專利名稱：用于監(jiān)控燃氣輪機燃燒動態(tài)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
廣義上說，本發(fā)明涉及一種以計算機網絡為基礎的系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種為燃氣輪機系統(tǒng)操作者在多種問題上提供幫助的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
對于擁有許多分散位于世界各地的員工的企業(yè)單位來說，即時得到有關燃氣輪機燃燒動態(tài)或燃氣輪機系統(tǒng)所涉及的問題的幫助是一個很大的挑戰(zhàn)。在這種企業(yè)里，將一個人安置在一個組織中去解決一個問題有時是很困難的。另一個挑戰(zhàn)則涉及到獲得與資深人士討論問題的機會。在安排合適的人員和尋找互相方便的時間來討論問題的過程中，由于專家們電話之間的信息交換和時間上地拖延，從而通常會產生重大的延誤發(fā)生。
例如，當一個燃氣輪機操作者理想和一個燃氣輪機系統(tǒng)專家聯(lián)系以解決一個問題時，操作者通常使用一種傳統(tǒng)的方法比如電話，填寫識別問題的表格，通過因特網上的萬維網著手調查，或者發(fā)語音郵件來識別問題。這些方法通常都很麻煩，浪費人員和時間。語音郵件系統(tǒng)不僅操作起來比較復雜，而且還不能滿足燃氣輪機操作者的需要?？傊?，傳統(tǒng)的方法是令人沮喪的并且不能肯定地有助于解決燃氣輪機操作者的問題。

發(fā)明內容
一方面，本發(fā)明提供了一種用于執(zhí)行燃氣輪機系統(tǒng)調整的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個安裝在一臺計算機上的服務器，該服務器連接到燃氣輪機的控制系統(tǒng)上，并設置用來傳輸代表燃氣輪機的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括一客戶應用終端(client application)，該客戶應用終端包括一數(shù)據(jù)庫，客戶應用終端被設置用來接收由服務器傳輸過來的燃氣輪機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并使用戶能夠分析燃氣輪機運行數(shù)據(jù)，以便確定一種理想的燃氣輪機運行狀態(tài)，其中理想的運行狀態(tài)被傳遞給燃氣輪機控制系統(tǒng)，以便根據(jù)理想的燃氣輪機運行狀態(tài)來調整至少一個燃氣輪機燃燒控制系統(tǒng)運行參數(shù)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于執(zhí)行燃氣輪機系統(tǒng)調整的方法。該方法包括用一個安裝在一臺計算機上的服務器來傳輸代表燃氣輪機運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，服務器連接到燃氣輪機控制系統(tǒng)上。該方法還包括在客戶應用終端接收代表燃氣輪機運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，該客戶應用終端包括一數(shù)據(jù)庫，分析代表燃氣輪機運行的數(shù)據(jù)，用分析過的數(shù)據(jù)確定一理想的燃氣輪機運行狀態(tài)，將該理想的運行狀態(tài)傳遞給燃氣輪機的控制系統(tǒng)，以便于根據(jù)該理想的燃氣輪機運行狀態(tài)來調整燃氣輪機燃燒控制系統(tǒng)的至少一個運行參數(shù)。


圖1是一燃氣輪機系統(tǒng)的側面剖視圖，該系統(tǒng)包括一燃氣輪機。
圖2是圖1所示的燃氣輪機系統(tǒng)的示意圖。
圖3是一個作為示例的網絡體系結構的示意圖。該網絡體系結構可以和圖2所示的燃燒動態(tài)監(jiān)控器(CDM)及機載系統(tǒng)監(jiān)控器(OSM)一起使用。
圖4是一種用于監(jiān)控燃氣輪機系統(tǒng)的燃燒動態(tài)的示范方法。
具體實施例方式
