CH698279A2 - Verfahren zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine, die ein rückgeführtes Abgas empfängt. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Anpassung des Betriebs einer mit einem Abgasrückführungssystem (AGR-System) (107) versehenen Turbomaschine (105) bereitgestellt. Das AGR-System umfasst eine AGR-Strom-Konditioniervorrichtung und eine Durchflussregelvorrichtung. Das Verfahren berücksichtigt die Zusammensetzung eines in die Turbomaschine (105) eintretenden Einlassfluids. Eine Ausführungsform des Verfahrens berücksichtigt auch verschiedene Turbomaschinenbetriebsdaten wie Verdichterdruckverhältnis und Abgastemperatur. Damit wird die Sollabgastemperatur angepasst und die Brenntemperatur der Turbomaschine aufrechterhalten.

Description

Stand der Technik

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführungssystem und insbesondere ein Verfahren und System zur Anpassung des Turbomaschinenbetriebs nach dem Wiedereintritt von Abgas in einen Abschnitt der Turbomaschine.

[0002] Es gibt eine zunehmende Besorgnis über die Langzeitwirkungen von Stickoxid (nachstehend NOx)-, Kohlendioxid (nachstehend «CO2»)- und Schwefeloxid (SOx)-Emissionen auf die Umwelt. Die zulässigen Emissionspegel, die von einer Turbomaschine wie zum Beispiel einer Gasturbine emittiert werden dürfen, sind streng reguliert. Die Betreiber von Turbomaschinen wünschen Verfahren, um die emittierten NOx-, CO2- und SOx-Pegel zu reduzieren.

[0003] Im Abgasstrom sind signifikante Mengen an kondensierbaren Dämpfen vorhanden. Diese Dämpfe enthalten gewöhnlich verschiedene Bestandteile wie z.B. Wasser, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide und Chlorverbindungen. Unbehandelt gelassen, beschleunigen diese Bestandteile die Korrosion und Verschmutzung der inneren Bauteile, wenn ihr Eintritt in die Gasturbine zugelassen wird.

[0004] Die Abgasrückführung (AGR) beinhaltet allgemein die Rückführung eines Teils der emittierten Abgase durch einen Einlassabschnitt der Turbomaschine, wo sie vor der Verbrennung mit dem Zuluftstrom vermischt werden. Dieser Prozess erleichtert die Entfernung und die Absonderung von konzentriertem CO2und kann auch die NOx- und SOx-Emissionspegel reduzieren.

[0005] Bei den aktuell bekannten AGR-Systemen sind einige Probleme vorhanden. Wenn das rückgeführte Abgas sich mit Zuluft vermischt (um ein Einlassfluid zu ergeben) und in die Turbomaschine eintritt, ist die spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck (Cp) von der Cp der Zuluft sehr verschieden. Zudem ändert sich die Beziehung zwischen der Brenntemperatur und der Abgastemperatur proportional zur Änderung in der Cp. Wenn die Turbomaschine auf eine bestimmte Abgastemperatur geregelt wird, hat die höhere Cp eine niedrigere Brenntemperatur am Einlass der Turbine zur Folge, was den Wirkungsgrad und die Wärmerückgewinnung der Maschine stark beeinträchtigen kann.

[0006] Eine Turbomaschine wird allgemein einer Steuerkurve oder einem ähnlichen Modell entsprechend betrieben, das Turbomaschinenbetriebsdaten einschliesslich der Abgastemperatur, des Verdichterdruckverhältnisses und dergleichen integriert. Die Regelung der Turbomaschine stützt sich allgemein auf relativ feststehende Zusammensetzungen des Einlassfluids, um den optimalen Wirkungsgrad und die optimale Wärmerückgewinnung aufrechtzuerhalten. Die Änderung der Beziehung zwischen der Brenntemperatur und der Abgastemperatur, die auf das rückgeführte Abgas zurückzuführen ist, wird vom gegenwärtigen Regelungsverfahren allgemein nicht berücksichtigt.

[0007] Aus den obigen Gründen besteht ein Bedarf nach einem Verfahren zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine, während das AGR-System in Betrieb ist. Das Verfahren sollte die Aufrechterhaltung des gewünschten Brenntemperaturbereichs erlauben. Das Verfahren sollte auch die Integration des Betriebs des AGR-Systems mit der Anpassung der Brenntemperatur gestatten.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0008] Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine 105 bereitgestellt, wobei die Turbomaschine 105 einen Abgasstrom 170 erzeugt und einen Einlassabschnitt 110 aufweist; wobei das Verfahren umfasst: das Vorsehen mindestens eines Abgasrückführungssystems (AGR-Systems) 107, umfassend: mindestens eine AGR-Strom-Konditioniervorrichtung 135 und mindestens eine Durchflussregelvorrichtung; wobei die AGR den Abgasstrom 170 zu einem Einlassabschnitt 110 der Turbomaschine 105 rückführt; das Bestimmen einer Zusammensetzung eines Einlassfluids 210; wobei die Zusammensetzung den mindestens einen Bestandteil einschliesst; und das Anpassen einer Sollabgastemperatur der Turbomaschine 105 auf der Basis der Zusammensetzung des Einlassfluids, 250. Das Verfahren kann ausserdem das Empfangen von Turbomaschinenbetriebsdaten 220 umfassen, wobei die Turbomaschinenbetriebsdaten ein Verdichterdruckverhältnis und eine Abgastemperatur einschliessen.

