專(zhuān)利名稱(chēng)：燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)和燃?xì)廨啓C(jī)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行控制以抑制燃燒波動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，還涉及一種使用燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)和基于同一概念的燃?xì)廨啓C(jī)控制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)中，提供到燃燒室的空氣和燃料的流率是根據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出、大氣的溫度和濕度等預(yù)先決定的，并且利用這些決定的值實(shí)施燃?xì)廨啓C(jī)的操作。但是，由于諸如壓縮機(jī)性能降低、過(guò)濾器堵塞之類(lèi)的老化損壞，存在著燃料和空氣的實(shí)際流率偏離試驗(yàn)操作時(shí)的計(jì)劃值或調(diào)節(jié)值的可能性。在這種情況下，存在著燃燒穩(wěn)定性降低或產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的可能性。如果發(fā)生燃燒波動(dòng)，那么會(huì)極大地妨礙燃?xì)廨啓C(jī)的操作。也就是說(shuō)，從工廠設(shè)施的維護(hù)和提高工廠的有效性的觀點(diǎn)看，十分希望盡可能地抑制和避免燃燒波動(dòng)。因此，為了保持燃燒穩(wěn)定性和避免燃燒波動(dòng)，熟練的操作人員每年要進(jìn)行數(shù)次控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，以便確認(rèn)和維持燃燒穩(wěn)定性，這導(dǎo)致了維修成本增加和有效性降低。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)1997-269107)披露一種燃燒室的燃燒波動(dòng)抑制設(shè)備及其方法。
這種燃燒室的燃燒波動(dòng)抑制設(shè)備包括一個(gè)燃燒波動(dòng)抑制部分。燃燒波動(dòng)抑制部分包括一個(gè)執(zhí)行燃燒室中壓力傳感器檢測(cè)的燃?xì)鈮毫Σ▌?dòng)的頻率分析的頻率分析設(shè)備，一個(gè)根據(jù)頻率分析設(shè)備分析的壓力波動(dòng)的頻帶處理波動(dòng)穩(wěn)定性的中央計(jì)算和處理單元，一個(gè)放大中央計(jì)算和處理單元的輸出信號(hào)的電壓放大器，和一個(gè)通過(guò)將放大的輸出信號(hào)作為閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉信號(hào)提供到燃料閥而執(zhí)行控制的控制部分。
這種波動(dòng)抑制方法著眼于低頻燃燒波動(dòng)。也就是說(shuō)，根據(jù)燃燒波動(dòng)發(fā)生時(shí)的燃料與空氣比，預(yù)測(cè)燃燒波動(dòng)的頻率。在低頻燃燒波動(dòng)的情況下，通過(guò)改變?nèi)剂吓c空氣比，可以抑制低頻燃燒波動(dòng)的發(fā)生。由于低頻燃燒波動(dòng)有可能影響機(jī)器部件和組件，通過(guò)抑制低頻燃燒波動(dòng)，抑制了機(jī)器部件和組件的損壞。
但是，如上所述，專(zhuān)利文獻(xiàn)1的燃燒波動(dòng)抑制方法涉及低頻燃燒波動(dòng)。實(shí)際上由于各種原因，可以造成在燃?xì)廨啓C(jī)中產(chǎn)生從低頻到數(shù)千Hz的高頻的大范圍頻帶的燃燒波動(dòng)。此外，可以同時(shí)在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)。如果，僅根據(jù)低頻帶的燃燒波動(dòng)改變?nèi)剂吓c空氣比，那么可能對(duì)其它頻帶的燃燒波動(dòng)造成不良影響。
以這種方式，通過(guò)僅僅簡(jiǎn)單地抑制低頻的燃燒波動(dòng)，難于有效地實(shí)現(xiàn)燃燒穩(wěn)定性。
順便說(shuō)一下，燃燒波動(dòng)抑制措施經(jīng)常是剛好在燃燒波動(dòng)產(chǎn)生之后執(zhí)行控制以便避免燃燒波動(dòng)的這樣一種裝置。因此，即使正在進(jìn)行沒(méi)有燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定操作，由于其中使用了各種燃燒波動(dòng)抑制裝置，這種穩(wěn)定狀態(tài)可能包括一種幾乎要發(fā)生燃燒波動(dòng)的邊界狀態(tài)。
由于季節(jié)變化而空氣溫度或濕度相應(yīng)地改變，或由于老化損壞而導(dǎo)致每個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)部件和組件的相應(yīng)損壞或變形，等等，那么即使諸如空氣溫度或濕度之類(lèi)的外部條件相同，燃燒狀態(tài)也不會(huì)總是相同的。
此外，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，進(jìn)行沒(méi)有燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定操作的狀態(tài)可能并不總是最好的。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)2(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2003-232230)中，為了將燃燒室排出的氮氧化物排放降低到目標(biāo)水平，要對(duì)提供到多個(gè)燃燒室中每個(gè)燃燒室中的燃料進(jìn)行控制。在這種方式中，優(yōu)選是根據(jù)從包括不僅抑制燃燒波動(dòng)而且也抑制排放等的各種不同觀點(diǎn)平衡的條件，實(shí)施燃?xì)廨啓C(jī)操作的控制。
但是，在這種情況下，在燃?xì)廨啓C(jī)的控制中，仍然存在著提高穩(wěn)定性、操作的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)性能等的大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種即使在多個(gè)頻帶產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)也能有效地抑制燃燒波動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種在抑制燃燒波動(dòng)的同時(shí)也能夠進(jìn)行穩(wěn)定性、操作的經(jīng)濟(jì)性、和環(huán)境保護(hù)性能優(yōu)秀的操作的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置。
出于上述目的，發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究，并且提出了包括專(zhuān)利文獻(xiàn)3至5(即，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2002-47945，2002-54460和2003-65082)在內(nèi)的多個(gè)建議。
在這些建議中，為了實(shí)現(xiàn)燃燒穩(wěn)定性，披露了以下措施，即，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中的壓力波動(dòng)進(jìn)行頻率分析，和將這種分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶，以便在燃燒波動(dòng)到達(dá)某個(gè)閾值或高于該閾值的頻帶中調(diào)節(jié)燃料與空氣比，從而抑制燃燒波動(dòng)，或根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)公式模型，以便預(yù)報(bào)可能產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)域。
根據(jù)上述這些建議，本發(fā)明致力于通過(guò)以下措施以獲得進(jìn)一步的改進(jìn)一種根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置的特征在于包括頻率分析部分，用于對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)進(jìn)行頻率分析并且輸出將頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；優(yōu)先次序信息包容部分，用于包容為多個(gè)頻帶設(shè)定的優(yōu)先次序的信息；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)劃分成頻帶的分析結(jié)果和燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)特性；和控制部分，用于在燃燒特性掌握部分掌握到多個(gè)頻帶中產(chǎn)生的燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)包容在優(yōu)先次序信息包容部分中的優(yōu)先次序的信息，調(diào)節(jié)提供到燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)從而抑制一個(gè)高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。
因此，即使在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，也能執(zhí)行調(diào)節(jié)從而抑制高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)和能夠有效地抑制具有高妨礙危險(xiǎn)性或高妨礙可能性的燃燒波動(dòng)。
優(yōu)選的是，在控制部分進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，控制部分將調(diào)節(jié)內(nèi)容和有關(guān)由于調(diào)節(jié)的結(jié)果燃燒室中的燃燒狀態(tài)的改變的信息存儲(chǔ)著在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)反映在控制部分的調(diào)節(jié)內(nèi)容上，那么這種燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置可以具有學(xué)習(xí)功能。
此外，在諸如顯示標(biāo)準(zhǔn)燃燒特性的公式模型或燃?xì)廨啓C(jī)操作的限制信息之類(lèi)的信息是通過(guò)根據(jù)存儲(chǔ)在另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)中的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行分析而獲得的情況下，本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置可以進(jìn)一步包括其中包含著諸如公式模型或限制信息之類(lèi)的信息的基本數(shù)據(jù)庫(kù)。在這種情況下，控制部分根據(jù)包含在基本數(shù)據(jù)庫(kù)中的諸如公式模型或限制信息之類(lèi)的信息，調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。此外，如果根據(jù)熟練的調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)預(yù)先準(zhǔn)備了包容“對(duì)于某某情況如此這般調(diào)節(jié)”這樣的信息的表或數(shù)據(jù)庫(kù)，那么根據(jù)這種信息進(jìn)行控制也是非常有效的。優(yōu)選的是，也將由于上所述根據(jù)熟練的調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的調(diào)節(jié)結(jié)果而使燃燒室中的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生的變化存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此，附加地存儲(chǔ)了基于熟練調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)的信息，并且可以進(jìn)一步提高控制的可靠性。
在燃?xì)廨啓C(jī)本身發(fā)生故障的情況下，即使檢測(cè)到燃燒波動(dòng)，波動(dòng)可能是由燃?xì)廨啓C(jī)本身的故障造成的，而不是由燃燒造成的。在這種情況下，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的故障采取對(duì)策是更為重要的而不是抑制燃燒波動(dòng)。為此，燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置可以進(jìn)一步包括一個(gè)用于檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)故障的燃?xì)廨啓C(jī)故障檢測(cè)部分，并且當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)故障檢測(cè)部分檢測(cè)到燃?xì)廨啓C(jī)故障時(shí)，控制部分可以不進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是將產(chǎn)生的故障通知外部。
此外，如果檢測(cè)燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的傳感器發(fā)生故障時(shí)，即使實(shí)際上沒(méi)有燃燒波動(dòng)，也能仿佛發(fā)生了燃燒波動(dòng)那樣進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)傳感器故障檢測(cè)部分檢測(cè)到傳感器的故障時(shí)，控制部分可以不進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是將產(chǎn)生故障通知外部?；蚴翘峁┨峁┒嘟M傳感器，和忽略發(fā)生故障的傳感器的檢測(cè)結(jié)果。
此外，如果提供給燃燒室的燃料存儲(chǔ)在罐之類(lèi)的容器中，根據(jù)構(gòu)成燃料的物質(zhì)的比重，罐上部和下部的燃料的組成成分可能不同。因此，優(yōu)選根據(jù)提供給燃燒室的燃料的組成成分，控制部分校正對(duì)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)進(jìn)行的調(diào)節(jié)的內(nèi)容。
本發(fā)明還提供了一種包括上述燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的特征在于包括包含燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)；頻率分析部分，用于進(jìn)行燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析并且輸出將頻率分析結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；優(yōu)先次序信息包容部分，包容為多個(gè)頻帶設(shè)定的優(yōu)先次序的信息；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)劃分成頻帶的分析結(jié)果和燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性；和控制部分，用于在燃燒特性掌握部分掌握到多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)包容在優(yōu)先次序信息包容部分中的優(yōu)先次序的信息，調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率或空氣流率中的至少一個(gè)從而抑制高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。
