CH707761A2 - Verfahren zur Abstimmung eines Gasturbinentriebwerks. - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Abstimmung eine Gasturbine beinhaltet den Schritt des Aufnehmens einer ersten Anzahl von Betriebsparametern (48), während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird. Weiter beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern (48) bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer dritten Betriebsbedingung, um eine dritte Anzahl von Betriebsparametern (48) bei der dritten Betriebsbedingung zu messen, wobei sich die erste, zweite und dritte Betriebsbedingung unterscheiden. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors (54) auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern. Das Verfahren beinhaltet zudem den Schritt des Einstellens des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors (54).

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und speziell Systeme und Verfahren zur Verwendung bei der Abstimmung von Gasturbinen.

[0002] Zumindest einige bekannte Gasturbinentriebwerke enthalten Steuereinrichtungen zur Überwachung und Regelung/Steuerung ihres Betriebs. Bekannte Steuereinrichtungen steuern das Verbrennungssystem des Gasturbinentriebwerks und sonstige betriebliche Aspekte des Gasturbinentriebwerks unter Verwendung von Betriebsparametern des Triebwerks. Zumindest einige bekannte Steuereinrichtungen nehmen Betriebsparameter auf, die die aktuelle Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks kennzeichnen, definieren mittels physikalisch begründeter Modelle oder Übertragungsfunktionen Betriebsgrenzen und wenden die Betriebsparameter auf die Betriebsgrenzenmodelle an. Darüber hinaus wenden zumindest einige bekannte Steuereinrichtungen die Betriebsparameter auch auf Zeitplanungsalgorithmen an, ermitteln Fehlerterme und steuern Beschränkungen durch Einstellen eines oder mehrerer Wirkparameter des Gasturbinentriebwerks. Allerdings können zumindest einige Betriebsparameter nicht gemessene Parameter sein, z.B. Parameter, die sich nur schwer mittels Sensoren messen lassen. Einige derartiger Parameter beinhalten die Zündtemperatur (d.h. die Turbinenleitschaufelauslasstemperatur der Stufe 1), die Brennkammerauslasstemperatur und/oder die Leitapparatein-lasstemperatur der Turbinenstufe 1.

[0003] Zumindest einige bekannte Gasturbinensteuerungssysteme regeln/steuern oder überwachen nicht gemessene Betriebsparameter mittelbar mittels gemessener Parameter, z.B. Druck und Temperatur des Verdichtereinlasses, Druck und Temperatur des Verdichterauslasses, Druck und Temperatur der Turbinenabgase, Zustrom und Temperatur des Brennstoffs, Umgebungsbedingungen und/oder die Generatorleistung. Allerdings sind die Werte indirekter Parameter mit Unsicherheiten behaftet, und die zugehörigen Gasturbinen müssen möglicherweise abgestimmt werden, um Verbrennungsdynamik und Emissionen zu reduzieren. Aufgrund der Unsicherheit nicht gemessener Parameter werden für Gasturbinentriebwerke, die derartige bekannte Steuer-/Regelsysteme verwenden, Konstruktionsgrenzen genutzt. Um vor Betriebsgrenzen des ungünstigsten Falls zu schützen und diese in Einklang zu bringen, kann die Verwendung derartige Konstruktionsgrenzen die Leistung des Gasturbinentriebwerks bei vielen Betriebsbedingungen reduzieren. Darüber hinaus sind viele solche bekannte Steuer-/Regelsysteme nicht in der Lage, die Zündtemperatur oder Abgastemperatur des Gasturbinentriebwerks genau zu berechnen, was in Einrichtungen mit mehr als einem Gasturbinentriebwerk zu einem leistungsschwächeren Triebwerk und zu einer Abweichung von Triebwerk zu Triebwerk führen kann.