盡管本文所述方法和裝置在上下文中是根據(jù)一種用于工業(yè)環(huán)境中的燃氣輪機進行描述的，但是預期此處所描述的方法和裝置可以用在其它的燃氣輪機系統(tǒng)中，該燃氣輪機系統(tǒng)包括，但不局限于，安裝在飛行器中的渦輪機。此外，在這里陳述的原理和學說可適用于使用多種燃料的燃氣輪機，例如但不僅限于，天然氣，汽油，煤油，柴油，和噴氣發(fā)動機燃料。下面的描述僅僅是作為例子而不是限制的方式給出。
圖1是燃氣輪機系統(tǒng)10的側面剖視圖，該系統(tǒng)包括燃氣輪機20。燃氣輪機20包括一壓氣機段22，一燃燒室段24，該燃燒室段包括許多燃燒罐26，和一個用一根軸(沒示出)與壓氣機段22相連的渦輪段28。
在運行中，環(huán)境空氣被引導進入壓氣機段22，環(huán)境空氣在此處被壓縮到大于環(huán)境空氣的壓力。然后壓縮空氣被導入燃燒室段24，壓縮空氣和燃料在此處組合以形成一種相對高壓，高速的氣體。渦輪段28從燃燒室24排放出的高壓，高速氣體中吸取能量。燃燒燃料混合物用于產生能量，例如，電能，熱能，和/或機械能。在一個實施例中，該燃燒燃料混合物產生以千瓦小時(kWh)來度量的電能。但是，本發(fā)明并不局限于只是產生電能，還包括其它形式的能量，如機械能和熱能。燃氣輪機10通常通過來由一個自動的和/或電子控制系統(tǒng)(沒示出)的各種控制參數(shù)來控制，該控制系統(tǒng)連接到燃氣輪機系統(tǒng)10上。
圖2是圖1中所示的燃氣輪機系統(tǒng)10的簡單示意圖。燃氣輪機系統(tǒng)10還包括多個電連接到燃氣輪機20上的傳感器30。在示范實施例中，至少一個傳感器30被機械地連接到每個燃燒罐26上。一個燃燒動態(tài)監(jiān)控器(CDM)32，即數(shù)據(jù)探測系統(tǒng)，從傳感器30中采樣模擬數(shù)據(jù)，并將模擬數(shù)據(jù)中轉成數(shù)字信號以用于下一工序。計算機34從至少一個DAS32和一個機載系統(tǒng)監(jiān)控器(OSM)35中接收到采樣的數(shù)字化的傳感數(shù)據(jù)，并進行高速數(shù)據(jù)分析。在示范實施例中，計算機34是燃氣輪機控制系統(tǒng)并被設置用來從燃氣輪機20接收大量的輸入信號。雖然圖中只示出了四個燃燒罐26，但是應該認識到燃氣輪機20可以包括多于或少于4個的燃燒罐26，例如，在一個示范實施例中，燃氣輪機20包括二十四個燃燒罐26。
計算機通過鍵盤36接收操作者的命令。一個聯(lián)合監(jiān)控器38，例如但不局限于，一臺液晶顯示器(LCD)和一根陰極射線管，可使操作者觀察到從計算機34中接收到的數(shù)據(jù)。操作者提供的命令和參數(shù)被計算機34用來給CDM32和OSM35提供控制信號和信息。
在一個實施例中，計算機34包括一裝置40，例如，一個軟磁盤驅動器，光盤驅動器，數(shù)字化視頻光盤(DVD)驅動器，磁光盤(MOD)裝置，或任何其它數(shù)字設備，該數(shù)字設備包括一個網絡連接裝置，如以太網裝置，該網絡裝置用于從可由計算機認讀的介質42，如一個軟磁盤，光盤，數(shù)字化視頻光盤(DVD)或一個其它的數(shù)字源，如網絡或因特網，以及將要發(fā)展出的數(shù)字方式中，讀取指示和/或數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，計算機34執(zhí)行儲存在固件(沒示出)中的指令。計算機34被編程以用來執(zhí)行此處所描述的功能，而且此處所用到的術語計算機，不僅限于那些通常被稱為計算機的集成電路，而是廣泛地指計算機，處理器，微控制器，微機，可編程邏輯控制器，特殊的應用程序集成電路，和其它一些可編程電路，而且這些術語在本文中可互換使用。另外，雖然此處描述的裝置和方法是相對工業(yè)應用作出的，但是可以預期到本發(fā)明的好處也可以在非工業(yè)系統(tǒng)中體現(xiàn)，例如在那些通常用在交通裝置，例如但不局限于，飛行器中的系統(tǒng)中體現(xiàn)。