本發(fā)明還提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)控制方法，其特征在于包括進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析并且輸出將頻率分析結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果的步驟；根據(jù)劃分成頻帶的分析結(jié)果和燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)特性的步驟；和當(dāng)多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先次序，調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)從而抑制高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)的步驟。
此外，本發(fā)明提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其特征在于包括頻率分析部分，用于執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析并且輸出將頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)劃分成頻帶的分析結(jié)果和燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性；控制部分，用于當(dāng)燃燒特性掌握部分掌握到產(chǎn)生了燃燒波動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)從而抑制燃燒波動(dòng)；和搜索和控制部分，用于在控制部分沒(méi)有進(jìn)行調(diào)節(jié)以抑制燃燒波動(dòng)的狀態(tài)下通過(guò)改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且根據(jù)對(duì)應(yīng)的最佳操作條件調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
以這種方式，在沒(méi)有進(jìn)行抑制燃燒波動(dòng)的調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，即，在穩(wěn)定狀態(tài)下，通過(guò)改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，可以搜索最佳操作條件。并且對(duì)應(yīng)于獲得的最佳操作條件，進(jìn)行對(duì)提供到燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的調(diào)節(jié)，從不僅能夠得到簡(jiǎn)單的穩(wěn)定操作條件，而且可以得到更好的操作條件。與此同時(shí)，搜索和控制部分可以將最佳操作條件確定為其中抵抗燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定性是最高的操作條件。此外，除了抵抗燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定性之外，搜索和控制部分還可以通過(guò)評(píng)價(jià)燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率來(lái)搜索最佳操作條件。
搜索和控制部分可以根據(jù)一個(gè)預(yù)定的簡(jiǎn)表改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。此外，當(dāng)搜索和控制部分根據(jù)簡(jiǎn)表改變了提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)時(shí)，搜索和控制部分可以預(yù)報(bào)是否可能產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，如果預(yù)報(bào)可能產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么搜索和控制部分可以暫停改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。此外，如果由于搜索和控制部分改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的結(jié)果，產(chǎn)生了燃燒波動(dòng)，那么搜索和控制部分可以暫停改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
由于搜索和控制部分改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的結(jié)果，可能會(huì)產(chǎn)生燃燒波動(dòng)。在這種情況下，優(yōu)選的是控制部分調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，從而抑制燃燒波動(dòng)。
此外，本發(fā)明提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括包含燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)；和搜索和控制部分，通過(guò)在燃?xì)廨啓C(jī)中沒(méi)有燃燒波動(dòng)的狀態(tài)下改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且根據(jù)得到的最佳操作條件調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
搜索和控制部分可以通過(guò)在每次啟動(dòng)或停止燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，或通過(guò)多次地進(jìn)行啟動(dòng)或停止，搜索燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)或停止時(shí)的最佳操作條件。
此外，本發(fā)明提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)控制方法，其特征在于包括執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析并且輸出其分析的結(jié)果的結(jié)果輸出步驟；根據(jù)分析結(jié)果和燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性的特性掌握步驟；如果掌握燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性的特性掌握步驟的結(jié)果是產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)從而抑制燃燒波動(dòng)的波動(dòng)抑制步驟；和在沒(méi)有進(jìn)行波動(dòng)抑制的狀態(tài)下通過(guò)改變提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且對(duì)應(yīng)于得到的最佳操作條件，調(diào)節(jié)提供給燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的條件搜索步驟。
根據(jù)本發(fā)明，即使在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，也可以有效地抑制燃燒波動(dòng)，并且總是可以保持優(yōu)良的燃燒狀態(tài)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，自動(dòng)地執(zhí)行穩(wěn)定狀態(tài)的操作的搜索，從而可以獲得優(yōu)良的操作穩(wěn)定性，以及優(yōu)良的操作經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)特性。


圖1是顯示作為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一部分的燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是顯示燃?xì)廨啓C(jī)控制部分的功能結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是顯示在自動(dòng)調(diào)節(jié)部分中進(jìn)行的處理流程的流程圖；圖5是顯示頻率分析的結(jié)果的曲線圖；圖6是顯示頻率分析的結(jié)果，頻率劃分成多個(gè)頻帶，和為對(duì)應(yīng)頻帶設(shè)定的閾值的例子的示意圖；圖7包括圖7(a)至7(c)，分別示出了在壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備或數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的情況下獲得的頻率分析的結(jié)果的例子；圖8是顯示在每個(gè)預(yù)定時(shí)間獲得的數(shù)據(jù)的例子的示意圖；圖9是顯示燃燒波動(dòng)區(qū)評(píng)價(jià)方面的原理的示意圖；圖10是顯示燃燒波動(dòng)區(qū)評(píng)價(jià)的一個(gè)例子的示意圖；圖11是顯示為每個(gè)頻帶設(shè)定的對(duì)策優(yōu)先次序的一個(gè)例子的視圖；圖12是顯示執(zhí)行條件搜索過(guò)程的燃?xì)廨啓C(jī)控制部分的功能結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13是顯示圖12的條件搜索過(guò)程的流程的流程圖；
圖14是說(shuō)明通過(guò)分割成多個(gè)區(qū)的格柵區(qū)管理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的方法的示意圖；圖15包括圖15(a)至(c)，其中圖15(a)是顯示在執(zhí)行條件搜索的情況下操作條件的改變序列的例子的示意圖，圖15(b)是顯示在改變操作條件之前燃?xì)廨啓C(jī)操作進(jìn)程的例子的示意圖，和圖15(c)是顯示作為條件搜索的結(jié)果而獲得的最佳操作條件的燃?xì)廨啓C(jī)操作進(jìn)程的例子的示意圖；圖16包括圖16(a)和(b)，其中圖16(a)是顯示其中執(zhí)行條件搜索的區(qū)的例子的示意圖，和圖16(b)是顯示由于在條件搜索期間發(fā)生燃燒波動(dòng)從而使用于條件搜索的區(qū)滑動(dòng)的例子的示意圖；圖17是顯示設(shè)定初始操作條件的負(fù)載增加進(jìn)程的視圖；圖18是顯示在啟動(dòng)或停止時(shí)搜索最佳操作進(jìn)程的過(guò)程的流程的流程圖；和圖19是顯示在啟動(dòng)或停止時(shí)操作條件的例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置和燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
在本實(shí)施例中，盡管說(shuō)明的是在燃?xì)廨啓C(jī)中使用的控制裝置的例子，但是，這個(gè)控制裝置也可以應(yīng)用到可能產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的其它燃燒設(shè)備的控制。
參考圖1，說(shuō)明其中使用了本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置和燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)2。
圖1示出了燃?xì)廨啓C(jī)2的示意結(jié)構(gòu)。燃?xì)廨啓C(jī)2包括一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)主體部分100和一個(gè)具有燃燒室111的燃燒部分110。
燃?xì)廨啓C(jī)主體部分100包括一個(gè)包含入口導(dǎo)流葉片102的壓縮機(jī)101，旋轉(zhuǎn)軸103，和連接了發(fā)電機(jī)121的渦輪機(jī)104。
渦輪機(jī)104的一側(cè)與燃?xì)夤┙o管120連接，而另一側(cè)與向外排放燃?xì)獾墓艿老到y(tǒng)連接。此外，渦輪機(jī)104在一側(cè)與壓縮機(jī)101連接，并且在另一側(cè)與發(fā)電機(jī)121連接，二者都是經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸103連接的。燃?xì)饨?jīng)過(guò)燃?xì)夤┙o管120從燃燒室111提供到渦輪機(jī)104，從而將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)化成實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)能。通過(guò)這種轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)121和壓縮機(jī)101轉(zhuǎn)動(dòng)。燃?xì)庠谟糜诎l(fā)電之后向外排出。
壓縮機(jī)101在一側(cè)與吸入外部空氣的管道系統(tǒng)連接，而另一側(cè)與一個(gè)壓縮空氣供給部分112連接。通過(guò)傳遞渦輪機(jī)104的旋轉(zhuǎn)，使得上述經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)軸103與渦輪機(jī)104和發(fā)電機(jī)121連接的壓縮機(jī)101轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)這種轉(zhuǎn)動(dòng)，將吸入到壓縮機(jī)101的外部空氣壓縮，并且經(jīng)過(guò)壓縮空氣供給部分112提供到燃燒室111。
入口導(dǎo)流葉片102是提供在壓縮機(jī)101空氣吸入側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片。通過(guò)控制入口導(dǎo)流葉片102的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的角度，即使在旋轉(zhuǎn)速度不變時(shí)，也可以調(diào)節(jié)吸入壓縮機(jī)101中的空氣流率。如以后要說(shuō)明的，旋轉(zhuǎn)葉片的控制是通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3進(jìn)行的。
旋轉(zhuǎn)軸103與壓縮機(jī)101、渦輪機(jī)104、和發(fā)電機(jī)121連接，以便將渦輪機(jī)104的旋轉(zhuǎn)力傳遞到壓縮機(jī)101和發(fā)電機(jī)121。發(fā)電機(jī)121經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)軸103與渦輪機(jī)104連接，以便將渦輪機(jī)104的轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
