DE10392915B4 - Method for controlling the introduction of inert media into a combustion chamber - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung der Einbringung inerter Medien in die Verbrennungszone eines Brennraums in einem geschlossenen Regelkreis, in dem das Verhältnis von eingebrachtem Inertmedien-Massenstrom (M) zum Brennstoff-Massenstrom (M) geregelt wird, welches Verhältnis als Omega (Ω) bezeichnet wird, wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Inertmedien-Massenstrom für einen als Funktion einer Leistungskenngröße (P) festgelegten Basiswert von Omega (Ω) vorgesteuert wird, gekennzeichnet durch die fortwährende Wiederholung eines Regelablaufs, welcher die folgenden Schritte beinhaltet:- Festlegung des aktuellen Omega (Ω) als Ist-Omega;- Erfassung von Verbrennungspulsations-Messwerten(P);- Auswertung der Pulsationsmesswerte;- Bestimmung einer Pulsationskenngröße (P);- Bestimmung einer Regelabweichung aus der bestimmten Pulsationskenngröße und einem Sollwert der Pulsationskenngröße;- Bestimmung einer Omega-Abweichung (ΔΩ) als Funktion der Regelabweichung;- Veränderung des aktuellen Omega um die Omega-Abweichung durch entsprechende Variation des Inertmedien-Massenstroms;- wobei als Funktion der Leistungskenngröße (P) ein unterer (Ω) und ein oberer (Ω) Grenzwert für das einzustellende Omega (Ω) festgelegt sind und bei der Veränderung des aktuellen Omega der obere Grenzwert nicht überschritten und der untere Grenzwert nicht unterschritten wird.Method for controlling the introduction of inert media into the combustion zone of a combustion chamber in a closed loop in which the ratio of inert medium mass flow introduced (M) to the fuel mass flow (M) is regulated, which ratio is referred to as omega (Ω), wherein in a first method step, the inert medium mass flow for a base value of omega (Ω) determined as a function of a performance parameter (P) is characterized by the continuous repetition of a control sequence, which comprises the following steps: determining the current omega (Ω) as Actual omega; - detection of combustion pulsation readings (P); - evaluation of pulsation readings; - determination of a pulsation characteristic (P); - determination of a control deviation from the determined pulsation characteristic and a setpoint of the pulsation characteristic; - determination of an omega deviation (ΔΩ). as a function of the control deviation, - change of the actual omega is the Omega deviation by appropriate variation of the inertial mass flow, - as a function of the performance characteristic (P) a lower (Ω) and an upper (Ω) limit for the omega (Ω) to be set and the change in the current omega does not exceed the upper limit and the lower limit is not exceeded.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Einbringung inerter Medien, insbesondere Wasser oder Dampf, in die Verbrennungszone eines Brennraums. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung, welche einen Betrieb des Verfahrens ermöglicht.The present invention relates to a method for controlling the introduction of inert media, in particular water or steam, into the combustion zone of a combustion chamber. It further relates to a device which allows operation of the method.
