專利名稱：用于確定燃?xì)廨啓C(jī)的抽吸質(zhì)量流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定燃?xì)廨啓C(jī)的抽吸質(zhì)量流的方法。此外它涉及一種用于診 斷具有多個(gè)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)的方法，在該方法中自動(dòng)預(yù)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率在其中一個(gè) 構(gòu)件清潔的情況下所能提高的附加功率。
背景技術(shù)：
對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)在它使用壽命期間它的功率和它的效率由于污染、沉積、侵蝕和 腐蝕而下降，由此不利地影響整個(gè)發(fā)電廠過(guò)程。特別是在此涉及在燃?xì)廨啓C(jī)的入口處的壓 縮機(jī)的氣體動(dòng)力學(xué)的零件。燃?xì)廨啓C(jī)的污染通過(guò)微粒在表面上的粘附產(chǎn)生。油霧和水霧有助于灰塵和微粒狀 物質(zhì)附著在工作葉片上。最經(jīng)常出現(xiàn)的污染和沉積是由水濕潤(rùn)的、水溶的和不水溶的材料 組成的混合物。在燃?xì)廨啓C(jī)中可能出現(xiàn)由于灰塵沉積和未燃燒的、固體的清潔劑的污染。這 樣的空氣有害物象鱗片一樣粘附在燃?xì)廨啓C(jī)的流動(dòng)路徑的構(gòu)件上并且與它們反應(yīng)。此外還 通過(guò)微粒撞擊和研磨導(dǎo)致磨蝕，這一般稱為沖蝕。此外在燃?xì)廨啓C(jī)的入口處形成的冰片可能融化并且擊打在燃?xì)廨啓C(jī)的的流動(dòng)路 徑中的構(gòu)件上。為了防止這些，使用了所謂的防結(jié)冰系統(tǒng)。這里通過(guò)空氣預(yù)熱防止，空氣的 溫度在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)不下降到低于冰點(diǎn)并且由此水不結(jié)冰。通過(guò)所述的老化過(guò)程造成葉片的提高的表面粗糙度。這導(dǎo)致在燃?xì)廨啓C(jī)中的比較 大的摩擦損失，因?yàn)閷恿鞯倪吔缌鲗釉跍u流中可能翻轉(zhuǎn)并且這樣導(dǎo)致增長(zhǎng)的流動(dòng)阻力。此 外燃?xì)廨啓C(jī)的間隙由于研磨和腐蝕變大。由于提高的間隙流的損失增加并且減小了設(shè)備的 工作性能。老化現(xiàn)象的影響在燃?xì)廨啓C(jī)的入口處，也就是說(shuō)，在壓縮機(jī)處特別大。葉片由于沖 蝕、沉積和損壞的幾何尺寸變化造成減小的燃?xì)廨啓C(jī)功率產(chǎn)生能力。在入口處產(chǎn)生的沉積、 沖蝕和腐蝕導(dǎo)致改變的入口角，它在熱力學(xué)的工作特性上有非常強(qiáng)烈的影響。老化的壓縮 機(jī)有時(shí)可能導(dǎo)致流動(dòng)失速。壓縮機(jī)的老化不利地影響燃?xì)廨啓C(jī)效率、燃?xì)廨啓C(jī)功率和燃?xì)廨啓C(jī)排出質(zhì)量流。 為了抵抗渦輪機(jī)設(shè)備的功率下降，通常進(jìn)行定期的壓縮機(jī)清洗。在這種情況下壓縮機(jī)葉片 可以以在線和離線模式清洗。在在線模式下，渦輪機(jī)設(shè)備在清潔期間繼續(xù)工作，燃?xì)廨啓C(jī)負(fù) 荷僅少量下降。在線清洗主要用于避免污染層的建立。通常在線清洗每天一次利用完全軟 化水進(jìn)行并且每隔三天利用清潔劑進(jìn)行。相反在離線清潔時(shí)設(shè)備被停止。為了避免熱應(yīng)力，它被借助軸旋轉(zhuǎn)裝置冷卻六個(gè) 小時(shí)。離線清洗通常每月進(jìn)行一次。如果渦輪機(jī)設(shè)備對(duì)比較長(zhǎng)的時(shí)間階段未被清潔，一般 必須對(duì)典型的設(shè)備進(jìn)行一次離線清洗，因?yàn)樵诰€清潔的方法不再能除去污染。在此離線清洗比在線清洗產(chǎn)生更大的功率收益。借助離線清洗可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)百分 點(diǎn)的功率恢復(fù)。在線清洗產(chǎn)生較小的功率收益。有效的葉片清潔可以利用在線清洗和離線 清洗的組合實(shí)現(xiàn)。定期的在線清洗擴(kuò)大了離線清洗之間必需的時(shí)間間隔。
