多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法
【專利說明】多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請為2008年6月26日提交的發(fā)明專利申請“多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法”(申請?zhí)?200810127369.3，申請人:通用電氣公司)的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及燃燒動態(tài)控制，更具體地，本發(fā)明涉及多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]旋轉(zhuǎn)機械(諸如燃氣渦輪發(fā)動機)中的燃燒系統(tǒng)的設(shè)計和運行比較復(fù)雜。為了運行這種發(fā)動機，常規(guī)的燃燒動態(tài)調(diào)諧算法可利用與各種發(fā)動機部件相關(guān)的一個或多個傳感器來獲取發(fā)動機的性能和運行特性。例如，General Electric型號為GE-10的單分管型燃燒室可利用來自多個燃燒動力傳感器的輸出，以使用常規(guī)的動態(tài)調(diào)諧算法對燃燒室進行調(diào)諧。在另一個實例中，環(huán)管型燃燒室可包括以環(huán)狀構(gòu)造布置的多個分管，并且可利用來自多個燃燒動態(tài)傳感器(一個傳感器用于一個分管)的輸入，以使用另一種常規(guī)的動態(tài)調(diào)諧算法對燃燒室進行調(diào)諧?？紤]到分管與分管之間的差異，后一種動態(tài)調(diào)諧算法可檢查各傳感器是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)，然后將傳感器設(shè)定到中間特性值，或者備選地，將所有傳感器的輸出取平均，以確定需要執(zhí)行的動態(tài)信號。
[0004]在某些情況下，與燃燒室(諸如單分管型燃燒室或環(huán)管型燃燒室)相關(guān)的一個或多個傳感器可能提供不足或錯誤的數(shù)據(jù)或測量值。例如，傳感器可能在燃燒室運行過程中失效，來自傳感器的數(shù)據(jù)可能停止或者另外地被視為錯誤的或不足的。如果超過一個的傳感器提供不足或錯誤的數(shù)據(jù)或測量值，則這種數(shù)據(jù)或測量值可輸入到常規(guī)的動態(tài)調(diào)諧算法中，并且導(dǎo)致燃燒室的效率下降。在另外的情況下，調(diào)諧不良或效率下降可導(dǎo)致燃燒室產(chǎn)生過大的振動或?qū)θ紵以斐善茐摹?br>[0005]因此，需要多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施例可滿足上述一些或全部需要。本發(fā)明的實施例大體涉及多分管型燃燒室使用燃燒動態(tài)調(diào)諧算法的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可利用發(fā)動機模型對包括多個分管的發(fā)動機實施用于控制燃氣渦輪發(fā)動機的方法。該方法可包括獲取與發(fā)動機的多個分管相關(guān)的運行頻率信息。另外，該方法可包括確定至少兩個分管的運行頻率信息之間的差異。此外，該方法可包括至少部分地基于該差異來確定中值(median value)。此外，該方法可包括確定中值是否超出至少一個運行閾值。該方法還可包括，如果超出至少一個運行閾值，則執(zhí)行至少一種發(fā)動機控制動作來改變至少一個運行頻率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，可實現(xiàn)用于控制燃氣渦輪發(fā)動機的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括適于獲取與相應(yīng)分管相關(guān)的運行頻率信息的多個傳感器。該系統(tǒng)還可包括控制器，該控制器適于至少部分地基于運行頻率信息來確定至少兩個分管的運行頻率信息之間的差異。此外，控制器可適于至少部分地基于該差異來確定中值。另外，該控制器可適于，如果超出至少一個運行閾值，則執(zhí)行至少一種發(fā)動機控制動作來改變至少一個運行頻率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，可實現(xiàn)用于控制帶有多個分管的燃氣渦輪發(fā)動機的基于模型的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括適于獲取與相應(yīng)分管相關(guān)的運行頻率信息的多個傳感器。另外，該系統(tǒng)可包括適于從多個傳感器接收信息的模型。該模型可適于確定至少兩個分管的運行頻率信息之間的差異。此外，該模型可適于至少部分地基于該差異來確定中值。另外，該模型可適于至少部分地基于中值來確定輸出。此外，該模型可適于確定中值是否超出至少一個運行閾值。另外，該模型可適于確定適合于改變至少一個運行頻率的輸出。此夕卜，該系統(tǒng)可包括控制器，該控制器適于至少部分地基于來自發(fā)動機模型的輸出來確定發(fā)動機控制動作，并且還適于輸出控制命令以執(zhí)行發(fā)動機控制動作。
[0009]根據(jù)以下結(jié)合附圖所做的描述，本發(fā)明的其它實施例以及實施例的其它方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]上文概括地描述了本發(fā)明，以下將參照未必按比例繪制的附圖，其中:
圖1是表示燃氣渦輪發(fā)動機實例的布置的示意圖，該燃氣渦輪發(fā)動機可通過本發(fā)明的實施例進行控制。
[0011]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的部件的框圖。
[0012]圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在執(zhí)行期間的燃燒動態(tài)調(diào)諧模型的框圖。
