專利名稱：用于減輕燃料系統(tǒng)瞬變的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)主要涉及與燃燒過程相關(guān)的燃料系統(tǒng)；并且更具體地涉及一種用于減輕燃 料系統(tǒng)上的瞬變影響(效應(yīng))的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料系統(tǒng)與種類寬泛的機(jī)器燃燒過程相關(guān)。燃料系統(tǒng)通常用于將燃料例如但不限 于天然氣輸送給燃燒過程。燃料系統(tǒng)通常包括共同地控制通向燃燒過程的燃料流的歧管和 閥。燃料系統(tǒng)還可控制供給閥的燃料的壓力。閥可用作對(duì)通向燃燒過程的氣體流的主控制。渦輪機(jī)為具有燃燒過程的機(jī)器的非限制性實(shí)例。一些渦輪機(jī)，例如但不限于燃?xì)?輪機(jī)、航改渦輪等，具有多個(gè)燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)具有至少一個(gè)燃燒管(can)。這些燃料系 統(tǒng)將燃料傳送到燃燒管中。對(duì)于渦輪機(jī)的瞬變要求，包括在瞬變事件之后的繼續(xù)工作，正變得日益需要。在瞬 變事件期間，通向燃燒過程的燃料流可快速地減少。瞬變可包括但不限于拋負(fù)載、快速甩負(fù) 載等。這可增大渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子不可接受的高速的可能性。高轉(zhuǎn)子速度可能起因于在燃料流快 速減少之后保持在閥下游的燃料造成。該燃料由燃燒過程消耗，且可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子速度增大。在 瞬變事件期間，對(duì)通向燃燒過程的燃料流的控制基本上滯后于所期望的響應(yīng)。在影響燃料系統(tǒng)的瞬變期間，公知的控制策略通常涉及a)使火焰錨定在可維持 后瞬變狀態(tài)的燃料回路中；以及b)如果可適用的話，快速減少通向其它燃料回路的燃料 流。該策略涉及快速減少總?cè)剂狭鳎瑫r(shí)努力避免燃燒管的貧燃料熄火(blowout)。由于剩 余在燃料回路中的氣體燃料的體積可壓縮，故燃料在快速減少之后，可繼續(xù)有大量的燃料 流通向燃燒過程。在瞬變事件之后，這些剩余的燃料燃燒，可驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)朝向超速狀態(tài)，且 還可增加通向燃燒管的空氣流，這會(huì)導(dǎo)致貧燃料熄火。在瞬變事件期間使用公知的系統(tǒng)和控制原理存在一些缺點(diǎn)。公知的系統(tǒng)可具有在 瞬變事件期間響應(yīng)相對(duì)緩慢的燃料系統(tǒng)。此外，一些公知的系統(tǒng)在瞬變期間會(huì)容許太多空 氣進(jìn)入渦輪機(jī)中，從而增大了貧燃料熄火的風(fēng)險(xiǎn)。出于上述原因，期望的是可有一種用于減輕燃料系統(tǒng)上的瞬變影響的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)應(yīng)當(dāng)容許在瞬變事件期間較快的燃料系統(tǒng)響應(yīng)。該系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)減小超速狀態(tài)和貧燃料熄 火的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于減輕由燃料系統(tǒng)所經(jīng)歷的瞬變的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括構(gòu)造成用于將燃料傳送給燃燒過程的主燃料回路，其中，該主燃料回路包括構(gòu)造成用于控制燃料流動(dòng)的閥，以及構(gòu)造成用于將燃料分配給燃燒過程的構(gòu)件的主歧管，其中，該主歧 管定位在閥的下游；以及構(gòu)造成用于在燃料系統(tǒng)瞬變期間減小主歧管內(nèi)壓力的壓力控制單 元(PCC)；其中，PCC在燃料系統(tǒng)瞬變期間除去主歧管內(nèi)的部分燃料，且減輕燃料系統(tǒng)上的 燃料系統(tǒng)瞬變影響。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于減輕由渦輪機(jī)所經(jīng)歷的瞬變的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)包括燃燒管和適于將燃料傳送到燃燒管中的燃料系統(tǒng)，其中，該燃料 系統(tǒng)包括構(gòu)造成用于將燃料供給燃燒管的第一燃料回路，其中，該第一燃料回路包括構(gòu)造 成用于控制燃料流動(dòng)的裝置，以及構(gòu)造成用于將燃料分配給燃燒管的構(gòu)件的第一歧管，其 中，第一歧管定位在該裝置的下游；以及壓力控制單元(PCC)，其構(gòu)造成用于在燃料系統(tǒng)瞬 變期間減小第一歧管內(nèi)的壓力，其中，PCC在燃料系統(tǒng)瞬變期間除去主歧管內(nèi)的部分燃料， 且減輕燃料系統(tǒng)上的燃料系統(tǒng)瞬變影響。