[0009] Der Schritt des Empfangens von Turbomaschinenbetriebsdaten kann das Wählen mindestens einer Ersatzsteuerkurve 230 aus einer Steuerkurvenbibliothek 240 umfassen. Hier kann das Verfahren ausserdem das Verwenden der Einlasszusammensetzung und der Turbomaschinenbetriebsdaten umfassen, um die Ersatzsteuerkurve 230 zu wählen. Hier kann das Verfahren ausserdem das Interpolieren zwischen einer ersten Ersatzsteuerkurve und einer zweiten Ersatzsteuerkurve umfassen, um die Sollabgastemperatur 250 zu bestimmen.

[0010] Alternativ dazu kann das Verfahren ausserdem ein Turbomaschinenbetriebsmodell umfassen, wobei das Turbomaschinenbetriebsmodell eine Ersatzsollabgastemperatur 340 bestimmt. Hier kann das Verfahren ausserdem das Anwenden der Ersatzsollabgastemperatur 350 umfassen.

[0011] Alternativ dazu kann das Verfahren ausserdem umfassen: das Prüfen einer Steuerkurve 430 und das Wählen mindestens eines Anpassungsfaktors aus einer Anpassungsfaktortabelle 440. Hier kann das Verfahren beim Wählen des mindestens einen Anpassungsfaktors ausserdem das Prüfen der Einlasszusammensetzung und der Turbomaschinenbetriebsdaten 410, 420 umfassen. Ferner kann das Verfahren ausserdem das Anwenden des Anpassungsfaktors auf die Steuerkurve 460 umfassen, wobei der Anpassungsfaktor die Sollabgastemperatur modifiziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0012] <tb>Fig. 1<sep>ist eine schematische Darstellung, die die Umgebung veranschaulicht, in welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird. <tb>Fig. 2<sep>ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. <tb>Fig. 3<sep>ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. <tb>Fig. 4<sep>ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. <tb>Fig. 5<sep>ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0013] Die folgende ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die spezifische Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Andere Ausführungsformen mit abweichender Struktur und Arbeitsweise weichen nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab.

[0014] Bestimmte Ausdrücke, die hierin verwendet werden, sollen dem Leser nur das Verständnis erleichtern und den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Zum Beispiel beschreiben Wörter wie «oberer», «unterer», «linker», «rechter», «vorderer», «hinterer», «oben», «unten», «horizontal», «vertikal», «vorgeordnet», «nachgeordnet», «vor», «hinter» und dergleichen lediglich die Konfiguration, die in den Zeichnungen gezeigt wird. Doch das oder die Element (e) einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können in jede Richtung orientiert sein und es versteht sich, dass die Ausdrücke solche Varianten umfassen sollen, ausser bei anderslautender Angabe.

[0015] Eine AGR-Rate kann als die Rate und Menge des Abgasstroms betrachtet werden, der in den Einlassabschnitt der Turbomaschine eintritt. Die Zusammensetzung des Einlassfluids schliesst die Konzentration mindestens eines der Bestandteile und/oder die Cp des Einlassfluids ein. Der AGR-Anteil kann als die Menge wie z.B., aber ohne darauf beschränkt zu sein, ein Prozentsatz des Abgasstroms im Einlassfluid betrachtet werden. Der AGR-Anteil kann bestimmt werden, indem der Massendurchsatz des Abgasstroms durch den Massendurchsatz der Zuluft dividiert wird. Der AGR-Anteil kann auch bestimmt werden, indem der AGR-Strom durch den gemischten Verdichtereinlassstrom dividiert wird.

[0016] Die vorliegende Erfindung hat die technische Wirkung, dass sie den Betrieb einer Turbomaschine anpasst, um eine Änderung in der Zusammensetzung des Einlassfluids zu berücksichtigen. Wie unten erläutert und in Fig. 2bis 4 veranschaulicht, kann die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung des Einlassfluids und die Turbomaschinenbetriebsdaten zur Anpassung der Sollabgastemperatur verwenden, um die Brenntemperatur der Turbomaschine aufrechtzuerhalten.

[0017] Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Turbomaschinen angewandt werden, die ein gasförmiges Fluid erzeugen, wie z. B., aber ohne darauf beschränkt zu sein, eine Hochleistungsgasturbine, eine aeroderivative Gasturbine oder dergleichen (nachstehend als «Gasturbine» bezeichnet). Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf eine einzelne Gasturbine oder auf eine Vielzahl von Gasturbinen angewandt werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf eine Gasturbine angewandt werden, die in einer Konfiguration mit einem einfachen Prozess oder mit einem kombinierten Prozess betrieben wird.