離線清洗的最優(yōu)的時(shí)間點(diǎn)通常由運(yùn)行商按照純粹的經(jīng)濟(jì)性的工作觀點(diǎn)確定，例如 在弱負(fù)荷時(shí)間。這意味著，在去除渦輪機(jī)設(shè)備的構(gòu)件的污染，例如通過(guò)清洗壓縮機(jī)的時(shí)間點(diǎn) 的決定，僅僅由經(jīng)驗(yàn)值在經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)下或者在利用固定的邊界條件的事先研究下產(chǎn)生。替代地，離線清洗的時(shí)間點(diǎn)的確定可以借助通過(guò)離線清洗預(yù)計(jì)的燃?xì)廨啓C(jī)的功 率收益的當(dāng)前預(yù)測(cè)進(jìn)行。在此這種預(yù)測(cè)通常借助燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)效率的進(jìn)展產(chǎn)生，它 用作壓縮機(jī)的污染強(qiáng)度的特征參量。這種預(yù)測(cè)方法例如由WO 2005/090764 A或者由 Schepers 等的 VGBKraftwerkstechnik (VGB 發(fā)電廠技術(shù))，79 卷第 3 期中的.“Optimierung der Online- und Offline- Wasche an einer 26Mw-Gasturbine unter besonderer Berucksichtigung der Leistungssteigerung(在特別考慮功率提升的情況下在26MW燃?xì)?輪機(jī)上的在線和離線清洗的優(yōu)化)”公開。不過(guò)用于確定壓縮機(jī)效率的測(cè)量數(shù)據(jù)可能帶有比較高的數(shù)據(jù)不確定性，這使預(yù)計(jì) 的通過(guò)離線清洗的功率收益的預(yù)測(cè)變困難并且由此使對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)最優(yōu)的這種離線 清洗的時(shí)間點(diǎn)的確定變困難。為了提高這種預(yù)測(cè)的精度，在此應(yīng)該使統(tǒng)計(jì)的不確定性最小。這例如可以通過(guò)測(cè) 量?jī)x器的改善或者測(cè)量數(shù)量的提高實(shí)現(xiàn)。不過(guò)這樣的提高在此僅導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)的誤差的減小， 但是也應(yīng)該進(jìn)一步使預(yù)測(cè)附加功率時(shí)的系統(tǒng)誤差最小。這可以實(shí)現(xiàn)，措施是使用附加的其 它的用于預(yù)測(cè)附加功率的特征參量。這種表現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的功率的特征的參量是燃?xì)廨啓C(jī)的 抽吸質(zhì)量流。抽吸質(zhì)量流作為燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的特征參量通過(guò)由于高的費(fèi)用、大的測(cè)量不 可靠性和損壞危險(xiǎn)而不直接測(cè)量，而是借助求解間接確定。對(duì)于直接的測(cè)量必須使用非常 昂貴的儀器，因?yàn)榈谝淮嬖诜浅８叩臏囟?，并且第二傳感器的折斷由于可能在渦輪機(jī)葉片 上的高昂的間接損失而一定要避免。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種上述類型的用于確定抽吸質(zhì)量流的方法，它可 以獲得預(yù)計(jì)的在清潔時(shí)的功率收益的特別可靠的預(yù)測(cè)。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明解決，措施是為了確定抽吸質(zhì)量流求出渦輪機(jī)入口壓力、燃燒 室壓力損失和/或在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失作為輸入特征參量。在此本發(fā)明從這個(gè)考慮出發(fā)，即對(duì)一方面整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)，并且另一方面燃燒室的 能量平衡，此外必須將運(yùn)轉(zhuǎn)功率、燃料質(zhì)量流和燃料熱值作為輸入?yún)⒘?。不過(guò)這些值確定比 較困難并且具有非常高的誤差。在聯(lián)合發(fā)電廠中，其中燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)一起在一個(gè)軸 上工作，燃?xì)廨啓C(jī)的功率可以此外作為單個(gè)值只能比較昂貴并且不精確地確定，因?yàn)槭冀K 只能提供整個(gè)聯(lián)合發(fā)電廠的整個(gè)功率。因此為了確定抽吸質(zhì)量流求出渦輪機(jī)入口壓力、燃 燒室壓力損失和/或在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失作為輸入特征參量。在此渦輪機(jī)入口壓力可以借助按照斯托多拉(Stodola)的量壓力方程轉(zhuǎn)換為抽 吸質(zhì)量流的值，而可以由燃燒室壓力損失或者在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失求出分 別的阻力系數(shù)，它們可以用于確定抽吸質(zhì)量流。這種無(wú)需求解能量平衡的抽吸質(zhì)量流的確 定具有明顯較小的統(tǒng)計(jì)誤差并且因此可以獲得燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率在其中一個(gè)構(gòu)件清潔 的情況下所能提高的附加功率的更精確的預(yù)測(cè)。
