專利名稱：用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本主題主要涉及燃?xì)廨啓C(jī)，并且更具體地涉及用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)和發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)具有監(jiān)測和控制其操作的輪機(jī)控制系統(tǒng)(控制器)。這些控制器管理燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒系統(tǒng)和輪機(jī)的其它操作方面。因此，控制器可執(zhí)行調(diào)度 (schedule)算法，該調(diào)度算法調(diào)整燃料流、燃燒器燃料分流(即，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)中的總?cè)剂狭髟谳啓C(jī)各種燃料回路之間的分配)、入口導(dǎo)葉(IGV)的角度，以及其它控制輸入，以便確保燃?xì)廨啓C(jī)安全和有效地操作。此外，輪機(jī)控制器可接收測得的操作參數(shù)的輸入值和期望的操作設(shè)置，它們結(jié)合調(diào)度算法一起確定用于實現(xiàn)所期望操作的控制參數(shù)的設(shè)置。由用于控制參數(shù)的調(diào)度算法所指定的值可促使輪機(jī)以期望狀態(tài)操作，例如處于期望的輸出水平和 /或在限定的排放物限度內(nèi)。工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的部分負(fù)載操作通常涉及控制器調(diào)整總?cè)剂狭鱽韺崿F(xiàn)所期望的部分負(fù)載水平，以及調(diào)整壓縮機(jī)IGV來設(shè)置對于特定部分負(fù)載水平的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)匹配點(diǎn) (即，產(chǎn)生所期望的輸出和加熱速率，同時遵守操作邊界)。此外，控制器調(diào)度對于燃燒器的燃料分流，以便保持所期望的燃燒模式(例如，部分負(fù)載總?cè)剂狭?，且在建立的操作邊界內(nèi)操作燃?xì)廨啓C(jī)，例如對于燃燒動態(tài)特性(dynamics)的操作邊界。在部分負(fù)載操作期間， 燃燒器燃料分流可極大地影響有害排放物的產(chǎn)生，如一氧化碳(CO)和氧化氮(NOx)。因此， 適當(dāng)調(diào)度燃料分流對于將燃?xì)廨啓C(jī)保持在排放物要求內(nèi)通常很有必要。燃燒器燃料分流通常根據(jù)標(biāo)稱燃料分流調(diào)度算法設(shè)置，這由計算出的燃燒基準(zhǔn)溫度(TTRF)來驅(qū)動。如通常公知的那樣，TTRF的值使用各種測得的參數(shù)例如壓縮機(jī)排放壓力、渦輪排氣溫度、排出空氣流量、環(huán)境溫度和入口導(dǎo)葉角作為輸入來計算。由于燃?xì)廨啓C(jī)的動態(tài)操作狀態(tài)，故輪機(jī)能夠在任何給定TTRF值下以任何特定操作參數(shù)的較寬范圍的值來操作。因此，為了確保部分負(fù)載下的排放物要求操作以及還避免聲學(xué)動態(tài)特性和防止熄火，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度必須結(jié)合關(guān)于各特定TTRF下的燃?xì)廨啓C(jī)的操作狀態(tài)/參數(shù)的某些假定。例如，經(jīng)常出現(xiàn)的情況為，調(diào)度燃燒器的燃料分流，以便燃?xì)廨啓C(jī)在最壞情況條件下在操作期間滿足排放物要求。因此，通常假定在部分負(fù)載操作期間，IGV在所有計算出的 TTRF值下保持在相對敞開的位置(例如，成大于大約M度的角)。因此，通常采用相對較低的燃料空氣比來優(yōu)化燃料分流，且因此，燃料流以旨在防止熄火的標(biāo)稱分布在燃燒器內(nèi)分配。然而，取決于環(huán)境條件和其它操作參數(shù)/條件，燃?xì)廨啓C(jī)能夠在任何特定TTRF下以較寬范圍的IGV角在部分負(fù)載下操作。因此，當(dāng)以較高的燃料空氣比應(yīng)用相同的燃料分流時(例如，當(dāng)IGV角減小到低于M度時)，通常難以將燃?xì)廨啓C(jī)保持在操作邊界內(nèi)。具體而言，在升高燃料空氣比下的標(biāo)稱燃料分布可導(dǎo)致NOx排放、不期望的聲學(xué)動態(tài)特性以及其它問題情況的增加。
因此，在該技術(shù)中將希望有控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器來解決變化的操作參數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明中部分地闡述，或可從該說明中清楚，或可通過實施本發(fā)明來理解到。一方面，公開了用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器的方法。該方法可主要包括確定燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒基準(zhǔn)溫度、測量燃?xì)廨啓C(jī)的偏差參數(shù)、基于燃燒基準(zhǔn)溫度和偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值，以及基于至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。