除了燃燒室111、壓縮空氣供給部分112和燃?xì)夤┙o管120之外，燃燒部分110還包括旁路空氣供給管117，旁路閥118，旁路空氣混合管119，主燃料流控制閥113，引燃燃料流控制閥114，主燃料供給閥115，和引燃燃料供給閥116。
壓縮空氣供給部分112包括連接到壓縮機(jī)101的壓縮空氣供給管，將燃燒部分110的外殼(渦輪機(jī)外殼)中的空氣提供到其中的空間，以便通過(guò)壓縮空氣供給部分112將壓縮機(jī)101中壓縮的壓縮機(jī)出口空氣提供到燃燒室111。
旁路空氣供給管117是其一端向壓縮空氣供給部分112敞開(kāi)并且連接到壓縮空氣供給部分112，并且另一端連接到旁路閥118的管，以便使壓縮機(jī)出口空氣中不提供到燃燒室111的部分流過(guò)旁路空氣供給管117，繞過(guò)燃燒室111，提供到渦輪機(jī)104。
旁路閥118具有連接到旁路空氣供給管117的入口，和連接到旁路空氣混合管119的出口，以便通過(guò)旁路閥118控制流過(guò)旁路空氣供給管117的空氣的流率?？諝饬髀实目刂剖峭ㄟ^(guò)(以后要說(shuō)明的)燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3執(zhí)行的。
旁路空氣混合管119的一端連接到旁路閥118，而另一端連接到燃?xì)夤┙o管120，以便將已經(jīng)通過(guò)旁路閥118的空氣通過(guò)旁路混合管119提供到燃?xì)夤┙o管120，從而與燃燒室111中產(chǎn)生的燃?xì)饣旌稀?br> 主燃料流控制閥113具有連接到一個(gè)通過(guò)其供給外部燃料的管道系統(tǒng)的入口，和連接到一個(gè)連接到多個(gè)主燃料供給閥115的管道系統(tǒng)的出口，以便通過(guò)主燃料流控制閥113控制從外部提供到燃燒室111的燃料的流率。燃料流率的控制是由燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3執(zhí)行的。通過(guò)主燃料流控制閥113提供的燃料在燃燒室111的主燃燒器中使用。
每個(gè)主燃料供給閥115具有連接到一個(gè)連接到主燃料流控制閥113的管道系統(tǒng)的入口，和連接到一個(gè)連接到燃燒室111的主燃燒器的管道系統(tǒng)的出口，以便通過(guò)主燃料供給閥115控制提供到燃燒室111的主燃燒器中的燃料。燃料流率的控制是由燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3執(zhí)行的。
引燃燃料流控制閥114具有連接到一個(gè)通過(guò)其提供外部燃料的管道系統(tǒng)的入口，和連接到一個(gè)連接到多個(gè)引燃燃料供給閥116的管道系統(tǒng)的出口，以便通過(guò)引燃燃料流控制閥114控制從外部提供到燃燒室111中的燃料的流率。燃料流率的控制是由燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3執(zhí)行的。通過(guò)引燃燃料流控制閥114提供的燃料在燃燒室111的引燃燃燒器中使用。
每個(gè)引燃燃料供給閥116具有連接到一個(gè)連接到引燃燃料流控制閥114的管道系統(tǒng)的入口，和連接到一個(gè)連接到燃燒室111的引燃燃燒器的管道系統(tǒng)的出口，以便通過(guò)引燃燃料供給閥116控制提供到燃燒室的引燃燃燒器中的燃料。燃料流率的控制是由燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3執(zhí)行的。
燃燒室111與提供空氣的壓縮空氣供給部分112、連接到提供燃料的主燃料供給閥115的管道系統(tǒng)、連接到提供燃料的引燃燃料供給閥116的管道系統(tǒng)、和送出燃?xì)獾娜細(xì)夤┙o管120連接，從而供給了空氣和燃料的燃燒室111燃燒它們以產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?。如此產(chǎn)生的燃?xì)獗凰统龅綔u輪機(jī)104。
燃?xì)夤┙o管120的一端連接到燃燒室111，另一端連接到渦輪機(jī)104，并且具有與旁路空氣混合管119連接的中間部分，以便通過(guò)燃?xì)夤┙o管120將燃?xì)夂团月房諝馓峁┑綔u輪機(jī)。
上述燃燒部分110包括多個(gè)(m個(gè))燃燒室111。在這里，在共同說(shuō)明所有多個(gè)燃燒室111-1至m的情況下，將燃燒室簡(jiǎn)稱(chēng)為燃燒室111，而在說(shuō)明單個(gè)燃燒室的情況下，例如，將燃燒室稱(chēng)為燃燒室111-1(這表示第一燃燒室)。相同的方式也應(yīng)用于燃燒室111的結(jié)構(gòu)部件和元件，即，旁路空氣供給管117，旁路閥118，旁路空氣混合管119，燃?xì)夤┙o管120，主燃料供給閥115，和引燃燃料供給閥116。
在如上構(gòu)造的燃?xì)廨啓C(jī)2中，壓縮機(jī)101將從外部吸入的空氣壓縮，以提供到燃燒室111。燃料的一部分經(jīng)過(guò)引燃燃料流控制閥114提供到燃燒室111的引燃燃料供給閥116，以引入到燃燒室111。此外，其余燃料經(jīng)過(guò)主燃料流控制閥113提供到燃燒室111的主燃料供給閥115，以進(jìn)入到燃燒室111。如此進(jìn)入到燃燒室中111中的空氣和燃料在此燃燒。燃燒產(chǎn)生的燃?xì)庖氲綔u輪機(jī)104，以轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)121，并且通過(guò)這種轉(zhuǎn)動(dòng)能產(chǎn)生電。
本實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1包括燃?xì)廨啓C(jī)2和控制燃?xì)廨啓C(jī)2的燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3。
圖2是說(shuō)明通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3控制燃?xì)廨啓C(jī)2的功能結(jié)構(gòu)的方框圖。
在這里，為了通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3控制燃?xì)廨啓C(jī)2，燃?xì)廨啓C(jī)2包括過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4，壓力波動(dòng)測(cè)量部分(傳感器)5，加速度測(cè)量部分(傳感器)6，和操作機(jī)構(gòu)7。
過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4包括用于在燃?xì)廨啓C(jī)2操作過(guò)程中測(cè)量操作條件或操作狀態(tài)的過(guò)程數(shù)據(jù)的各種儀表。過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4安裝在燃?xì)廨啓C(jī)2的預(yù)定位置上，并且在每個(gè)預(yù)定時(shí)間t1，t2，....，將測(cè)量結(jié)果輸出到燃?xì)廨啓C(jī)控制部分的(以后說(shuō)明的)控制單元10。在這里，過(guò)程數(shù)據(jù)(工廠狀態(tài)數(shù)據(jù))包括，例如，產(chǎn)生的電力(產(chǎn)生的電流，產(chǎn)生的電壓)，環(huán)境溫度和濕度，在每個(gè)部分的燃料流率和燃?xì)鈮毫?，在每個(gè)部分的空氣流率和壓力，燃燒室111中的燃?xì)鉁囟?，燃?xì)饬髀?，燃?xì)鈮毫Γ瑝嚎s機(jī)101和渦輪機(jī)104的轉(zhuǎn)速，渦輪機(jī)104的廢氣中排出的氮氧化物(NOx)、碳氧化物(CO)之類(lèi)的物質(zhì)的的密度，等等。在這里，過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4不僅測(cè)量可以操作的操作數(shù)據(jù)，例如，提供到燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料或空氣的量，而且也測(cè)量不可操作的不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如，環(huán)境溫度之類(lèi)的氣象數(shù)據(jù)，由需要決定的發(fā)電機(jī)負(fù)載(MW)大小，等等。應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“過(guò)程數(shù)據(jù)”包括操作數(shù)據(jù)(工廠數(shù)據(jù))和不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
壓力波動(dòng)測(cè)量部分5包括裝配到每個(gè)燃燒室111-1至m的壓力測(cè)量設(shè)備。壓力波動(dòng)測(cè)量部分5測(cè)量燃燒在每個(gè)燃燒室111-1至m中產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，并且每當(dāng)在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間t1，t2，....從控制單元10發(fā)出命令時(shí)，將其測(cè)量值輸入到燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3。
加速度測(cè)量部分6包括裝配到每個(gè)燃燒室111-1至m的加速度測(cè)量設(shè)備。加速度測(cè)量部分6測(cè)量燃燒在每個(gè)燃燒室111-1至m中產(chǎn)生的加速度(秒單位的位置差)，并且每當(dāng)在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間t1，t2，....從控制單元10發(fā)出命令時(shí)，將其測(cè)量值輸出到燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3。
操作機(jī)構(gòu)7包括一種通過(guò)來(lái)自控制單元10的命令操作主燃料流控制閥113和每個(gè)主燃料供給閥115-1至m的打開(kāi)，從而執(zhí)行主燃料的流動(dòng)控制的機(jī)構(gòu)。整個(gè)主燃料的流動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)主燃料流控制閥113執(zhí)行的，每個(gè)燃燒室111-1至m的主燃料的流動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)主燃料供給閥115-1至m執(zhí)行的。
此外，操作機(jī)構(gòu)7包括通過(guò)來(lái)自控制單元10的命令操作引燃燃料流控制閥114和每個(gè)引燃燃料供給閥116-1至m的打開(kāi)，從而執(zhí)行引燃燃料流動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。整個(gè)引燃燃料流動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)引燃燃料流控制閥114進(jìn)行，每個(gè)燃燒室111-1至m的引燃燃料的流動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)引燃燃料供給閥116-1至m執(zhí)行的。
此外，操作機(jī)構(gòu)7憑借來(lái)自控制單元10的命令操作每個(gè)旁路閥118-1至m的打開(kāi)，從而執(zhí)行提供到每個(gè)燃燒室111-1至m中的空氣的流動(dòng)控制。具體地講，在每個(gè)燃燒室111-1至m中，使每個(gè)旁路閥118-1至m的打開(kāi)更大(或更小)，從而提高(或減小)流向旁路一側(cè)的空氣的流率，并且借此控制提供到每個(gè)燃燒室111-1至m的空氣的流率。
此外，操作機(jī)構(gòu)7憑借來(lái)自控制單元10的命令操作入口導(dǎo)流葉片102的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的打開(kāi)，從而控制提供到壓縮機(jī)101中的空氣的流率。
燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3包括控制單元10和自動(dòng)調(diào)節(jié)部分(搜索和控制部分)20?？刂茊卧?0接收從過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4、壓力波動(dòng)測(cè)量部分5、和加速度測(cè)量部分6輸出的測(cè)量值，并且將它們傳送到自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20。此外，當(dāng)接收到來(lái)自組東調(diào)節(jié)部分20的命令時(shí)，控制單元10輸出信號(hào)，通過(guò)這些信號(hào)操作機(jī)構(gòu)7操作主燃料流控制閥113以及主燃料供給閥115，引燃燃料流控制閥114以及引燃燃料供給閥116，旁路閥118和入口導(dǎo)流葉片102。
如圖3中所示，自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20被構(gòu)造成功能地包括輸入部分21，狀態(tài)掌握部分22，措施決定部分23，輸出部分24，頻率分析和傳感器故障診斷部分(頻率分析部分和傳感器故障檢測(cè)部分)25，燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分(渦輪機(jī)故障檢測(cè)部分)26，燃料特性掌握部分27，燃料特性掌握部分28，數(shù)據(jù)庫(kù)30，基本數(shù)據(jù)庫(kù)(優(yōu)先次序信息包容部分)31，和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32。
當(dāng)產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20進(jìn)行控制，以便向最有效方向改變操作數(shù)據(jù)(過(guò)程數(shù)據(jù))從而抑制波動(dòng)。
自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的輸入部分21接收從過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4、壓力波動(dòng)測(cè)量部分5、和加速度測(cè)量部分6輸出的并且從控制單元10傳送的壓力或加速度的過(guò)程數(shù)據(jù)。狀態(tài)掌握部分22掌握燃?xì)廨啓C(jī)2的狀態(tài)，燃燒特性掌握部分28掌握每個(gè)燃燒室111-1至m的燃燒特性。根據(jù)狀態(tài)掌握部分22和燃燒特性掌握部分28掌握的狀態(tài)的內(nèi)容，措施決定部分23決定不能在燃?xì)廨啓C(jī)2中造成燃燒波動(dòng)的對(duì)策，即，是否要調(diào)節(jié)主燃料流控制閥113以及主燃料供給閥115、引燃燃料流控制閥114以及引燃燃料供給閥116、旁路閥118和入口導(dǎo)流葉片102，如果要調(diào)節(jié)，那么決定調(diào)節(jié)到什么位置和調(diào)節(jié)到什么量。輸出部分24將對(duì)應(yīng)于措施決定部分23的決定的信號(hào)輸出到控制單元10。
以下根據(jù)實(shí)際執(zhí)行的處理步驟的流程說(shuō)明上述自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的功能。