[0018] Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die verschiedenen Bezugszeichen überall in den Ansichten gleiche Elemente darstellen, ist Fig. 1eine schematische Darstellung, die die Umgebung zeigt, in welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird. Fig. 1 zeigt eine Anlage 100 wie z.B., aber ohne darauf beschränkt zu sein, ein Kraftwerk mit einer Turbomaschine 105, einem AGR-System 107, einem Wärmerückgewinnungsdampferzeuger (HRSG) 155 und einem Abgasschornstein 165. Alternativ dazu kann die vorliegende Erfindung mit einer Anlage 100 integriert sein, die keinen HRSG 155 aufweist.

[0019] Das AGR-System 107 umfasst mehrfache Elemente. Die Konfiguration und die Reihenfolge der Elemente können von der Zusammensetzung des Abgasstroms 170 und der Art des Kühlfluids abhängig sein, das von den Komponenten des AGR-Systems 107 verwendet wird. Zudem können andere Ausführungsformen des AGR-Systems 107 zusätzliche oder weniger Komponenten als die im Folgenden beschriebenen Komponenten aufweisen. Deshalb können verschiedene Anordnungen und/oder Konfigurationen, die von Fig. 1 abweichen, mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integriert werden.

[0020] Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das AGR-System 107: eine Mischstation 115, eine Einlassmodulationsvorrichtung 120, eine Bypassmodulationsvorrichtung 125, einen Bypass-Kamin 130, mindestens eine AGR-Strom-Konditioniervorrichtung 135, eine nachgeordnete Temperaturkonditioniervorrichtung 140, ein Bestandteil-Reduktionssystem 145, eine vorgeordnete Temperaturkonditioniervorrichtung 150, mindestens eine Abgasmodulationsvorrichtung 160 und mindestens eine AGR-Rückkopplungseinrichtung 175.

[0021] Allgemein kann der vom AGR-System 107 verwendete Prozess einschliessen: das Kühlen des Abgasstroms 170; die Reduktion und Entfernung der oben genannten Bestandteile im Abgasstrom 170; und dann das Mischen des Abgasstroms 170 mit der Einlassluft, wodurch ein Einlassfluid geformt wird, das vom Einlassabschnitt 110 zum Abgasschornstein 165 durchströmt. Das AGR-System 107 kann die Temperatur des Abgasstroms 170 auf eine Sättigungstemperatur senken, bei der die obigen Bestandteile kondensieren und dann entfernt werden können. Alternativ dazu kann das AGR-System 107 auch die Temperatur des Abgasstroms 170 senken und einen Gaswäscheprozess (oder dergleichen) verwenden, um die obigen Bestandteile zu entfernen.

[0022] Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung als ein Verfahren, System oder Computerprogramm-Produkt ausgeführt werden kann. Demnach kann die vorliegende Erfindung die Form einer ausschliesslich hardwaremässigen Ausführungsform, einer ausschliesslich softwaremässigen Ausführungsform (einschliesslich Firmware, speicherresidenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardwareaspekte miteinander kombiniert, die hierin allgemein sämtlich als «Schaltkreis», «Modul» oder «System» bezeichnet werden. Überdies kann die vorliegende Erfindung die Form eines Computerprogramm-Produkts auf einem computerlesbaren Speichermedium annehmen, das einen computerlesbaren Programmcode enthält, der im Medium gespeichert ist.

[0023] Jedes geeignete computerlesbare Medium kann verwendet werden. Das computerlesbare Medium kann zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarotoder Halbleiter-System, -Apparat, -Gerät oder -Ausbreitungsmedium sein. Spezifischere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) des computerlesbaren Mediums würden Folgendes einschliessen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lesen-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lesen-Speicher (EPROM oder Flash-Memory) , eine optische Faser, einen tragbaren Compact-Disk-Nur-Lesen-Speicher (CD-ROM) , ein optisches Speichergerät, ein Übertragungsmedium wie jene, die das Internet oder ein Intranet unterstützen, oder ein magnetisches Speichergerät. Es ist anzumerken, dass das computerlesbare Medium sogar Papier oder ein sonstiges geeignetes Medium sein kann, auf dem das Programm gedruckt ist, da das Programm zum Beispiel durch optische Abtastung des Papiers oder anderen Mediums elektronisch erfasst und dann auf geeignete Weise kompiliert, interpretiert oder bei Bedarf auf sonstige Weise verarbeitet werden und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann. Im Kontext dieser Patentschrift kann ein computerlesbares Medium jedes Medium sein, welches das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Anweisungsausführungssystem, -apparat oder -gerät enthalten, speichern, übertragen, ausbreiten oder transportieren kann.