圖1為示出本發(fā)明實(shí)施例的操作環(huán)境的簡圖。圖2為與圖1中所示的渦輪機(jī)相關(guān)的燃料供送系統(tǒng)的實(shí)例的簡圖。圖3A至圖3C共同組成圖3，為示出在瞬變事件期間圖2中所示的燃料供送系統(tǒng)的 工作實(shí)例的曲線圖。圖4為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與燃料供送系統(tǒng)形成一體的壓力控制單元系統(tǒng) 的實(shí)施例的簡圖。圖5A至圖5C共同組成圖5，為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中的壓力控制單元系 統(tǒng)在瞬變事件期間的工作實(shí)例的曲線圖。零件清單100渦輪機(jī)110壓縮機(jī)段120多個(gè)燃燒管125燃料噴嘴130渦輪段135流動(dòng)通路140過渡段160燃料供送系統(tǒng)170 負(fù)載180操作數(shù)據(jù)190渦輪控制系統(tǒng)200停止閥205中間容積207主回路210控制閥215主歧管217附加回路
220附加歧管223壓力控制單元系統(tǒng)225 第一 PCC 閥230 第二 PCC 閥235 第三 PCC 閥240壓力控制單 元(PCC)245吹洗源250 燃料排放裝置(discharge)300 圖表305速度1數(shù)據(jù)序列310 圖表315RF_1 數(shù)據(jù)序列320AF_1 數(shù)據(jù)序列323TF_1 數(shù)據(jù)序列325 圖表330PS_1 數(shù)據(jù)序列335AS_1 數(shù)據(jù)序列500 圖表505速度_2數(shù)據(jù)序列510 圖表515RF_2 數(shù)據(jù)序列520AF_2 數(shù)據(jù)序列525TF_2 數(shù)據(jù)序列530 圖表535PS_2 數(shù)據(jù)序列540AS_2 數(shù)據(jù)序列54陽0_5數(shù)據(jù)序列
具體實(shí)施例方式本文所使用的一些用語僅是為了方便，而并非作為對(duì)本發(fā)明的限制。例如，用詞 如〃上〃、“下〃、“左〃、“前〃、“右〃、“水平〃、“垂直〃、“上游〃、“下 游〃、“前部〃、“后部〃、“頂部〃、“底部〃、“上部〃和〃下部〃僅是描述附圖中 所示的構(gòu)造。實(shí)際上，構(gòu)件可沿任何方向定向，且因此用語應(yīng)當(dāng)理解為包含這些變型，除非 另作規(guī)定。如文中所用，以單數(shù)形式記載且冠以〃 一〃或〃 一個(gè)〃的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為 未排除復(fù)數(shù)個(gè)元件或步驟，除非明確地指明此類排除。此外，參看本發(fā)明的"實(shí)施例"并非 意圖排除結(jié)合所述特征的其它實(shí)施例。本發(fā)明所采用的系統(tǒng)形式可減小燃料系統(tǒng)的瞬變影響。以下描述將集中于與渦輪 機(jī)(例如但不限于具有燃燒管的燃?xì)廨啓C(jī))的燃料系統(tǒng)形成一體的本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的其它實(shí)施例可與需要減輕瞬變事件影響的其它燃料系統(tǒng)形成一體。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明的實(shí)施例使壓力控制單元(PCC)與燃料系統(tǒng)相結(jié)合。PCC可視作為 附加容積，其為在瞬變事件期間除去保留在燃料系統(tǒng)中的一些燃料的系統(tǒng)部分。在瞬變事 件期間，當(dāng)燃料回路需要快速減少燃料時(shí)，可容許燃料離開燃料系統(tǒng)的歧管且進(jìn)入PCC中。 現(xiàn)在，該燃料可儲(chǔ)存在PCC內(nèi)且對(duì)于燃燒管不再可用。