[0004] Die Verringerung einer Abweichung der Zündtemperatur von Triebwerk zu Triebwerk hat sich im Falle industrieller Gasturbinen als problematisch erwiesen. Beispielsweise ist die Zündtemperatur eine Funktion vieler unterschiedlicher Variablen, zu denen Abweichungen bei den Komponenten des Gasturbinentriebwerks und deren Anordnung gehören. Diese Abweichungen sind auf Toleranzen zurückzuführen, die für die Herstellung, den Einbau und den Zusammenbau der Gasturbinenteile erforderlich sind. Darüber hinaus sind die Steuerungselemente und Sensoren, die zur Messung der Betriebsparameter der Gasturbine genutzt werden, hinsichtlich ihrer Messwerte gewissen Unsicherheiten/Ungenauigkeiten unterworfen. Die Unsicherheiten des Messwerterfassungssystems, das zur Erfassung der Werte der gemessenen Betriebsparameter genutzt wird, und die Triebwerkskomponentenabweichungen führen unvermeidlich zu einer Abweichung der nicht gemessenen Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks, z.B. der Zündtemperatur. Das Zusammenwirken dieser spezifischen Ungenauigkeiten erschwert es, die konstruktionsmässig angestrebte Zündtemperatur einer Gasturbine bei einem bekannten Satz von Umgebungsbedingungen zu erzielen, und führt zu einer Abweichung der Zündtemperatur von Triebwerk zu Triebwerk.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0005] In einem Aspekt ist ein Verfahren zur Abstimmung eines im Betrieb befindlichen Gasturbinentriebwerks geschaffen. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Aufnehmen einer ersten Anzahl von Betriebsparametern, während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird. Weiter beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer dritten Betriebsbedingung, um eine dritte Anzahl von Betriebsparametern bei der dritten Betriebsbedingung zu messen, wobei sich die erste, zweite und dritte Betriebsbedingung unterscheiden. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern. Das Verfahren beinhaltet ausserdem den Schritt des Einstellens des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors.

[0006] Das Verfahren kann dafür sorgen, dass der Schritt des Aufnehmens der ersten Anzahl von Betriebsparametern ein Aufnehmen der ersten Anzahl von Betriebsparametern von wenigstens einem Überwachungssensor beinhaltet, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist.

[0007] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass der Schritt des Aufnehmens einer ersten Anzahl von Betriebsparametern, während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird, ein Aufnehmen einer ersten Anzahl von Betriebsparametern beinhaltet, während die Gasturbine bei einer nominalen Zündtemperatur, einer nominalen Abgastemperatur, einer nominalen Leistungsabgabe oder einem nominalen Emissionspegel betrieben wird.

[0008] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass der Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors ein Anwenden der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern auf wenigstens ein Betriebsgrenzenmodell und/oder auf einen Zeitplanungsalgorithmus beinhaltet, der durch eine Steuereinrichtung ausgeführt wird.

[0009] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern eine berechnete Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks zu ermitteln.

[0010] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass der Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors beinhaltet, eine nominale Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung zu vergleichen, um einen Differenzwert zu berechnen.

[0011] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass der Schritt des Vergleichens der nominalen Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung ein Vergleichen der nominalen Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung mittels einer Steuereinrichtung beinhaltet, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist.

[0012] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass der Schritt des Einstellens des Betriebs des Gasturbinentriebwerks beinhaltet, eine Steuereinrichtung, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist, unter Verwendung des Korrekturfaktors zu modifizieren.

[0013] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem die Schritte beinhalten: Erzeugen mehrerer Korrekturfaktoren; und Auswählen wenigstens eines der mehreren Korrekturfaktoren für den Einsatz zur Steuerung des Gasturbinentriebwerks.

[0014] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass die Schritte (a) bis (e) während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks periodisch wiederholt werden.

[0015] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass wenigstens der Schritt (a), (b) und/oder (c) wiederholt werden.

[0016] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass die Schritte (a) bis (e) automatisch durch eine Steuereinrichtung ausgeführt werden, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist.

[0017] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass das Einstellen des Betriebs des Gasturbinentriebwerks den Schritt des Einstellens einer nominalen Betriebsbedingung auf der Grundlage des Korrekturfaktors beinhaltet.