Stand der TechnikState of the art
Es ist bekannt, in Verbrennungszonen von Brennräumen, beispielsweise Gasturbinenbrennkammern, inerte Medien wie Wasser oder Dampf einzubringen, um die Stickoxidproduktion in der Verbrennungszone zu vermindern. Gemäss einem bei Gasturbinen üblichen Verfahren wird der Massenstrom des inerten Mediums relativ zum Massenstrom des Brennstoffs eingestellt. Das Verhältnis Massenstrom inertes Medium zu Massenstrom Brennstoff wird üblicherweise mit Omega (Ω) bezeichnet. Nach dem Stand der Technik wird in Versuchen ein Verlauf des Omega über einer Leistungskenngröße - dieses kann die Wellenleistung der Gasturbine sein, wobei es aber auch durchaus üblich ist, die Wellenleistung auf andere Größen, wie beispielsweise die Umgebungsbedingungen zu beziehen - festgelegt, mit dem die Maschine inskünftig betrieben wird. Bei einer einfachen Feuerung kann beispielsweise auch die Brennstoffmenge als Maß für die thermische Leistung als Leistungskenngröße herangezogen werden. Das heißt, die Einbringung inerten Mediums wird in einer offenen Steuerkette betrieben, und ist dementsprechend nicht in der Lage, auf äußere Einflussparameter, wie stark wechselnde Umgebungsbedingungen und daraus resultierende Verschiebungen der Druckverhältnisse, unterschiedliche Brennstoffzusammensetzungen, aber auch schlicht Alterungserscheinungen der Maschine, zu reagieren. Um solche Störgrößen auszugleichen muss die Medieneinbringung in einem geschlossenen Regelkreis betrieben werden. Aus
Beide Ansätze lassen jedoch außer Acht, dass die Einspritzung inerter Medien in Flammen durchaus auch Effekte auf die Verbrennungsstabilität und damit auf die Verbrennungspulsationen und damit die Brennkammerpulsationen von Gasturbinenbrennkammern hat. Selbstverständlich könnte der Wert Omega auch auf eine reine Pulsationsoptimierung geregelt werden, wobei hier tendenziell mit hohen Emissionswerten zu rechnen wäre.However, both approaches disregard the fact that the injection of inert media in flames certainly also has effects on the combustion stability and thus on the combustion pulsations and thus the combustion chamber pulsations of gas turbine combustion chambers. Of course, the value omega could also be regulated to a pure pulsation optimization, which would tend to be here with high emissions.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und insbesondere in der Lage sind, bei gleichzeitiger Einhaltung vorgegebener Emissionsgrenzwerte günstige Verhältnisse bezüglich der Verbrennungspulsationen herzustellen.The object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned in the introduction, which avoid the disadvantages of the prior art and in particular are able to produce favorable conditions with regard to the combustion pulsations while maintaining predetermined emission limit values.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit dem Verfahren, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist, und mit der Vorrichtung nach Anspruch 8 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the method comprising the features of
Die Erfindung beruht demnach darauf, den Massenstrom des inerten Mediums, insbesondere Dampf oder Wasser, in einem ersten Schritt gemäss dem Stand der Technik abhängig von einer Leistungskenngröße und der Brennstoffmenge auf einen Basiswert vorzusteuern. Die Leistungskenngröße kann einerseits die Nutzleistung einer Gasturbine sein, oder deren relative Leistung, bezogen auf die Maximalleistung bei den jeweiligen Umgebungsbedingungen; selbstverständlich lassen sich auch weitere sinnvolle Kenngrößen bilden, in welche die Nutzleistung der Gasturbine eingeht. Bei einer einfachen Feuerung wäre daran zu denken, beispielsweise die Brennstoffmenge als Maß für die thermische Leistung heranzuziehen. Dabei wird üblicherweise nicht der Inertmedien-Massenstrom unmittelbar vorgegeben, sondern das Verhältnis von Inertmedien-Massenstrom zu Brennstoffmassenstrom, welche dimensionslose Größe auch als Omega (Ω) bezeichnet wird; der Inertmedien-Massenstrom wird dann so eingestellt, dass der Omega-Sollwert erreicht wird. Erfindungsgemäss erfolgt ergänzend zu der Vorsteuerung des Inertmedien-Massenstroms eine Regelung in Abhängigkeit von gemessenen Pulsationswerten. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, dass abhängig vom Betriebszustand bereits eine geringe Änderung von Omega starke Auswirkungen auf auftretende Verbrennungspulsationen haben kann. Daher werden die Pulsationen auf an sich bekannte Art gemessen, erfasst, und ausgewertet. Sodann wird eine Pulsationskenngröße gebildet. Dies könnte ein RMS-Summenpegel über einen breiten Frequenzbereich sein. Es können dies aber auch Amplituden bei wohldefinierten Frequenzen oder in engen Frequenzbändern sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei der Auswertung durch Bandpassfilterung oder durch eine Frequenzanalyse Amplituden in wenigstens zwei eng definierten Frequenzbereichen ermittelt, und die Amplitudenwerte bei zwei Frequenzbereichen voneinander abgezogen; diese Differenz stellt dann die Pulsationskenngröße