本發(fā)明的益處可以是減小了不合需 要地增大轉(zhuǎn)子速度的可能性，以及免于發(fā)生貧燃料熄火事件?，F(xiàn)參看附圖，其中，各個(gè)標(biāo)號(hào)在所有各個(gè)視圖中表示相似的部分和/或元件，圖1 為示出本發(fā)明實(shí)施例的操作環(huán)境的簡圖。在圖1中，渦輪機(jī) 100包括壓縮機(jī)段110 ；燃燒 系統(tǒng)的多個(gè)燃燒管120，其中，各個(gè)管120均包括燃料噴嘴125 ；渦輪段130 ；以及通向過渡 段140的流動(dòng)通路135。燃料供送系統(tǒng)160可將燃料(例如但不限于天然氣)提供給燃燒 系統(tǒng)。通常，壓縮機(jī)段110包括多個(gè)入口引導(dǎo)導(dǎo)葉(IGV)以及構(gòu)造成用以壓縮流體的多 個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片和靜止導(dǎo)葉。多個(gè)燃燒管120可聯(lián)接到燃料供送系統(tǒng)160上。在各燃燒管120 內(nèi)，壓縮空氣和燃料混合、點(diǎn)燃并在流動(dòng)通路135內(nèi)消耗，從而產(chǎn)生工作流體。工作流體的流動(dòng)通路135通常始自燃料噴嘴125的后端，向下游穿過過渡段140 而進(jìn)入渦輪段130中。渦輪段130包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件(二者均未示出)，這些構(gòu) 件將工作流體轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩可用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載170，例如但不限于發(fā)電機(jī)、機(jī)械驅(qū) 動(dòng)裝置等。負(fù)載170的輸出可由渦輪控制系統(tǒng)190等用作控制渦輪機(jī)100操作的參數(shù)。排 氣溫度數(shù)據(jù)180也可由渦輪控制系統(tǒng)190等用作控制渦輪機(jī)100操作的參數(shù)。圖2為與圖1中所示的渦輪機(jī)100相關(guān)的燃料供送系統(tǒng)160的實(shí)例的簡圖。燃料 供送系統(tǒng)160的實(shí)例包括停止閥200，其具有接收燃料的上游端。停止閥200通常調(diào)節(jié)燃料 供送系統(tǒng)160的壓力。停止閥200的下游端可直接或間接地連接到中間容積205的上游端 上，該中間容積205可稱為"P2容積"。中間容積205和停止閥200可操作地用作燃料供 送系統(tǒng)160的壓力調(diào)節(jié)器。燃料回路可視作為在燃料供送系統(tǒng)160內(nèi)的將燃料傳送到燃料噴嘴125的構(gòu)件和 結(jié)構(gòu)。如圖2中所示，一些渦輪機(jī)100可包括多個(gè)燃料回路。本發(fā)明并不期望局限于包括 多個(gè)燃料回路的渦輪機(jī)100。本發(fā)明的實(shí)施例可結(jié)合包括單個(gè)燃料回路的渦輪機(jī)100使用。 此外，本發(fā)明并不期望局限于在渦輪機(jī)100上使用。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用到包括單個(gè)或 多個(gè)燃料回路的任何機(jī)器上。圖2示出了燃料供送系統(tǒng)160的主回路207的非限制性實(shí)例。這里，主回路207 可包括控制閥210和主歧管215?？刂崎y210可接收來自于中間容積205的燃料?？刂崎y 210還可控制進(jìn)入歧管215的燃料流，主歧管215通常用于將接收到的燃料分配給一些燃料 噴嘴125。附加回路217可具有與主回路207相似的總體構(gòu)造。這里，附加回路217可包括 控制閥210和附加歧管220。如上文所述，控制閥210可控制燃料進(jìn)入附加歧管220的流 動(dòng)，該附加歧管220通常用于將接收到的燃料分配給燃燒管120的一些燃料噴嘴125。通常，包括多個(gè)燃料回路的渦輪機(jī)100可采用燃料分級(jí)處理，其中，燃料分級(jí)處理 實(shí)質(zhì)上將燃料引導(dǎo)到處于特定操作范圍的指定回路。例如但不限于，主回路207對(duì)于大多 數(shù)負(fù)載范圍而言可接收燃料，而(多個(gè))附加回路217僅可在較高負(fù)載范圍期間接收燃料。此外，可存在兩個(gè)燃料回路207，217均接收燃料時(shí)的操作范圍，例如但不限于基本負(fù)載操作。圖3A至圖3C共同組成圖3，為示出在瞬變事件期間圖2中所述的燃料供送系統(tǒng)160的操作實(shí)例的曲線圖。