轉(zhuǎn)換到的燃料類型(將用燃料源) 被選擇并指定為燃料"A"。在步驟820，燃料預(yù)填充利用燃料"A"而 完成。在步驟830，判定燃料"A"的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥谧钚×髁恳?防止用于燃料"A"的燃燒器噴嘴上發(fā)生不利操作狀態(tài)。如果在步驟830 中燃料"A，，的總?cè)剂闲枨笤?防止用于燃料"A"的燃燒器噴嘴上發(fā)生不 利操作狀態(tài)的)最小流量之上，則在步驟840中，慢速燃料轉(zhuǎn)換速率 被選擇——既然不需要快速地增加燃料"A"流。如果總?cè)剂闲枨蟛桓哂诜乐共焕僮鳡顟B(tài)的最小流量之上，則 在步驟850中判定燃料"A"百分比是否大于在轉(zhuǎn)換初期的快速燃料轉(zhuǎn) 換速率極限?？焖偃剂限D(zhuǎn)換極限是對(duì)燃料"A"的最大燃料需求，其確 ?？焖偃剂限D(zhuǎn)換速率能夠成功地進(jìn)行。如果燃料"A"百分比在快速燃 料轉(zhuǎn)換速率極限之上，則快速燃料轉(zhuǎn)換速率不被選擇，而在步驟840 中選擇慢速燃料轉(zhuǎn)換速率。該轉(zhuǎn)換極限確保快速燃料轉(zhuǎn)換速率在燃 料轉(zhuǎn)換中期切斷關(guān)閉，以提供時(shí)間來(lái)成功地從一種燃料轉(zhuǎn)變到另一 種燃料。在轉(zhuǎn)換中間期以混合燃料運(yùn)行時(shí)，若更換進(jìn)行得太快，則 會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)燃燒罐中的熄火及/或不穩(wěn)定的單元操作(輸出)。
如果反過來(lái)，燃料"A"百分比低于對(duì)快速燃料轉(zhuǎn)換速率的可允許極限，則在步驟855選擇快速燃料轉(zhuǎn)換速率。燃料以快速燃料轉(zhuǎn)換速 率從燃料"A"到燃料"B"進(jìn)行轉(zhuǎn)換，直到判定，燃料"A"上的總?cè)剂闲?求在(在步驟830中防止在用于燃料"A"的燃燒器噴嘴上發(fā)生不利操作 狀態(tài)的)最小流量之上，或者燃申卜"A"百分比在快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限 之上。則在步驟840中，選擇慢速燃料轉(zhuǎn)換速率，且燃料"A，，以慢速燃 料轉(zhuǎn)換速率增加而燃料"B"以慢速燃料轉(zhuǎn)換速率減少，而在步驟865 中檢驗(yàn)以判定燃料"B"的總?cè)剂闲枨笫欠裥∮诜乐古c燃料"B"系統(tǒng)相 關(guān)的不利操作狀態(tài)的最小流量。如果在步驟865中的總?cè)剂闲枨蟛皇?低于防止與燃料"B"系統(tǒng)相關(guān)的不利操作狀態(tài)的最小流量，則燃料轉(zhuǎn) 換以低燃料轉(zhuǎn)換速率在步驟840中繼續(xù)。如果燃料"B"的總?cè)剂闲枨?小于防止不利操作狀態(tài)的最小流量，在步驟840中檢驗(yàn)燃料"A"百分 比，以判定其是否在快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限之上。如果燃料"A"百分 比在快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限之上，在步驟840中燃料轉(zhuǎn)換速率被換檔 到慢速燃料轉(zhuǎn)換速率以避免上文所述的熄火或操作不穩(wěn)定性。然而， 如果燃料"A"百分比小于或等于快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限，則在步驟875 選擇快速燃料轉(zhuǎn)換速率。燃料轉(zhuǎn)換以快速燃料轉(zhuǎn)換速率在步驟880持 續(xù)，直到以100。/。燃料"A"操作^"當(dāng)轉(zhuǎn)換在步驟890完成時(shí)。圖9顯示了在本發(fā)明的方法下，對(duì)于從燃料"A"到燃料"B"的燃 料轉(zhuǎn)換、和從燃料"B"到燃料"A"的燃料轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)化的燃料轉(zhuǎn)換速率。