圖4是顯示實(shí)現(xiàn)根據(jù)預(yù)先引入燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3的程序執(zhí)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的功能的處理步驟的流程的流程圖。這些處理步驟結(jié)合成程序的一部分以操作燃?xì)廨啓C(jī)2，并且，在操作燃?xì)廨啓C(jī)2的同時(shí)，在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間執(zhí)行這些步驟的序列。
首先，輸入部分21接收從過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4、壓力波動(dòng)測(cè)量部分5、和加速度測(cè)量部分6輸出的并且從控制單元10傳送的壓力和加速度的過(guò)程數(shù)據(jù)的輸入(步驟S101)。然后，輸入部分21將這些數(shù)據(jù)傳送到狀態(tài)掌握部分22、頻率分析和傳感器故障診斷部分25、燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分26、和燃料特性掌握部分27。
燃料特性掌握部分27掌握過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4測(cè)量的要提供到燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料的特性(步驟S102)。例如，將提供給燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料存儲(chǔ)在罐(未示出)中的同時(shí)，隨著時(shí)間過(guò)去，在構(gòu)成罐中的燃料的組成成分中，重分子沉降而輕分子上升，并且根據(jù)罐中剩余的燃料，提供到燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料的組成成分(卡路里)發(fā)生改變。因此，當(dāng)措施決定部分23決定措施(燃料與空氣比的提高或減小)時(shí)，優(yōu)選在決定中增加對(duì)應(yīng)于此時(shí)提供到燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料的組成成分的調(diào)節(jié)。
為此，過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4在從罐到燃?xì)廨啓C(jī)2的燃料系統(tǒng)中包括一個(gè)熱量計(jì)或燃料組成成分的測(cè)量設(shè)備。根據(jù)如此獲得的燃料的卡路里或組成成分，燃料特性掌握部分27決定提高或降低燃料-空氣比的調(diào)節(jié)量或數(shù)據(jù)，并把它輸出到狀態(tài)掌握部分22。
并不需要通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4實(shí)時(shí)地測(cè)量燃料的卡路里或組成成分，但是，也可以使用預(yù)先測(cè)量罐中燃料的剩余量與燃料組成成分變化之間的關(guān)系，并且據(jù)此準(zhǔn)備用于決定調(diào)節(jié)量的表或圖表的方法。在這種情況下，過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4測(cè)量罐中燃料剩余量，并且根據(jù)如此測(cè)量的燃料的剩余量，燃料特性掌握部分27決定增大或減小燃料與空氣比的調(diào)節(jié)量。此外，不需要將燃料存儲(chǔ)在罐中，而是可以從管線提供，并且，在這種情況下，也可以用類(lèi)似的方式?jīng)Q定調(diào)節(jié)量。
然后，燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分29診斷燃?xì)廨啓C(jī)2中是否存在故障(步驟S103)。
為此目的，燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分29從輸入部分21接收過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4測(cè)量的燃?xì)廨啓C(jī)2的每個(gè)部分中的溫度或流率的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這種數(shù)據(jù)，判斷是否存在燃?xì)廨啓C(jī)2的故障。例如，如果燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)特定部分的溫度增加到一個(gè)預(yù)定閾值以上，或特定部分的流率降低到預(yù)定閾值以下，等等，那么判斷燃?xì)廨啓C(jī)2本身中存在故障。
燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分26將診斷的結(jié)果，即，是否存在燃?xì)廨啓C(jī)2的故障的結(jié)果，傳送到狀態(tài)掌握部分22。
在這里，如果從燃?xì)廨啓C(jī)故障診斷部分26傳送出燃?xì)廨啓C(jī)2中存在故障的診斷結(jié)果，那么燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3通過(guò)諸如警報(bào)器或警告燈之類(lèi)的通知裝置，將燃?xì)廨啓C(jī)2中存在故障的消息通知操作人員等等(步驟S104)，并且步驟不前進(jìn)到燃料與空氣比的調(diào)節(jié)過(guò)程，等等。
在發(fā)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)2中沒(méi)有故障的情況下，頻率分析和傳感器故障診斷部分25執(zhí)行內(nèi)部壓力波動(dòng)或加速度的頻率分析，以及傳感器故障診斷(步驟S105)。
頻率分析和傳感器故障診斷部分25根據(jù)每個(gè)燃燒室111-1至m中壓力波動(dòng)測(cè)量部分5測(cè)量的壓力波動(dòng)的測(cè)量值，進(jìn)行壓力波動(dòng)(振動(dòng))的頻率分析(快速傅里葉變換FFT)。
圖5示出了頻率分析和傳感器故障診斷部分25根據(jù)壓力波動(dòng)測(cè)量部分5測(cè)量的壓力波動(dòng)的測(cè)量值進(jìn)行的頻率分析的結(jié)果的一個(gè)例子。水平軸示出了頻率，垂直軸示出了波動(dòng)的強(qiáng)度(電平)。如圖5中所示，燃燒室111中產(chǎn)生的燃燒波動(dòng)(壓力波動(dòng)和加速度波動(dòng))具有多個(gè)其中產(chǎn)生了波動(dòng)的頻帶。
由于每個(gè)頻率的波動(dòng)是由各自的復(fù)雜原因造成的，所以憑借簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)控制或僅憑借一個(gè)參數(shù)的控制很難抑制波動(dòng)。此外，根據(jù)頻率，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)2造成的影響是不同的。因此，在相同波動(dòng)強(qiáng)度的情況下，即使措施在某些頻率上可行，但是決不意味著在其它頻率上可行。從這點(diǎn)出發(fā)，需要相對(duì)于對(duì)應(yīng)于波動(dòng)的頻率的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)2的操作條件的控制。
因此，如圖6中所示，在頻率分析和傳感器故障診斷部分25中，將內(nèi)部壓力波動(dòng)或加速度的頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)(n個(gè))頻帶，以便作為劃分成頻帶的分析結(jié)果輸出。應(yīng)當(dāng)注意，頻率分析和傳感器故障診斷部分25也可以根據(jù)加速度測(cè)量部分6測(cè)量的加速度的測(cè)量值進(jìn)行加速度的頻率分析。
在這里，頻帶是一個(gè)頻率分析和傳感器故障診斷部分25可以通過(guò)其根據(jù)頻率分析的結(jié)果執(zhí)行它的功能的最小單位的頻率區(qū)。首先，決定要在其中勘測(cè)壓力和加速度的波動(dòng)的頻率的范圍。例如，在圖5中，由于波動(dòng)主要發(fā)生在0至5000Hz的范圍，所示將頻率的范圍設(shè)定到0至5000Hz，并且將這個(gè)頻率范圍劃分成n個(gè)適當(dāng)大小的頻帶。例如，如果將頻率范圍除以50Hz，那么n等于100(n＝100)。
應(yīng)當(dāng)注意，這個(gè)頻帶不必是恒定大小的。
頻率分析和傳感器故障診斷部分25將如上所述地獲得的劃分成壓力和加速度的頻帶的分析結(jié)果輸出到狀態(tài)掌握部分22。
頻率分析和傳感器故障診斷部分25也診斷壓力波動(dòng)測(cè)量部分5或加速度測(cè)量部分6的壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備本身，或?qū)毫y(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)輸入到輸入部分21的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中是否存在故障。
圖7(a)至(c)示出了在壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備中，或數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中存在故障的情況下，作為頻率分析和傳感器故障診斷部分25執(zhí)行的頻率分析的結(jié)果輸出的分析結(jié)果的例子。
在圖7(a)中，在參考字母(A)示出的部分中，出現(xiàn)了電源頻率分量的噪聲(例如，60Hz)。此外，在圖7(b)中，與原始電平(見(jiàn)圖5)相比，隨機(jī)狀態(tài)的噪聲加到整個(gè)頻帶，整個(gè)電平提高。此外，在圖7(c)中，在參考字母(B)出示的部分中，即，在小于數(shù)十Hz的頻率區(qū)中，加上了脈沖形狀的，特別是直流分量的噪聲，從而提高了整個(gè)頻帶上的電平?；蛘?，如果壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備本身出現(xiàn)故障，那么整個(gè)頻帶上的電平降低。
頻率分析和傳感器故障診斷部分25判斷波動(dòng)電平是否偏離預(yù)定的范圍，如果發(fā)現(xiàn)偏離，那么判斷壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備中或數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中存在故障，并且把判斷結(jié)果輸出到狀態(tài)掌握部分22。在頻率分析和傳感器故障診斷部分25中，設(shè)定一個(gè)閾值，以便如果得到上述圖形的分析結(jié)果，那么檢測(cè)到這種情況，從而判斷壓力測(cè)量設(shè)備或加速度測(cè)量設(shè)備本身或數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中是否存在故障，并且將其分析結(jié)果輸出到狀態(tài)掌握部分22。
應(yīng)當(dāng)注意，如果在頻率分析和傳感器故障診斷部分25中提供多組壓力測(cè)量設(shè)備和加速度測(cè)量設(shè)備，那么通過(guò)比較多組壓力測(cè)量設(shè)備和加速度測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果，那么也可以判斷多組壓力測(cè)量設(shè)備和加速度測(cè)量設(shè)備中或從壓力測(cè)量設(shè)備和加速度測(cè)量設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中是否存在故障。例如，提供多組(奇數(shù)的)壓力測(cè)量設(shè)備和加速度測(cè)量設(shè)備，如果得到不同的分析結(jié)果，那么可以采用多數(shù)組獲得的最頻繁的分析結(jié)果。
此外，加速度測(cè)量部分6檢測(cè)燃燒室111本身的振動(dòng)作為加速度，從而一個(gè)單一的加速度測(cè)量部分6可以監(jiān)視多個(gè)燃燒室111中產(chǎn)生的燃燒波動(dòng)。因此，即使判斷提供在一個(gè)燃燒室111中的壓力測(cè)量部分5中的一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障，加速度測(cè)量部分6也可以檢測(cè)燃燒波動(dòng)。如果提供多個(gè)加速度測(cè)量部分6，那么即使壓力波動(dòng)測(cè)量部分5沒(méi)有檢測(cè)到燃燒波動(dòng)，至少兩個(gè)加速度測(cè)量部分6檢測(cè)燃燒波動(dòng)，并且判斷存在燃燒波動(dòng)，從而提高了可靠性。此外，如果壓力波動(dòng)測(cè)量部分5和加速度測(cè)量設(shè)備6都檢測(cè)到燃燒波動(dòng)，那么判斷存在燃燒波動(dòng)，從而可以提高可靠性。
返回到處理步驟，在上述步驟序列是第二循環(huán)或后續(xù)循環(huán)的情況下，如果在以前處理循環(huán)中進(jìn)行了任何調(diào)節(jié)，那么開(kāi)始如此執(zhí)行的調(diào)節(jié)的效果的評(píng)價(jià)(步驟S106)。
首先，狀態(tài)掌握部分22將劃分成壓力和加速度頻帶的分析結(jié)果與預(yù)定閾值比較(步驟S107)。
在這里，對(duì)于每個(gè)頻帶1至n，閾值不必總是一個(gè)數(shù)。也就是說(shuō)，可以準(zhǔn)備多個(gè)閾值。一般將一個(gè)閾值用于判斷現(xiàn)行的燃燒波動(dòng)是否處于需要立即調(diào)節(jié)的狀態(tài)(這個(gè)閾值稱(chēng)為管理值)。但是，除了這個(gè)用途之外，可以使用這樣的一個(gè)閾值判斷現(xiàn)行的燃燒波動(dòng)是否處于不需要立即調(diào)節(jié)的狀態(tài)，也就是說(shuō)，盡管是現(xiàn)行的，但是僅出現(xiàn)了燃燒波動(dòng)的前兆。
與閾值比較的結(jié)果，如果沒(méi)有偏離管理值并且仍然沒(méi)有燃燒波動(dòng)的先兆，那么根據(jù)過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4測(cè)量的過(guò)程數(shù)據(jù)，判斷燃?xì)廨啓C(jī)2的操作狀態(tài)是否已經(jīng)從以前的處理循環(huán)改變(步驟S108)。判斷的結(jié)果，如果操作狀態(tài)沒(méi)有改變，步驟返回到步驟S101，并且開(kāi)始下一個(gè)處理循環(huán)。另一方面，如果操作狀態(tài)有所改變，那么將以前處理循環(huán)中進(jìn)行的調(diào)節(jié)的內(nèi)容和作為其結(jié)果改變的操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中作為添加的和更新的數(shù)據(jù)(步驟S109)。
此外，作為步驟S107中與閾值比較的結(jié)果，如果判斷偏離管理值或存在燃燒波動(dòng)的先兆，那么同樣地將以前處理循環(huán)中進(jìn)行的調(diào)節(jié)的內(nèi)容和作為其結(jié)果改變的操作狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中作為添加的和更新的數(shù)據(jù)(步驟S110)。