[0024] Der Computerprogrammcode zur Durchführung der Vorgänge der vorliegenden Erfindung kann in einer objektorientierten Programmiersprache wie z.B. Java7, Smalltalk oder C++ oder dergleichen geschrieben sein. Der Computerprogrammcode zur Durchführung der Vorgänge der vorliegenden Erfindung kann aber auch in konventionellen prozeduralen Programmiersprachen wie der Programmiersprache «C» oder einer ähnlichen Sprache geschrieben sein. Der Programmcode kann als selbstständiges Softwarepaket vollständig auf dem Rechner des Benutzers, teilweise auf dem Rechner des Benutzers und teilweise auf einem Fernrechner oder vollständig auf einem Fernrechner ausgeführt werden. Im letzteren Szenario kann der Fernrechner über ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN) mit dem Rechner des Benutzers verbunden sein, oder die Verbindung zu einem externen Rechner kann hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet mit einem Internet-Diensteanbieter).

[0025] Die vorliegende Erfindung wird nachstehend Bezug nehmend auf Flussdiagramme und/oder Blockdiagramme der Verfahren, Vorrichtungen (Systeme) und Computerprogramm-Produkte nach Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Fluss- und/oder Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in Fluss-und/oder Blockdiagrammen durch Computerprogramm-Anweisungen implementiert werden können. Diese Computerprogramm-Anweisungen können einem Prozessor eines Universalrechners, eines Spezialrechners oder sonstigen programmierbaren Datenverarbeitungsgeräts zur Erzeugung einer Maschine zugeführt werden, sodass die Anweisungen, die vom Prozessor des Rechners oder sonstigen programmierbaren Datenverarbeitungsgeräts ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der im Block oder in Blöcken des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramms angegebenen Funktionen/Vorgänge erzeugen.

[0026] Diese Computerprogramm-Anweisungen können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert sein, der einen Rechner oder ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät anweisen kann, auf bestimmte Weise zu funktionieren, sodass die im computerlesbaren Speicher gespeicherten Anweisungen ein Produkt mit Anweisungsmitteln ergeben, die die im Block oder in Blöcken des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramm angegebenen Funktionen/Vorgänge implementieren. Die Computerprogramm-Anweisungen können auch in einen Rechner oder ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät geladen werden, um im Rechner oder anderen programmierbaren Gerät die Durchführung einer Reihe von Arbeitsschritten zu bewirken, um einen computerimplementierten Prozess zu ergeben, sodass die Anweisungen, die im Rechner oder anderen programmierbaren Gerät ausgeführt werden, Schritte zur Implementierung der im Block oder in Blöcken des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramms angegebenen Funktionen/Vorgänge bereitstellen.

[0027] Die vorliegende Erfindung kann ein Regelungssystem oder dergleichen einschliessen, das konfiguriert ist, um den Abgasstrom 170 der Turbomaschine 105 automatisch oder kontinuierlich zu überwachen, um die Zusammensetzung des in den Einlassabschnitt 110 eintretenden Einlassfluids zu bestimmen. Alternativ dazu kann das Regelungssystem konfiguriert sein, um zum Start des Betriebs eine Betätigung des Benutzers zu erfordern. Eine Ausführungsform des Regelungssystems der vorliegenden Erfindung kann als eigenständiges System betrieben werden. Alternativ dazu kann das Regelungssystem als Modul oder Ähnliches in ein umfassenderes System wie z. B. ein Turbinen- oder ein Anlagenregelungssystem integriert sein. Zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann das Regelungssystem der vorliegenden Erfindung mit dem Regelungssystem zum Betreiben des AGR-Systems 107 integriert sein.

[0028] Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Verfahrens 200 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das AGR-System 107 mit einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) oder dergleichen integriert sein. Die GUI kann dem Bediener die Navigation durch das im Folgenden beschriebene Verfahren 200 erlauben. Die GUI kann auch mindestens eine Statusmeldung des AGR-Systems 107 anzeigen.

[0029] In Schritt 210 kann das Verfahren 200 die Zusammensetzung des Einlassfluids bestimmen. Wie erläutert, umfasst das Einlassfluid den Abgasstrom 170 und die Zuluft. Die Zusammensetzung des Einlassfluids kann den AGR-Anteil und/oder die Cp einschliessen.

[0030] Während das AGR-System 107 in Betrieb ist, kann der Abgasstrom 170 durch mindestens eine der folgenden oder ähnlichen Methoden kontinuierlich überwacht werden. Die mindestens eine AGR-Rückkopplungseinrichtung 175 kann die AGR-Rate des Abgasstroms 17 0 messen. Alternativ dazu kann eine erste AGR-Rückkopplungseinrichtung 175 die Konzentration des mindestens einen Bestandteils im Abgasstrom 170 wie z.B., aber ohne darauf beschränkt zu sein, CO2 messen, und eine zweite AGR-Rückkopplungseinrichtung 177 kann die Feuchtigkeitskonzentration im Abgasstrom 170 messen. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die mindestens eine AGR-Rückkopplungseinrichtung 175 benachbart zum Einlassabschnitt 110 der Turbomaschine 105 angeordnet sein.