水平軸線代表未標(biāo)刻度的時(shí)間軸線，其顯示了在兩個(gè)燃料轉(zhuǎn)換操作 期間的相對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間。實(shí)心曲線代表燃料類型"A"。虛線代表燃料類從燃料"A"到燃料"B"(在轉(zhuǎn)換初期的初始斜度(slope)和轉(zhuǎn)換末期 的最終斜度)的快速燃料轉(zhuǎn)換速率與從燃料"B"到燃料"A"的轉(zhuǎn)換的兩 個(gè)端部上的快速轉(zhuǎn)換速率具有相同的值。200710305366.X說明書第14/16頁(yè)再參見圖9，從燃料"A"到燃料"B"的慢速燃料轉(zhuǎn)換速率被選擇以 保持固定的總體轉(zhuǎn)換時(shí)間，顯示為Y(在計(jì)算了在快速轉(zhuǎn)換部分期間 所用去的時(shí)間之后)。從燃料"B"到燃料"A"的慢速燃料轉(zhuǎn)換速率被選 擇以保持固定的總體轉(zhuǎn)換時(shí)間，顯示為2Y(在計(jì)算了在快速轉(zhuǎn)換部分 期間所用去的時(shí)間之后)。快速燃料轉(zhuǎn)換速率和慢速燃料轉(zhuǎn)換速率之 間的斷點(diǎn)固定在快速燃料轉(zhuǎn)換^J艮上。其是從燃料"B"到燃料"A"的 斜度(轉(zhuǎn)換速率)的兩倍。從燃料"B"到燃料"的燃料轉(zhuǎn)換的總體轉(zhuǎn)換時(shí) 間是該反向轉(zhuǎn)換的兩倍。在從原用氣體燃料類型到將用液體燃料類型的燃料轉(zhuǎn)換的優(yōu)選 的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換持續(xù)約33秒。在從原用液體燃料到將用氣體燃料 的轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換持續(xù)約66秒。進(jìn)一步地說，在用于燃料轉(zhuǎn)換的優(yōu)選 實(shí)施例中，對(duì)于原用燃料類型和將用燃料類型兩者，快速轉(zhuǎn)換斜率 設(shè)定在約10%燃料負(fù)載每秒。10%燃料負(fù)載每秒的快速轉(zhuǎn)換速率還優(yōu) 選地應(yīng)用于液體燃料類型和氣體燃料類型兩者。用于燃料轉(zhuǎn)換的剩 余(慢速轉(zhuǎn)換速率)部分的慢速斜率通過計(jì)算所需的慢速斜率來(lái)判定， 以在約33秒內(nèi)完成氣體燃料到液體燃料的轉(zhuǎn)換而在約66秒內(nèi)完成液 體燃料到氣體燃料的轉(zhuǎn)換。慢速轉(zhuǎn)換速率可以從約0.9。/。每秒變化到 約3%每秒。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的快速轉(zhuǎn)換燃料極限是約25%。本發(fā)明的另外的方面可以包括在燃燒罐內(nèi)在氣體燃料低流量到 非線性轉(zhuǎn)換曲線的其它優(yōu)化斷點(diǎn)期間的動(dòng)態(tài)測(cè)量。氣體噴嘴還可以 以相似的方式來(lái)配置，以判定精確的燃料分割函數(shù)關(guān)系，而燃料轉(zhuǎn) 換的速率作為負(fù)載或其它因素的函數(shù)而排定，以進(jìn)一步優(yōu)化非線性 轉(zhuǎn)換曲線。上文所介紹的可以在燃料分割的整個(gè)范圍和負(fù)載范圍內(nèi) 以及任何轉(zhuǎn)換方向上帶來(lái)更精細(xì)的燃料轉(zhuǎn)換曲線。本發(fā)明的方法不限于液體到氣體的轉(zhuǎn)換，還可以包括自然氣體 燃料到合成氣體系統(tǒng)及從合成氣體系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換(雙重氣體)。18 圖IOA和圖10B顯示了在現(xiàn)有技術(shù)下的燃料預(yù)填充和本發(fā)明的 非線性燃料轉(zhuǎn)換方法的比較。新的非線性轉(zhuǎn)換的另一優(yōu)點(diǎn)在于，總 的燃料系統(tǒng)擾動(dòng)由于未控制的預(yù)填充燃料而減少。預(yù)填充建立了將用燃料源的低的初始固定流率，以確保在渦輪 機(jī)負(fù)載控制的信號(hào)要求燃料之前，燃料線路由吹洗空氣清空并填充 有將用燃料。