[0018] In einem weiteren Aspekt ist ein System zum Einstellen der Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung einer Gasturbine geschaffen. Das System enthält wenigstens einen Überwachungssensor, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist. Der wenigstens eine Überwachungssensor ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Betriebsparameter, der dem Gasturbinentriebwerk zugeordnet ist, an eine Steuereinrichtung zu übermitteln. Das System enthält zudem wenigstens einen Präzisionssensor, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist. Der wenigstens eine Präzisionssensor ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Präzisionsbetriebsparameter, der dem Gasturbinentriebwerk zugeordnet ist, an eine Kalibrierungscomputervorrichtung zu übermitteln. Darüber hinaus enthält das System eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Betrieb des Gasturbinentriebwerks zu regeln/steuern und wenigstens einen Betriebsparameter von wenigstens einem Überwachungssensor aufzunehmen. Ausserdem enthält das System eine Kalibrierungscomputervorrichtung. Die Kalibrierungscomputervorrichtung ist dazu eingerichtet, den durch den Präzisionssensor übermittelten Präzisionsbetriebsparameter aufzunehmen.

[0019] Die Kalibrierungscomputervorrichtung des Systems kann eine Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ein Signal an die Steuereinrichtung zu übermitteln.

[0020] Die Steuereinrichtung jedes der oben erwähnten Systeme kann ferner dazu eingerichtet sein, den Betrieb des Gasturbinentriebwerks bei einer ersten Betriebsbedingung zu steuern, die eine nominale Zündtemperatur oder eine nominale Abgastemperatur beinhaltet, wobei die erste Betriebsbedingung auf dem wenigstens einen Betriebsparameter begründet ist.

[0021] Darüber hinaus ist in einem weiteren Aspekt ein alternatives Verfahren zum Abstimmen eines im Betrieb befindlichen Gasturbinentriebwerks geschaffen. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer ersten Betriebsbedingung, um eine erste Anzahl von Betriebsparametern bei der ersten Betriebsbedingung zu messen. Weiter beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen, wobei die erste und die zweite Betriebsbedingung sich unterscheiden. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der ersten Anzahl von Betriebsparametern und/oder der zweiten Anzahl von Betriebsparametern mittels einer Kalibrierungscomputervorrichtung. Das Verfahren beinhaltet ausserdem, dass der Schritt des Einstellens des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors beinhaltet, eine mit dem Gasturbinentriebwerk verbundene Steuereinrichtung mittels des Korrekturfaktors zu modifizieren.

[0022] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass das Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer ersten Betriebsbedingung ein Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer nominalen Zündtemperatur, einer nominalen Abgastemperatur, einer nominalen Leistungsabgabe oder einem nominalen Emissionspegel beinhaltet.

[0023] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, eine berechnete Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage mindestens der ersten Anzahl von Betriebsparametern und der zweiten Anzahl von Betriebsparametern zu ermitteln.