[0031] Wenn die Anlage 100 die mindestens eine AGR-Rückkopplungseinrichtung 175 nicht aufweist, lässt die vorliegende Erfindung das Empfangen von Daten über die AGR-Rate von einem separaten System zu. Das System kann mindestens eines umfassen von: einer AGR-Regelung, einer Turbinenregelung, einer Anlagenregelung oder Kombinationen davon.

[0032] In Schritt 220 kann das Verfahren 200 Turbomaschinenbetriebsdaten empfangen. Das Verfahren 200 kann die Turbomaschinenbetriebsdaten bei der Bestimmung der geeigneten Sollabgastemperatur verwenden. Die Turbomaschinenbetriebsdaten können das Verdichterdruckverhältnis und die Abgastemperatur der Turbomaschine 105 einschliessen. Das Verfahren 200 kann die Turbomaschinenbetriebsdaten von einem separaten System empfangen. Das System kann mindestens eines umfassen von: einer AGR-Regelung, einer Turbinenregelung, einer Anlagenregelung oder Kombinationen davon.

[0033] In Schritt 230 kann das Verfahren 200 eine Ersatzsteuerkurve für die Turbomaschine 105 wählen. Wie erläutert, kann die Steuerkurve für eine spezifische Einlassbedingung konfiguriert sein. Eine Änderung in den Einlassbedingungen kann eine neue Steuerkurve erfordern, um den Wirkungsgrad und die Wärmerückgewinnung der Turbomaschine 105 aufrechtzuerhalten. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Familie von Steuerkurven vorsehen, um einen Bereich von Einlasszusammensetzungen abzudecken. Die Familie von Steuerkurven kann eine spezifische Steuerkurve für einen spezifischen AGR-Anteil aufweisen. Zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann die Steuerkurve X einen AGR-Anteil von 5% abdecken, und die Steuerkurve Y kann einen AGR-Anteil von 10% abdecken. Die Familie von Steuerkurven kann in einer Steuerkurvenbibliothek oder dergleichen gespeichert sein.

[0034] Darüber hinaus kann das Verfahren 200 in Schritt 240 die spezifische Steuerkurve bereitstellen, die in Schritt 230 aus der Steuerkurvenbibliothek gewählt wurde. Die Steuerkurvenbibliothek kann lokal gespeichert sein oder kann zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, in mindestens einem von einer AGR-Regelung, einer Turbinenregelung, einer Anlagenregelung oder Kombinationen davon gespeichert sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI eine Meldung an den Benutzer ausgeben, wenn die Steuerkurve ersetzt werden sollte und/ oder worden ist.

[0035] In Schritt 250 kann das Verfahren 200 die Ersatzsteuerkurve auf die Turbomaschine 105 anwenden. Die Ersatzsteuerkurve kann die Sollabgastemperatur dann anpassen. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die gewünschte Sollabgastemperatur zwischen einer ersten Steuerkurve und einer zweiten Steuerkurve liegen. Hier kann das Verfahren 200 zwischen der ersten und zweiten Steuerkurve interpolieren, um die geeignete Sollabgastemperatur zu wählen.

[0036] Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Verfahrens 300 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In Schritt 310 und 320 kann das Verfahren 300 die gleichen Vorgänge durchführen, wie zuvor in Schritt 210 und 220 beschrieben.

[0037] In Schritt 330 können die Einlasszusammensetzung von Schritt 310 und die Turbomaschinenbetriebsdaten von Schritt 320 als Eingaben für ein Turbomaschinenbetriebsmodell empfangen werden. Wenn ein Steuersystem einer Turbomaschine 105 ein Turbomaschinenbetriebsmodell verwendet, können keine Steuerkurven benutzt werden. In einer anderen Ausführungsform dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das obige Verfahren 200, das eine Familie von Steuerkurven verwendet, als Ergänzung zum Turbomaschinenbetriebsmodell benutzt werden.

[0038] In Schritt 340 kann das Verfahren 300 auf der Basis der Einlassbedingungen und der Turbomaschinenbetriebsdaten eine neue Sollabgastemperatur bestimmen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI eine Meldung an den Benutzer ausgeben, wenn die Sollabgastemperatur angepasst werden sollte.

[0039] In Schritt 350 kann das Verfahren 300 die Sollabgastemperatur anpassen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI eine Meldung an den Benutzer ausgeben, wenn die Sollabgastemperatur angepasst worden ist.