在步驟S109和S110中，例如，用圖8中所示的方式分類(lèi)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)30中，以時(shí)間序列分類(lèi)過(guò)程數(shù)據(jù)和每個(gè)頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值Yin。也就是說(shuō)，在數(shù)據(jù)庫(kù)30中，在每個(gè)時(shí)間t1，t2，...調(diào)整和分類(lèi)過(guò)程數(shù)據(jù)和每個(gè)頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值Yin。如果將這些數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地從控制單元10和頻率分析和傳感器故障診斷部分25發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)30，那么這些數(shù)據(jù)被附加地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中。要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中的波動(dòng)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)可以?xún)H是壓力波動(dòng)的，或僅是加速度波動(dòng)的，或壓力波動(dòng)和加速度波動(dòng)二者。
圖8示出了，在時(shí)間t1，旁路閥118的閥開(kāi)口是X11-1，引燃比率是X12-1，大氣溫度是X21-1，和發(fā)電機(jī)負(fù)載(MW)是X22-1，并且也示出了第一頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y11-1，第二頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y12-1，和第n頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Yin-1。
同樣，圖8示出了，在時(shí)間t2，旁路閥118的閥開(kāi)口是X11-2，引燃比率是X12-2，大氣溫度是X21-2，和發(fā)電機(jī)負(fù)載(MW)是X22-2，并且也示出了第一頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y11-2，第二頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y12-2和第n頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Yin-2。同樣，圖8示出了，在時(shí)間tn，旁路閥118的閥開(kāi)口是X11-n，引燃比率是X12-n，大氣溫度是X21-n，和發(fā)電機(jī)負(fù)載(MW)是X22-n，并且也示出了第一頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y11-n，第二頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Y12-n和第n頻帶的波動(dòng)強(qiáng)度的最大值是Yin-n。
如上所述，圖8中X11-1，X11-2，X11-n等的參考下標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于各自的時(shí)間t1，t2，tn。在本實(shí)施例中，由于可以不區(qū)別時(shí)間t1，t2和tn地共同進(jìn)行說(shuō)明，因此，省略了參考下標(biāo)號(hào)的賦予。
如前面說(shuō)明的，由于在步驟S107中與閾值比較的結(jié)果，如果判斷偏離了管理值或存在燃燒波動(dòng)的先兆，那么計(jì)算現(xiàn)行燃燒波動(dòng)的特性(步驟S111)。
為此目的，在燃燒特性掌握部分28中，根據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中的、來(lái)自頻率分析和傳感器故障診斷部分25的劃分成壓力和加速度的頻帶的分析結(jié)果，和來(lái)自過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4的過(guò)程數(shù)據(jù)，構(gòu)造用于建立燃燒特性模型的公式模型。應(yīng)當(dāng)注意，以下說(shuō)明的燃燒特性掌握部分28的基本功能在專(zhuān)利文獻(xiàn)3(本申請(qǐng)人的日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2002-47945)中也有說(shuō)明。
例如，其中m是燃燒室的數(shù)量，n是要建模的頻帶的數(shù)量，內(nèi)部壓力波動(dòng)是通過(guò)下面等式(1)的多次回歸模型建模的Yij＝aij，0+aij，1xX11+aij，2xX12+aij，3xX21+aij，4xX22…(1)在這里Yij第i燃燒室(i＝1，2，..，m)的第j頻帶(j＝1，2，...，n)的最大振幅值；X11操作數(shù)據(jù)1(在本例中，是旁路閥118的閥開(kāi)度)的值；X12操作數(shù)據(jù)2(在本例中，是引燃比率)的值；X21不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)1(在本例中，是氣象數(shù)據(jù))的值；X22不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)2(在本例中，是發(fā)電機(jī)負(fù)載(MW))的值；aij，0，aij，1，aij，2，aij，3，aij，4系數(shù)參數(shù)。
燃燒特性掌握部分28使用在數(shù)據(jù)庫(kù)30中的、為每個(gè)時(shí)間(t1，t2，...)調(diào)整和分類(lèi)的最大振幅值Yij，操作數(shù)據(jù)X11，X12，和不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)X21，X22，并且獲得上述等式(1)的系數(shù)參數(shù)aij，0，aij，1，aij，2，aij，3，aij，4。例如，使用了最小二乘方法作為系數(shù)參數(shù)aij，0，aij，1，aij，2，aij，3，aij，4的解。
在這里，最大振幅值Yij是通過(guò)頻率分析和傳感器故障診斷部分25對(duì)壓力波動(dòng)測(cè)量部分5和加速度測(cè)量部分6測(cè)量的測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D變換，將頻率分析結(jié)果劃分成n個(gè)頻帶，并且獲得有關(guān)各個(gè)頻帶的、在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)(t1，t2，...)的最大振幅，而獲得的最大振幅值。
在圖6中，示出了第一頻帶的最大振幅值是Yi1，第二頻帶的最大振幅值是Yi2，和第n頻帶的最大振幅值是Yin。
應(yīng)當(dāng)注意，在上面為了方便說(shuō)明，給予了模型等式2個(gè)操作數(shù)據(jù)變量，和2個(gè)不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)變量，但是，變量不必限于2。此外，作為模型結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了一個(gè)線性一階方程式，但是，可以使用二階或更高階的高階模型，或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性模型，等等。此外，模型等式是借助于使用從燃?xì)廨啓C(jī)2輸入的操作數(shù)據(jù)和不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法說(shuō)明的，但是，也可以使用根據(jù)質(zhì)量平衡定律轉(zhuǎn)換的值。
燃燒特性掌握部分28使用上述為每個(gè)時(shí)間t1，t2，...獲得的公式模型(1)，并且得到一個(gè)易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)。
例如，在操作數(shù)據(jù)1，操作數(shù)據(jù)2，不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)1，和不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)2分別是X’11，X’12，X’21和X’22時(shí)，通過(guò)下面的等式(2)得到第i燃燒室的第j頻帶的內(nèi)部壓力波動(dòng)預(yù)測(cè)值Y’ijY′ij＝aij，0+aij，1xX′11+aij，2xX′12+aij，3xX′21+aij，4xX′22…(2)如上所述，系數(shù)參數(shù)aij，0，aij，1，aij，2，aij，3，aij，4是通過(guò)，例如，最小二乘方法得到的。
如圖6中所示，對(duì)應(yīng)于燃燒室的結(jié)構(gòu)以及周?chē)h(huán)境，給第i燃燒室的第j頻帶(頻帶1至n)的最大振幅值提供了閾值Zi1，Zi2，...Zin。這些閾值包容在頻率分析和傳感器故障診斷部分25中。在這里Zi1，Zi2，...Zin是顯示每個(gè)頻帶中允許的最大波動(dòng)強(qiáng)度的值。例如，這些閾值是根據(jù)是否有與該頻率的振動(dòng)共振的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，是否有可能損壞的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，可允許怎樣程度的波動(dòng)強(qiáng)度，等等，決定的。
其中Zij是從頻率分析和傳感器故障診斷部分25輸出的第i燃燒室的第j頻帶的最大振幅值的閾值，存在著滿(mǎn)足以下等式(3)的X’11，X’12，X’21和X’22Z′ij＝aij，0+aij，1xX′11+aij，2xX′c12+aij，3xX′21+aij，4xX′22…(3)如果不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)1和不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)2的值從控制單元10輸入到燃燒特性掌握部分28，那么等式(3)中所有不是X’11和X’12的因數(shù)成為常數(shù)，并且可以容易地得到滿(mǎn)足等式(3)的(X’11，X’12)。
如果控制單元10給出增益αk(k＝1，2，...p)，那么可以使用以下等式(4)αkZij＝aij，0+aij，1xX′11+aij，2xX′12+aij，3xX′21+aij，4xX′22…(4)如果通過(guò)等式(4)得到(X’11，X’12)，那么可以得到每個(gè)燃燒室的每個(gè)頻帶的數(shù)量p的線。這顯示在圖9中，其中水平軸是X11，垂直軸是X12。在這里，如果系數(shù)參數(shù)aij，2是正的，那么每條線的上方是易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)，而下方是幾乎不會(huì)產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)。相反，如果系數(shù)參數(shù)aij，2是負(fù)值，那么每條線的下方是易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)，而上部是幾乎不會(huì)產(chǎn)生燃燒波動(dòng)區(qū)。
在燃燒特性掌握部分28中，通過(guò)使用都是從控制單元10輸出的，第i燃燒室的第j頻帶的最大振幅值的閾值Zij、增益αk、和除了兩種特定數(shù)據(jù)(即，作為實(shí)際操作結(jié)果的，每個(gè)時(shí)間t1，t2，...的不可操作狀態(tài)數(shù)據(jù)X21和X22)之外的變量的值(即，作為實(shí)際操作結(jié)果的，每個(gè)時(shí)間t1，t2，...的X11和X12)，以及通過(guò)使用通過(guò)最小二乘方法得到的系數(shù)參數(shù)aij，0，aij，1，aij，2，aij，3，aij，4，可以獲得所有燃燒室的所有頻帶的上述線。然后，根據(jù)線性規(guī)劃法的過(guò)程，最終得到易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)和不易產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)。如10示出了通過(guò)燃燒特性掌握部分28得到的燃燒波動(dòng)的區(qū)的例子，其中水平軸是X11，垂直軸是X12。在這個(gè)例子中，用類(lèi)似于每個(gè)增益αk的輪廓線的線來(lái)表示燃燒波動(dòng)的區(qū)，由線包圍的中央?yún)^(qū)是不易產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)，而其外側(cè)的區(qū)是易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)。
應(yīng)當(dāng)注意，如上所述，由于為了便于說(shuō)明已經(jīng)將操作數(shù)據(jù)限制到兩個(gè)變量，所以圖10是以二維坐標(biāo)示出的，但是，如果用N個(gè)變量設(shè)置操作數(shù)據(jù)，那么可以在N-維坐標(biāo)的空間中表示區(qū)。
當(dāng)從狀態(tài)掌握部分22輸入調(diào)節(jié)命令時(shí)，措施決定部分23響應(yīng)這個(gè)調(diào)節(jié)命令，以便決定用于調(diào)節(jié)現(xiàn)行操作狀態(tài)(X11＝xa，X12＝xb)的措施的內(nèi)容(采取措施的地點(diǎn)，和調(diào)節(jié)量或數(shù)據(jù))(步驟S112)。
此時(shí)，如果多個(gè)頻帶中的最大振幅值超過(guò)對(duì)應(yīng)的閾值(zi1，zi2，....，zin)，那么根據(jù)預(yù)先決定的并且存儲(chǔ)在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31中的優(yōu)先權(quán)次序(優(yōu)先次序)，對(duì)高優(yōu)先次序的頻帶進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本例中，是這樣設(shè)定的，將最高優(yōu)先權(quán)給予最低的頻帶，然后從高頻率一側(cè)的頻帶順序地給予優(yōu)先權(quán)。原因在于，如果在最低頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么很可能燃?xì)廨啓C(jī)2處于火焰可能容易熄滅的狀態(tài)，并且在較高的頻帶中，燃燒波動(dòng)的能量大到足以產(chǎn)生壞的影響的程度，例如，造成損壞，等等。
在選擇了要調(diào)節(jié)的頻帶之后，決定調(diào)節(jié)量。為此目的，措施決定部分23通過(guò)一種優(yōu)化措施決定現(xiàn)行操作狀態(tài)(X11＝xa，X12＝xb)的調(diào)節(jié)方向。在這里，說(shuō)明了使用最陡下降法(鞍點(diǎn)法)作為優(yōu)化措施的例子，但是優(yōu)化措施不限于最陡下降法。
即，措施決定部分23參考通過(guò)燃燒特性掌握部分28得到的圖10，并且，如圖10中所示，畫(huà)一條正交于顯示現(xiàn)行操作狀態(tài)(X11＝xa，X12＝xb)的點(diǎn)Q1的、更靠中央部分一側(cè)的線(α2＝0.8)的假想線L，直到假想線L穿過(guò)α2的線包圍的區(qū)域，并且到達(dá)點(diǎn)Q2(X11＝xc，X12＝xd)，在點(diǎn)Q2假想線L與α2的線相交。然后，延長(zhǎng)假想線L，正交于更靠近點(diǎn)Q2的中央部分一側(cè)的線(α3＝0.6)。措施決定部分23從點(diǎn)Q1畫(huà)出并且經(jīng)過(guò)點(diǎn)Q2延長(zhǎng)假想線的方向就是措施決定部分23決定的調(diào)節(jié)方向。
此時(shí)，如果燃燒特性掌握部分28不能充分地掌握燃燒特性，那么措施決定部分23可以根據(jù)存儲(chǔ)在知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的、包含過(guò)去進(jìn)行的調(diào)節(jié)和有關(guān)作為調(diào)節(jié)的結(jié)果而在燃?xì)廨啓C(jī)2的操作狀態(tài)中產(chǎn)生的變化的信息，決定調(diào)節(jié)的方向。