圖3是一個示范網絡體系結構300的示意圖，該網絡體系結構可以和燃燒動態(tài)監(jiān)控器(CDM)32和機載系統(tǒng)監(jiān)控器(OSM)35(圖2中示出)一起使用。網絡包括一個寬帶段302，該寬帶段與至少一個客戶應用終端304連通。在一個示范實施例中，寬帶段302是一個私人的企業(yè)內部互聯(lián)網，用于在遠處的渦輪機現(xiàn)場和處于辦公室內或其它遠處的渦輪機現(xiàn)場的調節(jié)工程師之間傳輸燃氣輪機控制系統(tǒng)調節(jié)信息。在一個替換的實施例中，該寬帶段302是因特網。一個包括一個微處理器的分割/中轉裝置(Split/Relay device)306，和一個窄帶網絡段308也相通連接到寬帶段302上。服務器310與該窄帶段308連通。在一個示范實施例中，該窄帶段308是一個遠程的存取服務器，服務器310是機載系統(tǒng)監(jiān)控器(OSM)35和/或燃燒動態(tài)監(jiān)控器(CDM)32。
在運行中，OSM35和CDM32在現(xiàn)場監(jiān)控渦輪運行參數(shù)。為調節(jié)OSM35和CDM32，用窄帶段308從OSM35和CDM32那里建立了撥號連接。在一個示范實施例中，客戶終端304是遠離被調節(jié)渦輪機的監(jiān)控工作站。在一個遙遠的位置，調節(jié)工程師能從客戶終端304監(jiān)控燃氣輪機運行，該客戶304被設置為一個調節(jié)工作站。然后調節(jié)工程師將調節(jié)指令傳輸給位于渦輪機發(fā)動機處的技術人員。被OSM35和CDM32接收的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)流通過窄帶段308傳輸。分割/中轉裝置306將數(shù)據(jù)流接收到一個緩沖器中，將數(shù)據(jù)流分割成數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包可以通過寬帶段302傳輸給預定清單中的客戶。在一個示范實施例中，一用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)被用來傳輸數(shù)據(jù)包。分割/中轉裝置306監(jiān)控它的輸入接口(input socket)以傾聽其輸入信息流，當從窄帶段308來的信息流到達時，則將其讀入緩沖器，信息在此存儲器中被讀取然后被打包以便傳給清單中的客戶。數(shù)據(jù)包被傳給各個客戶輸出接口(output socket)，其中當?shù)竭_客戶清單的終端時，分割/中轉裝置306再初始化客戶清單并等待下一個輸入數(shù)據(jù)流的到達。在一個示范實施例中，分割/中轉裝置306在通過寬帶段302傳輸數(shù)據(jù)包之前，先給每個數(shù)據(jù)包插入一個源IP地址。每個客戶終端304都可以在每個數(shù)據(jù)包中讀取到源IP地址，并放棄任何不是從一個客戶304希望交流的源來的信息。
圖4是一個流程圖，該圖解釋了用于執(zhí)行燃氣輪機系統(tǒng)調整的示范方法400。方法400包括步驟402，用一個安裝在一臺計算機上的服務器來傳輸代表燃氣輪機運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，其中服務器被連接到燃氣輪機控制系統(tǒng)上，和在一客戶應用終端上接收此數(shù)據(jù)的步驟404，其中客戶應用終端包括一個數(shù)據(jù)庫。方法400還包括分析代表燃氣輪機運行的數(shù)據(jù)的步驟406，用分析過的數(shù)據(jù)確定一種理想的燃氣輪機運行狀態(tài)的步驟408，和步驟410，將理想的運行狀態(tài)傳遞給燃氣輪機的控制系統(tǒng)，以便于根據(jù)理想的燃氣輪機運行狀態(tài)來調整至少一個燃氣輪機燃燒控制系統(tǒng)運行參數(shù)。
在應用中，運行數(shù)據(jù)，例如但不局限于，代表燃燒動態(tài)壓力的數(shù)據(jù)，燃氣輪機入口空氣溫度，燃氣輪機排氣溫度，燃氣輪機載荷，和燃氣輪機排放數(shù)據(jù)被CDM32和OSM35至少其一收集。收集到的數(shù)據(jù)通過寬帶段304和窄帶網絡段308被傳到客戶終端304。在一個實施例中，收集到的數(shù)據(jù)通過至少用電話連接，人造衛(wèi)星，或者因特網連接這三者之一的方法來進行傳輸。一個處于遙遠位置處的用戶，即專家，接收到運行數(shù)據(jù)并根據(jù)一個理想的燃氣輪機運行狀態(tài)分析數(shù)據(jù)。例如，用戶將所收到的數(shù)據(jù)和一個已知的可接受的燃氣輪機運行狀態(tài)進行比較以確定是否有任何收到的燃氣輪機運行參數(shù)不在理想的限制范圍之內。在一個示范實施例中，數(shù)據(jù)由一個位于客戶應用終端304處的燃燒動力學專家來分析。