dar. Selbstverständlich sind diese Beispiele keinesfalls abschließend zu verstehen. Aus der so bestimmten Pulsationskenngröße und einem Sollwert der Pulsationskenngröße wird eine Regelabweichung bestimmt. Sollwert und Regelabweichung sind hierbei nicht eng auszulegen, sondern für den Fachmann wird unmittelbar klar, dass unter dem Sollwert durchaus auch ein a priori nicht bekanntes Minimum der Pulsationskenngröße in Abhängigkeit von Omega zu verstehen sein kann, oder, dass der Sollwert in diesem Zusammenhang vollkommen gleichwertig auch im Sinne eines zulässigen Betriebsbereiches verstanden werden kann, derart, dass die Regelabweichung dann ein Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten der Pulsationskenngröße ist. Abhängig von der Regelabweichung wird eine Omega-Abweichung bestimmt. Die Omega-Abweichung kann beispielsweise als digitales Kennfeld abhängig von der Regelabweichung und der Lastkenngröße in einem digitalen Speicher abgelegt sein, oder durch einen funktionalen, insbesondere linearen, Zusammenhang mit der Regelabweichung vorgegeben sein. Letztlich kann aus der Omega-Abweichung in Kenntnis des Brennstoffmassenstroms eine erforderliche Veränderung des Inertmedien-Massenstroms berechnet werden, der durch einen Eingriff auf die Steuerungsmechanismen des Inertmedien-Massenstroms, beispielsweise ein Drosselorgan realisiert wird.The invention is therefore based on pre-controlling the mass flow of the inert medium, in particular steam or water, in a first step according to the prior art as a function of a performance parameter and the fuel quantity to a base value. The performance parameter may be the useful power of a gas turbine, or its relative power, based on the maximum power at the respective ambient conditions; Of course, further meaningful parameters can be formed, in which the useful power of the gas turbine is received. In a simple firing would be to think, for example, the amount of fuel used as a measure of the thermal performance. In this case, the inert medium mass flow is not usually specified directly, but the ratio of inert medium mass flow to fuel mass flow, which dimensionless quantity is also referred to as omega (Ω); the inert media mass flow is then adjusted to reach the omega setpoint. According to the invention, in addition to the precontrol of the inert medium mass flow, a regulation takes place as a function of measured pulsation values. In practice, it has been shown that, depending on the operating state, even a small change in omega can have a strong effect on combustion pulsations that occur. Therefore, the pulsations are measured, detected and evaluated in a manner known per se. Then, a pulsation characteristic is formed. This could be an RMS sum level over a wide frequency range. However, these can also be amplitudes at well-defined frequencies or in narrow frequency bands. In a preferred embodiment of the invention, in the evaluation by bandpass filtering or by a frequency analysis, amplitudes are determined in at least two narrowly defined frequency ranges, and the amplitude values are subtracted from one another at two frequency ranges; this difference then represents the pulsation characteristic. Of course, these examples are by no means exhaustive. From the thus determined Pulsationskenngröße and a setpoint of Pulsationskenngröße a control deviation is determined. Setpoint and control deviation are not interpreted narrowly here, but for the expert will immediately realize that under the setpoint quite well a priori not known minimum of the pulsation characteristic as a function of omega can be understood, or that the setpoint in this context completely equivalent can also be understood in the sense of a permissible operating range, such that the control deviation is then an exceeding or falling below of limits of the pulsation characteristic. Depending on the control deviation, an omega deviation is determined. The omega deviation can, for example, be stored in a digital memory as a digital characteristic map as a function of the control deviation and the load parameter, or be predetermined by a functional, in particular linear, relationship with the system deviation. Ultimately, from the omega deviation in knowledge of the fuel mass flow, a required change in the inert mass flow can be calculated, which is realized by an intervention on the control mechanisms of the inert medium mass flow, for example, a throttle body.
Kern der Erfindung ist also, die Einbringung von Inertmedien in die Verbrennungszone eines Brennraums zunächst - beispielsweise zur Stickoxid-Reduzierung - in einer offenen Steuerkette vorzusteuern, und im Weiteren zur Pulsationsoptimierung in einem geschlossenen Regelkreis mit einer Pulsationskenngröße als Leitgröße zu regeln.The core of the invention is therefore to precede the introduction of inert media into the combustion zone of a combustion chamber initially - for example, for nitrogen oxide reduction - in an open timing chain, and further to regulate the Pulsationsoptimierung in a closed loop with a Pulsationskenngröße as a guide.