另一方面，公開了其它的用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器的方法。該方法可主要包括確定燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒基準(zhǔn)溫度、測量燃?xì)廨啓C(jī)的入口導(dǎo)葉角、測量燃?xì)廨啓C(jī)的至少一個副偏差參數(shù)、基于燃燒基準(zhǔn)溫度、入口導(dǎo)葉角和至少一個副偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值，以及基于至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。又一方面，公開了控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的附加方法。該方法可主要包括確定燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒基準(zhǔn)溫度；測量燃?xì)廨啓C(jī)的偏差參數(shù)，其中該偏差參數(shù)為選自由入口導(dǎo)葉角、壓縮機(jī)排放壓力、壓縮機(jī)壓力比、壓縮機(jī)排放溫度、環(huán)境溫度、壓縮機(jī)入口空氣質(zhì)量流、氣態(tài)燃料流和液體燃料流所構(gòu)成的組的參數(shù)；基于燃燒基準(zhǔn)溫度和偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值；以及基于至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。參照以下說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將會得到更好的理解。并入本說明書中且構(gòu)成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，且結(jié)合說明一起用于闡述本發(fā)明的原理。


在參照附圖的說明書中，針對本發(fā)明的普通技術(shù)人員闡明了本發(fā)明包括其最佳模式的完整和能夠?qū)嵤┑墓_內(nèi)容，在附圖中圖1示出了燃?xì)廨啓C(jī)的簡圖；圖2示出了根據(jù)本主題的方面的用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法的一個實施例；圖3示出了根據(jù)本主題的方面的用于確定對于燃?xì)廨啓C(jī)特定燃料回路的燃料分流偏差值的查找表的一個實施例；圖4示出了根據(jù)本主題的方面的用于確定對于燃?xì)廨啓C(jī)不同燃料回路的燃料分流偏差值的查找表的另一實施例；以及圖5示出了用于燃?xì)廨啓C(jī)的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的一個實施例。零件清單10燃?xì)廨啓C(jī)12壓縮機(jī)14燃燒器16渦輪區(qū)段
18輪機(jī)控制系統(tǒng)20入口導(dǎo)管21入口導(dǎo)葉角22排氣導(dǎo)管M發(fā)電機(jī)26傳感器27促動器28燃料控制器29IGV 促動器202方法步驟-確定TTRF204方法步驟-測量偏差參數(shù)206方法步驟-確定燃料分流偏差值208方法步驟-調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度
具體實施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實施例，其中的一個或多個實例在附圖中示出。各實例均是以闡釋本發(fā)明來提供的，而并非對本發(fā)明的限制。實際上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改和變型。例如，示為或描述為一個實施例的一部分的特征可結(jié)合另一實施例來使用，以產(chǎn)生又一個實施例。 因此，期望的是，本發(fā)明涵蓋歸入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這些修改和變型。本主題主要針對用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法。具體而言，所公開的方法容許補(bǔ)充或調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度，以便解決在部分負(fù)載操作期間燃?xì)廨啓C(jī)的操作參數(shù)變化。例如，本主題提供了在燃?xì)廨啓C(jī)各種燃料回路之間的燃燒器燃料分流可響應(yīng)于輪機(jī)操作參數(shù)方面的改變或變化來同時地調(diào)整。因此，可向燃?xì)廨啓C(jī)提供各種優(yōu)點(diǎn)，例如減少NOx和CO的排放、降低聲學(xué)動態(tài)特性以及降低下調(diào)能力。參看附圖，圖1示出了燃?xì)廨啓C(jī)10的簡圖，該燃?xì)廨啓C(jī)10具有壓縮機(jī)12、多個燃燒器14、可傳動地聯(lián)接到壓縮機(jī)12上的渦輪16，以及輪機(jī)控制系統(tǒng)18 (下文稱為“控制器")。在一個實施例中，燃燒器14可為干式低NOx(DLN)燃燒系統(tǒng)的一部分，且控制器18 可編程和/或修改成用以控制DLN燃燒系統(tǒng)。