[0024] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann beinhalten, dass das Erzeugen eines Korrekturfaktors beinhaltet, eine nominale Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung zu vergleichen, um einen Differenzwert zu berechnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0025] <tb>Fig. 1<SEP>veranschaulicht in einem Schema ein exemplarisches Gasturbinentriebwerk, das ein exemplarisches Regelungs-/Steuerungssystem verwendet; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine schematische Ansicht einer exemplarischen Regelungsarchitektur, die in Zusammenhang mit dem Regelungs-/Steuerungssystem von Fig. 1 verwendet werden kann, um den Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Gasturbine zu regeln/steuern; <tb>Fig. 3<SEP>veranschaulicht in einem Graphen eine wahrscheinlichkeitstheoretische Simulation der Betriebsbedingungen einer statistisch signifikanten Anzahl des Gasturbinentriebwerks von Fig. 1 anhand des Modells des Gasturbinentriebwerks, das durch das Regelungs-/Steuerungssystem von Fig. 1 genutzt wird; <tb>Fig. 4<SEP>zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens, das durchgeführt werden kann, um die Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung der in Fig. 1 gezeigten Gasturbine einzustellen; <tb>Fig. 5<SEP>veranschaulicht anhand eines Graphen der wahrscheinlichkeitstheoretischen Simulation von Fig. 3 , wie eine Abweichung der Zündtemperatur durch den Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Gasturbinentriebwerks gegenüber einer nominalen Leistungsabgabe verringert wird; <tb>Fig. 6<SEP>zeigt nominale Leistungsabgabelinien, die zwischen den in Fig. 5 gezeigten Begrenzungslinien angeordnet sind, und die in vier Quadranten unterteilt sind; <tb>Fig. 7<SEP>veranschaulicht schematisch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten Gasturbinentriebwerks mit einer Kalibrierungscomputervorrichtung; <tb>Fig. 8<SEP>zeigt in einem Blockschaltbild die Kalibrierungscomputervorrichtung von Fig. 7 , die genutzt werden kann, um die Überwachung einer beliebigen Komponente der Ausrüstung, des Systems und des Verfahrens durchzuführen, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, die Überwachung der Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks von Fig. 1 ; und <tb>Fig. 9<SEP>zeigt ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens, das durchgeführt werden kann, um die Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung des in Fig. 1 gezeigten Gasturbinentriebwerks einzustellen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0026] Fig. 1 veranschaulicht in einem Schema ein exemplarisches Gasturbinentriebwerk 10, das ein exemplarisches Regelungs-/Steuerungssystem 18 verwendet. In dem Ausführungsbeispiel enthält das Gasturbinentriebwerk 10 einen Verdichter 12, eine Brennkammeranordnung 14, eine Turbine 16, die mit dem Verdichter 12 antriebsmässig verbunden ist, und ein Computersteuerungssystem bzw. die Steuereinrichtung 18. Ein Einlasskanal 20 zu dem Verdichter 12 führt dem Verdichter 12 Umgebungsluft und, in manchen Fällen, eingespritztes Wasser zu. Der Kanal 20 kann Kanäle, Filter, Siebe oder Schall absorbierende Vorrichtungen beinhalten, die zu einem Druckabfall der Umgebungsluft beitragen, die durch den Einlasskanal 20 hindurch und in die Einlassleitschaufeln (IGV) 21 des Verdichters 12 strömt. Von dem Gasturbinentriebwerk 10 stammende Verbrennungsgase werden durch den Auslasskanal 22 gelenkt. Der Auslasskanal 22 kann schallabsorbierende Materialien und Emissionsüberwachungsvorrichtungen enthalten, die einen Gegendruck in das Gasturbinentriebwerk 10 einführen. Ein Betrag von Einlassdruckverlusten und des Gegendrucks kann im Laufe der Zeit aufgrund der Hinzufügung von Komponenten zu dem Einlasskanal 20 und zu dem Auslasskanal 22, und/oder aufgrund von Staub oder Schmutz variieren, der den Einlasskanal 20 bzw. den Auslasskanal 22 verstopft. In dem Ausführungsbeispiel treibt das Gasturbinentriebwerk 10 einen Generator 24 an, der elektrische Leistung erzeugt.

[0027] In dem Ausführungsbeispiel erfassen mehrere Überwachungssensoren 26 während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 vielfältige Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10, des Generators 24 und/oder der unmittelbaren Umgebung. In vielen Fällen können mehrere redundante Überwachungssensoren 26 dieselbe Betriebsbedingung erfassen. Beispielsweise können Gruppen von redundanten Temperaturregulierungssensoren 26 die Umgebungstemperatur, die Verdichterausgabetemperatur, die Turbinenabgastemperatur und/oder sonstige Betriebstemperaturen des (nicht gezeigten) Gasstroms überwachen, der das Gasturbinentriebwerk 10 durchströmt. Desgleichen können Gruppen sonstiger redundanter Druckregulierungssensoren 26 den Umgebungsdruck, statische und dynamische Druckpegel an dem Verdichter 12 und an dem Auslass der Turbine 16 und/oder sonstige Parameter in dem Gasturbinentriebwerk 10 überwachen. Die Überwachungssensoren 26 können, ohne darauf beschränken zu wollen, Strömungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilstellungssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren und/oder beliebige sonstige Vorrichtungen beinhalten, die genutzt werden können, um unterschiedliche Betriebsparameter während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 zu erfassen.

[0028] In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff «Parameter» Eigenschaften, die genutzt werden können, um die Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 zu definieren, z.B. Temperaturen, Druckwerte und/oder Gasströme an definierten Orten in dem Gasturbinentriebwerk 10. Einige Parameter werden gemessen, d.h. sie werden erfasst und sind unmittelbar bekannt, während andere Parameter durch ein Modell berechnet und somit geschätzt werden und mittelbar bekannt sind. Einige Parameter können zu Beginn durch einen Anwender in die Steuereinrichtung 18 eingegeben werden. Die gemessenen, geschätzten oder durch den Benutzer eingegebenen Parameter repräsentieren eine vorgegebene Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks 10.