Es erweist sich als vorteilhaft, das gemäß der Erfindung neben einem Basiswert für Omega ein oberer und ein unterer Omega-Grenzwert in Abhängigkeit von der Leistungskenngröße vorgegeben sind. Es wird dann sichergestellt, dass durch die Omega-Regelung diese Grenzwerte nicht über- oder unterschritten werden. Damit kann vermieden werden, dass der Omega-Istwert zu weit vom Omega-Basiswert abweicht, was zu weitreichenden insbesondere betriebstechnischen Problemen führen kann, beispielsweise einem Überschreiten zulässiger Emissionswerte.It proves to be advantageous, according to the invention, in addition to a base value for omega, an upper and a lower omega limit as a function of the performance characteristic. It will then be ensured that the Omega control does not exceed or fall below these limits. This avoids that the omega actual value deviates too far from the omega base value, which can lead to far-reaching, in particular operational, technical problems, for example exceeding permissible emission values.
Es erweist sich weiterhin auch vorteilhaft, wenn in der Regelung ein Totband implementiert ist, in dem Sinne, dass eine Veränderung von Omega erst aktiv wird, wenn die Regelabweichung der Pulsationskenngröße einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Diese Massnahme verhindert ein übersensibles „nervöses“ Eingreifen der Regelung.It also proves to be advantageous if a deadband is implemented in the control, in the sense that a change of omega becomes active only when the control deviation of the pulsation characteristic exceeds a certain threshold. This measure prevents an oversensitive "nervous" intervention of the regulation.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens, welche im Ausführungsbeispiels noch eingehend beschrieben ist, stellt ein Schritt bei der Auswertung der Pulsationsmesswerte eine Frequenzanalyse - gleichwertig auch eine Bandpassfilterung - dar. Dabei werden zur Berechnung der Pulsationskenngröße Pulsationsintensitäten in wenigstens zwei Frequenzbändern miteinander verrechnet. Der Ausdruck Pulsationsintensität ist in diesem Zusammenhang bewusst etwas vage gelassen, bringt aber deutlich zum Ausdruck, dass hiermit eine die Wirkung der Pulsationen quantifizierende Größe gemeint ist. Dies können einerseits die in den Frequenzbändern ermittelten Amplituden sein. Da diese vergleichsweise hohen zeitlichen Fluktuationen unterliegen können, werden mit Vorteil Maßnahmen zur Glättung des zeitlichen Verlaufs herangezogen. Eine Möglichkeit hierzu ist, einen Maximalwert der in einem bestimmten Zeitfenster anfallenden Amplituden heranzuziehen. Dadurch ändert die Pulsationsintensität sich erst, wenn eine höhere Amplitude auftritt oder wenn der Maximalwert der Amplituden aus dem Zeitfenster fällt. In einer weiteren Ausführungsform wird die Pulsationsintensität jeweils gleich dem Mittelwert der in einem definierten Zeitfenster vor „Jetzt“ anfallenden Amplituden gesetzt. Letztere Maßnahme ist häufig einfacher zu realisieren, hat jedoch den Nachteil, dass bei starken Fluktuationen durchaus schädliche Spitzenwerte ungenügend berücksichtigt werden. Diesem kann Rechnung getragen werden, indem der Mittelwert mit einer additiven Konstanten belegt wird, wenn die zeitlichen Schwankungen sehr hoch sind, insbesondere die Standardabweichung der zeitabhängigen Amplituden einen bestimmten Wert überschreitet. Wird die additive Konstante beispielsweise gleich dem Doppelten der Standardabweichung gewählt, so ist die in Folge bestimmte Pulsationsintensität größer als rund 95% der Pulsationsamplituden, womit Spitzenwerte hinreichend abgedeckt sind.In an advantageous embodiment of the method, which is described in detail in the embodiment, a step is added For the evaluation of the Pulsationsmesswerte a frequency analysis - equivalent to a bandpass filtering - is. In this case, pulsation intensities are calculated in at least two frequency bands together to calculate the Pulsationskenngröße. The term intensity of pulsation is