專家然后確定對燃燒控制系統(tǒng)的調整是否是理想的。在一個實施例中，如果專家想要調整燃氣輪機系統(tǒng)10的任何運行參數(shù)，理想的改變將通過電話傳給現(xiàn)場的操作者。在另一個實施例中，理想的改變將直接傳給燃氣輪機控制系統(tǒng)34。如果將理想的改變傳輸給操作者，那么操作者將理想的改變直接輸入燃氣輪機控制系統(tǒng)34。如果理想的改變直接傳給燃氣輪機控制系統(tǒng)34，那么在輸入燃氣輪機20之前，各輸入值在燃氣輪機控制系統(tǒng)34和客戶應用終端304中都是有效的。
在一個實施例中，輸入值由一個操作者輸入附近的燃氣輪機系統(tǒng)10而生效，其中遠處的專家通過例如電話給現(xiàn)場的操作者提供理想的改變?，F(xiàn)場操作者在將理想的改變輸入到燃氣輪機控制系統(tǒng)34之前先口頭驗證輸入值。在另一個實施例中，輸入值通過一個遠程計算機而生效，例如但不局限于客戶應用終端304。在一個實施例中，客戶應用終端304包括一個軟件屏幕。此處所用的軟件屏幕記述被編程以用來根據(jù)已知的運行條件驗證輸入值是否合理和似乎合理的軟件。如果輸入到客戶服務器304的理想的改變不在一個允許的范圍之內，那么在至少一個客戶應用終端304和服務器310上將會產生一個錯誤指示。如果改變是允許的，那么當前值，新值，以及一個將要改變的輸入值被以“是/取消(OK/Cancel)”的選擇方式傳輸?shù)娇蛻舴掌?04的確認窗口中。遠處的專家或現(xiàn)場的操作者可以選擇是(OK)或取消(Cancle)來驗證該改變。
在輸入值已經生效后，控制調整信號從客戶應用終端304傳輸?shù)饺細廨啓C控制系統(tǒng)34，并被執(zhí)行，即輸入值被送到燃氣輪機20中來改變至少一個理想的運行參數(shù)。觀察和反復調整燃氣輪機20在新的調整模式下的運行，直到取得理想的有利的運行特征為止。
本申請?zhí)峁┝艘环N從遠處執(zhí)行燃燒系統(tǒng)調整和修正的方法，該方法利用實時的運行數(shù)據(jù)，例如但不局限于，燃燒壓力動力，溫度，載荷，周圍環(huán)境和排放數(shù)據(jù)。而且，本申請?zhí)峁┝艘环N為了確定對燃氣輪機的理想調節(jié)在遠處進行分析，從而便于在燃氣輪機中提供一個理想的有利運行結果的方法。
如上所述的方法和裝置為監(jiān)控和診斷燃氣輪機的燃燒動態(tài)提供了一種有經濟效益且可靠的手段。更特別的是，此方法有助于在相對短的時間內提供實時的關于燃氣輪機的分析和調整，因而減少了燃氣輪機的停機時間。
上面祥細描述了一種用于監(jiān)控和診斷燃氣輪機的燃燒動態(tài)的示范方法和裝置。本文所說明的裝置并不局限于所述的具體實施例，而是，本文所描述的各個部件都可以彼此獨立地單獨應用。例如，本文所描述的方法還能用于與其它多種裝置，比如但不局限于，柴油機組合使用。
盡管本發(fā)明是按照不同的具體實施例進行描述的，但是本領域的技術人員將會認識到本發(fā)明能在不超出各權利要求的精神實質和范圍的情形下，進行實踐修改。
權利要求
1.一種用于執(zhí)行燃氣輪機系統(tǒng)調整的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括一個安裝在計算機(32，35)上的服務器(310)，所述服務器連接到燃氣輪機控制系統(tǒng)(34)上，并設置用來傳輸代表燃氣輪機(20)的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)；和一個包括一數(shù)據(jù)庫的客戶應用終端(304)，所述客戶應用終端設置用來接收由所述服務器傳輸過來的燃氣輪機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；和使用戶能分析燃氣輪機的運行數(shù)據(jù)，以確定一種理想的燃氣輪機運行狀態(tài)，其中理想的運行狀態(tài)被傳輸給所述燃氣輪機控制系統(tǒng)，以便于根據(jù)理想的燃氣輪機運行狀態(tài)來調整至少一個燃氣輪機燃燒控制系統(tǒng)運行參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述客戶應用終端(304)進一步被設置用來通過一個操作者將理想的燃氣輪機運行狀態(tài)傳輸給所述的燃氣輪機控制系統(tǒng)(34)。