預(yù)填充通過定位燃料控制岡以產(chǎn)生所希望的預(yù)填充流 率而建立。在預(yù)填充時(shí)段t,的末期，建立了用于將用燃料源的勻變轉(zhuǎn) 換速率(ramp transfer rate)，顯示為燃料"A"。而勻變控制轉(zhuǎn)換速率在 開始時(shí)要求燃料"A"的0%流量，控制閥的位置保持在預(yù)填充位置(保 持預(yù)填充流量)直到t2，此時(shí)燃料要求更高而控制閥進(jìn)一步打開。在 時(shí)段t,和^之間，陰影區(qū)域代表未控制的燃料的質(zhì)量，也即在用于渦 輪機(jī)控制的燃料需求之上而引入燃燒器的燃料質(zhì)量。這未控制的燃 料導(dǎo)致了燃?xì)鉁u輪機(jī)用來(lái)瞬間升到需求水平之上的以兆瓦計(jì)的功率 以及溫度。圖10B顯示了用于燃料"A"的較高斜率(斜度)。由于燃料"A"的 較高斜率，所控制的、由渦輪機(jī)控制所要求的燃料需求很快地從13上 升到預(yù)填充水平之上，導(dǎo)致較少的未控制的燃料到達(dá)燃燒器，由此 顯著地限制與引入未控制燃料相關(guān)的擾動(dòng)。圖11顯示了在本發(fā)明的方法下，在燃料轉(zhuǎn)換期間由較低的燃料 噴嘴溫度導(dǎo)致的非線性燃料轉(zhuǎn)換速率，其中燃料轉(zhuǎn)換速率在臨界點(diǎn) 換檔以迅速經(jīng)過非所需的操作模式。圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的算法 而從GE9FA渦輪機(jī)站測(cè)試到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。左側(cè)豎直軸線標(biāo)示以兆瓦計(jì)的輸出、液體燃料行程基準(zhǔn)、氣體 燃料行程基準(zhǔn)和液體燃料百分比的值。右側(cè)豎直軸線標(biāo)示噴嘴溫度 在圍繞渦輪機(jī)的不同位置的值。因?yàn)槿剂限D(zhuǎn)換從液體燃料到氣體燃 料而開始，液體燃料百分比在開始時(shí)以高斜率減少而氣體燃料在開 始時(shí)以高斜率增加，使得氣體燃料是迅速增加到約6%基準(zhǔn)流。液體
燃料則以下降的恒定斜率減少而氣體燃料行程基準(zhǔn)反映著到燃燒器 的氣體燃料流量而勻變上升。當(dāng)液體燃料百分比下降到約27%時(shí)，液體燃料再次以較高的斜 率而減少，直到液體燃料被切斷而使得液體燃料百分比為零。在液體燃料以較高速率減少的同時(shí)，氣體燃料以較高速率增加，直到100% 流(約10%燃料需求/秒的速率)。噴嘴溫度在液體燃料百分比下降到 低于約27%時(shí)開始上升，并在液體燃料百分比流下降到0%的時(shí)候繼 續(xù)增加。使用現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換方法，液體燃料低流量在氣體轉(zhuǎn)換到液體的 初期和液體轉(zhuǎn)換到氣體的末期，液體燃料噴嘴溫度會(huì)超過2000華氏 溫度。長(zhǎng)時(shí)間地，這樣的高溫會(huì)損壞硬件并使得液體燃料操作困難， 而不會(huì)發(fā)生液體燃料的用于燃燒的恰當(dāng)霧化。對(duì)氣體燃料噴嘴也會(huì) 產(chǎn)生相似的損壞(典型地在暴露于火焰前端的擴(kuò)散噴嘴上)。而在燃料轉(zhuǎn)換過程的初期和末期使用加速斜率，液體燃料噴嘴 溫度尖峰限制在約300華氏溫度。分析顯示300華氏溫度在設(shè)計(jì)參數(shù) 之內(nèi)是良好的，且在長(zhǎng)期內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致任何硬件損壞或額外磨損。噴 嘴溫度由于液體燃料系統(tǒng)的空氣吹洗的啟動(dòng)在液體燃料噴嘴上產(chǎn)生 的冷卻效果而隨即下降。還知道，低氣體燃料能夠引起不正確的燃料分割和高燃燒動(dòng)態(tài)， 盡管沒有可用的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。然而，硬件損壞已經(jīng)在合成氣體單元中 看出。