intentionally left vaguely in this context, but clearly expresses that this means a variable quantifying the effect of the pulsations. On the one hand, these may be the amplitudes determined in the frequency bands. Since these can be subject to comparatively high temporal fluctuations, measures for smoothing the time course are advantageously used. One possibility for this is to use a maximum value of the amplitudes occurring in a specific time window. As a result, the pulsation intensity changes only when a higher amplitude occurs or when the maximum value of the amplitudes falls out of the time window. In a further embodiment, the pulsation intensity is in each case set equal to the mean value of the amplitudes occurring in a defined time window before "now". The latter measure is often easier to implement, but has the disadvantage that at high fluctuations quite harmful peaks are considered insufficient. This can be taken into account by the average value being given an additive constant if the temporal fluctuations are very high, in particular the standard deviation of the time-dependent amplitudes exceeds a certain value. If, for example, the additive constant is chosen to be twice the standard deviation, then the pulsation intensity determined in succession is greater than approximately 95% of the pulsation amplitudes, with which peak values are sufficiently covered.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfasst Mittel zur Erfassung von Pulsations-Messwerten, Mittel zur Erfassung des Ist-Omega, Mittel zur Auswertung der Pulsationsmesswerte; Mittel zur Berechnung der charakteristischen Pulsationskenngröße, Mittel zur Bestimmung der Regelabweichung, Mittel zur Bestimmung der Omega-Abweichung als Funktion der Regelabweichung, und Mittel zur Veränderung des Inertmedien-Massenstroms. Als Mittel zur Erfassung von Pulsations-Messwerten fungiert beispielsweise und bevorzugt ein hinreichend bekannter Messverstärker oder, falls die Messwerte bereits als Strom- oder Spannungssignale zur Verfügung stehen, ein entsprechender Messwerteingang einer nachgeschalteten Auswerteeinheit. Ist-Omega wird im Allgemeinen bereits von einer Maschinensteuerung beispielsweise in Form eines Strom- oder Spannungssignals bereitgestellt, gegebenenfalls auch als digitalisierter Messwert. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erhält die Vorrichtung die Massenstrom-Signale von Brennstoff und Inertmedium, aus welchem in einem analogen oder digitalen Dividierer Omega berechnet wird. Unter Mitteln zur Veränderung des Inertmedien-Massenstroms ist durchaus auch ein Signalausgang zu verstehen, an dem eine entsprechende Stellgröße für das Stellglied des Inertmedien-Massenstroms anliegt.A device suitable for carrying out the method according to the invention comprises means for detecting pulsation measured values, means for detecting the actual omega, means for evaluating the pulsation measured values; Means for calculating the characteristic pulsation characteristic, means for determining the control deviation, means for determining the omega deviation as a function of the control deviation, and means for changing the inert mass flow. By way of example and preferably, a sufficiently well-known measuring amplifier or, if the measured values are already available as current or voltage signals, a corresponding measured value input of a downstream evaluation unit functions as a means for detecting pulsation measured values. Actual omega is generally already provided by a machine controller, for example in the form of a current or voltage signal, possibly also as a digitized measured value. In a further embodiment of the invention, the device receives the mass flow signals of fuel and inert medium from which is calculated in an analog or digital divider Omega. Under means for changing the inert medium mass flow is quite a signal output to understand at which a corresponding control variable for the actuator of the inert medium mass flow is applied.