[0040] In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens 300 kann das Turbomaschinenbetriebsmodell den AGR-Anteil bestimmen. Hier kann das Turbomaschinenbetriebsmodell eine Vielzahl von Turbomaschinenbetriebsdaten empfangen und überwachen. Das Turbomaschinenbetriebsmodell kann z. B., aber ohne darauf beschränkt zu sein, das Verdichterdruckverhältnis, die Abgastemperatur, Turbomaschinenleistungsdaten (Generatorleistung oder dergleichen) und Positionsdaten von mindestens einem AGR-Ventil einschliessen. Wenn eine Änderung in den Turbomaschinenbetriebsdaten erkannt wird, kann das Turbomaschinenbetriebsmodell den aktuellen AGR-Anteil- bestimmen. Als Nächstes kann das Turbomaschinenbetriebsmodell die Sollabgastemperatur wie beschrieben anpassen.

[0041] Nun wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Verfahrens 400 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Schritt 410 und 420 kann das Verfahren 400 die gleichen Vorgänge durchführen, wie zuvor in Schritt 210 und 220 beschrieben.

[0042] In Schritt 430 kann das Verfahren 400 die aktuelle Steuerkurve prüfen. Hier kann das Verfahren 400 die aktuelle Sollabgastemperatur mit der Sollabgastemperatur vergleichen, die für die Einlassbedingungen und Turbomaschinenbetriebsdaten erforderlich sind. Allgemein kann eine Steuerkurve durch Anwendung eines Anpassungsfaktors angepasst werden, der die Sollabgastemperatur ändern kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI eine Meldung an den Benutzer ausgeben, wenn die Sollabgastemperatur angepasst werden sollte und/oder worden ist.

[0043] In Schritt 440 kann das Verfahren 400 einen geeigneten Anpassungsfaktor für die empfangenen Einlassbedingungen und Turbomaschinenbetriebsdaten wählen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Anpassungsfaktoren vorsehen, um einen Bereich von Einlasszusammensetzungen abzudecken. Die Vielzahl von Anpassungsfaktoren kann Anpassungsfaktoren für einen spezifischen AGR-Anteil umfassen. Zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann die Steuerkurve X einen AGR-Anteil von 5 % abdecken, und die Steuerkurve Y kann einen AGR-Anteil von 10% abdecken. Die Vielzahl von Anpassungsfaktoren kann in einer Anpassungsfaktortabelle oder dergleichen gespeichert sein.

[0044] Darüber hinaus kann das Verfahren 400 in Schritt 450 den spezifischen Anpassungsfaktor bereitstellen, der in Schritt 440 aus der Anpassungsfaktortabelle gewählt wurde. Die Anpassungsfaktortabelle kann lokal gespeichert sein oder kann zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, in mindestens einem von einer AGR-Regelung, einer Turbinenregelung, einer Anlagenregelung oder Kombinationen davon gespeichert sein.

[0045] In Schritt 460 kann das Verfahren 400 den Anpassungsfaktor auf die Steuerkurve anwenden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI eine Meldung an den Benutzer ausgeben, wenn der Anpassungsfaktor ersetzt worden ist.

[0046] Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 500 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Elemente der Verfahren 200, 300 und 400 können im System 500 ausgeführt sein oder von diesem durchgeführt werden. Das System 500 kann eine oder mehrere Benutzeroder Client-Kommunikationsgeräte 502 oder ähnliche Systeme oder Geräte (in Fig. 5werden zwei gezeigt) umfassen. Jedes Kommunikationsgerät 502 kann zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, ein Computersystem, einen PDA, ein Mobiltelefon oder eine ähnliche Vorrichtung sein, die in der Lage ist, eine elektronische Nachricht zu senden und zu empfangen.

[0047] Das Kommunikationsgerät 502 kann einen Systemspeicher 504 oder ein lokales Dateisystem umfassen. Der Systemspeicher 504 kann zum Beispiel, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einen Nur-Lesen-Speicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) einschliessen. Der ROM kann ein Ein-/Ausgabesystem (BIOS) umfassen. Das BIOS kann elementare Routinen enthalten, die die Informationsübertragung zwischen Elementen oder Komponenten des Kommunikationsgeräts 502 unterstützen. Der Systemspeicher 504 kann ein Betriebssystem 506 enthalten, um den Gesamtbetrieb des Kommunikationsgeräts 502 zu steuern. Der Systemspeicher 504 kann auch ein Zugangsprogramm 508 oder einen WebBrowser umfassen. Der Systemspeicher 504 kann auch Datenstrukturen 510 oder computerausführbaren Code zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine einschliessen, die den Verfahren 200, 300 und 400 jeweils in Fig. 2, 3und 4 entsprechen oder Elemente davon umfassen.

[0048] Der Systemspeicher 504 kann zudem einen Vorlagen-Cachespeicher 512 umfassen, der in Verbindung mit den Verfahren 200, 300 und 400 in Fig. 2, 3 und 4 verwendet werden kann, um den Betrieb einer Turbomaschine anzupassen.