又知道，燃燒動(dòng)態(tài)能夠由不正確的燃料分割時(shí)序安排引起， 且因此詳細(xì)的分割時(shí)序安排表^f皮提供給控制機(jī)構(gòu)以確保高燃燒動(dòng)態(tài) 不會(huì)實(shí)現(xiàn)，并減少低氣體燃料壓力比操作的可能性。也知道，分割 時(shí)序安排表在氣體燃料低流量下由于閥在低氣體控制閥行程的不精 確而不能精確地保持。雖然本文僅僅舉例說明并介紹了本發(fā)明的 一些特征，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)到許多的4奮改和改變。因此應(yīng)當(dāng)理解，所附的 權(quán)利要求旨在覆蓋落在本發(fā)明精神內(nèi)的所有這些修改和改變。
權(quán)利要求
1、一種用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，所述方法包括通過燃料系統(tǒng)完成用于所述將用燃料類型的燃料預(yù)填充(820)；判定對(duì)所述將用燃料類型的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥谟糜谒鰧⒂萌剂项愋偷念A(yù)定流率(830)；選擇燃料轉(zhuǎn)換速率(840、850)；以所選的燃料轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行從所述原用燃料類型到所述將用燃料類型的轉(zhuǎn)換(845、860)；判定所述原用燃料流率是否減少到用于所述原用燃料類型的預(yù)定流率之下(870)；選擇最終燃料轉(zhuǎn)換速率(875)；以所選的最終燃料轉(zhuǎn)換速率完成從原用燃料類型到將用燃料類 型的轉(zhuǎn)換(880)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，判定對(duì)所述將用 燃料類型的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥谟糜谒鰧⒂萌剂项愋偷念A(yù)定流率 的所述步驟還包括設(shè)定所述預(yù)定流率以避免所述將用燃料類型的不利操作燃燒狀 態(tài)(830),所述不利操作燃燒狀態(tài)包括燃燒硬件損壞和燃燒動(dòng)態(tài)中的 至少一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇燃料轉(zhuǎn)換速 率的所述步驟包括如果對(duì)所迷原用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟠笥谟糜谒鰧⒂萌剂?類型的預(yù)定流率，則選擇用于所述將用燃料類型的慢速燃料轉(zhuǎn)換速 率(840)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇燃料轉(zhuǎn)換速率的所述步驟包括如果對(duì)所述原用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟛淮笥谟糜谒鰧⒂萌?料類型的預(yù)定流率，則選擇用于所述將用燃料類型的慢速燃料轉(zhuǎn)換 速率(830);并在所述轉(zhuǎn)換初期選擇超過快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限的用 于所述原用燃料類型的流率(850)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇燃料轉(zhuǎn)換速 率的所述步驟還包括選擇慢速轉(zhuǎn)換速率，使得氣體燃料作為所述原用燃料類型的燃的大約一半(840)。'
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇燃料轉(zhuǎn)換速 率的所述步驟包括如果對(duì)所述將用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟛淮笥谟糜谒鰧⒂萌?