Die Vorrichtung kann vollanalog, volldigital, oder teilweise aus digitalen und teilweise aus analogen Komponenten, welche dem Fachmann jeweils als einzelne Komponenten geläufig sind, aufgebaut sein. In Kenntnis der Erfindung ist dem Fachmann auch eine Vielzahl von Möglichkeiten geläufig, geeignete Komponenten auszuwählen und in geeigneter Weise zu kombinieren, ohne dass eine detaillierte und explizite Lehre zum Aufbau einer derartigen Vorrichtung gegeben werden muss; die Kenntnis der Erfindung an sich ist jedoch unbedingt erforderlich, um den Fachmann hierzu in die Lage zu versetzen. Insbesondere kann auch wenigstens ein Teil der genannten Mittel in Form eines auf geeignete Weise programmierten Computers realisiert sein, welche Programmierung ein entsprechendes Computerprogrammprodukt erfordert, welches weiterhin auf geeignete Weise auf einem computerlesbaren Medium speicherbar ist.The device may be fully analog, fully digital, or partially constructed of digital and partially analog components familiar to the skilled artisan as individual components. With knowledge of the invention, the skilled person is also familiar with a multitude of possibilities for selecting suitable components and combining them in a suitable manner, without having to give a detailed and explicit teaching for the construction of such a device; However, the knowledge of the invention itself is essential in order to enable the skilled person to do this. In particular, at least a portion of said means may be implemented in the form of a suitably programmed computer, which programming requires a corresponding computer program product which is further suitably stored on a computer readable medium.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Mittel zur Pulsationsauswertung wenigstens zwei Bandpassfilter, welche eingangsseitig mit den Mitteln zur Erfassung der Pulsations-Messwerte in Signalverbindung stehen. Die Mittel zur Berechnung der Pulsationskenngröße beinhalten in einer bevorzugten Ausführungsform einen Differenzbildner, welche eingangsseitig mit den Bandpassfiltern in Signalverbindung steht. Die Mittel zur Bestimmung der Regelabweichung beinhalten mit Vorteil einen Differenzbildner, welcher eingangsseitig mit den Mitteln zur Berechnung der Pulsationskenngröße sowie einem Referenzwertgeber in Signalverbindung steht. Als Mittel zur Bestimmung der Omega-Abweichung erweisen sich insbesondere analoge Operationsverstärkerschaltungen als geeignet, welche eingangsseitig mit den Mitteln zur Bestimmung der Regelabweichung in Verbindung stehen, und ausgangsseitig einen funktionellen Zusammenhang mit der Regelabweichung darstellen; es erweist sich weiterhin ein analoger oder digitaler Speicher als geeignet, in welchem die jeweilige Omega-Abweichung in Abhängigkeit von der Regelabweichung gespeichert ist. Unter den Mitteln zur Veränderung des Inertmedien-Massenstroms ist in diesem Zusammenhang auch ein analoger oder digitaler Signalausgang zu verstehen, an dem ein der Omega-Abweichung entsprechendes Signal anliegt.In a preferred embodiment, the means for pulsation evaluation comprise at least two bandpass filters which are in signal connection with the means for detecting the pulsation measurement values on the input side. The means for calculating the Pulsationskenngröße include in a preferred embodiment, a subtractor, which is on the input side with the bandpass filters in signal communication. The means for determining the control deviation advantageously include a subtractor, which has an input side with the means for calculating the pulsation characteristic and a reference value transmitter in signal connection. As a means for determining the omega deviation, in particular analog operational amplifier circuits prove to be suitable, which are on the input side with the means for determining the control deviation, and on the output side represent a functional relationship with the control deviation; Furthermore, an analog or digital memory proves to be suitable, in which the respective omega deviation is stored as a function of the control deviation. In this context, the means for changing the mass of inert medium mass also means an analog or digital signal output to which a signal corresponding to the omega deviation is applied.
Figurenliste list of figures
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im Einzelnen zeigen
-
1 eine Gasturbine mit Inertmedien-Einbringung und Steuereinheit; -
2 ein Beispiel für das Spektrum der Brennkammerpulsationen einerGasturbine aus 1 ; -
3 ein Beispiel für den Verlauf der Amplituden von Brennkammerpulsationen bei zwei ausgewählten Frequenzen f1 und f2 in Abhängigkeit vom Massenstromverhältnis Omega des Inertmediums und des Brennstoffs; -
4 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Regelkreises; -
5 eine erste, analoge Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reglers; -
6 eine zweite, digitale Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reglers; -
7 einen exemplarischen Verlauf des Regelbereichs des Omega-Reglers in Abhängigkeit von einer Leistungskenngröße.
-
1 a gas turbine with inert media introduction and control unit; -
2 an example of the spectrum of the combustion chamber pulsations of agas turbine 1 ; -
3 an example of the progression of the amplitudes of combustion chamber pulsations at two selected frequencies f1 and f2 as a function of the mass flow ratio Omega of the inert medium and the fuel; -
4 a block diagram of a control circuit according to the invention; -
5 a first, analogous embodiment of a regulator according to the invention; -
6 a second, digital embodiment of a controller according to the invention; -
7 an exemplary course of the control range of the omega controller as a function of a performance characteristic.
