用于确定燃气涡轮中使用的燃料的燃料组成的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于确定燃气涡轮中使用的燃料的燃料组成的系统和方法，所述系统包括接收燃料流动的燃烧器组件。所述系统包括设置在所述燃烧器组件内的压力传感器，所述压力传感器测量所述燃料流动从所述燃烧器组件的燃料供应到燃料喷嘴的压力。所述系统包括以通信方式连接到所述压力传感器的控制器。所述控制器被配置成从所述压力传感器接收压力测量值。所述压力测量值是所述燃烧器组件的当前操作参数。

【技术实现步骤摘要】
用于确定燃气涡轮中使用的燃料的燃料组成的系统和方法
本专利技术的主题涉及燃气涡轮系统，且更确切地说，涉及一种用于确定用于燃气涡轮系统的燃料组成的系统。
技术介绍
燃气涡轮系统通常包括具有压缩机、燃烧器和涡轮的至少一个燃气涡轮发动机。所述燃烧器可具有用于接收燃料并将其注入到燃烧腔室中的一个或多个燃料喷嘴。某些燃料气体可导致不合需要的废气排放，所述燃料气体例如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等等。在某些情形下，排放水平可超出燃气涡轮系统的阈值，例如最小排放合规水平。不利的是，供应给燃烧器的燃料的具体组成可能是未知的，由此使得用以将燃烧器维持在所要操作参数内的控制变得复杂。
技术实现思路
在范围方面与初始要求保护的专利技术相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的专利技术的范围，相反，这些实施例意图仅提供本专利技术的可能形式的简短总结。实际上，本专利技术可涵盖可类似于或不同于下文阐述的实施例的多种形式。在本专利技术的第一实施例中，一种系统包括接收燃料流动的燃烧器组件。所述系统包括设置在所述燃烧器组件内的压力传感器，所述压力传感器测量所述燃料流动从所述燃烧器组件的燃料供应到燃料喷嘴的压力。所述系统包括以通信方式连接到所述压力传感器的控制器。所述控制器被配置成从所述压力传感器接收压力测量值。所述压力测量值是所述燃烧器组件的当前操作参数。所述控制器被配置成：至少部分地基于所述压力测量值而确定预测燃料流动；基于所述预测燃料流动(thepredictedfuelflow)与命令燃料流动(commandedfuelflow)的比较而确定燃料组成因素(fuelcompositionfactor)；以及基于所述燃料组成因素而调整所述燃烧器组件的控制。所述燃料组成因素指示所述燃料流动的燃料组成的改变。其中，调整所述燃烧器组件的所述控制包括调整燃料流动、燃料分离、燃烧动力学参数、排放参数或负载。在本专利技术的第二实施例中，一种系统包括接收燃料流动的燃烧器组件，并包括一个或多个传感器。所述一个或多个传感器设置在所述燃烧器组件内且被配置成测量所述燃烧器组件的一个或多个操作参数。所述系统包括以通信方式连接到所述一个或多个传感器中的每一个的控制器。所述控制器被配置成：从所述一个或多个传感器接收所述一个或多个操作参数；至少部分地基于所述一个或多个操作参数而确定预测燃料流动；基于所述预测燃料流动与命令燃料流动的比较而确定燃料组成因素；以及基于所述燃料组成因素而调整所述燃烧器组件的控制。所述燃料组成因素指示所述燃料流动的燃料组成的改变。其中，所述一个或多个操作参数包括压缩机排放压力或压缩机排放温度。其中，所述控制器被配置成至少部分地基于所述燃烧器组件内布置的部件的几何形状而确定所述预测燃料流动。其中，所述控制器被配置成从设置在所述燃料喷嘴上游的阀接收所述命令燃料流动，且其中所述阀控制所述燃料流动的速率。其中，调整所述燃烧器组件的所述控制包括调整所述燃料流动、燃料分离、燃烧动力学参数、排放参数或负载。在本专利技术的第三实施例中，一种方法包括：通过燃烧器组件的控制器，从设置在燃烧器组件内的一个或多个传感器接收一个或多个操作参数。所述方法还包括：通过所述控制器，至少部分地基于所述一个或多个操作参数而确定预测燃料流动。所述方法还包括：比较所述预测燃料流动与命令燃料流动以确定燃料组成因素，以及基于所述燃料组成因素而调整所述燃烧器组件的控制。所述燃料组成因素指示从所述燃烧器组件的燃料供应到燃料喷嘴的燃料流动的燃料组成的改变。其中，调整所述燃烧器组件的控制包括调整所述燃料流动、燃料分离、燃烧动力学参数、排放参数或负载。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中在整个附图中相同的标号表示相同的部分，其中：图1是具有压缩机、涡轮、多个燃烧器和多个燃料喷嘴的燃气涡轮系统的实施例的示意图；图2是被配置成确定到图1的燃气涡轮系统的燃烧器中的燃料流动的燃料组成的燃料组成确定系统的实施例的框图；且图3是用于部分地基于燃料组成因素和确定的燃料组成而调整图1的燃气涡轮系统的控制的示范性方法的流程图。具体实施方式将在下文描述本专利技术的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要说明，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，任何工程或设计项目中的任何这种实际实施方案的开发、大量的针对实施方案的决定都必须实现开发者的具体目标，例如遵守可能在各个实施方案之间变化的与系统有关和与商业有关的约束。此外，应了解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本专利技术的所属领域普通技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示这些元件中的一个或多个。术语“包括”和“具有”意图为包括性的，并且意味着可能存在除所列元件之外的额外元件。所公开实施例是针对用于确定供应给燃气涡轮发动机系统的燃料流动的燃料组成的系统和方法。具体地说，所公开实施例是针对一种燃料组成确定系统(fuelcompositiondeterminationsystem)，其至少部分地基于供应给燃气涡轮发动机系统的燃料的压力测量值(通过压力传感器获取)而非使用其它更复杂或昂贵的测量系统来监测燃料流动的燃料组成。举例来说，相比于本专利技术所公开的技术，其它系统可包括用以确定供应给燃气涡轮发动机系统的燃料的燃料组成的各种装置(例如量热计、沃泊计、气相色谱仪、气体组成分析仪等)。举例来说，在这些其它系统中，各种装置可测量燃料流动的燃料组成，且如果测得的燃料组成并不预期产生所期望的操作参数(例如所期望的燃烧动力学、所期望的排放等等)，那么可对燃气涡轮发动机系统作出各种控制调整(如果需要)。然而，提供用于通过价格低廉的装置且以更高的效率确定供应给燃气涡轮发动机系统的燃料流动的燃料组成的系统和方法可以是有益的。所公开实施例是针对用于燃料组成确定系统的系统和方法，所述燃料组成确定系统至少部分地基于通过至少一个压力传感器获取的燃料压力测量值而确定供应给燃气涡轮发动机系统的燃料流动的燃料组成的改变。具体地说，燃料组成确定系统可接收沿着燃料管线、在燃料供给系统中、在燃料喷嘴中、在燃烧器中、或其任何组合获取的一个或多个燃料压力测量值。另外，在某些实施例中，燃料组成确定系统可接收额外信息，例如燃料温度测量值和/或各种燃气涡轮操作条件(例如压缩机排放压力、压缩机排放温度、燃烧火焰或着火温度(firingtemperature)(例如峰值着火温度、例如峰值着火压力的燃烧火焰压力、振动频率、振动振幅、声频、声幅等))、各种燃烧动力学测量值、动力输出、排放水平等)。在某些实施例中，燃料组成确定系统可利用所接收的信息(例如燃料压力测量值、燃料温度测量值、和/或各种燃气涡轮操作条件)以确定参考燃料组成类型的预测燃料流动。换句话说，参考燃料类型可由燃料组成确定系统利用以确定供应给燃气涡轮发动机系统的预测燃料流动(predictedfuelflows)。在某些实施例中，燃料组成确定系统可接收命令燃料流动(commandedfuelflow)，且可比较命令燃料流动与预测燃料流动(pred本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：燃烧器组件，其被配置成接收燃料流动；压力传感器，其设置在所述燃烧器组件内且被配置成测量所述燃料流动从所述燃烧器组件的燃料供应到燃料喷嘴的压力；以及控制器，其以通信方式连接到所述压力传感器，其中所述控制器被配置成：从所述压力传感器接收压力测量值，其中所述压力测量值是所述燃烧器组件的当前操作参数；至少部分地基于所述压力测量值而确定预测燃料流动；基于所述预测燃料流动与命令燃料流动的比较而确定燃料组成因素，其中所述燃料组成因素指示所述燃料流动的燃料组成的改变；以及基于所述燃料组成因素而调整所述燃烧器组件的控制。