瞬變事件可由渦輪控制系統(tǒng)190檢測(cè)。主回路207和附加回路 217的控制閥190開始閉合，以減少燃料流。當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí)，主歧管215和附加歧管220 內(nèi)的壓力由于燃料流經(jīng)由與燃料噴嘴125相關(guān)的噴嘴有效面積(effective area)離開歧 管215，220而減小。燃料流由歧管與燃燒管120之間的壓力差驅(qū)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)190還以減小轉(zhuǎn)子速度不合需要地增大的可能性為目標(biāo)來控制燃料流。 轉(zhuǎn)子速度不合需要地增大趨于驅(qū)動(dòng)更多空氣流，導(dǎo)致燃料/空氣(F/A)比減小，這會(huì)更可能 造成燃燒系統(tǒng)的貧燃料熄火。因此，通過減小轉(zhuǎn)子速度的增加量，可顯著地減小貧燃料熄火 事件的可能性。圖3共同地示出了在瞬變事件期間渦輪機(jī)100的操作參數(shù)對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線。這 些操作參數(shù)通?？梢曌鳛椴僮鲾?shù)據(jù)180。圖3的水平時(shí)間軸線包括三個(gè)特定時(shí)段，其相繼次 序?yàn)?T(O),T(I)和T (2)。T(O)可視作為發(fā)生瞬變事件時(shí)的時(shí)間。T(I)可視作為渦輪控制 系統(tǒng)190響應(yīng)瞬變事件時(shí)的時(shí)間。T (2)可視作為渦輪機(jī)100達(dá)到幾乎穩(wěn)定狀態(tài)操作時(shí)的時(shí) 間。圖3A為示出渦輪機(jī)100的轉(zhuǎn)子速度對(duì)時(shí)間的圖表300。這里，轉(zhuǎn)子速度由速度_1 數(shù)據(jù)序列305表示。圖3B為示出渦輪機(jī)100的燃料流對(duì)時(shí)間的圖表310。這里，主歧管215 的燃料流由PF_1數(shù)據(jù)序列315表示；附加歧管220的燃料流由AF_1數(shù)據(jù)序列320表示；以 及總?cè)剂狭饔蒚F_1數(shù)據(jù)序列323表示。圖3C為示出渦輪機(jī)100的控制閥行程對(duì)時(shí)間的圖 表325。這里，主回路207和附加回路217的控制閥210的位置分別由PS_1數(shù)據(jù)序列330 表示；而附加歧管220的燃料流由AS_1數(shù)據(jù)序列335表示。如整個(gè)圖3所示，轉(zhuǎn)子速度剛 好在渦輪控制系統(tǒng)190開始響應(yīng)瞬變事件之后極大地增大。在時(shí)間T(I)，轉(zhuǎn)子繼續(xù)加速，但 燃料流和控制閥行程減小。如本文所述，轉(zhuǎn)子這樣繼續(xù)加速可能是由于保持在燃料供送系 統(tǒng)160的(多個(gè))歧管中的燃料造成的，該燃料然后在燃燒管120中燃燒。圖4為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與燃料供送系統(tǒng)160形成一體的壓力控制單元系 統(tǒng)223的實(shí)施例的簡圖。壓力控制單元系統(tǒng)223的實(shí)施例可與多種燃料供送系統(tǒng)160形成 一體，包括未在圖2和圖4中示出的那些。以下描述集中在與圖2和圖4中所述的燃料供 送系統(tǒng)160形成一體的壓力控制單元系統(tǒng)223的非限制性實(shí)施例上。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明的實(shí)施例將獨(dú)立的容積、主控制單元(PCC)240與燃料供送系統(tǒng) 160形成一體。進(jìn)入和離開PCC 240的燃料流可由至少一個(gè)閥控制。PCC 240可首先填充 流體，例如但不限于惰性氣體、空氣或它們的組合；處于接近外界環(huán)境的壓力。在瞬變事件 期間，本發(fā)明的實(shí)施例可容許燃料從燃料歧管流到PCC 240。本發(fā)明的實(shí)施例可提供控制進(jìn)入PCC 240中的流動(dòng)的閥，該閥的有效面積相比于 燃料噴嘴125的大得多。該特征可容許相應(yīng)的歧管壓力比其它公知的系統(tǒng)降低得相對(duì)更 快。該特征還可容許PCC 240中的壓力增大，而燃料歧管的壓力減小?，F(xiàn)在處于PCC 240內(nèi) 的燃料體積可視作為不再可用于加速轉(zhuǎn)子的能量。本發(fā)明的附加益處在于，減小轉(zhuǎn)子加速 度還可使最大空氣流減小，從而降低貧燃料熄火事件的可能性。在已經(jīng)達(dá)到渦輪機(jī)100的 穩(wěn)態(tài)條件之后，來自于附加容積的燃料可經(jīng)由燃料排放裝置250緩慢地排放。