通向壓縮機(jī)12的入口導(dǎo)管20將環(huán)境空氣和可能噴射的水饋入壓縮機(jī)12中。壓縮機(jī)12的第一級可包括多個沿周向布置的懸臂式入口導(dǎo)葉21(IGV)。IGV 21聯(lián)接到促動器四上，且可由控制器18來促動以調(diào)節(jié)流過壓縮機(jī)12 的空氣流。例如，在基本負(fù)載操作期間，IGV可促動至完全開啟位置，如成大約90度的角， 以便容許最多空氣流穿過壓縮機(jī)12。然而，在部分負(fù)載操作期間，IGV角可設(shè)置到更為閉合的位置，如成小于大約討度的角，以便減少空氣流穿過壓縮機(jī)12。燃?xì)廨啓C(jī)10的排氣導(dǎo)管 22將燃燒氣體從渦輪16的出口引導(dǎo)穿過例如排放控制和聲音吸收裝置。此外，渦輪16可驅(qū)動產(chǎn)生電功率的發(fā)電機(jī)24。燃?xì)廨啓C(jī)10還可包括構(gòu)造成用以將燃料輸送至燃燒器14內(nèi)的各種燃料噴嘴的多個燃料回路。例如，在一個實施例中，燃?xì)廨啓C(jī)10可包括四個燃料回路，其中，三個燃料回路將燃料輸送至各種預(yù)混燃料噴嘴組件(例如，PM1、PM2和PM3燃料回路)，以及擴(kuò)散燃料
6回路將燃料經(jīng)由擴(kuò)散燃料通路輸送至各種燃料噴嘴(D5燃料回路)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，燃?xì)廨啓C(jī)10可包括任何數(shù)目和類型的燃料回路，這取決于燃?xì)廨啓C(jī)10的構(gòu)造，且因此不需要具有相同數(shù)目和類型的上述燃料回路。此外，取決于燃?xì)廨啓C(jī)10操作的特定模式， 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，燃料可不經(jīng)由每一燃料回路供送。例如，在部分負(fù)載操作期間，燃料可僅經(jīng)由PM1、PM2和PM3燃料回路輸送給燃燒器14。燃?xì)廨啓C(jī)10的操作可由檢測渦輪、發(fā)電機(jī)和周圍環(huán)境的各種狀態(tài)的多個傳感器 26監(jiān)測。例如，溫度傳感器沈可監(jiān)測圍繞燃?xì)廨啓C(jī)的環(huán)境溫度、壓縮機(jī)排放溫度、渦輪排出氣體溫度，以及穿過燃?xì)廨啓C(jī)的工作流體和燃燒氣體的其它溫度測量結(jié)果。壓力傳感器 26可監(jiān)測環(huán)境壓力，以及在壓縮機(jī)入口和出口、渦輪排氣和氣流穿過燃?xì)廨啓C(jī)中的其它位置處的靜態(tài)和動態(tài)的壓力水平。濕度傳感器沈(例如，干濕球溫度計)測量壓縮機(jī)入口導(dǎo)管處的環(huán)境濕度。一個或多個入口導(dǎo)葉傳感器沈監(jiān)測或識別IGV 21的角度。傳感器沈還可包括感測與燃?xì)廨啓C(jī)10操作相關(guān)的各種參數(shù)的流量傳感器、速度傳感器、火焰檢測傳感器、閥位傳感器等。如本文所用，“參數(shù)"表示可用于限定燃?xì)廨啓C(jī)的操作條件的條項， 例如但不限于溫度、壓力，以及在燃?xì)廨啓C(jī)中限定位置處的氣流。一些參數(shù)可測量，因為它們能夠被感測到且可直接地獲知。其它參數(shù)可使用測得的參數(shù)進(jìn)行估算或計算。測得和計算出的參數(shù)通?？捎糜诒硎窘o定輪機(jī)操作狀態(tài)。燃料控制器觀可調(diào)節(jié)從燃料供送源流至燃燒器14的燃料。燃料控制器觀還可選擇用于燃燒器的燃料類型。此外，燃料控制器觀還可產(chǎn)生和執(zhí)行燃料分流命令，該命令確定流至燃燒器12的各種燃料回路的燃料部分。通常，燃料分流命令對應(yīng)于各燃料回路的燃料分流百分比，其限定輸送給燃燒器的燃料總量的多大百分比經(jīng)由特定燃料回路供送(例如，供送給PM1、PM2和PM3燃料回路的總?cè)剂狭鞯陌俜直?。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，燃料控制器 28可包括單獨(dú)的單元，或可為輪機(jī)控制器18的構(gòu)件。控制器18通?？蔀楸绢I(lǐng)域中公知的任何輪機(jī)控制系統(tǒng)，其容許燃?xì)廨啓C(jī)10如本文所述那樣控制和/或操作。例如，控制器18可包括通用電氣的SPEEDTR0NIC燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)，如 Rowen，W. I.在 GEIndustrial&Power Systems of Schenectady (N. Y)出版的〃 SPEEDTRONIC Mark V Gas Turbine Control System" GE-3658D 所描述的。通常，控制器18可包括具有執(zhí)行程序的處理器的任何計算機(jī)系統(tǒng)，如儲存在控制器存儲器中的計算機(jī)可讀指令，以便使用傳感器輸入和操作人員指令來控制燃?xì)廨啓C(jī)10的操作。由控制器18執(zhí)行的程序可包括用于調(diào)節(jié)通向燃燒器14的燃料流的調(diào)度算法。由控制器18產(chǎn)生的命令例如還可引起燃?xì)廨啓C(jī)上的促動器調(diào)整燃料供送源與燃燒器14之間的閥(促動器27)，其調(diào)節(jié)流動、燃料分流和流向燃燒器14的燃料類型；調(diào)整壓縮機(jī)12上的入口導(dǎo)葉 21 (促動器四)的角，以及啟動燃?xì)廨啓C(jī)上的其它控制設(shè)置。調(diào)度算法通?？