【技术特征摘要】
2016.11.22 US 15/3596051.一种系统，包括：燃烧器组件，其被配置成接收燃料流动；压力传感器，其设置在所述燃烧器组件内且被配置成测量所述燃料流动从所述燃烧器组件的燃料供应到燃料喷嘴的压力；以及控制器，其以通信方式连接到所述压力传感器，其中所述控制器被配置成：从所述压力传感器接收压力测量值，其中所述压力测量值是所述燃烧器组件的当前操作参数；至少部分地基于所述压力测量值而确定预测燃料流动；基于所述预测燃料流动与命令燃料流动的比较而确定燃料组成因素，其中所述燃料组成因素指示所述燃料流动的燃料组成的改变；以及基于所述燃料组成因素而调整所述燃烧器组件的控制。2.根据权利要求1所述的系统，其中，包括设置在所述燃烧器组件内且被配置成测量一个或多个当前操作参数的一个或多个传感器；其中，所述一个或多个传感器包括温度传感器、流速传感器、火焰检测器、声学探测器、机械传感器、振动传感器、光学传感器、电气传感器或其组合；其中，所述控制器被配置成至少部分地基于温度测量值、压缩机排放压力或压缩机排放温度而确定所述预测燃料流动。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成至少部分地基于所述燃烧器组件中布置的部件的几何形状而确定所述预测燃料流动；其中，所述部件的所述几何形状包括燃料管线的直径和长度。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成基于可压缩流动计算而确定所述预测燃料流动。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成从设置在所述燃料喷嘴上游的阀接收所述命令燃料流动，且其中所述阀控制所述燃料流...

【专利技术属性】
技术研发人员：J哈珀，A阿塔纳里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US