回頭參看圖4，壓力控制單元系統(tǒng)223的實(shí)施例可包括第一 PCC閥225、第二 PCC 閥230、第三PCC閥235、主控制單元(PCC) 240、吹洗源245，以及燃料排放裝置250。第一 PCC閥225通常用于使壓力控制單元系統(tǒng)223與燃料供送系統(tǒng)160隔離開。具體而言，在 本發(fā)明的實(shí)施例中，第一 PCC閥225可控制燃料離開附加歧管220并進(jìn)入PCC 240的流動(dòng)。 第二 PCC閥230通常用于將PCC 240與吹洗源245隔離開。具體而言，在本發(fā)明的實(shí)施例 中，第二 PCC閥230可控制吹洗流體離開吹洗源245并進(jìn)入PCC 240的流動(dòng)。第三PCC閥 235通常用于將PCC 240與燃料排放裝置250隔離開。具體而言，在本發(fā)明的實(shí)施例中，第 三PCC閥235可控制燃料離開PCC 240并進(jìn)入燃料排放裝置250的流動(dòng)。PCC 240基本上用作收容歧管內(nèi)的過多燃料的臨時(shí)容積，該歧管例如但不限于燃 料供送系統(tǒng)160的主歧管215或附加歧管220。如本文所述，該種過多的燃料可為瞬變事件 的結(jié)果。PCC 240的尺寸可定制成用以支持特定的燃燒系統(tǒng)。例如但不限于，特定燃燒系統(tǒng) 可要求具有包括范圍從大約5立方英尺至大約25立方英尺的容積的PCC240。 壓力控制單元系統(tǒng)223可容許第一 PCC閥225多次開啟至有效面積大于燃料噴嘴 125的有效面積。該特征可容許可導(dǎo)致超速事件的大部分過多燃料傳遞到PCC 240的容積 中。吹洗源245可將吹洗流體提供給PCC 240，其中，吹洗流體例如但不限于惰性氣 體、空氣或它們的組合。這可提供具有多種益處的壓力控制單元系統(tǒng)223。當(dāng)?shù)诙?PCC閥 230開啟時(shí)，吹洗源245可容許吹洗流體驅(qū)使燃料離開PCC 240。另外，吹洗流體可用于在 吹洗燃料之后清潔或吹掃PCC 240。這可有助于使壓力控制單元系統(tǒng)223備于將來使用。燃料排放裝置250通常容許PCC 240內(nèi)的大多數(shù)流體離開壓力控制單元系統(tǒng)223。 當(dāng)?shù)谌齈CC閥235開啟時(shí)，PCC 240內(nèi)的燃料和/或吹洗流體將流出。燃料排放裝置250可 為類似于通風(fēng)系統(tǒng)的形式。在本發(fā)明的實(shí)施例中，燃料排放裝置250可包括渦輪機(jī)100系 統(tǒng)的構(gòu)件。這里，燃料排放裝置250可包括但不限于渦輪機(jī)100的排氣系統(tǒng)和/或壓縮機(jī) 入口系統(tǒng)。在使用中，壓力控制單元系統(tǒng)223可首先利用吹洗流體來沖洗PCC 240。然后，PCC 閥225，230和235可處于閉合位置，而渦輪機(jī)100可在正常模式下操作。如本文所述，由渦輪控制系統(tǒng)190對(duì)瞬變事件的響應(yīng)可略微延遲，直到接收到關(guān) 于瞬變事件的操作數(shù)據(jù)180和/或直到渦輪控制系統(tǒng)190可檢測(cè)轉(zhuǎn)子加速度和轉(zhuǎn)子速度的 增大。在檢測(cè)瞬變事件之后，渦輪控制系統(tǒng)190可調(diào)整主回路207和附加回路217的各控 制閥210的位置。例如但不限于，主回路207的控制閥210可開啟，以便以降低貧燃料熄火 事件的機(jī)率為目標(biāo)來錨定火焰。幾乎與此同時(shí)，(多個(gè))附加回路217的(多個(gè))控制閥 210可采用以減小燃料流和控制轉(zhuǎn)子速度為目標(biāo)而閉合。接下來，在主回路207錨定火焰之后，壓力控制單元系統(tǒng)223可開啟第一 PCC閥 225。如本文所述，第一 PCC閥225的實(shí)施例可為有效面積相比于燃料噴嘴125有效面積大 很多的閥。這可容許保持在附加歧管220中的過多燃料流入PCC 240中。如本文所述，這 可防止過多燃料在附加歧管220中燃燒。接下來，當(dāng)渦輪機(jī)100達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)條件時(shí)，對(duì)于PCC 240和附加歧管220 的壓力可大致等于壓縮機(jī)的排放壓力。