Die Zeichnung ist stark schematisiert; für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen.The drawing is highly schematic; elements not directly necessary for the immediate understanding of the invention are omitted.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay to carry out the invention
Die in
In
In
Alle Elemente können volldigital, vollanalog, oder sowohl analoge als auch digitale Elemente beinhaltend ausgeführt sein. Insbesondere kann die gesamte Steuereinheit
In
Weitere Ausführungsformen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung erschliessen sich dem Fachmann im Lichte dieser Ausführungen von selbst.Further embodiments of the invention characterized in the claims will become apparent to those skilled in the light of these statements by itself.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verdichtercompressor
- 22
- Turbineturbine
- 33
- Brennkammercombustion chamber
- 44
- Wellewave
- 55
- Generatorgenerator
- 1111
- Brennstoffleitungfuel line
- 1212
- Inertmedienleitung, NOx-Wasser-LeitungInert media line, NOx-water line
- 1313
- Brennstoff-RegelventilFuel control valve
- 1414
- Inertmedien-StellorganInert media-actuator
- 1515
- Brennstoffmengenmessstelle, Brennstoff-DurchflussmessstelleFuel quantity measuring point, fuel flow measuring point
- 1616
- Inertmedien-DurchflussmessstelleInert media flow measurement point
- 1717
- PulsationsmesseinrichtungPulsationsmesseinrichtung
- 1818
- Ladungsverstärkercharge amplifier
- 1919
- Sensor für UmgebungsbedingungenEnvironmental sensor
- 2020
- Maschinensteuerung, SteuerungseinrichtungMachine control, control device
- 2121
- Registerregister
- 210210
- Omega-ReglerOmega-regulator
- 211211
- Steuerelementcontrol
- 212212
- Auswertegliedevaluation element
- 213213
- Regelgliedcontrol element
- 214214
- Rechenglied computing element
- AMBAMB
- Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Feuchte)Ambient conditions (temperature, pressure, humidity)
- A/DA / D
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- BP1, BP2BP1, BP2
- Bandpassbandpass
- FFTFFT
- Frequenzanalysatorfrequency analyzer
- FIFO1, FIFO2FIFO1, FIFO2
- FiFo-SpeicherFIFO memory
- KK
- additive Konstanteadditive constant
- LP1, LP2LP1, LP2
- Tiefpasslowpass
- MBS M BS
- Brennstoff-MassenstromsignalFuel mass flow signal
- MH2O M H2O
- Inertmedien-MassenstromInert media mass flow
- MAX1, MAX2MAX1, MAX2
- Maximalwert-BestimmungsgliederMaximum value determination limbs
- PBK P BK
- Pulsationssignalpulsation
- PBK,S P BK, p
- PulsationskenngrößePulsationskenngröße
- PEL P EL
- Leistungssignalpower signal
- PREL P REL
- Leistungskenngröße, Relative GasturbinenleistungPerformance Characteristic, Relative Gas Turbine Performance
- RMS1, RMS2RMS1, RMS2
- RMS-Effektivwert-BerechnungsgliedRMS RMS computation section
- YH2O Y H2O
- Inertmedien-Stellsignal, Stellgröße Inert media control signal, manipulated variable
- f1, f2f1, f2
- charakteristische Frequenzen des Pulsationsspektrums characteristic frequencies of the pulsation spectrum
- ΩΩ
- Omega: Verhältnis des Inertmedien-Massenstroms zum Brennstoff-MassenstromOmega: Ratio of inert mass flow to fuel mass flow
- Ω0 Ω 0
- Basis-Omega, leistungsabhängig vorgesteuerter Omega-WertBasic Omega, performance-dependent pre-controlled Omega value
- ΩAKT Ω AKT
- Ist-OmegaIs Omega
- ΩSOLL Ω SHOULD
- Soll-OmegaTarget Omega
- ΩMIN, ΩMAX Ω MIN , Ω MAX
- Omega-GrenzwertOmega-limit
- ΔΩΔΩ
- Omega-AbweichungOmega-deviation
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