為了在確定抽吸質(zhì)量流時(shí)進(jìn)一步減小統(tǒng)計(jì)誤差，有利地由一定數(shù)量的輸入特征參 量分別求出抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值以確定抽吸質(zhì)量流，其中對(duì)每個(gè)臨時(shí)值通過(guò)與相應(yīng)另外的 臨時(shí)值的橫向平衡分別求出有效值。這種橫向平衡例如可以參照VDI2048進(jìn)行。這基本上 涉及按照高斯的均衡原理，它的基本思想是，不僅應(yīng)用對(duì)求解必需的最小量的測(cè)量參量，而 且此外所有可獲得的測(cè)量參量全部求得配屬的方差和協(xié)方差。對(duì)本方法這意味著，利用所 有可獲得的輸入特征參量，以分別求出抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值。因?yàn)槭冀K涉及相同的物理的抽吸質(zhì)量流，輸入特征參量的真實(shí)值應(yīng)該是這樣的， 即所有產(chǎn)生的臨時(shí)值相同?；谶@個(gè)假設(shè)，人們借助高斯方法獲得測(cè)量參量的實(shí)際值的不 矛盾的估計(jì)值以及抽吸質(zhì)量流的有效值。以這種方式產(chǎn)生的抽吸質(zhì)量流的有效值然后被平 均并且由此構(gòu)成具有特別小的統(tǒng)計(jì)誤差的用于確定燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的特征參量。對(duì)于在特別小的費(fèi)用下獲得燃?xì)廨啓C(jī)的高的運(yùn)轉(zhuǎn)功率必需的離線清洗的時(shí)間點(diǎn) 的選擇可以通過(guò)通過(guò)這種燃?xì)廨啓C(jī)的離線清洗的功率收益的盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)。換句 話說(shuō)為了確定在當(dāng)前的時(shí)間點(diǎn)的離線清洗由于燃?xì)廨啓C(jī)的停機(jī)的生產(chǎn)下降在經(jīng)濟(jì)性上是 否值得，應(yīng)該每個(gè)時(shí)間盡可能準(zhǔn)確地知道，預(yù)計(jì)的通過(guò)離線清洗的功率收益有多高。因此在 一種用于預(yù)測(cè)具有多個(gè)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)的方法中，它借助抽吸質(zhì)量流的值產(chǎn)生這樣一種預(yù) 測(cè)，即有利地應(yīng)用上述的用于確定抽吸質(zhì)量流的方法。在燃?xì)廨啓C(jī)中，壓縮機(jī)在流動(dòng)介質(zhì)方面布置在所有其它的構(gòu)件例如燃燒室之前。 相應(yīng)地壓縮機(jī)是遭受環(huán)境影響如流入的灰塵和臟顆粒最多的構(gòu)件。因此有利地進(jìn)行特別是 壓縮機(jī)的清潔，因?yàn)樗哂凶罡叩奈廴境潭炔⑶矣纱讼鄳?yīng)的清潔在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率收 益上具有特別積極的影響。為了進(jìn)一步減小燃?xì)廨啓C(jī)的統(tǒng)計(jì)的和系統(tǒng)的誤差，抽吸質(zhì)量流不設(shè)置作為用于確 定燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的唯一的特征參量。因此在有利的構(gòu)造方案中附加地應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī) 的壓縮機(jī)效率作為特征參量。在測(cè)量輸入特征參量時(shí)應(yīng)該考慮，特別是燃?xì)廨啓C(jī)的熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)依賴于相應(yīng)的 環(huán)境條件如空氣壓力和外部溫度。為了盡管如此還能夠?qū)⒉煌臅r(shí)間點(diǎn)的測(cè)量值互相比 較，相應(yīng)的特征參量應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化到基準(zhǔn)條件上。作為標(biāo)準(zhǔn)在此提供ISO條件(溫度15°C，壓 力1. 013bar,空氣濕度60% )。為了由計(jì)算出的燃?xì)廨啓C(jī)瞬時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)功率預(yù)測(cè)出在燃?xì)廨啓C(jī)的其中構(gòu)件清潔的情 況下的附加功率，需要?jiǎng)倓偳鍧嵾^(guò)的燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的基準(zhǔn)值。