墒箍刂破?8例如能夠?qū)u輪排氣中的NOx和CO排放物保持在某一預(yù)定排放物限度內(nèi)，以及將燃燒器點(diǎn)火溫度保持在預(yù)定溫度極限內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，調(diào)度算法可使用各種操作參數(shù)來作為輸入?？刂破?8然后可應(yīng)用算法來調(diào)度燃?xì)廨啓C(jī) 10例如以便設(shè)置所期望的渦輪排氣溫度和燃燒器燃料分流，以便滿足性能目標(biāo)，同時遵守輪機(jī)的操作邊界。關(guān)于燃料分流調(diào)度算法，預(yù)定或標(biāo)稱燃料分流調(diào)度通常由控制器18應(yīng)用，以便保持所期望的燃燒模式，同時遵守其它可操作性邊界，如燃燒動態(tài)特性和排放物。該標(biāo)稱燃料分流調(diào)度通常僅由計算出的燃燒基準(zhǔn)溫度(TTRF)驅(qū)動，且因此可能并未完全解決燃?xì)廨啓C(jī)操作參數(shù)方面的可變性。例如，如上文所述，燃?xì)廨啓C(jī)可在對于任何給定TTRF的較寬范圍的IGV角內(nèi)操作。因此，對于各燃料回路的標(biāo)稱燃料分流百分比可能并未適當(dāng)?shù)卣{(diào)度來適應(yīng)較寬范圍的與此類變化的IGV角可能相關(guān)的燃料空氣比?，F(xiàn)在參看圖2，示出了用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)10的燃燒器14的方法的一個實施例。通常，該方法包括確定燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒基準(zhǔn)溫度(TTRF) 202、測量燃?xì)廨啓C(jī)的偏差參數(shù)204、基于TTRF和偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值206，以及基于燃料分流偏差值來調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度208。因此，所公開的方法可容許補(bǔ)償或調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)10的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度，以便考慮到燃?xì)廨啓C(jī)的一個或多個偏差參數(shù)的可變性，如IGV角。如本文所用，“偏差參數(shù)"和"副偏差參數(shù)"可包括參數(shù)，例如IGV角、壓縮機(jī)排放壓力、壓縮機(jī)壓力比、壓縮機(jī)入口溫度、壓縮機(jī)排放溫度、環(huán)境溫度、壓縮機(jī)入口空氣質(zhì)量流、氣態(tài)燃料流、液體燃料流，以及可用于限定或以其它方式評估燃?xì)廨啓C(jī)操作和/或性能的其它類似參數(shù)。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，盡管本主題將在下文中大致參照使用IGV角作為用于調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的基礎(chǔ)來描述，但任何偏差參數(shù)都可在本主題的范圍內(nèi)用作補(bǔ)充或加強(qiáng)標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的基礎(chǔ)。如圖2中所示，在202中，確定燃?xì)廨啓C(jī)的TTRF。通常，TTRF的值基于代表燃?xì)廨啓C(jī)的各種測得的操作參數(shù)和常數(shù)的可用數(shù)據(jù)計算。例如，測得的操作參數(shù)，如壓縮機(jī)排放壓力、渦輪排氣溫度、排出空氣流、環(huán)境溫度和入口導(dǎo)葉角，可用作對于計算的輸入。與這些操作參數(shù)和任何其它所需參數(shù)/狀態(tài)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型通?？删幊痰娇刂破?8的存儲器中。 因此，在燃?xì)廨啓C(jī)10操作期間，TTRF的值可由控制器18自動且連續(xù)地實時計算。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易認(rèn)識到的是，用于確定TTRF值的數(shù)學(xué)模型的開發(fā)主要包括考慮大量空氣熱量、與各種操作參數(shù)相關(guān)的非線性等式，以及燃?xì)廨啓C(jī)的狀態(tài)。此外，模型通常從燃?xì)廨啓C(jī)到燃?xì)廨啓C(jī)是不同的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，用于確定對于特定燃?xì)廨啓C(jī)10的TTRF值的本領(lǐng)域中所公知的任何數(shù)學(xué)模型通常都可使用而不脫離本主題的范圍。在204中，測量或以其它方式確定燃?xì)廨啓C(jī)的偏差參數(shù)。如上文所述，各種傳感器 26均可安裝在燃?xì)廨啓C(jī)10的各處，且可用于測量燃?xì)廨啓C(jī)10的各種操作參數(shù)。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，本主題的偏差參數(shù)可使用這些傳感器沈來測量。例如，在特定實施例中，壓縮機(jī)14的IGV角可使用設(shè)置在IGV 21上、其內(nèi)或以其它方式鄰近的一個或多個入口導(dǎo)葉傳感器沈來測量。