料類型的第 一預(yù)定流率(830)，則選擇用于所述原用燃料類型的快速 燃料轉(zhuǎn)換速率(855);并在所述轉(zhuǎn)換的初期選擇不超過快速燃料轉(zhuǎn)換 速率極限的用于所述原用燃料類型的流率(850)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇快速燃料轉(zhuǎn) 換速率的所述步驟還包括選擇所述快速燃料轉(zhuǎn)換速率，使得氣體燃料作為所述原用燃料 類型的燃料轉(zhuǎn)換總時(shí)間約為液體燃料作為所述原用燃料類型的燃料 轉(zhuǎn)換總時(shí)間的一半(855)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，判定對(duì)所述原用燃料類型的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥谟糜谒鲈萌剂项愋偷念A(yù)定流率 的所述步驟還包括設(shè)定所述預(yù)定流率以避免所述將用燃料類型的不利操作燃燒狀至少一種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃料 類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇最終燃料轉(zhuǎn) 換速率的所述步驟包括除非對(duì)所述將用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟮陀谟糜谒鰧⒂萌剂?類型的所述預(yù)定流率，否則就選擇用于所述原用燃料類型的慢速燃 料轉(zhuǎn)換速率，以避免不利燃燒狀態(tài)；并在所述轉(zhuǎn)換末期選擇不超過 快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限的用于所述原用燃料類型的流率(870)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)執(zhí)行從原用燃 料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，選擇最終燃料 轉(zhuǎn)換速率的所述步驟包括當(dāng)對(duì)所述將用燃料類型的總?cè)剂闲枨蟮陀谟糜谒鰧⒂萌剂项?型的所迷預(yù)定流率時(shí)，選擇用于所述原用燃料類型的最終快速燃料 轉(zhuǎn)換速率，以避免不利燃燒狀態(tài)；并在所述轉(zhuǎn)換的末期選擇不超過 快速燃料轉(zhuǎn)換速率極限的用于所述原用燃料類型的流率(875);并且進(jìn)行以下步驟中的至少一個(gè)步驟選擇與初始快速燃料轉(zhuǎn)換速 率相等同的最終快速燃料轉(zhuǎn)換速率；選擇最終快速燃料轉(zhuǎn)換速率， 使得氣體燃料作為所述原用燃料類型的燃料轉(zhuǎn)換總時(shí)間為液體燃料 作為所述原用燃料類型的燃料轉(zhuǎn)換總時(shí)間的大約 一半。
全文摘要
一種控制方法，其控制在以氣體燃料類型和以液體燃料類型來(lái)操作之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速率，以降低處于非所需操作模式中的時(shí)間，由此防止對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)硬件的過度磨損和損壞。該方法包括通過燃料系統(tǒng)完成對(duì)將用燃料類型的燃料預(yù)填充(820)，以及判定對(duì)將用燃料類型的總?cè)剂闲枨笫欠翊笥谟糜趯⒂萌剂项愋偷念A(yù)定流率(865)。該方法還包括選擇燃料轉(zhuǎn)換速率并以所選燃料轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行從原用燃料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換(840，855)。此外，該方法還包括判定原用燃料流率是否降低到用于原用燃料類型的預(yù)定流率之下(875)，選擇最終燃料轉(zhuǎn)換速率(875)以及以所選最終燃料轉(zhuǎn)換速率完成從原用燃料類型到將用燃料類型的轉(zhuǎn)換(880)。
文檔編號(hào)F02C9/40GK101210519SQ20071030536
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者J·D·富勒, R·J·亞西洛, S·W·巴克曼, S·厄恩斯特-福廷 申請(qǐng)人:通用電氣公司