在此燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 功率除了依賴于它的污染狀態(tài)，還依賴于不依賴污染的侵蝕，并且因此基本上依賴于燃?xì)?輪機(jī)的使用老化。為了獲得這樣的基準(zhǔn)值，在預(yù)測(cè)附加功率時(shí)有利地應(yīng)用結(jié)構(gòu)相同的和/ 或結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)的特征參量作為比較參量。由此特別是可以特別好地預(yù)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī) 清潔后的運(yùn)轉(zhuǎn)功率并且可以總體實(shí)現(xiàn)通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的清潔的附加功率的更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的其中一個(gè)構(gòu)件的清潔的附加功率應(yīng)該經(jīng)常不僅在馬上進(jìn)行的清 潔時(shí)求出，而且也對(duì)于處在將來(lái)的時(shí)間階段求出，以能夠獲得清潔的長(zhǎng)期計(jì)劃。為此在有利 的構(gòu)造方案中產(chǎn)生相應(yīng)的特征參量的時(shí)間進(jìn)展的預(yù)測(cè)。這種預(yù)測(cè)可以通過(guò)多個(gè)在不同的時(shí) 間點(diǎn)的輸入特征參量或者測(cè)量值的分析進(jìn)行。如果燃?xì)廨啓C(jī)的離線清洗的時(shí)間點(diǎn)的確定不僅在純粹的經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)下考慮，例 如在弱負(fù)荷時(shí)間，而且借助在將來(lái)的燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)進(jìn)行，則可以獲得燃?xì)廨啓C(jī)的特別成本優(yōu)化的運(yùn)轉(zhuǎn)。為此有利地根據(jù)求出的附加功率的值在與經(jīng)濟(jì)性總費(fèi)用的 權(quán)衡中確定，燃?xì)廨啓C(jī)是否要暫時(shí)停機(jī)以清除污染并且必要時(shí)求出暫時(shí)停機(jī)的最優(yōu)的時(shí)間 點(diǎn)。通過(guò)對(duì)通過(guò)離線清洗實(shí)現(xiàn)的附加功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，這樣的離線清洗的時(shí)間點(diǎn)的確定可 以借助明顯精確的分析進(jìn)行，此時(shí)離線清洗的成本和利益可以準(zhǔn)確地互相權(quán)衡。該方法有利地應(yīng)用在具有包括多個(gè)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)和控制系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備 中，控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)輸入側(cè)與一定數(shù)量的用于求出輸入特征參量的布置在燃?xì)廨啓C(jī)中的傳 感器連接，其中控制系統(tǒng)具有預(yù)測(cè)模塊。在有利的實(shí)施方案中，在預(yù)測(cè)模塊中可讀入具有結(jié)構(gòu)相同的和/或結(jié)構(gòu)類似的燃 氣輪機(jī)的比較參量的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。為此該預(yù)測(cè)模塊應(yīng)該具有相應(yīng)地開放的架構(gòu)，它允許 這樣的讀入。這例如可以借助移動(dòng)的數(shù)據(jù)載體實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)到數(shù)據(jù)庫(kù)的永久數(shù)據(jù)連接實(shí) 現(xiàn)，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)可以儲(chǔ)存在控制系統(tǒng)內(nèi)部的可寫的存儲(chǔ)器上或者存儲(chǔ)在外部的服務(wù) 器上，該服務(wù)器通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)連接與燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)連接。