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述服務器(310)被進一步設置用來傳輸從多個壓力傳感器(30)中接收到的數(shù)據(jù)，其中至少一個壓力傳感器被安裝在一個燃燒罐(26)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述的服務器(310)被進一步設置用來傳輸代表燃氣輪機燃燒動態(tài)的數(shù)據(jù)，所述客戶應用終端(304)進一步被設置用來接收代表燃氣輪機燃燒動態(tài)的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)進一步包括一個在所述服務器和所述客戶應用終端(304)之間的相互連接(306)，所述相互連接裝置包括一個電話線，因特網連接，和人造衛(wèi)星連接中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其中所述相互連接(306)包括一個數(shù)據(jù)網絡分割/中轉裝置，該裝置設置用來從所述相互連接接收數(shù)據(jù)通信包。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)(10)，其中所述數(shù)據(jù)網絡分割/中轉裝置(306)包括一個網絡輸入接口；一個緩沖器，該緩沖器設置用來通過網絡輸入接口從網絡中接收數(shù)據(jù)；和一個微處理器，該微處理器被編程用來讀取緩沖輸入數(shù)據(jù)和將輸出數(shù)據(jù)送至預先確定的客戶清單中的客戶。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述發(fā)動機控制系統(tǒng)(34)被進一步設置用來使理想的運行狀態(tài)生效。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中用來傳輸代表燃氣輪機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的所述服務器(310)，被進一步設置用來傳輸代表燃燒動態(tài)壓力，燃氣輪機入口空氣溫度，燃氣輪機排氣溫度，燃氣輪機載荷，和燃氣輪機排放數(shù)據(jù)中至少一個的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)10，其中所述燃氣輪機控制系統(tǒng)(34)包括一個燃燒動態(tài)監(jiān)控器(CDM)(32)和一個機載系統(tǒng)監(jiān)控器(OSM)(35)中的至少一個。
全文摘要
一種用于執(zhí)行燃氣輪機系統(tǒng)調整的系統(tǒng)，包括一安裝在計算機32、35上的服務器310，該服務器連接到燃氣輪機控制系統(tǒng)34上，并設置用來傳輸代表燃氣輪機20的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，和一個包括一數(shù)據(jù)庫的客戶應用終端304，該客戶應用終端設置用來接收由服務器傳輸來的燃氣輪機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并使用戶能夠分析燃氣輪機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便確定一種理想的燃氣輪機運行狀態(tài)，其中理想的運行狀態(tài)被傳遞給燃氣輪機控制系統(tǒng)以便于根據(jù)理想的燃氣輪機運行狀態(tài)來調整至少一個燃氣輪機燃燒控制系統(tǒng)運行參數(shù)。
文檔編號G05B23/02GK1621671SQ20041004301
公開日2005年6月1日 申請日期2004年4月3日 優(yōu)先權日2003年4月4日
發(fā)明者J·P·麥卡蒂四世, E·P·格利森, A·J·特拉瓦利, W·F·羅佩斯 申請人:通用電氣公司