控制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的不同級(jí)之間的燃料分布的方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種控制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(3)的不同級(jí)之間的燃料分布的方法。燃燒室(3)具有用于燃料供應(yīng)的至少兩個(gè)級(jí)，且級(jí)之間的燃料分布根據(jù)負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)來(lái)確定。作為對(duì)比常規(guī)瞬變操作期間的負(fù)載變化更快的快速負(fù)載變化的答復(fù)，燃料分布根據(jù)調(diào)整的負(fù)載或表現(xiàn)調(diào)整的負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)來(lái)確定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
控制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的不同級(jí)之間的燃料分布的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種控制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的不同級(jí)之間的燃料分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)已知包括用于壓縮諸如空氣的氧化劑的壓縮機(jī)、燃料與壓縮空氣在該處燃燒以生成熱氣體的燃燒室，以及熱氣體在該處膨脹以集中機(jī)械功的渦輪。
[0003]燃燒室可具有分級(jí)的燃料供應(yīng)。帶有分級(jí)燃料供應(yīng)的燃燒室具有一定數(shù)目的燃料噴嘴，其可獨(dú)立地供有燃料，以便通過(guò)調(diào)整經(jīng)由不同級(jí)的噴嘴噴射的燃料來(lái)調(diào)整燃燒室內(nèi)的燃料分布。
[0004]在操作期間，燃料分布可根據(jù)負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)整，以便在較大的操作負(fù)載窗口內(nèi)將燃?xì)廨啓C(jī)操作保持在最佳或可接受的操作條件中(例如，操作負(fù)載窗口可從標(biāo)稱(chēng)負(fù)載的40%變到100%)。
[0005]在瞬變操作(響應(yīng)于電網(wǎng)的變化需求增大/減小燃?xì)廨啓C(jī)的功率的常規(guī)瞬變操作)期間，測(cè)量燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)載或其表現(xiàn)參數(shù)，且因此確定燃料分布。
[0006]負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)的測(cè)量和負(fù)載的以其它方式(例如，通過(guò)查找表)的計(jì)算或確定需要一些時(shí)間，使得對(duì)應(yīng)于測(cè)量負(fù)載的燃料分布以一定延遲實(shí)現(xiàn)。
[0007]延遲對(duì)于常規(guī)瞬變操作不是麻煩，因?yàn)槌Ｒ?guī)瞬變操作相當(dāng)慢(大約幾十秒或幾十分鐘)，使得負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)在延遲期間不會(huì)顯著變化，且甚至以一定延遲實(shí)現(xiàn)的燃料分布也是基本正確的。
[0008]在一些特定條件下，瞬變操作可能異?？?。例如，在保護(hù)性甩負(fù)載期間(當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)由于問(wèn)題而卸載時(shí))或頻率響應(yīng)(當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)載必須響應(yīng)于電網(wǎng)頻率變化改變時(shí))期間，燃?xì)廨啓C(jī)在幾秒內(nèi)加載或卸載，其中快速梯度可比常規(guī)瞬變期間高高達(dá)10倍。例如，在常規(guī)瞬變操作期間，燃?xì)廨啓C(jī)可典型地經(jīng)歷2MW/min的負(fù)載變化，而在異常瞬變操作期間，負(fù)載變化可為4Mff/sec。
[0009]在這些異常瞬變操作期間，負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)的測(cè)量與燃料分布的實(shí)施方式之間的延遲可引起不對(duì)應(yīng)當(dāng)前負(fù)載的燃料分布的實(shí)施方式，其中操作接近貧吹熄，且有火焰延伸和/或脈動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一方面包括在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的不同級(jí)之間提供控制燃料分布的方法，其能夠改善異常瞬變操作期間的燃?xì)廨啓C(jī)操作。