[0029] Ein Brennstoffsteuerungssystem 28 regelt eine Brennstoffzustrommenge von einem (nicht gezeigten) Brennstoffvorrat zu der Brennkammeranordnung 14, eine Menge, die auf (nicht gezeigte) primäre und sekundäre Brennstoffdüsen aufgeteilt ist, und eine Menge, die mit sekundärer Luft gemischt wird, die in die Brennkammeranordnung 14 strömt. Das Brennstoffsteuerungssystem 28 kann ausserdem eine Brennstoffart für die Verwendung in der Brennkammer 14 auswählen. Das Brennstoffsteuerungssystem 28 kann eine gesonderte Einheit oder eine Komponente der Steuereinrichtung 18 sein.

[0030] Die Steuereinrichtung 18 kann ein Computersystem sein, das wenigstens einen (nicht gezeigten) Prozessor und wenigstens eine (nicht gezeigte) Speichereinrichtung aufweist, die Arbeitsschritte ausführt, um den Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10 wenigsten teilweise auf der Grundlage von Eingabesignalen des Überwachungssensors 26 und von Befehlen von Bedienpersonen zu steuern/regeln. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Modell des Gasturbinentriebwerks 10 beinhalten. Schritte, die durch die Steuereinrichtung 18 ausgeführt werden, können beispielsweise folgendes beinhalten: Erfassen oder Nachbilden von Betriebsparametern, Nachbilden von Betriebsgrenzen, Anwenden von Betriebsgrenzenmodellen, oder Anwenden von Zeitplanungsalgorithmen, die den Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10, z.B. durch Regeln eines Brennstoffzustroms zu der Brennkammeranordnung 14, steuern. Die Steuereinrichtung 18 vergleicht Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks 10 mit Betriebsgrenzenmodellen oder Zeitplanungsalgorithmen, die durch das Gasturbinentriebwerk 10 genutzt werden, um Steuerungsausgabesignale zu erzeugen, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine Zündtemperatur. Steuerbefehle, die durch die Steuereinrichtung 18 erzeugt werden, können ein Brennstoffstellglied 27 an dem Gasturbinentriebwerk 10 verlassen, den Brennstoffzustrom, die Brennstoffaufteilungen und/oder eine Brennstoffart, die zwischen dem Brennstoffvorrat und den Brennkammeranordnungen 14 kanalisiert ist, selektiv zu regeln. Andere Steuerbefehle können erzeugt werden, um Stellglieder 29 zu veranlassen, eine relative Stellung von Einlassleitschaufeln 21 einzustellen, eine Einlassabzapfwärme anzupassen, oder sonstige Regulierungsvorgabewerte an dem Gasturbinentriebwerk 10 zu aktivieren.

[0031] Betriebsparameter zeigen allgemein die Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 an, z.B. Temperaturen, Druckwerte und Gasströme an definierten Orten in dem Gasturbinentriebwerk 10 und bei vorgegebenen Betriebsbedingungen. Einige Betriebsparameter werden gemessen, d.h. erfasst, und sind unmittelbar bekannt, während andere Betriebsparameter durch ein Modell geschätzt werden, und auf indirektem Weg bekannt sind. Betriebsparameter, die geschätzt oder nachgebildet sind, können auch als geschätzte Betriebsparameter bezeichnet sein und beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine Zündtemperatur und/oder eine Abgastemperatur beinhalten. Betriebsgrenzenmodelle können durch eine oder mehrere physikalische Bereichsgrenzen des Gasturbinentriebwerks 10 definiert sein und können somit optimale Bedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 bei jeder Begrenzung repräsentieren. Darüber hinaus können Betriebsgrenzenmodelle von beliebigen sonstigen Begrenzungen oder Betriebsbedingungen unabhängig sein. Zeitplanungsalgorithmen können genutzt werden, um Vorgabewerte für die Turbinensteuerungsstellglieder 27, 29 zu bestimmen, um zu veranlassen, dass das Gasturbinentriebwerk 10 innerhalb vorgegebener Grenzwerte arbeitet. Gewöhnlich schützen Zeitplanungsalgorithmen vor Extremszenarien und enthalten integrierte Annahmen, die auf gewissen Betriebsbedingungen begründet sind. Betriebsgrenzensteuerung ist ein Verfahren, durch das eine Steuereinrichtung, z.B. die Steuereinrichtung 18, in der Lage ist, Turbinensteuerungsstellglieder 27, 29 einzustellen, um zu veranlassen, dass das Gasturbinentriebwerk 10 bei einer bevorzugten Bedingung arbeitet.