然后，第一 PCC閥225可閉合，而第三PCC閥235可 開啟，以容許PCC 240內(nèi)的燃料朝向燃料排放裝置250流動(dòng)。然后，第二 PCC閥230可開啟，而第一 PCC閥225可閉合。這可容許吹洗源245的吹洗流體在PCC 240內(nèi)朝向燃料排放裝 置250沖洗燃料。接下來，當(dāng)PCC 240內(nèi)的壓力已減小到所期望的量時(shí)，第二 PCC閥230和第三PCC 閥235然后可閉合。這可將壓力控制單元系統(tǒng)223構(gòu)造/重置為正常狀態(tài)。圖5A至圖5C共同組成圖5，為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中的壓力控制單元系 統(tǒng)223在瞬變事件期間的操作實(shí)例的曲線圖。圖5共同示出了在瞬變事件期間渦輪機(jī)100 的操作數(shù)據(jù)180對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線，該瞬變事件發(fā)生在配備有本發(fā)明的壓力控制單元系統(tǒng) 223的實(shí)施例的渦輪機(jī)100上。圖5中的水平時(shí)間軸線包括三個(gè)特定時(shí)段，其相繼次序?yàn)?T(O), T(I)和T(2)。T(O)可視作為發(fā)生瞬變事件時(shí)的時(shí)間。T(I)可視作為渦輪控制系統(tǒng) 190響應(yīng)瞬變事件時(shí)的時(shí)間。T (2)可視作為渦輪機(jī)100達(dá)到幾乎穩(wěn)定狀態(tài)的操作時(shí)的時(shí)間。圖5Α為示出渦輪機(jī)100的轉(zhuǎn)子速度對(duì)時(shí)間的圖表500。這里，轉(zhuǎn)子速度由速度_2 數(shù)據(jù)序列505表示。圖5Β為示出渦輪機(jī)100的燃料流對(duì)時(shí)間的圖表510。這里，主歧管215 的燃料流由PF_2數(shù)據(jù)序列515表示；附加歧管220的燃料流由AF_2數(shù)據(jù)序列520表示；以 及總?cè)剂狭饔蒚F_2數(shù)據(jù)序列525表示。圖5C為示出渦輪機(jī)100的控制閥行程對(duì)時(shí)間的圖 表 530。這里，主回路207和附加回路217的控制閥210的位置分別由PS_2數(shù)據(jù)序列535 表示；而附加歧管220的燃料流由AS_2數(shù)據(jù)序列540表示。圖5C還示出了表示為PCC_S 數(shù)據(jù)序列545的第一 PCC閥225的位置。本發(fā)明實(shí)施例的益處通過圖3和圖5的相似比較而簡單地示出。如整個(gè)圖5中所 示，在比較圖3A和圖5A時(shí)，轉(zhuǎn)子速度增大在T(I)處明顯較小。這可表示由附加回路217 所燃燒的燃料減少。另外，如通過比較圖3B和圖5B所示，總?cè)剂狭鲙缀醯扔谠趬毫刂茊?元系統(tǒng)223的實(shí)施例下顯著較快的主回路207的燃料流。盡本發(fā)明已經(jīng)僅關(guān)于其一些示例性實(shí)施例而非常詳細(xì)地進(jìn)行了顯示和描述，但本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，申請(qǐng)人并非意圖使本發(fā)明限于這些實(shí)施例，因?yàn)樵趯?shí)質(zhì) 上不脫離本發(fā)明的新穎教導(dǎo)內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)的情況下，尤其是鑒于以上教導(dǎo)內(nèi)容，可作出各種 修改、省略和添加。因此，申請(qǐng)人意圖涵蓋可包括在如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的 所有這些修改、省略、添加，以及等同方式。例如但不限于，圖2和圖4僅示出一個(gè)附加回路 217。本發(fā)明的其它實(shí)施例可結(jié)合包括更多附加回路217的燃料供送系統(tǒng)160。作為另一個(gè) 實(shí)例，但不限于，圖2和圖4示出了結(jié)合附加回路217的壓力控制單元系統(tǒng)223。本發(fā)明的 其它實(shí)施例可將壓力控制單元系統(tǒng)223與主回路207相結(jié)合。此外，本發(fā)明的其它實(shí)施例 可使一個(gè)PCC 240與燃料供送系統(tǒng)160的多個(gè)歧管相結(jié)合。作為備選，本發(fā)明的其它實(shí)施 例具有構(gòu)造成每個(gè)歧管都含有一個(gè)PCC 240的燃料供送系統(tǒng)160。
權(quán)利要求