在該實施例中，入口導(dǎo)葉傳感器沈可通過有線或無線連接可通信地耦接到控制器18上。因此，在燃?xì)廨啓C(jī)10操作期間，IGV角可連續(xù)地且自動地由控制器18測量，且儲存在控制器18內(nèi)。仍參看圖2，在206中，至少一個燃料分流偏差值基于TTRF和測得的偏差參數(shù)來確定。通常，本主題的燃料分流偏差值可包括任何數(shù)目、因數(shù)、百分比或其它偏差量，這些可應(yīng)用于標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的燃料分流百分比，以便根據(jù)所測得偏差參數(shù)方面的變化來實現(xiàn)和 /或保持燃?xì)廨啓C(jī)所期望的操作狀態(tài)。例如，在特定實施例中，燃料分流偏差值可基于針對特定燃?xì)廨啓C(jī)10計算出的TTRF值和測得的IGV角。因此，燃料分流偏差值可用于調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度，使得燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的燃料分布可基于測得的IGV角而優(yōu)化。通常，燃?xì)夥至髌钪悼蓮娜剂匣芈返饺剂匣芈芬约皬娜細(xì)廨啓C(jī)到燃?xì)廨啓C(jī)為不同的。在一個實施例中，多個獨(dú)特的燃料分流偏差值可與燃?xì)廨啓C(jī)的各燃料回路相關(guān)，其中各燃料分流偏差值基于特定的TTRF和特定的偏差參數(shù)測量結(jié)果確定。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，實驗測試或數(shù)學(xué)建模可用于鑒定補(bǔ)充對于任何特定燃?xì)廨啓C(jī)10 的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度所需的各種燃料分流偏差值。例如，可進(jìn)行實驗測試，以便確定基于一個或多個偏差參數(shù)的變化可獲得的最期望的操作條件所處的燃料分流百分比。實驗上獲得的燃料分流百分比然后可與標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的燃料分流百分比相關(guān)，以便鑒定對于燃?xì)廨啓C(jī)各燃料回路的燃料分流偏差值。作為備選，基于操作參數(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)常數(shù)和燃?xì)廨啓C(jī)的其它操作條件，可產(chǎn)生數(shù)學(xué)表達(dá)式或表達(dá)式序列，其容許對于給定TTRF和給定偏差參數(shù)測量結(jié)果來預(yù)測或計算最期望的燃料分流百分比，以便可確定對于各燃料回路的燃料分流偏差值。在一個實施例中，與特定燃?xì)廨啓C(jī)10相關(guān)的燃料分流偏差值可提供在查找表中， 以便容許很快的參照和確定這些值。具體而言，本主題的燃料分流偏差值可限定在一個或多個查找表中，該查找表使用TTRF值和偏差參數(shù)測量結(jié)果作為參考參數(shù)。例如，在特定實施例中，一個或多個查找表可繪制出燃?xì)廨啓C(jī)10的燃料分流偏差值對各種TTRF值和各種 IGV角。在該實施例中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，對于燃?xì)廨啓C(jī)10的各燃料回路可提供獨(dú)特的查找表。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在一個實施例中，查找表可編程或以其它方式儲存在燃?xì)廨啓C(jī) 10的控制器18內(nèi)。因此，控制器18可通過參照所儲存的查找表自動地確定和應(yīng)用燃料分流偏差值，例如通過內(nèi)插儲存在查找表中的值。作為備選，查找表可提供給發(fā)電設(shè)備操作人員、維護(hù)工人等，以便可在現(xiàn)場確定燃料分流偏差值。在圖3和圖4中分別示出了對于兩個燃料回路也即PMl和PM3燃料回路的查找表的示例性實施例。如上文所述，燃料分流偏差值通?？蓮娜剂匣芈返饺剂匣芈芬约皬娜?xì)廨啓C(jī)到燃?xì)廨啓C(jī)為不同的。具體而言，表中示出的值可取決于使用的燃?xì)廨啓C(jī)具體類型和具體燃?xì)廨啓C(jī)操作的方式而顯著不同。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，所示的查找表僅提供為查找表的示范性實例，該查找表可在本主題的范圍內(nèi)使用。如圖3和圖4中所示，對于各燃料回路的燃料分流偏差值可跨過大范圍的TTRF值和IGV值繪制。因此，例如在2200華氏度的 TTRF和51度的IGV角下，對于PMl燃料回路的燃料分流偏差值為0. 25，而對于PM3燃料回路的燃料分流偏差值為-1. 00。作為另一實例，在MOO華氏度的TTRF和48度的IGV角下，對于PMl燃料回路的燃料分流偏差值為-0. 50，而對于PM3燃料回路的燃料分流偏差值為0. 00 (即，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度不必在此操作條件下對于PM3回路進(jìn)行調(diào)整)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可產(chǎn)生更詳細(xì)的查找表，以便包括較小增量的TTRF值和IGV角。然而，在計算出的TTRF和測得的IGV角并不對應(yīng)于表中所列值的情況下，可通過在所列值之間線性插值來確定燃料分流偏差值。