此外，如果由于任何原因，例如，緊接著燃?xì)廨啓C(jī)2安裝之后，數(shù)據(jù)庫(kù)30中沒(méi)有存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)，那么可以使用存儲(chǔ)在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的數(shù)據(jù)決定調(diào)節(jié)的方向。
在這里，在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31中，存儲(chǔ)了一個(gè)顯示作為從已經(jīng)安裝和操作的另一相同類(lèi)型的燃?xì)廨啓C(jī)2收集的數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得到的標(biāo)準(zhǔn)燃燒特性的公式模型，有關(guān)燃?xì)廨啓C(jī)2的操作的限制信息，等等。例如，限制信息是為了避免熄火或逆火等的燃料與空氣比的極限值。此外，在知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中，存儲(chǔ)了包含根據(jù)熟練調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)(技術(shù)訣竅)設(shè)定的問(wèn)題征兆的經(jīng)驗(yàn)信息，和有關(guān)解決這些征兆的有效措施的信息。措施決定部分23可以根據(jù)這些存儲(chǔ)在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的顯示標(biāo)準(zhǔn)燃燒特性、限制信息、經(jīng)驗(yàn)信息、等等的公式模型，決定調(diào)節(jié)的內(nèi)容。
例如，在圖11中，如果決定對(duì)第一頻帶進(jìn)行調(diào)節(jié)，首先打開(kāi)旁路閥118是第一優(yōu)先措施。如果即使在多次處理循環(huán)之后燃燒波動(dòng)依然存在，或如果由于操作條件的限制不能采取措施，那么執(zhí)行提高引燃比率作為第二優(yōu)先措施。自然，即使燃燒特性掌握部分28充分地掌握了燃燒特性，也可以利用存儲(chǔ)在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31中的限制信息決定調(diào)節(jié)方向及調(diào)節(jié)量。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)進(jìn)行上述調(diào)節(jié)時(shí)，措施決定部分23可以根據(jù)狀態(tài)掌握部分22從燃料特性掌握部分27得到的燃料特性的數(shù)據(jù)，增加對(duì)應(yīng)于有效燃料特性的校正。
通過(guò)下一個(gè)處理循環(huán)的步驟S107至S110，評(píng)價(jià)根據(jù)存儲(chǔ)在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的信息執(zhí)行的調(diào)節(jié)內(nèi)容，和作為調(diào)節(jié)結(jié)果的燃?xì)廨啓C(jī)2的狀態(tài)的變化，并且存儲(chǔ)(反映)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中，并且，如果它們與知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32的經(jīng)驗(yàn)信息不同，那么利用它們作為其更新數(shù)據(jù)。
然后，輸出部分24將顯示措施決定部分23決定的調(diào)節(jié)方向的數(shù)據(jù)輸出到控制單元10(步驟S113)。
當(dāng)接收到這種數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)從輸出部分24輸入的上述顯示調(diào)節(jié)方向的數(shù)據(jù)，控制部分10控制操作機(jī)構(gòu)7，以便分別操作主燃料流控制閥113、引燃燃料流控制閥114、旁路閥118、和入口導(dǎo)流葉片102，并且改變旁路閥開(kāi)度X11和引燃比率X12。即，對(duì)于從輸出部分24輸入的、以便將假想線L從點(diǎn)Q1移動(dòng)到點(diǎn)Q2的調(diào)節(jié)命令，控制部分10控制主燃料流控制閥113、引燃燃料流控制閥114、旁路閥118、和入口導(dǎo)流葉片102中的至少任何一個(gè)，從而將旁路閥開(kāi)度X11從xa改變到xc，并且把引燃比率X12從xb改變到xd。此外，對(duì)于假想線L從點(diǎn)Q2進(jìn)一步延長(zhǎng)的方向的調(diào)節(jié)命令，同樣地分別改變旁路閥開(kāi)度X11和引燃比率X12。
在這里，引燃比率X12是引燃燃料流率/整個(gè)燃料流率的比率。整個(gè)燃料流率是主燃料流率和引燃燃料流率的和。因此，如果要提高引燃比率X12，那么控制單元10可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便減小整個(gè)燃料流率而不改變引燃燃料流率，或提高引燃燃料流率而不改變整個(gè)燃料流率。
在燃?xì)廨啓C(jī)2的操作中，在每個(gè)時(shí)間t1，t2，...重復(fù)執(zhí)行上述步驟S101至S113的處理序列。
根據(jù)本實(shí)施例，控制了燃?xì)廨啓C(jī)的操作，并且可以抑制燃燒波動(dòng)。此時(shí)，如果在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么進(jìn)行調(diào)節(jié)以便抑制對(duì)應(yīng)于預(yù)定的優(yōu)先次序的高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。從而，有效地抑制了高度緊急的頻帶的燃燒波動(dòng)，和能夠維持很好的燃燒。
此外，在進(jìn)行了調(diào)節(jié)之后，如果燃?xì)廨啓C(jī)2的狀態(tài)發(fā)生改變，那么將其反射到數(shù)據(jù)庫(kù)30中。從而，隨著時(shí)間過(guò)去，可以存儲(chǔ)諸如要進(jìn)行何種調(diào)節(jié)和燃?xì)廨啓C(jī)2對(duì)其表現(xiàn)出何種反應(yīng)之類(lèi)的信息，并且可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?。此外，緊接著燃?xì)廨啓C(jī)2的安裝之后，如果尚未在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)，那么根據(jù)顯示通過(guò)分析從另一個(gè)相同類(lèi)型的燃?xì)廨啓C(jī)2收集的數(shù)據(jù)得到的并且包含在數(shù)據(jù)庫(kù)31中的標(biāo)準(zhǔn)燃燒特性或限制信息，以及根據(jù)包含在知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的有關(guān)熟練調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)信息，執(zhí)行調(diào)節(jié)。因此，可以從緊接著燃?xì)廨啓C(jī)2安裝之后執(zhí)行高度可靠的控制。此外，如果根據(jù)調(diào)節(jié)的內(nèi)容和由于調(diào)節(jié)的結(jié)果燃?xì)廨啓C(jī)2的狀態(tài)發(fā)生的改變，更新包含在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31或知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的限制信息和基于熟練調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)信息的數(shù)據(jù)，那么可以校正不是基于足夠的過(guò)去的實(shí)際例子的不確定的限制信息或經(jīng)驗(yàn)信息，并且可以進(jìn)行更適當(dāng)?shù)目刂啤Ｈ绻Ｕ@種限制信息或經(jīng)驗(yàn)信息，并且把作為利用校正的信息調(diào)節(jié)的結(jié)果的燃?xì)廨啓C(jī)2的反應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中，那么可以使限制信息或經(jīng)驗(yàn)信息更為可靠。
此外，如果燃?xì)廨啓C(jī)2本身產(chǎn)生故障，那么即使檢測(cè)到故障，壓力波動(dòng)測(cè)量部分5或加速度測(cè)量部分6也不對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。從而，故障可以迅速地引起注意，并且可以避免錯(cuò)誤方向的調(diào)節(jié)。此外，在燃?xì)廨啓C(jī)2本身發(fā)生故障的情況下，壓力波動(dòng)測(cè)量部分5或加速度測(cè)量部分6不執(zhí)行將調(diào)節(jié)的信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中。
此外，通過(guò)增加對(duì)應(yīng)于燃料組成的變化的調(diào)節(jié)，可以進(jìn)一步穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。
在上述燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1中，可以構(gòu)造自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20，以具有如下所示的最佳操作條件搜索功能。
在這里，假設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)2在沒(méi)有燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)下穩(wěn)定地操作，對(duì)操作調(diào)節(jié)進(jìn)行各種不同的改變，并且在自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20中自動(dòng)地搜索較好的操作條件，優(yōu)選是最佳操作條件。
此時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)較好或最佳操作條件，盡管不造成燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定性具有重要意義，但是最好是不僅考慮穩(wěn)定性，而且還要考慮操作的經(jīng)濟(jì)性，環(huán)境保護(hù)性能，和系統(tǒng)的每個(gè)部分的壽命，以獲得最佳操作條件。
此外，在改變操作條件時(shí)，根據(jù)過(guò)去存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)改變操作條件的情況下燃燒狀態(tài)的變化，并且僅在斷定即使在改變之后也不會(huì)產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的情況下才改變操作條件。
此外，如果由于改變操作條件的結(jié)果產(chǎn)生了燃燒波動(dòng)，那么使燃燒波動(dòng)收斂。此后，改變操作條件的變化范圍，并且可以再次執(zhí)行操作條件的搜索。此外，如果在最好不改變操作條件的情況下，那么可以從外部停止操作條件的搜索。
此外，在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的啟動(dòng)和停止時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20可以同樣地搜索操作條件，并且可以獲得一個(gè)最佳操作條件。
圖12是顯示實(shí)現(xiàn)上述功能的自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的構(gòu)造的視圖。如圖12中所示，作為實(shí)現(xiàn)搜索功能的結(jié)構(gòu)，自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20包括輸入部分21，狀態(tài)掌握部分22，輸出部分24，燃燒特性掌握部分28，數(shù)據(jù)庫(kù)30，和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32，這些與圖3中所示的構(gòu)造相同。此外，為了通過(guò)改變?nèi)紵龡l件以進(jìn)行搜索，自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20功能地包括一個(gè)計(jì)算用于調(diào)節(jié)提供到燃燒室111的燃料和空氣中的至少一個(gè)的流率的校正量或數(shù)據(jù)的校正量計(jì)算部分40，一個(gè)將內(nèi)部壓力波動(dòng)或加速度的頻率的分析結(jié)果劃分成如圖6中所示的多個(gè)(n個(gè))頻帶、并且輸出劃分成頻帶的分析結(jié)果的頻率分析部分41，一個(gè)根據(jù)過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4測(cè)量的過(guò)程數(shù)評(píng)價(jià)每個(gè)部分的性能以及據(jù)評(píng)價(jià)每個(gè)部分的壽命的性能和壽命評(píng)價(jià)部分42，和一個(gè)根據(jù)從外部輸入的停止命令停止改變操作條件的停止命令輸入部分43。
接下來(lái)，沿實(shí)際處理過(guò)程的流程說(shuō)明自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的上述搜索功能。
圖13是顯示根據(jù)預(yù)先在燃?xì)廨啓C(jī)控制部分3中引入的程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20的功能的處理過(guò)程的流程圖。包含這個(gè)處理過(guò)程作為操作燃?xì)廨啓C(jī)2的程序的一部分，并且在滿(mǎn)足預(yù)定條件下操作燃?xì)廨啓C(jī)2的同時(shí)，執(zhí)行一系列步驟。
預(yù)定條件包括，例如條件1發(fā)電機(jī)121在負(fù)載調(diào)整狀態(tài)，在這種狀態(tài)下發(fā)電機(jī)121的輸出持續(xù)保持在預(yù)定閾值的范圍內(nèi)預(yù)定的時(shí)間周期。
條件2在預(yù)定時(shí)間周期中沒(méi)有發(fā)生燃燒波動(dòng)。即，在步驟S107中，在斷定沒(méi)有偏離管理值或出現(xiàn)燃燒波動(dòng)前兆的調(diào)節(jié)的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間周期或更長(zhǎng)。
條件3吸入空氣的溫度持續(xù)保持在預(yù)定閾值的范圍內(nèi)預(yù)定的時(shí)間周期。
條件4操作人員選擇了一種允許開(kāi)始搜索的搜索允許模式。
當(dāng)要開(kāi)始搜索過(guò)程時(shí)，輸入部分21首先接收從過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量部分4、壓力波動(dòng)測(cè)量部分5、和加速度測(cè)量部分6輸出的、并且從控制單元10傳送的過(guò)程數(shù)據(jù)和壓力或加速度的數(shù)據(jù)的輸入(步驟S201)。然后，輸入部分21將這些數(shù)據(jù)傳送到狀態(tài)掌握部分22和頻率分析部分41。
接下來(lái)，頻率分析部分41進(jìn)行內(nèi)部壓力波動(dòng)或加速度的頻率分析(步驟S202)。