[0049] Das Kommunikationsgerät 502 kann auch einen Prozessor oder eine Verarbeitungseinheit 514 umfassen, um den Betrieb der anderen Komponenten des Kommunikationsgeräts 502 zu steuern. Das Betriebssystem 506, das Zugangsprogramm 508 und die Datenstrukturen 510 können auf dem Prozessor 514 betreibbar sein. Der Prozessor 514 kann durch einen Systembus 516 mit dem Speichersystem 504 und anderen Komponenten des Kommunikationsgeräts 502 verbunden sein.

[0050] Das Kommunikationsgerät 502 kann auch mehrere Ein-/Ausgabe (E/A)-Geräte oder eine Kombination von Ein-/Ausgabegeräten 518 umfassen. Jedes Ein-/Ausgabegerät 518 kann durch eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (nicht in Fig. 5gezeigt) mit dem Systembus 516 verbunden sein. Die Ein-und Ausgabegeräte oder die Kombination von E/A-Geräten 518 erlauben einem Benutzer die Bedienung und den Zugang zum Kommunikationsgerät 502 und die Steuerung des Zugangsprogramms 508 und der Datenstrukturen 510, um auf die Software zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine zuzugreifen, sie zu bedienen und zu steuern. Die E/A-Geräte 518 können eine Tastatur und eine Computer-Zeigervorrichtung oder dergleichen umfassen, um die hierin erläuterten Vorgänge durchzuführen.

[0051] Die E/A-Geräte 518 können zum Beispiel, aber ohne darauf beschränkt zu sein, auch Festplatten, optische, mechanische, magnetische oder Infrarot-Eingabe/Ausgabe-Geräte, Modems oder Ähnliches umfassen. Die E/A-Geräte 518 können verwendet werden, um auf ein Medium 520 zuzugreifen. Das Medium 520 kann computerlesbare oder computerausführbare Anweisungen und andere Information zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System wie z.B. den Kommunikationsgeräten 502 enthalten, speichern, übertragen oder transportieren.

[0052] Das Kommunikationsgerät 502 kann auch andere Geräte umfassen oder daran angeschlossen sein, wie z.B. ein Display oder einen Bildschirm 522. Der Bildschirm 522 kann als Benutzerschnittstelle zum Kommunikationsgerät 502 dienen.

[0053] Das Kommunikationsgerät 502 kann auch eine Festplatte 524 einschliessen. Die Festplatte 524 kann durch eine Festplattenschnittstelle (nicht in Fig. 5gezeigt) mit dem Systembus 516 kommunizieren. Die Festplatte 524 kann auch Bestandteil des lokalen Dateisystems oder Systemspeichers 504 sein. Programme, Software und Daten für den Betrieb des Kommunikationsgeräts 502 können zwischen dem Systemspeicher 504 und der Festplatte 524 übertragen und ausgetauscht werden.

[0054] Das Kommunikationsgerät 502 kann mit mindestens einer Anlagensteuerung 526 kommunizieren und über ein Netzwerk 528 auf andere Server oder andere Kommunikationsgeräte wie das Kommunikationsgerät 502 zugreifen. Der Systembus 516 kann durch eine Netzschnittstelle 530 mit dem Netzwerk 528 verbunden sein. Die Netzschnittstelle 530 kann ein Modem, eine Ethernet-Karte, ein Router, ein Gateway oder dergleichen zum Anschluss an das Netzwerk 528 sein. Die Verbindung kann eine verdrahtete oder drahtlose Verbindung sein. Das Netzwerk 528 kann das Internet, ein privates Netzwerk, ein Intranet oder Ähnliches sein.

[0055] Die mindestens eine Anlagensteuerung 526 kann auch einen Systemspeicher 532 umfassen, der ein Dateisystem, ROM, RAM, und dergleichen einschliessen kann. Der Systemspeicher 532 kann ein Betriebssystem 534 wie das Betriebssystem 506 in den Kommunikationsgeräten 502 umfassen. Der Systemspeicher 532 kann auch Datenstrukturen 536 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine aufweisen. Die Datenstrukturen 536 können die gleichen Vorgänge wie die umfassen, die in Bezug auf die Verfahren 200, 300 und 400 zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine beschrieben wurden. Der Server-Systemspeicher 532 kann auch andere Dateien 538, Anwendungen, Module und dergleichen einschliessen.

[0056] Die mindestens eine Anlagensteuerung 526 kann auch einen Prozessor 542 oder eine Verarbeitungseinheit zur Steuerung des Betriebs anderer Geräte in der mindestens einen Anlagensteuerung 526 umfassen. Die mindestens eine Anlagensteuerung 526 kann auch E/A-Geräte 544 aufweisen. Die E/A-Geräte 544 können den E/A-Geräten 518 der Kommunikationsgeräte 502 entsprechen. Die mindestens eine Anlagensteuerung 526 kann zudem andere Geräte 546 wie einen Bildschirm oder dergleichen umfassen, um zusammen mit den E/A-Geräten 544 eine Schnittstelle zur mindestens einen Anlagensteuerung 526 bereitzustellen. Die mindestens eine Anlagensteuerung 526 kann auch eine Festplatte 548 aufweisen. Ein Systembus 550 kann die verschiedenen Komponenten des Servers 526 verbinden. Eine Netzschnittstelle 552 kann die mindestens eine Anlagensteuerung 526 über den Systembus 550 mit dem Netzwerk 528 verbinden.