這可以獲得在結(jié)構(gòu)相同的和/或結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)據(jù)之間的比較，由此可 以進(jìn)行在特別大的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的支持并且由此實(shí)現(xiàn)較小的統(tǒng)計(jì)誤差。相反在燃?xì)廨啓C(jī)中獲 得的數(shù)據(jù)也可以用于擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫(kù)，措施是它們提供給數(shù)據(jù)庫(kù)并且儲(chǔ)存在那里。預(yù)測(cè)模塊有利地適合實(shí)施該方法以在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中應(yīng)用。利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)特別在于，通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的抽吸質(zhì)量流借助于渦輪機(jī)入口 壓力、燃燒室壓力損失和/或在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失的確定，可以獲得燃?xì)?輪機(jī)、特別是它的壓縮機(jī)的污染程度的比較精確的分析。由此可以獲得前瞻性的、匹配運(yùn)行 和經(jīng)濟(jì)狀況的燃?xì)廨啓C(jī)的離線清洗計(jì)劃，由此可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)在它的運(yùn)行壽命期間的特 別高的效率。此外這里所述的方法允許抽吸質(zhì)量流無(wú)需每個(gè)燃料數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)以及無(wú)需與高 的不確定性相連的求解能量平衡的確定。此外由此可以首先考慮抽吸質(zhì)量流關(guān)于單軸設(shè)備 的燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，在該單軸設(shè)備中燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)布置在一個(gè)共同的軸上。


本發(fā)明的實(shí)施例借助附圖詳細(xì)說(shuō)明。圖中示出圖1是通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的縱向截面圖，圖2是燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的時(shí)間曲線的簡(jiǎn)圖，以及圖3是用于預(yù)測(cè)在壓縮機(jī)清潔的情況下實(shí)現(xiàn)的附加功率的方法的示意圖。相同的零件在所有圖中設(shè)有同樣的標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1的燃?xì)廨啓C(jī)1具有用于燃燒用空氣的壓縮機(jī)2、燃燒室4以及用于驅(qū)動(dòng)壓 縮機(jī)2和未詳細(xì)示出的發(fā)電機(jī)或者做功機(jī)器的渦輪機(jī)6。為此渦輪機(jī)6和壓縮機(jī)2布置在 共同的，也稱為渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的渦輪機(jī)軸8上，發(fā)電機(jī)或者做功機(jī)器也連接在它上面并且它 圍繞它的中軸線9可旋轉(zhuǎn)地支承。燃燒室裝置4具有一定數(shù)量的環(huán)形圍繞渦輪機(jī)軸8布置的單獨(dú)的用于燃燒液態(tài)的 或者氣態(tài)的燃料的噴嘴10。
渦輪機(jī)6具有一定數(shù)量的與渦輪機(jī)軸8連接的、可轉(zhuǎn)動(dòng)的工作葉片12。工作葉片 12環(huán)形地布置在渦輪機(jī)軸8上并且由此構(gòu)成一定數(shù)量的工作葉片列。此外渦輪機(jī)6具有一 定數(shù)量的固定的導(dǎo)向葉片14，它們同樣在構(gòu)成導(dǎo)向葉片列的情況下環(huán)形地固定在渦輪機(jī)6 的內(nèi)部。工作葉片12在此用于通過(guò)流過(guò)渦輪機(jī)6的工作介質(zhì)M的動(dòng)量傳遞來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī) 軸8。而導(dǎo)向葉片14用于在分別兩個(gè)在工作介質(zhì)M的流動(dòng)方向看順序的工作葉片列或者工 作葉片環(huán)之間流動(dòng)導(dǎo)引工作介質(zhì)M。壓縮機(jī)2是緊接著空氣入口 16的燃?xì)廨啓C(jī)1的構(gòu)件。相應(yīng)地它最強(qiáng)烈地遭受污 染侵入以及由此產(chǎn)生的燃?xì)廨啓C(jī)1的污染。