一種用于減輕由燃料系統(tǒng)(160)所經(jīng)歷的瞬變的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主燃料回路(207)，其構(gòu)造成用于將燃料傳送給燃燒過程(110，120)，其中，所述主燃料回路(207)包括構(gòu)造成用于控制所述燃料流動(dòng)的閥(210)；以及構(gòu)造成用于將所述燃料分配給所述燃燒過程(110，120)的構(gòu)件的主歧管(215)；其中，所述主歧管(215)定位在所述閥(210)的下游；以及壓力控制單元(PCC)(240)，其構(gòu)造成用于在燃料系統(tǒng)瞬變期間減小所述主歧管(215)內(nèi)的壓力；其中，所述PCC(240)在所述燃料系統(tǒng)瞬變期間除去所述主歧管(215)內(nèi)的部分所述燃料并減輕所述燃料系統(tǒng)瞬變對(duì)所述燃料系統(tǒng)(160)的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述主歧管(215)的上游，所述主燃料 回路(207)還包括停止閥(200)；控制閥(210)；以及定位在所述停止閥(200)與所述控 制閥(210)之間的中間燃料容積(205)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PCC(240)與所述主歧管(215)形成 一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括副回路(217)，其中，所述 副回路(217)包括副歧管(220)，其構(gòu)造成用于接收指定為用于所述副回路(217)的部分 所述燃料；以及副閥(230)，其構(gòu)造成用于控制所述燃料流動(dòng)且定位在所述副歧管(220)上游。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PCC(240)與所述副歧管(220)形成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PCC(240)與吹洗源(245)形成一體， 該吹洗源(245)構(gòu)造成用于移除來自所述PCC(240)的大多數(shù)所述燃料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述吹洗源(245)包括含有流體的儲(chǔ)器 (245)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括燃料排放裝置(250)，所 述燃料排放裝置(250)構(gòu)造成用于排放從所述PCC (240)吹洗的燃料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括PCC回路(223)，所述PCC 回路(223)包括=PCC ；定位在所述主歧管(215)與所述PCC(240)之間的第一PCC閥(225)； 定位在所述吹洗源(245)與所述PCC(240)之間的第二 PCC閥(230)；以及定位在所述燃料 排放裝置(250)與所述PCC(240)之間的第三PCC閥(235)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括構(gòu)造成用于控制所述 PCC(240)的操作的渦輪控制系統(tǒng)(190)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于減輕燃料系統(tǒng)瞬變的系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明采用一種形式的系統(tǒng)，其可減小燃料系統(tǒng)的瞬變影響。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明的實(shí)施例將壓力控制單元(PCC)與燃料系統(tǒng)相結(jié)合。PCC可視作為附加容積，該附加容積在瞬變事件期間除去保持在燃料系統(tǒng)中的一些燃料。在瞬變事件期間，當(dāng)燃料回路需要快速減少燃料時(shí)，可容許燃料離開燃料系統(tǒng)的歧管且進(jìn)入PCC?，F(xiàn)在，該燃料可儲(chǔ)存在PCC內(nèi)，且對(duì)于燃燒管不再可用。本發(fā)明的益處可以是減小了轉(zhuǎn)子速度不合需要地增大以及貧燃料熄火事件的可能性。
文檔編號(hào)F02C9/28GK101936223SQ201010227118
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者D·A·斯奈德 申請(qǐng)人:通用電氣公司