[0057] Die Flussdiagramme und Blockdiagramme in den Zeichnungen veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Arbeitsweise möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogramm-Produkten nach verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Schritt in den Fluss- oder Blockdiagrammen ein Modul, Segment, oder Code-Teil darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion (en) umfassen. Es ist auch anzumerken, dass in einigen alternativen Implementierungen die Funktionen, die in einem Schritt genannt werden, in einer anderen Reihenfolge als gezeigt auftreten können. Zum Beispiel können zwei Schritte, die aufeinanderfolgend gezeigt werden, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Schritte können je nach der betroffenen Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist auch anzumerken, dass jeder Schritt in den dargestellten Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammen und Kombinationen von Schritten in den dargestellten Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammen durch Spezialhardwaresysteme implementiert werden kann, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder durch Kombinationen von Spezialhardware und Computeranweisungen.

[0058] Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Hierin schliessen die Singularformen «ein(e)», «der/die/das» auch die Pluralformen ein, ausser, wenn der Kontext eindeutig etwas anderes angibt. Ferner versteht es sich, dass die Begriffe «einschliessen» und/oder «umfassen», wenn sie in dieser Patentschrift benutzt werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder den Zusatz einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen daraus nicht ausschliessen.

[0059] Auch wenn hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, versteht es sich, dass jede Anordnung, die ausgelegt ist, um den gleichen Zweck zu erfüllen, für die gezeigten spezifischen Ausführungsformen eingesetzt werden kann, und dass die Erfindung in anderen Umgebungen andere Anwendungen hat. Es ist beabsichtigt, dass diese Anmeldung Anpassungen oder Varianten der vorliegenden Erfindung einschliesst. Die folgenden Ansprüche sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen einschränken.

Claims (10)

1. Verfahren zur Anpassung des Betriebs einer Turbomaschine (105), wobei die Turbomaschine (105) einen Abgasstrom (170) erzeugt und einen Einlassabschnitt (110) aufweist; wobei das Verfahren umfasst: das Vorsehen mindestens eines Abgasrückführungssystems (AGR-Systems) (107), umfassend: mindestens eine AGR-Strom-Konditioniervorrichtung (135) und mindestens eine Durchflussregelvorrichtung; wobei die AGR den Abgasstrom (170) zu einem Einlassabschnitt (110) der Turbomaschine (105) rückführt; das Bestimmen einer Zusammensetzung eines Einlassfluids (210); wobei die Zusammensetzung den mindestens einen Bestandteil einschliesst; und das Anpassen einer Sollabgastemperatur der Turbomaschine (105) auf der Basis der Zusammensetzung des Einlassfluids, (250).

2. Verfahren nach Anspruch 1, ausserdem umfassend das Empfangen von Turbomaschinenbetriebsdaten (220), wobei die Turbomaschinenbetriebsdaten ein Verdichterdruckverhältnis und eine Abgastemperatur einschliessen;

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Empfangens von Turbomaschinenbetriebsdaten das Wählen mindestens einer Ersatzsteuerkurve (230) aus einer Steuerkurvenbibliothek (240) umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 2, ausserdem umfassend das Verwenden der Einlasszusammensetzung und der Turbomaschinenbetriebsdaten, um die Ersatzsteuerkurve (230) zu wählen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, ausserdem umfassend das Interpolieren zwischen einer ersten Ersatzsteuerkurve und einer zweiten Ersatzsteuerkurve, um die Sollabgastemperatur (250) zu bestimmen.

6. Verfahren nach Anspruch 2, ausserdem umfassend ein Turbomaschinenbetriebsmodell, wobei das Turbomaschinenbetriebsmodell eine Ersatzsollabgastemperatur (340) bestimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, ausserdem umfassend das Anwenden der Ersatzsollabgastemperatur (350).

8. Verfahren nach Anspruch 2, ausserdem umfassend: das Prüfen einer Steuerkurve (430); und das Wählen mindestens eines Anpassungsfaktors aus einer Anpassungsfaktortabelle (440).

9. Verfahren nach Anspruch 8, ausserdem umfassend das Prüfen, beim Wählen des mindestens einen Anpassungsfaktors, der Einlasszusammensetzung und der Turbomaschinenbetriebsdaten (410, 420).

10. Verfahren nach Anspruch 9, ausserdem umfassend das Anwenden des Anpassungsfaktors auf die Steuerkurve (460), wobei der Anpassungsfaktor die Sollabgastemperatur modifiziert.