[0013]圖4-5顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的基本燃燒動態(tài)調(diào)諧工藝和燃氣渦輪發(fā)動機的實例流程圖。
[0014]圖6-9顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的主動(active)燃燒動態(tài)調(diào)諧工藝和燃氣渦輪發(fā)動機的實例流程圖。
[0015]圖10顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的燃燒動態(tài)調(diào)諧工藝和燃氣渦輪發(fā)動機的運行頻率數(shù)據(jù)實例。
[0016]附圖標記:
100燃氣渦輪發(fā)動機
102分管
104分管
106分管
108分管
110分管
112分管
200控制系統(tǒng)
210設(shè)備或發(fā)動機
220狀態(tài)估計器
230模型
240基于模型的預(yù)測控制模塊或控制模塊 250優(yōu)化器260模型
Y運行頻率數(shù)據(jù)
U發(fā)動機命令輸入
300模型
302模型方框
304模型方框
306模型部分導(dǎo)出方框
308模型部分導(dǎo)出方框
310過濾方框
312均熱(heat soak)方框
314性能參數(shù)
316來自模型方框302的性能輸出
318來自模型方框304的性能輸出
320異相變量
322乘法器
324預(yù)測的發(fā)動機傳熱
326乘法器
330來自模型部分導(dǎo)出方框306的輸出
332來自模型部分導(dǎo)出方框306的輸出
334來自模型部分導(dǎo)出方框308的輸出
336來自發(fā)動機的性能參數(shù)
338協(xié)方差輸出
342金屬溫度
400工藝
402方框402
404判斷方框404
406“是”分支
408方框408
410“否”分支
412判斷方框412
414“是”分支
416“否”分支
418判斷方框418
420“是”分支
422判斷方框422
424“是”分支
426“否”分支
428方框428
430“否”分支432方框432
500工藝502判斷方框502
504“是”分支
506方框506
508方框508
510方框510
512“否”分支
514方框514
516方框516
600工藝
602方框602
604“是”分支
606方框606
608方框608
610方框610
612“否”分支614分支方框B616判斷方框616
618“是”分支
620方框620
622“否”分支
624方框624
700工藝702判斷方框702
704“是”分支
706方框706
708“否”分支710判斷方框710
712“是”分支
714方框714
716方框716
718方框718
720方框720
722“否”分支
724方框724
800工藝802判斷方框802
804“是”分支806方框806
808方框808
810方框810
812方框812814分支方框C
816“否”分支818分支方框B820判斷方框820
822“是”分支
824方框824
826“否”分支
828方框828
900工藝
902分支方框902904判斷方框904
906“是”分支
908方框908
910方框910912判斷方框912
914“否”分支
916方框916
918方框918
920“是”分支
922方框922
924方框924926判斷方框926
928“是”分支
930方框930
932方框932
934“否”分支
936方框936938分支方框B
940“否”分支
942方框942
944方框944946判斷方框946
948“否”分支950分支方框B
952“是”分支 954方框954
956方框956
1000運行頻率數(shù)據(jù)
1002X 軸
1004y 軸
1006移動黃色閾值
1008運行數(shù)據(jù)超出移動黃色閾值的點
1010運行數(shù)據(jù)超出移動黃色閾值的點
1012運行數(shù)據(jù)超出移動黃色閾值的點。
【具體實施方式】
[0017]以下本文將參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，在附圖中顯示了本發(fā)明的示范性實施例。然而，本發(fā)明可按多種不同的形式實施，并且本發(fā)明不能理解為受限于本文所闡述的示范性實施例，相反，這些實施例的提供使得本發(fā)明向本領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達本發(fā)明的范圍。在整個說明書中相同的符號表示相同的元件。
[0018]以下參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法和系統(tǒng)的框圖和示意圖對本發(fā)明的實施例進行描述。可以理解，框圖的各個方框以及圖中方框的組合可通過計算機程序指令來實現(xiàn)。這些計算機程序指令可載入一個或多個通用計算機、專用計算機或其它用于形成機器的可編程數(shù)據(jù)處理裝置，使得在計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于執(zhí)行方框或多個方框中所指定的功能的裝置。這種計算機程序指令還可以存儲于計算機可讀存儲器中，該存儲器可引導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定的方式運行，使得存儲于計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置在內(nèi)的制品，該指令裝置執(zhí)行方框或多個方框中所指定的功能。
[0019]在本發(fā)明的實施例中，發(fā)動機或發(fā)動機子系統(tǒng)的任何物理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或特性可模型化，其包括但不限于發(fā)動機本身、燃氣通道和燃氣通道動態(tài)特性；促動器、效應(yīng)器或修改或改變?nèi)魏伟l(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的其它控制裝