因此為了預(yù)防燃?xì)廨啓C(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的下降， 壓縮機(jī)2必須定期清潔。在此可以相對(duì)經(jīng)常地，例如每天一次，實(shí)施所謂的在線清洗，對(duì)此 不需要燃?xì)廨啓C(jī)1的停機(jī)。在較大的間隔上，為了去除頑固的污物，燃?xì)廨啓C(jī)要停止，以實(shí) 施離線清洗。燃?xì)廨啓C(jī)1具有控制系統(tǒng)18，它通過(guò)數(shù)據(jù)線20與不同的、布置在燃?xì)廨啓C(jī)1內(nèi)部 的傳感器22連接。為了確定最優(yōu)的離線清潔時(shí)間點(diǎn)，控制系統(tǒng)18在此具有預(yù)測(cè)模塊M，它 處理由傳感器22檢測(cè)的輸入特征參量并且基于這些數(shù)據(jù)求出燃?xì)廨啓C(jī)的污染程度以及在 實(shí)施離線清洗的情況下可期望的運(yùn)轉(zhuǎn)功率收益。為了改善預(yù)測(cè)質(zhì)量，可以在預(yù)測(cè)模塊中讀 入結(jié)構(gòu)相同的或者結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)的比較數(shù)據(jù)。為此控制系統(tǒng)通過(guò)另外的數(shù)據(jù)線20 與包含這樣的比較數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)沈連接。數(shù)據(jù)庫(kù)沈在此可以處在未詳細(xì)示出的外部的數(shù) 據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。替代地比較數(shù)據(jù)也可以無(wú)需到數(shù)據(jù)庫(kù)26的永久數(shù)據(jù)連接，而是通過(guò)可移動(dòng) 的數(shù)據(jù)載體讀入。圖2示出了典型的燃?xì)廨啓C(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)功率的時(shí)間曲線的圖形的示意圖。線Ll示 出了燃?xì)廨啓C(jī)1在投產(chǎn)時(shí)間30的運(yùn)轉(zhuǎn)功率。線L2示出了燃?xì)廨啓C(jī)在其使用壽命上的理論 最大功率，它的下降僅僅通過(guò)老化和不可逆轉(zhuǎn)的污染產(chǎn)生。線L3示出了可逆轉(zhuǎn)的污染在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率上的附加影響。在此在區(qū)段I 中示出了定期的在線清洗在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率上的影響。在定期的間隔中它在固定的時(shí) 間32，例如每天一次地實(shí)施。這具有比較小的功率提升，不過(guò)累積地通過(guò)經(jīng)常的在線清洗以 不可忽略的方式有利于燃?xì)廨啓C(jī)1的功率恢復(fù)。在較大的時(shí)間間隔中，到了要確定的時(shí)間點(diǎn)34實(shí)施離線清洗。該離線清洗具有明 顯較大的功率收益。不過(guò)需要明顯較大的費(fèi)用，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)1必須停機(jī)，此時(shí)也產(chǎn)生不可 忽略的費(fèi)用支出。因此時(shí)間點(diǎn)34應(yīng)該前瞻性地選擇，其中它一方面可以借助經(jīng)濟(jì)性原則例 如電價(jià)和燃料價(jià)產(chǎn)生，另一方面也可以借助燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)變化產(chǎn)生。特別是預(yù)計(jì)的通過(guò) 離線清洗的功率收益對(duì)于最優(yōu)地確定離線清潔的時(shí)間點(diǎn)34應(yīng)該是已知的。圖3示意示出了用于確定燃?xì)廨啓C(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)功率在壓縮機(jī)清潔的情況下所能提高 的附加功率的方法的流程。為此首先測(cè)量渦輪機(jī)入口壓力40a、燃燒室壓力損失40b和在 環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失40c作為輸入特征參量。由渦輪機(jī)入口壓力40a基于 按照斯托多拉的量壓力方程式確定抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值42a。此外在燃燒室中的壓力損失 40b和在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失40c通過(guò)具有恒定的阻力系數(shù)的公式轉(zhuǎn)化到抽 吸質(zhì)量流的臨時(shí)值42b或者42c中。