此外，如圖3和圖4中所示，燃料分流偏差值包括流入燃燒器14中的總?cè)剂系陌俜直茸兓?。因此，燃料分流偏差值可簡單地增?或在負(fù)燃料分流偏差值的情況下減去)， 以便調(diào)整對于各燃料回路的標(biāo)稱燃料分流百分比。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，燃料分流偏差值不必對應(yīng)于總?cè)剂系陌俜直茸兓?，而是可大致包括可用于調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的任何值，以便增強(qiáng)燃?xì)廨啓C(jī)的操作狀態(tài)。在備選實施例中，作為查找表的替換，或除查找表之外，可提供相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)以使燃料分流偏差值能夠確定。具體而言，可產(chǎn)生數(shù)學(xué)表達(dá)式或表達(dá)式序列，其使對于各燃料回路的燃料分流偏差值與用作調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的基礎(chǔ)的TTRF值和偏差參數(shù)測量結(jié)果兩者相關(guān)。例如，可產(chǎn)生相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)，其利用TTRF值和IGV角作為輸入變量。此外， 在一個實施例中，該數(shù)學(xué)函數(shù)可編程到或以其它方式儲存在控制器18的存儲器內(nèi)。因此， 控制器18可自動地輸入計算出的TTRF值和測得的IGV角到相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)中，以便確定對于特定燃料回路的燃料分流偏差值。作為備選，數(shù)學(xué)函數(shù)可提供給發(fā)電設(shè)備操作人員、維護(hù)工人等，以便可在現(xiàn)場確定對于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料分流偏差值。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，此種數(shù)學(xué)函數(shù)可基于單獨(dú)的現(xiàn)場測試、機(jī)群實驗、基于物理的分析相關(guān)性或使用各種其它適合的方法來產(chǎn)生?；仡^參看圖2，在208中，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度基于至少一個燃料分流偏差值進(jìn)行調(diào)整。具體而言，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度可經(jīng)調(diào)整來解決用作確定燃料分流偏差值的基礎(chǔ)的偏差參數(shù)方面的任何變化。例如，在一個實施例中，標(biāo)稱燃燒器燃料分流可調(diào)度，采用IGV 21設(shè)置成大于大約M度的角，以便在部分負(fù)載操作期間將燃?xì)廨啓C(jī)10保持在排放物要求內(nèi)。然而，對于給定的TTRF值，燃?xì)廨啓C(jī)能夠以小于M度的角操作，如從大約M度至大約45度 (如圖3和圖4中所示)。因此，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度可調(diào)整，以便保持燃?xì)廨啓C(jī)的期望操作狀態(tài)，而不論此類變化的操作參數(shù)如何。圖5中示出了標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的實例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，所繪的調(diào)度僅是為了示范目的而提供，以及標(biāo)稱燃料分流調(diào)度通常從燃?xì)廨啓C(jī)到燃?xì)廨啓C(jī)是不同的。如圖所示， 標(biāo)稱燃料分流百分比針對處于各種TTRF值的PMl和PM3燃料回路繪制。因此，例如，在2200 華氏度的TTRF下，總?cè)剂狭鞯?4%調(diào)度為經(jīng)由PMl回路供送，而剩余燃料流的73% (總?cè)剂狭鞯拇蠹s63% )調(diào)度為經(jīng)由PM3回路供送。假定燃料經(jīng)由三個預(yù)混燃料回路供送給燃燒器，則總?cè)剂狭鞯氖Ｓ嗖糠?大約23%)將經(jīng)由PM2回路供送。此外，在上述的一個實施例中，對于各燃料回路的燃料分流偏差值可通過將適合的TTRF值和IGV角定位在一個或多個查找表中來確定。因此，在2200華氏度的TTRF下且假定IGV角為51度，則對于PMl燃料回路的燃料分流偏差值為0. 25 (圖3)，而對于PM3燃料回路的燃料分流偏差值為-1. 00 (圖 4)。因此，在燃料分流偏差值對應(yīng)于總體燃料流的百分比變化的實施例中，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度可通過將各標(biāo)稱燃料分流百分比與對應(yīng)的燃料分流偏差值求和來調(diào)整。因此，對于PMl 燃料回路的調(diào)整的燃料分流百分比可等于14% +0.25%或14.25%。類似的是，對于PM3 燃料回路的調(diào)整的燃料分流百分比可等于剩余燃料流的73%+(-1.00%)或72%。