[发明专利]用于燃气涡轮机起动控制的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及燃气涡轮机，并且更特别地，涉及用于燃气涡轮机的起动控制的系统和方法。

背景技术

用于燃气涡轮机起动控制的现有系统和方法基于与各种起动参数相关的限定时间表(schedule)，例如，最小/最大燃料流量、加速度变化率、起动转矩以及其它合适的参数。预定时间表限定了对于燃气涡轮机的起动特征。起动参数受到控制，以遵循时间表中列出的名义路径。然而，实际上燃气涡轮机起动会由于例如周围温度或构件性能上的变化而偏离时间表中所列出的名义路径。这些偏差在起动期间可能没有被修正，并且在用于燃气涡轮机的起动时间上会导致极大变化。这又可能影响构件寿命、叶顶间隙和燃气涡轮机的性能。

解决起动变化的一种途径是在起动时间方面容许大的裕量。然而，这种途径可能由于可预计性和效率问题而不总是适当的。此外，关于燃气涡轮机的起动时间的保证正变成更普遍的商业需求。

可用于解决燃气涡轮机起动方面变化的另一途径是目标跟踪时间表的应用。在这种途径中，相对于时间监视燃气涡轮机的速度或其它合适的起动参数。控制程序确定在燃气涡轮机速度或其它合适的参数方面是否存在任何误差，并控制各种效应因子，例如燃料流量和起动转矩来修正任何误差。

然而，假定燃气涡轮机速度是慢响应特征，一旦已经形成误差，那么在试图关闭误差时，该控制可能很快达到已经确立的极限。在控制极限例如最大点火温度或排气温度下持续的操作典型地是不期望的。另外，当误差接近零时，灵敏性的缺乏会导致控制环很快地从一个边界移动至另一边界，产生磨损和其它硬件问题。

因而，一种改进的燃气涡轮机起动控制系统和方法在本领域中将是很受欢迎的，其提供了有保证的起动时间及减少的裕量，它们克服了上述缺点。

发明内容

本发明的观点和优势将在以下描述中部分地陈述，或者可从描述中明白，或者可通过本发明的实践而习得。

本公开的一个示例性实施例指向一种用于控制燃气涡轮机的起动的方法。该方法包括限定目标起动时间以达到用于燃气涡轮机的操作速度，并确定达到目标起动时间的剩余时间。该方法包括监视与起动相关联的至少一个参数。该方法确定对于该参数的第一操作点，并且至少部分地基于起动的剩余时间而将对于该参数的第一操作点调整至第二操作点。该方法基于对于该参数的第二操作点而控制效应因子。

本公开的另一示例性实施例指向一种用于控制燃气涡轮机的起动的系统。该系统包括监视系统，该监视系统配置成监视用于燃气涡轮机起动的参数，并提供与该参数相关联的反馈信号。该系统还包括控制系统，该控制系统配置成确定用于燃气涡轮机的起动以达到目标起动时间的剩余时间。控制系统配置成确定对于该参数的第一操作点，并基于起动的剩余时间而将对于该参数的第一操作点调整至第二操作点。控制系统配置成至少部分地基于反馈信号和对于该参数的第二操作点而提供误差信号，并且配置成基于误差信号而控制效应因子。

对于本公开的这些示例性实施例可做出变化和修改。

参照附图、以下描述和所附权利要求，本发明的这些以及其它的特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在本说明书中，并组成本说明书的一部分，其图示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中为本领域中的普通技术人员阐述了本发明的完整且能够实施的公开，包括其最佳模式，其中：

图1提供了可根据本公开的示例性实施例使用的示例性加速度轨迹的图示；

图2提供了根据本公开的示例性实施例，作为达到预定操作速度的剩余时间的函数而绘制的示例性加速度轨迹的图示；

图3提供了根据本公开的一个示例性实施例，用于燃气涡轮机的示例性起动的图示；

图4提供了根据本公开的一个示例性实施例，用于控制系统的一种示例性控制拓扑；

图5提供了根据本公开的一个示例性实施例，用于控制系统的一种示例性控制拓扑；

图6提供了根据本发明一个示例性实施例的示例性轨迹调整时间表；且

图7提供了根据本公开的一个示例性实施例的方法的流程图。

部件列表

10  加速度轨迹

12  加速度轨迹

14  加速度轨迹

15  示例性起动

20  轨迹曲线

22  轨迹曲线

24  轨迹曲线

100  控制系统

102  速度信号

104  加速度输入信号

105  时间信号

106  T_Target信号输入