不同的公式首先提供不同的抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值42a、42b和42c。利用約束條件， 即所有的抽吸質(zhì)量流應(yīng)該相等，然后參照VDI2048實(shí)施數(shù)據(jù)驗(yàn)證。它借助特定的不確定性這樣修正測(cè)量值，即抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值實(shí)際相等。那么由這樣修正的輸入特征參量一方 面產(chǎn)生抽吸質(zhì)量流44的有效值，另一方面驗(yàn)證的輸入特征參量可以應(yīng)用作為壓縮機(jī)效率 46的計(jì)算的基礎(chǔ)。然后通過(guò)取平均值產(chǎn)生在確定的時(shí)間點(diǎn)52的比較準(zhǔn)確的抽吸質(zhì)量流的值48和 壓縮機(jī)效率50。這種測(cè)量在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)52進(jìn)行記錄并且儲(chǔ)存。在此記錄的測(cè)量值分別借 助數(shù)學(xué)函數(shù)，例如通過(guò)多項(xiàng)式換算到ISO基準(zhǔn)條件(溫度15°C，壓力LOUbar，空氣濕度 60%)上，以能夠?qū)⒃诓煌沫h(huán)境條件下記錄的值互相建立關(guān)系。由這些這樣獲得的、標(biāo)準(zhǔn) 化的抽吸質(zhì)量流的值M和壓縮機(jī)效率56現(xiàn)在可以借助于回歸分析推導(dǎo)出抽吸質(zhì)量流58 和壓縮機(jī)效率60的時(shí)間曲線。為了保證足夠的回歸質(zhì)量，在此應(yīng)該存在不少于十個(gè)測(cè)量時(shí) 間點(diǎn)52。對(duì)這兩個(gè)值，即抽吸質(zhì)量流和壓縮機(jī)效率，分別構(gòu)造在最后一次離線清洗后的值 和當(dāng)前的時(shí)間點(diǎn)的值之間的差62。接著兩個(gè)結(jié)果中的每都乘以系數(shù)。該系數(shù)是浮動(dòng)分析的 結(jié)果，也就是說(shuō)與結(jié)構(gòu)相同的和/或結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)1比較的結(jié)果。相應(yīng)的數(shù)據(jù)在此 可以由外部的數(shù)據(jù)庫(kù)26輸入。基于相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)的不確定性，該結(jié)果值配有概率水平。兩個(gè)結(jié)果62接著借助燃?xì)廨啓C(jī)類型特定的代碼64換算為燃?xì)廨啓C(jī)功率。這樣獲 得的在壓縮機(jī)清潔的情況下的附加功率的預(yù)測(cè)最終輸送給輸出68。為了更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)在壓縮機(jī)清潔的情況下的附加功率，由此同時(shí)考慮燃?xì)廨啓C(jī)的 抽吸質(zhì)量流，其中為了確定抽吸質(zhì)量流，不求解能量平衡并且不需要關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)功率和 燃料的數(shù)據(jù)，特別是它們的熱值和它們的質(zhì)量流的數(shù)據(jù)。通過(guò)由此以比較小的不確定性獲 得的預(yù)測(cè)，渦輪機(jī)運(yùn)行商可以借助運(yùn)轉(zhuǎn)特定的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地確定離線清洗的時(shí)間點(diǎn)34。由此 可以整體獲得燃?xì)廨啓C(jī)的成本更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.用于確定燃?xì)廨啓C(jī)(1)的抽吸質(zhì)量流08)的方法，其中求出渦輪機(jī)入口壓力 GOa)、燃燒室壓力損失(40b)和/或在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失(40c)作為輸入 特征參量(40a、40b、40c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為了由一定數(shù)量的輸入特征參量(40a、40b、40c) 確定抽吸質(zhì)量流(48)，分別求出抽吸質(zhì)量流的臨時(shí)值G^i、42b、42C)，其中對(duì)每個(gè)臨時(shí)值(42a、42b、42c)通過(guò)與相應(yīng)另外的臨時(shí)值的橫向平衡分別求出有 效值(44)，并且其中作為所述有效值G4)的平均值產(chǎn)生體現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)(1)的抽吸質(zhì)量流G8)的 特征的特征參量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中抽吸質(zhì)量流08)的確定無(wú)需關(guān)于燃料熱值和 /或燃料質(zhì)量流的信息地進(jìn)行。