對于 PM2燃料回路的調(diào)整的燃料分流百分比因此將等于燃料流的剩余部分(即，總?cè)剂狭鞯拇蠹s)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可基于燃?xì)廨啓C(jī)的各種其它偏差參數(shù)使用燃料分流偏差值來對標(biāo)稱燃料分流百分比進(jìn)行類似的調(diào)整。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在本主題的備選實施例中，多個偏差參數(shù)可用作調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的基礎(chǔ)。例如，在一個實施例中，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度可使用IGV角和副偏差參數(shù)兩者來調(diào)整或補(bǔ)充。在此種實施例中，可基于計算出的TTRF和對于IGV角和副偏差參數(shù)兩者的測得值來確定燃料分流偏差值。例如，可提供多個查找表，其使IGV角和副偏差參數(shù)與期望的燃料分流偏差值相關(guān)。作為備選，可產(chǎn)生一個或多個相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)，其使IGV角和副偏差參數(shù)與期望的燃料分流百分比相關(guān)，以便可確定對于各燃料回路的燃料分流偏差值。在確定此類燃料分流偏差值之后，標(biāo)稱燃料分流調(diào)度然后可調(diào)整，以便解決IGV角和副偏差參數(shù)兩者的變化。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在本主題的備選實施例中，T39參數(shù)(燃燒器出口溫度)可用作TTRF的備選，作為與標(biāo)稱燃料分流調(diào)度存在偏差的一個基準(zhǔn)參數(shù)。例如，T39參數(shù)可在所有負(fù)載循環(huán)控制或其它基于模型的控制應(yīng)用由輪機(jī)控制器使用的實施例中使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，所有負(fù)載循環(huán)控制為使用燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)疊組(deck)模型來計算T39值的一類基于模型的控制系統(tǒng)。具體而言，循環(huán)模型執(zhí)行直接邊界控制，這與基于調(diào)度的控制(即，基于TTRF的分流)相反。本主題的技術(shù)效果在于改善了燃?xì)廨啓C(jī)的性能和/或操作。具體而言，通過調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度來考慮各種偏差參數(shù)和條件，可提高燃?xì)廨啓C(jī)的性能和/或操作。例如， 燃料分流調(diào)度的適合的偏差可減少NOx和CO的排放，降低聲學(xué)動態(tài)特性以及提供對于燃?xì)廨啓C(jī)的較低下調(diào)能力。本書面說明使用了包括最佳模式的實例來公開本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所構(gòu)思出的其它實例。如果這些其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)差別的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為它們落在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)(10)的燃燒器(14)的方法，所述方法包括確定所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的燃燒基準(zhǔn)溫度；測量所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的入口導(dǎo)葉角；基于所述燃燒基準(zhǔn)溫度和所述入口導(dǎo)葉角確定至少一個燃料分流偏差值；以及基于所述至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個燃料分流偏差值包括將所述燃燒基準(zhǔn)溫度和所述入口導(dǎo)葉角定位在至少一個查找表中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個查找表儲存在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)內(nèi)，以便自動地確定所述至少一個燃料分流偏差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個燃料分流偏差值包括將所述燃燒基準(zhǔn)溫度和所述入口導(dǎo)葉角輸入至少一個相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一個相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)儲存在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)內(nèi)，以便自動地確定所述至少一個燃料分流偏差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括測量所述燃?xì)廨啓C(jī)(10) 