與圖4的步驟S105相同，頻率分析部分41根據(jù)在每個(gè)燃燒室111-1至m中的壓力波動(dòng)測(cè)量部分5測(cè)量的壓力波動(dòng)測(cè)量值進(jìn)行壓力波動(dòng)(振動(dòng))的頻率分析(FFT)。頻率分析部分41將劃分成作為分析結(jié)果而獲得的壓力或加速度的頻帶的分析結(jié)果輸出到狀態(tài)掌握部分22。
狀態(tài)掌握部分22接收來(lái)自輸入部分21的過(guò)程數(shù)據(jù)和壓力或加速度的數(shù)據(jù)，并且將它們傳送到性能和壽命評(píng)價(jià)部分42。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，性能和壽命評(píng)價(jià)部分42通過(guò)發(fā)電機(jī)121的電力產(chǎn)生量與燃料的供給量的比率來(lái)計(jì)算熱效率，并且計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1每個(gè)單元的效率(單元效率)，例如，壓縮機(jī)101的絕熱效率等等，并且將計(jì)算結(jié)果返回到狀態(tài)掌握部分22(步驟S203)。
此外，性能和壽命評(píng)價(jià)部分42根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的總操作時(shí)間、負(fù)載滯后作用等等計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的每個(gè)單元的消耗的壽命，并且根據(jù)通過(guò)改變操作條件預(yù)測(cè)的負(fù)載計(jì)算每個(gè)單元的剩余壽命(步驟S204)。性能和壽命評(píng)價(jià)部分42將計(jì)算的壽命信息返回到狀態(tài)掌握部分22。
然后，在處理第二或后續(xù)時(shí)間的情況下，將在該時(shí)間從輸入部分21輸出的過(guò)程數(shù)據(jù)和壓力或加速度的數(shù)據(jù)和在頻率分析部分41劃分成壓力或加速度的頻帶的分析結(jié)果與顯示包括在過(guò)程數(shù)據(jù)中的操作條件的數(shù)據(jù)，即，操作數(shù)據(jù)(工廠數(shù)據(jù))，相關(guān)聯(lián)，并且附加地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中(步驟S205)。
當(dāng)要把數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)30時(shí)，如果滿(mǎn)足一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，那么刪除過(guò)去的數(shù)據(jù)。具體地講，如果如圖14中所示那樣將操作條件繪圖，那么將每個(gè)參數(shù)(過(guò)程數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)部分，以便將繪圖區(qū)分割稱(chēng)多個(gè)格柵區(qū)。并且，如果將預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在添加數(shù)據(jù)的格柵區(qū)中，那么刪除最老的數(shù)據(jù)，并且添加新的數(shù)據(jù)取代之。從而避免了僅存儲(chǔ)許多類(lèi)似操作條件的數(shù)據(jù)。此外，如果要?jiǎng)h除數(shù)據(jù)，那么刪除最老的數(shù)據(jù)。因此，可以存儲(chǔ)具有較小的老化損壞的影響的新數(shù)據(jù)，以有效地利用它們。為此目的，優(yōu)選將要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與時(shí)間信息相關(guān)聯(lián)。
狀態(tài)掌握部分22將劃分成壓力或加速度的頻帶的分析數(shù)據(jù)與預(yù)定的閾值比較。與此同時(shí)，在與閾值比較時(shí)，判斷情況是否處于盡管存在燃燒波動(dòng)但是并不需要立即調(diào)節(jié)的前兆的狀態(tài)，或是否偏離判斷需要對(duì)現(xiàn)行燃燒波動(dòng)立即進(jìn)行調(diào)節(jié)的管理值(步驟S206)。
作為在步驟S206中與閾值比較的結(jié)果，如果判斷偏離了管理值或存在燃燒波動(dòng)的前兆，那么如圖4中所示，步驟前進(jìn)到步驟S111至S113。也就是說(shuō)，燃燒特性掌握部分28計(jì)算現(xiàn)行燃燒波動(dòng)的特性(步驟S111)，并且獲得易于產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)和不易產(chǎn)生燃燒波動(dòng)的區(qū)。然后，如圖3中所示，措施決定部分23決定調(diào)節(jié)現(xiàn)行操作狀態(tài)(X11＝xa，X12＝xb)的方向(對(duì)策)(步驟S112)。此外，輸出部分24將顯示措施決定部分23決定的調(diào)節(jié)方向的校正量的數(shù)據(jù)輸出到控制單元10(步驟S113)。
一旦接收到這個(gè)數(shù)據(jù)，控制單元10根據(jù)從輸出部分24輸入的并且顯示上述調(diào)節(jié)方向的數(shù)據(jù)控制操作機(jī)構(gòu)7，以便操作主燃料流控制閥113、引燃燃料流控制閥114、旁路閥118、和入口導(dǎo)流葉片102，和分別改變旁路閥開(kāi)度X11和引燃比率X12。
此時(shí)，如果燃燒特性掌握部分28不能充分地掌握燃燒特性，那么措施決定部分23可以根據(jù)前兆信息和與用于這種前兆的有效措施相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)信息決定調(diào)節(jié)的內(nèi)容，所有這些信息都是根據(jù)包含在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的顯示標(biāo)準(zhǔn)燃燒特性的公式模型、限制信息和熟練調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)(訣竅)設(shè)定的。
在這里，在要開(kāi)始搜索過(guò)程序列的情況下，前提是沒(méi)有發(fā)生燃燒波，如果條件2中所述。因此，如果作出的判斷是偏離了管理值，或在步驟S206中與閾值的比較結(jié)果是存在燃燒波動(dòng)的前兆，那么它恰好是在改變了操作條件之后，即，在第二或后續(xù)循環(huán)中。因此，即使由于為了搜索最佳操作條件而改變操作條件的結(jié)果，使得保持燃燒穩(wěn)定性變得困難，但是仍然能夠適當(dāng)?shù)匦Ｕ▌?dòng)。
另一方面，作為與閾值比較的結(jié)果，如果沒(méi)有偏離管理值，并且也不存在燃燒波動(dòng)的前兆，那么停止命令輸入部分43首先確認(rèn)沒(méi)有來(lái)自外部的停止搜索過(guò)程的輸入，然后判斷是否仍然滿(mǎn)足執(zhí)行搜索的條件1至4(步驟S207和S208)。具體地講，不管由于滿(mǎn)足了條件1至4，第一循環(huán)中可能已經(jīng)開(kāi)始了搜索過(guò)程，對(duì)于條件已經(jīng)改變的第二或后續(xù)循環(huán)，步驟S208的確認(rèn)是必須的。
在停止命令輸入部分43確認(rèn)具有來(lái)自外部的停止搜索過(guò)程的命令的輸入的情況下，如果操作條件已經(jīng)改變，那么為了使操作條件返回到改變開(kāi)始之前的操作條件(標(biāo)準(zhǔn)操作點(diǎn))，輸出部分24將校正量的數(shù)據(jù)輸出到控制單元10(步驟S209和S212)。例如，在進(jìn)行負(fù)載改變或燃料更換時(shí)，或在執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的停止過(guò)程時(shí)，輸入停止搜索過(guò)程的命令。停止搜索過(guò)程的命令不僅停止改變操作條件，而且使操作條件回到改變開(kāi)始之前的操作條件。
此外，如果在步驟S208中沒(méi)有滿(mǎn)足條件1至4，那么步驟返回到步驟S201，并且除非滿(mǎn)足了條件1至4，否則不進(jìn)行步驟S210以及后續(xù)步驟的條件的搜索。
如果沒(méi)有來(lái)自外部的停止搜索過(guò)程的命令輸入，并且仍然滿(mǎn)足進(jìn)行搜索的條件1至4，那么命令輸入部分43確認(rèn)預(yù)定區(qū)的搜索是否已經(jīng)完成。為了除非搜索完成否則繼續(xù)搜索，校正量計(jì)算部分40決定要改變的操作條件(這稱(chēng)為試驗(yàn)點(diǎn))(步驟S211)，并且輸出部分24輸出對(duì)應(yīng)于操作條件的校正量的數(shù)據(jù)。
此時(shí)，對(duì)多個(gè)循環(huán)重復(fù)圖13的步驟，并且改變?cè)诓襟ES211中決定的試驗(yàn)點(diǎn)。從而在一個(gè)預(yù)定區(qū)中，連續(xù)地改變操作條件的每個(gè)參數(shù)。具體地講，在每次將提供到燃燒室111的燃料和空氣的流率中的至少一個(gè)改變預(yù)定的量。為此目的，如圖15(a)中所示，例如，隨著時(shí)間的過(guò)去，根據(jù)在上和下多個(gè)階段中改變引燃比率的順序，輸出部分24輸出校正量，以控制主燃料流控制閥113、引燃燃料流控制閥114、旁路閥118、和入口導(dǎo)流葉片102。除此之外，也隨時(shí)間的過(guò)去改變旁路閥118的開(kāi)度，等等。因此，通過(guò)重復(fù)圖13的步驟預(yù)定的循環(huán)，將燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的操作條件分配在預(yù)定區(qū)中，從而可以執(zhí)行條件的搜索。應(yīng)當(dāng)注意，在圖16(a)中，盡管操作條件是在旁路閥開(kāi)度和引燃比率的二維平面上的水平和垂直方向上改變的，但是，操作條件的改變并不限于水平和垂直方向，而是旁路閥開(kāi)度和引燃比率二者可以同時(shí)改變，或可以進(jìn)行在條件搜索的邊界線上運(yùn)行的搜索。此外，盡管將旁路閥開(kāi)度和引燃比率說(shuō)成是控制因素，但是控制因素不限于此。
此外，當(dāng)要在步驟S211中決定試驗(yàn)點(diǎn)時(shí)，校正量計(jì)算部分40可以輸出一個(gè)校正量，以便在輸出實(shí)際校正量之前預(yù)測(cè)改變操作條件之后的燃燒波動(dòng)水平，并且，作為其結(jié)果，僅在作出了可以維持穩(wěn)定的燃燒的判斷之后，才可以輸出校正量。為此目的，根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的過(guò)去的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)信息改變操作條件，并且預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)于這種改變的結(jié)果。
因此，在搜索操作條件的同時(shí)，可以減小燃燒波動(dòng)水平偏離閾值的可能性。
當(dāng)從輸出部分24輸出校正量時(shí)，在每次改變操作條件時(shí)，在步驟S210中，將作為改變操作條件的結(jié)果的過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中。在步驟S210中，在判斷預(yù)定區(qū)的搜索已經(jīng)完成時(shí)，決定一個(gè)最佳操作條件(最佳點(diǎn))(步驟S213)。
為此，在搜索完成的時(shí)刻，從存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中的每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)決定了最佳點(diǎn)(最佳操作條件)。最佳操作條件可以是一個(gè)具有最高燃燒穩(wěn)定性的操作條件，或，除此之外，可以將燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的每個(gè)單元的熱效率或效率考慮進(jìn)來(lái)，以便決定最佳操作條件。此外，也可以將環(huán)境保護(hù)性能考慮進(jìn)來(lái)。如果燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1是一個(gè)組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(燃?xì)廨啓C(jī)組合循環(huán)工廠)的結(jié)構(gòu)的一部分，那么可以考慮進(jìn)組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工廠效率。此外，不僅在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)中決定最佳點(diǎn)，而且可以是條件搜索區(qū)中的另一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)，例如，用非線性多重回歸等式或多項(xiàng)式檢驗(yàn)每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)果，被評(píng)價(jià)是最佳的。
以這種方式，例如，可以將圖15(b)中所示的初始操作條件改變到圖15(c)中所示的操作條件。
順便說(shuō)一下，如上所述，盡管操作條件從穩(wěn)定區(qū)中的穩(wěn)定狀態(tài)改變從而找出最佳操作條件，但是，即使在這之前的階段中，也需要顯示參考操作條件的操作進(jìn)程，如圖15(b)中所示。
不用說(shuō)，這可以在設(shè)計(jì)階段通過(guò)計(jì)算、模擬之類(lèi)的方法設(shè)定。但是，也可以在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1的試驗(yàn)操作時(shí)，如圖17中所示那樣階梯式地改變負(fù)載，如圖15(a)中所示的那樣在每個(gè)負(fù)載階梯的多個(gè)階梯中改變操作條件，決定在每個(gè)負(fù)載階梯中的最高評(píng)價(jià)的操作條件，并且將如此決定的操作條件彼此連接的方式產(chǎn)生顯示參考操作條件的操作進(jìn)程。
盡管上述說(shuō)明是在負(fù)載幾乎穩(wěn)定狀態(tài)下的控制，但是，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)和停止時(shí)，也可以自動(dòng)改變操作條件。為此，如圖12中所示，在自動(dòng)調(diào)節(jié)部分20中提供一個(gè)進(jìn)程計(jì)劃部分44，并且據(jù)此，在每次啟動(dòng)或停止時(shí)使用不同的操作條件的進(jìn)程。因此，通過(guò)多次進(jìn)行啟動(dòng)和停止，存儲(chǔ)了不同的操作條件的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這種數(shù)據(jù)，可以設(shè)定啟動(dòng)或停止時(shí)的最佳操作條件。
圖18是顯示設(shè)定啟動(dòng)和停止時(shí)的最佳操作條件(操作進(jìn)程)的條件搜索過(guò)程的流程圖。在這里，與圖13的步驟相同或類(lèi)似的過(guò)程的步驟賦予了相同的參考號(hào)，并且省略了它們的說(shuō)明。
在每次進(jìn)行啟動(dòng)或停止時(shí)，執(zhí)行圖18中所示的條件搜索過(guò)程。在每次啟動(dòng)或停止時(shí)，通過(guò)步驟S211決定一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，在如此決定的試驗(yàn)點(diǎn)的操作條件下啟動(dòng)或停止燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1，并且將該時(shí)間的操作條件的過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)30中。在進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的啟動(dòng)或停止之后，根據(jù)迄今為止存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)30，計(jì)算最佳操作條件(操作進(jìn)程)。
