用于燃气涡轮机的基于模型的协调空气-燃料控制.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102322355A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102322355A(43)申请公布日2012.01.18(21)申请号201110130362.9(51)Int.Cl.(22)申请日2011.05.12F02C9/28(2006.01)(30)优先权数据12/7801872010.05.14US(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人M·J·莫斯利C·E·龙D·S·尤恩斯(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人严志军谭祐祥权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称用于燃气涡轮机的基于模型的协调空气-燃料控制(57)摘要本发明涉及用于燃气涡轮机的基于模型的协调空气-燃料控制，具体而言，协调空气-燃料控制器及相关方法提供了燃料控制器、燃烧空气控制器和稳态空气对燃料模型。燃料控制器生成燃料控制输出信号而燃烧空气控制器生成燃烧空气控制输出信号。燃料控制器基于第一回路控制信号和第二回路控制信号的至少其中一个确定初步燃料控制信号，并基于该初步燃料控制信号确定燃料控制输出信号。该稳态空气对燃料模型处理初步燃料控制信号以确定期望的稳态燃烧空气控制信号。燃烧空气控制器基于第三回路控制信号和第四回路控制信号的至少其中一个确定初步燃烧空气控制信号，并基于初步燃烧空气控制信号和期望的稳态燃烧空气控制信号确定燃烧空气控制输出信号。CN10235ACCNN110232235502322363A权利要求书1/3页1.一种用于燃气涡轮机(11)的控制系统，包括：燃料控制致动器(35)；燃烧空气控制致动器(45)；协调空气-燃料控制器(13)，其控制所述燃料控制致动器(35)和所述燃烧空气控制致动器(45)的操作，其中所述协调空气-燃料控制器(13)接收多个燃气涡轮机(11)状态输入信号，并基于该输入信号确定第一误差信号(37c)、第二误差信号(37c)、第三误差信号(37c)和第四误差信号(37c)，并且其中所述协调空气-燃料控制器(13)包括：燃料控制器(23)，其向所述燃料控制致动器(35)提供燃料控制输出信号(33)以控制所述燃料控制致动器(35)的操作，其中所述燃料控制器(23)使用第一转换函数处理所述第一误差信号(37c)以获得第一回路控制信号(37c)，其中所述燃料控制器(23)使用第二转换函数处理所述第二误差信号(37c)以获得第二回路控制信号(37c)，以及其中所述燃料控制器(23)基于所述第一回路控制信号(37c)和所述第二回路控制信号(37c)的至少其中一个确定初步燃料控制信号(41)，并基于所述初步燃料控制信号(41)确定所述燃料控制输出信号(33)；燃烧空气控制器(25)，其向所述燃烧空气控制致动器(45)提供燃烧空气控制输出信号(47)，以控制所述燃烧空气控制致动器(45)的操作；以及与所述燃料控制器(23)通信的稳态空气对燃料模型(15)，其中所述稳态空气对燃料模型(15)处理所述初步燃料控制信号(41)以确定期望的稳态燃烧空气控制信号(53)；其中所述燃烧空气控制器(25)使用第三转换函数处理所述第三误差信号(37c)以获得第三回路控制信号(37c)，其中所述燃烧空气控制器(25)使用第四转换函数处理所述第四误差信号(37c)以获得第四回路控制信号(37c)；以及其中所述燃烧空气控制器(25)基于所述第三回路控制信号(37c)和所述第四回路控制信号(37c)的至少其中一个确定初步燃烧空气控制信号(51)，并基于所述初步燃烧空气控制信号(51)和所述期望的稳态燃烧空气控制信号(53)确定所述燃烧空气控制输出信号(47)。2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述协调空气-燃料控制器(13)包括用于确定施加到所述初步燃烧空气控制信号(51)上的上界限和下界限的界限计算器(67)，其中所述界限计算器(67)基于所述期望的稳态燃烧空气控制信号(53)的变化率确定所述上界限和下界限。3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述稳态空气对燃料模型(15)基于实际稳态状态自动地调整。4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述燃气涡轮机(11)状态输入信号的至少其中一些基于估计状态。5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述燃气涡轮机(11)状态输入信号的至少其中一些由与所述燃气涡轮机(11)相关联的传感器(17)提供。6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，与所述燃气涡轮机(11)相关联的所述2CCNN110232235502322363A权利要求书2/3页传感器(17)包括感测所述燃气涡轮机(11)的旋转速度并生成速度信号(37c)的速度传感器(17)，感测所述燃气涡轮机(11)的排放温度并生成温度信号(37c)