的至少一個副偏差參數(shù)，其中，所述至少一個燃料分流偏差值基于所述燃燒基準(zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述至少一個副偏差參數(shù)來確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個燃料分流偏差值包括將所述燃燒基準(zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述至少一個副偏差參數(shù)定位在至少一個查找表中，或?qū)⑺鋈紵鶞?zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述副偏差參數(shù)輸入至少一個相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一個副偏差參數(shù)包括燃燒器排放壓力、壓縮機(jī)入口溫度、壓縮機(jī)壓力比、壓縮機(jī)排放溫度、環(huán)境溫度、壓縮機(jī)入口空氣質(zhì)量流、氣態(tài)燃料流和液體燃料流中的至少一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個燃料分流偏差值包括進(jìn)入所述燃燒器(14)中的總?cè)剂狭鞯陌俜直茸兓?，所述?biāo)稱燃料分流調(diào)度通過使所述至少一個燃料分流偏差值與所述標(biāo)稱燃料分流調(diào)度的至少一個燃料分流百分比求和來調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述標(biāo)稱燃料分流調(diào)度包括利用所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)自動地調(diào)整所述標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測量所述入口導(dǎo)葉角包括使用與所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)通信的傳感器06)來自動地測量所述入口導(dǎo)葉角。
12.一種用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)(10)的燃燒器(14)的方法，所述方法包括確定所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的燃燒基準(zhǔn)溫度；測量所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的入口導(dǎo)葉角；測量所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的至少一個副偏差參數(shù)；基于所述燃燒基準(zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述至少一個副偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值；以及基于所述至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的標(biāo)稱燃料分流調(diào)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個燃料分流偏差值包括通過將所述燃燒基準(zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述副偏差參數(shù)定位在至少一個查找表中來自動地確定所述至少一個燃料分流偏差值，其中，所述至少一個查找表儲存在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個燃料分流偏差值包括通過將所述燃燒基準(zhǔn)溫度、所述入口導(dǎo)葉角和所述副偏差參數(shù)輸入至少一個相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)中來自動地確定所述至少一個燃料分流偏差值，其中，所述至少一個相關(guān)數(shù)學(xué)函數(shù)儲存在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的控制器(18)內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一個副偏差參數(shù)包括燃燒器排放壓力、壓縮機(jī)入口溫度、壓縮機(jī)壓力比、壓縮機(jī)排放溫度、環(huán)境溫度、壓縮機(jī)入口空氣質(zhì)量流、氣態(tài)燃料流和液體燃料流中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于控制燃料分流至燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法。該方法可包括確定燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒基準(zhǔn)溫度(202)、測量燃?xì)廨啓C(jī)的偏差參數(shù)(204)、基于燃燒基準(zhǔn)溫度和偏差參數(shù)來確定至少一個燃料分流偏差值(206)，以及基于至少一個燃料分流偏差值來調(diào)整標(biāo)稱燃料分流調(diào)度(208)。
文檔編號F02C9/28GK102345515SQ201110222748
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者P·G·蔡爾德斯, S·R·托馬斯, V·杜賴巴布 申請人:通用電氣公司