4.用于診斷包括多個(gè)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)(1)的方法，其中自動(dòng)地預(yù)測(cè)附加功率，所述附 加功率是燃?xì)廨啓C(jī)(1)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率在其中一個(gè)構(gòu)件清潔的情況下所能提高的量，其中在預(yù)測(cè)附加功率時(shí)，應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)(1)的抽吸質(zhì)量流G8)作為特征參量，并且其 中該抽吸質(zhì)量流G8)按照根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中預(yù)測(cè)在壓縮機(jī)( 清潔的情況下的附加功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在預(yù)測(cè)附加功率時(shí)，應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)⑴的壓縮 機(jī)效率(50)作為特征參量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中相應(yīng)的特征參量標(biāo)準(zhǔn)化到基準(zhǔn)條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中在預(yù)測(cè)附加功率時(shí)應(yīng)用結(jié)構(gòu)相同 的和/或結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)的特征參量(64)作為比較參量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中建立相應(yīng)的特征參量(58、60)的 時(shí)間進(jìn)展的預(yù)測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任意一項(xiàng)所述的方法，其中根據(jù)求出的附加功率的值，在與 經(jīng)濟(jì)性總費(fèi)用的權(quán)衡中確定，燃?xì)廨啓C(jī)(1)是否要暫時(shí)停機(jī)以清除污染，并且必要時(shí)求出 暫時(shí)停機(jī)的最優(yōu)的時(shí)間點(diǎn)(34)。
11.燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，其具有包括多個(gè)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)(1)和控制系統(tǒng)(18)，所述控制系 統(tǒng)在數(shù)據(jù)輸入側(cè)與一定數(shù)量的用于求出輸入特征參量G0a、40b、40c)的布置在燃?xì)廨啓C(jī) (1)中的傳感器02)連接，其中控制系統(tǒng)(18)包括預(yù)測(cè)模塊(M)，它對(duì)于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要 求1至10中任意一項(xiàng)所述的方法構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，其中在預(yù)測(cè)模塊中可讀入具有結(jié)構(gòu)相同的和/ 或結(jié)構(gòu)類似的燃?xì)廨啓C(jī)的比較參量(64)的數(shù)據(jù)庫(kù)06)的數(shù)據(jù)。
13.預(yù)測(cè)模塊(M)，用于應(yīng)用在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中，其中該預(yù)測(cè)模塊04)對(duì)于實(shí)施根據(jù) 權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的方法構(gòu)造。
全文摘要
一種用于確定燃?xì)廨啓C(jī)(1)的抽吸質(zhì)量流(48)的方法，應(yīng)特別可靠地預(yù)測(cè)在清潔時(shí)可期望的功率收益。為此求出渦輪機(jī)入口壓力(40a)、燃燒室壓力損失(40b)和/或在環(huán)境和壓縮機(jī)入口之間的壓力損失(40c)。
文檔編號(hào)G07C3/00GK102099835SQ200980111286
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者K·維爾納, R·格羅塞-拉克斯岑 申請(qǐng)人:西門子公司