[0011 ]這些和其它方面可通過(guò)提供按照所附權(quán)利要求的方法來(lái)獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0012]其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從該方法的優(yōu)選但非排他的實(shí)施例變得更清楚，該布置在附圖中通過(guò)非限制性實(shí)例的方式示出，在附圖中: 圖1和2示出了燃?xì)廨啓C(jī)及其燃燒室；
圖3和4示出了用于實(shí)現(xiàn)燃料分布的查找表；
圖5至8示出了前級(jí)比與表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)之間的不同關(guān)系。
[0013]零件列表 I燃?xì)廨啓C(jī)
2壓縮機(jī) 3燃燒室 4渦輪 6焚燒器 7燃燒器 8槽口 9氧化劑 10第一噴嘴 12第二噴嘴
A界定不安全操作區(qū)域的曲線 B不安全操作區(qū)域
C常規(guī)操作期間FSR與表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)之間的關(guān)系D表現(xiàn)異常瞬變期間針對(duì)快速負(fù)載減小實(shí)施的實(shí)際FSR的曲線E快速負(fù)載減小期間FSR與表現(xiàn)要使用的負(fù)載的參數(shù)之間的關(guān)系F表現(xiàn)使用曲線E作為調(diào)整基礎(chǔ)的異常瞬變期間針對(duì)快速負(fù)載減小實(shí)施的實(shí)際FSR的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參看附圖，這些示出了燃?xì)廨啓C(jī)I，其帶有用于壓縮諸如空氣的氧化劑的壓縮機(jī)2、用于使燃料與壓縮氧化劑燃燒以生成熱氣體的燃燒室3，以及用于膨脹熱氣體且收集機(jī)械功的渦輪4。
[0015]燃燒室可為任何類(lèi)型，在下文中參照了布置成用于實(shí)施預(yù)混燃燒的燃燒室。
[0016]燃燒室3具有連接到燃燒器7上的一個(gè)或更多個(gè)焚燒器6。焚燒器6具有基本圓錐形，帶有在圓錐形表面上沿軸向延伸的槽口 8，以用于氧化劑9供應(yīng)到焚燒器6中。
[0017]焚燒器6還設(shè)有用于燃料供應(yīng)的噴嘴。
[0018]第一噴嘴10限定第一燃料供應(yīng)級(jí)，且設(shè)在焚燒器6的末端部分處，以便將燃料供應(yīng)到燃燒器7中用于燃燒;經(jīng)由第一級(jí)供應(yīng)的燃料經(jīng)歷擴(kuò)散燃燒。
[0019]第二噴嘴12限定第二燃料供應(yīng)級(jí)，且設(shè)在槽口8處(例如，臨近于槽口 8或噴嘴8內(nèi))，以便將燃料供應(yīng)到焚燒器中以使燃料與氧化劑混合，以生成燃料/氧化劑混合物，其然后進(jìn)入燃燒器7中用于燃燒;經(jīng)由第二級(jí)供應(yīng)的燃料經(jīng)歷預(yù)混燃燒。
[0020]在操作期間，燃料的總量限定負(fù)載，且第一級(jí)與第二級(jí)之間的燃料分布被調(diào)整以便確保正確的操作。典型地，燃料分布根據(jù)負(fù)載或表現(xiàn)負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)限定；例如，表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)可為VIGV位置(S卩，壓縮機(jī)上游的入口導(dǎo)葉的開(kāi)口)和/或TAT(即，渦輪上游的熱氣體溫度)。其它參數(shù)總之也是可能的。
[0021]級(jí)之間的燃料分布基于前級(jí)比限定，前級(jí)比由以下限定:
FSR = mi/ (mi+m2)
其中，
FSR為前級(jí)比，!!^為穿過(guò)第一級(jí)的燃料質(zhì)量流，!112為穿過(guò)第二級(jí)的燃料質(zhì)量流。
[0022]圖3示出了可用于根據(jù)負(fù)載實(shí)施燃料分布的查找表的實(shí)例。
[0023]查找表可包含對(duì)應(yīng)于不同負(fù)載的FSR，使得在常規(guī)操作期間，測(cè)量負(fù)載，且基于測(cè)得的負(fù)載，根據(jù)查找表調(diào)整FSR。
[0024]根據(jù)該方法，作為對(duì)比常規(guī)瞬變操作期間的負(fù)載變化更快的快速負(fù)載變化的答復(fù)，根據(jù)調(diào)整的負(fù)載或表現(xiàn)調(diào)整負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)確定了燃料分布。
[0025]該方法可在快速負(fù)載變化為負(fù)載減小或負(fù)載增大兩者時(shí)實(shí)施。
[0026]當(dāng)快速負(fù)載變化為負(fù)載減小時(shí)，調(diào)整的負(fù)載為低于測(cè)得負(fù)載的負(fù)載；當(dāng)快速負(fù)載變化為負(fù)載增大時(shí)，調(diào)整負(fù)載為高于測(cè)得負(fù)載的負(fù)載。
[0027]例如，圖4示出了可用于實(shí)施本發(fā)明的方法的查找表。
[0028]在正常操作(S卩，在穩(wěn)態(tài)下或以較慢的瞬變操作)期間，查找表提供了負(fù)載(或表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù))與SFR(列’’FSR(常規(guī)操作)")之間的關(guān)系;在異常操作(S卩，負(fù)載快速增大或減小)期間，表提供了負(fù)載減小或負(fù)載增大的SFR。具體而言:
列FSR(異常負(fù)載減小)提供了各個(gè)測(cè)得負(fù)載，F(xiàn)SR值對(duì)應(yīng)于較低負(fù)載(真實(shí)或理想值)；出于此原因，在該列中的FSR高于列FSR(常規(guī)操作)中的；
列FSR(異常負(fù)載增大)提供了各個(gè)測(cè)得負(fù)載，F(xiàn)SR值對(duì)應(yīng)于較高負(fù)載(真實(shí)或理想)；出于此原因，該列中的FSR值低于列FSR(常規(guī)操作)中的。
[0029]在下文中，參照?qǐng)D5至7描述了特定實(shí)例。
[0030]圖5示出了SFR與VIGV與TAT(表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù))之間的關(guān)系;具體而言:
曲線A界定區(qū)域B，其中操作不是安全的(例如，由于操作變成接近貧吹熄)，因此燃?xì)廨啓C(jī)操作必須在該區(qū)域B外；
曲線C表示常規(guī)操作(S卩，穩(wěn)態(tài)操作和慢瞬變操作)期間FSR與表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)之間的關(guān)系O
[0031 ]圖6示出了曲線D，其表示實(shí)際FSR，其在FSR基于曲線C調(diào)整時(shí)由于負(fù)載測(cè)量與調(diào)整實(shí)施方式之間的延遲而在快速負(fù)載減小情況下在燃?xì)廨啓C(jī)中實(shí)施。圖6示出了由于延遲，F(xiàn)SR可落入?yún)^(qū)域B內(nèi)。
[0032]圖7示出了曲線E，其指出了FSR與表現(xiàn)負(fù)載的參數(shù)之間的關(guān)系，其在異常瞬變的情況下使用，例如，在快速負(fù)載減小的情況下；因?yàn)槭境隽薋SR對(duì)于給定負(fù)載比常規(guī)操作的情況下更高。
[0033]圖8示出了曲線F，其表示實(shí)際FSR，其在基于曲線E調(diào)整FSR時(shí)，在負(fù)載測(cè)量與調(diào)整實(shí)施方式之間的延遲引起的快速負(fù)載減小的情況下在燃?xì)廨啓C(jī)中實(shí)施。圖8示出了盡管延遲，但當(dāng)前FSR絕不會(huì)落入?yún)^(qū)域B內(nèi)。
[0034]自然，所述特征可與彼此獨(dú)立地提供。
[0035]實(shí)際上，使用的材料和大小可根據(jù)要求和現(xiàn)有技術(shù)水平按要求選擇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(3)的不同級(jí)之間的燃料分布的方法，其中 所述燃燒室(3)具有用于燃料供應(yīng)的至少兩個(gè)級(jí)，以及 所述級(jí)之間的所述燃料分布根據(jù)負(fù)載或表現(xiàn)所述負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)來(lái)確定， 其特征在于， 作為對(duì)比常規(guī)瞬變操作期間的負(fù)載變化更快的快速負(fù)載變化的答復(fù)，所述燃料分布根據(jù)調(diào)整的負(fù)載或表現(xiàn)調(diào)整的負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)來(lái)確定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 當(dāng)所述快速負(fù)載變化為負(fù)載減小時(shí)，所述調(diào)整的負(fù)載為低于測(cè)得的負(fù)載的負(fù)載；以及 當(dāng)所述快速負(fù)載變化為負(fù)載增大時(shí)，所述調(diào)整的負(fù)載為高于所述測(cè)得的負(fù)載的負(fù)載。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃燒室具有兩個(gè)級(jí)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 第一級(jí)將燃料直接地供應(yīng)到燃燒室中以用于擴(kuò)散燃燒，以及 第二級(jí)將燃料供應(yīng)到焚燒器中以用于使所述燃料與空氣混合，來(lái)生成混合物，該混合物然后供應(yīng)到所述燃燒室中以用于預(yù)混燃燒。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)級(jí)之間的所述燃料分布由前級(jí)比限定，該前級(jí)比由以下限定 FSR = mi / (mi+ m2) 其中 FSR為所述前級(jí)比，mi為穿過(guò)所述第一級(jí)的燃料質(zhì)量流，m2為穿過(guò)所述第二級(jí)的燃料質(zhì)量流。
【文檔編號(hào)】F23R3/28GK105889981SQ201610081563
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日
【發(fā)明人】T.弗雷拉-普羅維達(dá)基斯, R.L.R.史密斯, T.米尤維斯森, T.馬奇奧內(nèi)
【申請(qǐng)人】通用電器技術(shù)有限公司