因此，在穩(wěn)定狀態(tài)或在啟動(dòng)或停止時(shí)，也能搜索以自動(dòng)獲得高度穩(wěn)定的操作條件或高度經(jīng)濟(jì)的操作條件，從而可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的操作。
在上述的過(guò)程序列中，如果出現(xiàn)燃燒波動(dòng)的前兆或出現(xiàn)偏離管理值，那么執(zhí)行抑制燃燒波動(dòng)的過(guò)程，但是，除此之外，如圖16(b)中所示，此后可以滑動(dòng)要執(zhí)行的條件搜索的范圍。從而，獲得了能夠找到更好的操作條件的可能性。
盡管以上的實(shí)施例中提到了各種不同控制因素，但是也可以有其它的控制因素，除非造成偏離本發(fā)明的基礎(chǔ)，可以適當(dāng)?shù)剡x擇這些控制因素以部分地采用或放棄，或可以適當(dāng)?shù)貙⒔Y(jié)構(gòu)改變成其它結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置包括頻率分析部分，用于執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析，和輸出將所述頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；優(yōu)先次序信息包容部分，用于包容有關(guān)為所述多個(gè)頻帶設(shè)定的優(yōu)先次序的信息；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)所述劃分成頻帶的分析結(jié)果和所述燃?xì)廨啓C(jī)的處理數(shù)據(jù)掌握所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性；和控制部分，用于在所述燃燒特性掌握部分掌握到在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)包容在所述優(yōu)先次序信息包容部分中的所述優(yōu)先次序的信息，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室中的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，從而抑制一個(gè)高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中當(dāng)所述控制部分調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)時(shí)，所述控制部分將調(diào)節(jié)的內(nèi)容和有關(guān)由于調(diào)節(jié)的結(jié)果在所述燃燒室中的燃燒狀態(tài)的改變的信息存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置進(jìn)一步包括基本數(shù)據(jù)庫(kù)，所述基本數(shù)據(jù)庫(kù)中包含通過(guò)分析根據(jù)存儲(chǔ)在另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述信息獲得的信息，并且所述控制部分根據(jù)通過(guò)分析得到的并且包含在所述基本數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述信息，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置進(jìn)一步包括檢測(cè)所述燃?xì)廨啓C(jī)的故障的渦輪機(jī)故障檢測(cè)部分，并且，當(dāng)所述渦輪機(jī)故障檢測(cè)部分檢測(cè)到所述燃?xì)廨啓C(jī)的故障時(shí)，所述控制部分不進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是通知外部產(chǎn)生了故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置進(jìn)一步包括檢測(cè)所述燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的傳感器和檢測(cè)所述傳感器的故障的傳感器故障檢測(cè)部分，并且，當(dāng)所述傳感器故障檢測(cè)部分檢測(cè)到所述傳感器的故障時(shí)，所述控制部分不進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是通知外部產(chǎn)生了故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述控制部分根據(jù)提供到所述燃燒室的燃料的組成成分，校正對(duì)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)進(jìn)行的調(diào)節(jié)的內(nèi)容。
7.一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，包括包含燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)；頻率分析部分，用于執(zhí)行所述燃燒室中的壓力或加速度波動(dòng)的頻率分析，并且輸出將所述頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；優(yōu)先次序信息包容部分，用于包容為所述多個(gè)頻帶設(shè)定的優(yōu)先次序的信息；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)所述劃分成頻帶的分析結(jié)果和所述燃?xì)廨啓C(jī)的處理數(shù)據(jù)掌握所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性；和控制部分，用于當(dāng)所述燃燒特性掌握部分掌握到多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)包含在所述優(yōu)先次序信息包容部分中的所述優(yōu)先次序的信息，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以便抑制一個(gè)高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。
8.一種燃?xì)廨啓C(jī)控制方法，包括執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析，并且輸出將所述頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果的步驟；根據(jù)所述劃分成頻帶的分析結(jié)果和所述燃?xì)廨啓C(jī)的處理數(shù)據(jù)掌握所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性的步驟；和當(dāng)在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先次序調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以便抑制一個(gè)高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)的步驟。
9.一種燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，包括頻率分析部分，用于執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析，并且輸出將所述頻率分析的結(jié)果劃分成多個(gè)頻帶的劃分成頻帶的分析結(jié)果；燃燒特性掌握部分，用于根據(jù)所述劃分成頻帶的分析結(jié)果和所述燃?xì)廨啓C(jī)的處理數(shù)據(jù)掌握所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性；控制部分，用于在所述燃燒特性掌握部分掌握到產(chǎn)生燃燒波動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以便抑制燃燒波動(dòng)；和搜索和控制部分，通過(guò)在所述控制部分沒(méi)有執(zhí)行調(diào)節(jié)以抑制燃燒波動(dòng)的狀態(tài)下改變提供到所述燃燒室中的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且，對(duì)應(yīng)于得到的所述最佳操作條件，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述搜索和控制部分將所述最佳操作條件決定為一個(gè)其中對(duì)抗燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定性是最高的操作條件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述搜索和控制部分除了通過(guò)評(píng)價(jià)對(duì)抗燃燒波動(dòng)的穩(wěn)定性之外，還通過(guò)評(píng)價(jià)所述燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率來(lái)搜索所述最佳操作條件。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中所述搜索和控制部分根據(jù)預(yù)定的簡(jiǎn)表，改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中，當(dāng)所述搜索和控制部分根據(jù)所述簡(jiǎn)表改變提供到所述燃燒器的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)時(shí)，所述搜索和控制部分預(yù)測(cè)是否可能發(fā)生燃燒波動(dòng)，并且，如果預(yù)測(cè)可能發(fā)生燃燒波動(dòng)，那么所述搜索和控制部分停止改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中，如果由于所述搜索和控制部分改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的結(jié)果而產(chǎn)生了燃燒波動(dòng)，那么所述搜索和控制部分停止改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，其中，如果由于所述搜索和控制部分改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的結(jié)果而產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么所述控制部分調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以便抑制燃燒波動(dòng)。
16.一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，包括包括燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)；和搜索和控制部分，用于通過(guò)在所述燃?xì)廨啓C(jī)中沒(méi)有燃燒波動(dòng)的狀態(tài)下改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且，對(duì)應(yīng)于得到的所述最佳操作條件，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中所述搜索和控制部分通過(guò)在每次啟動(dòng)或停止所述燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以及通過(guò)多次進(jìn)行啟動(dòng)或停止，搜索所述燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)和停止時(shí)的最佳操作條件。
18.一種燃?xì)廨啓C(jī)控制方法，包括執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的壓力或加速度的波動(dòng)的頻率分析并且輸出其分析結(jié)果的結(jié)果輸出步驟；根據(jù)所述分析結(jié)果和所述燃?xì)廨啓C(jī)的處理數(shù)據(jù)掌握所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性的特性掌握步驟；如果所述特性掌握步驟掌握到所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒波動(dòng)的特性的結(jié)果是產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，那么調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)，以便抑制燃燒波動(dòng)的波動(dòng)抑制步驟；和通過(guò)在沒(méi)有執(zhí)行所述波動(dòng)抑制步驟的狀態(tài)下改變提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)而搜索最佳操作條件，并且，對(duì)應(yīng)于得到的所述最佳操作條件，調(diào)節(jié)提供到所述燃燒室的燃料流率和空氣流率中的至少一個(gè)的條件搜索步驟。
全文摘要
提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)控制裝置，通過(guò)控制裝置，即使在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，也能有效地抑制。如果在多個(gè)頻帶中產(chǎn)生燃燒波動(dòng)，對(duì)應(yīng)于預(yù)定優(yōu)先次序，進(jìn)行調(diào)節(jié)從而抑制一個(gè)高優(yōu)先次序的頻帶的燃燒波動(dòng)。如果在調(diào)節(jié)后燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)改變，那么將其反射到數(shù)據(jù)庫(kù)30。如果由于任何原因，例如緊接著燃?xì)廨啓C(jī)安裝之后，尚未存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)，那么利用基于包含在基本數(shù)據(jù)庫(kù)31中的另一個(gè)相同類(lèi)型的燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)據(jù)的對(duì)策數(shù)據(jù)，和基于包含在知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)32中的熟練的調(diào)節(jié)操作人員的經(jīng)驗(yàn)的對(duì)策數(shù)據(jù)，進(jìn)行校正。此外，在穩(wěn)定狀態(tài)下，可以改變操作條件以便自動(dòng)地搜索最佳操作條件。
文檔編號(hào)F02C9/00GK1611839SQ20041008777
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者野村真澄, 射場(chǎng)博之, 外山浩三, 川上朋 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社