[0032] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer exemplarischen Regelungsarchitektur 200, die in Zusammenhang mit der (in Fig. 1 gezeigten) Steuereinrichtung 18 verwendet werden kann, um den Betrieb des (in Fig. 1 gezeigten) Gasturbinentriebwerks 10 zu steuern. Im Besonderen ist die Regelungsarchitektur 200 in dem Ausführungsbeispiel in der Steuereinrichtung 18 durchgeführt und enthält ein modellgestütztes Steuerungs-(MBC)-Modul 56. Das MBC-Modul 56 ist ein robustes, hohe Genauigkeit aufweisendes, physikalisch begründetes Modell des Gasturbinentriebwerks 10. Das MBC-Modul 56 nimmt gemessene Bedingungen als Eingabebetriebsparameter 48 auf. Solche Parameter 48 können, ohne darauf beschränken zu wollen, Druck und Temperatur der Umgebung, Ströme und Temperatur des Brennstoffs, Einlassabzapfwärme und/oder Generatorleistungsverluste beinhalten. Das MBC-Modul 56 wendet die Eingabebetriebsparameter 48 auf das Gasturbinenmodell an, um eine nominale Zündtemperatur 50 (oder eine nominale Betriebsbedingung 428) zu ermitteln. Das MBC-Modul 56 kann auf einer beliebigen Plattform durchgeführt werden, die den Betrieb der Regelungsarchitektur 200 und des Gasturbinentriebwerks 10, wie es hier beschrieben ist, gestattet.

[0033] Ausserdem enthält die Regelungsarchitektur 200 in dem Ausführungsbeispiel ein adaptives Echtzeit-Triebwerkssimulations-(ARES)-Modul 58, das gewisse Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks 10 schätzt. Beispielsweise berechnet das ÄRES-Modul 58 in einem Ausführungsbeispiel Betriebsparameter, die nicht unmittelbar erfasst sind, beispielsweise jene, die durch die Überwachungssensoren 26 für die Verwendung in Steueralgorithmen erzeugt sind. Das ARES-Modul 58 schätzt ausserdem Betriebsparameter, die gemessen sind, so dass die geschätzten und gemessenen Bedingungen verglichen werden können. Der Vergleich wird genutzt, um das ARES-Modul 58 automatisch abzustimmen, ohne den Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10 zu unterbrechen.

[0034] Das ARES-Modul 58 nimmt Eingabebetriebsparameter 48 auf, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Druck und Temperatur der Umgebung, Verdichtereinlassleitschaufelstellung, Brennstoffzustrom, Einlassabzapfwärmestrom, Generatorleistungsverluste, Einlass- und Auslasskanaldruckverluste und/oder Verdichtereinlasstemperatur. Das ARES-Modul 58 erzeugt anschliessend geschätzte Betriebsparameter 60, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine Abgastemperatur 62, einen Verdichterausgabedruck und/oder eine Verdichterausgabetemperatur. In dem Ausführungsbeispiel verwendet das ARES-Modul 58 geschätzte Betriebsparameter 60 in Kombination mit eingegebenen Betriebsparametern 48 als Eingaben für das Gasturbinenmodell, um Ausgabesignale, beispielsweise eine berechnete Zündtemperatur 64, zu erzeugen.

[0035] In dem Ausführungsbeispiel nimmt die Steuereinrichtung 18 eine berechnete Zündtemperatur 52 als ein Eingabesignal auf. Die Steuereinrichtung 18 verwendet einen Komparator 70, um die berechnete Zündtemperatur 52 mit der nominalen Zündtemperatur 50 zu vergleichen, um einen Korrekturfaktor 54 zu erzeugen. Der Korrekturfaktor 54 wird verwendet, um die nominale Zündtemperatur 50 in dem MBC-Modul 56 einzustellen, um eine korrigierte Zündtemperatur 66 zu erzeugen. Die Steuereinrichtung 18 verwendet einen Komparator 74, um die Steuerungsausgabesignale von dem ARES-Modul 58 und die Steuerungsausgabesignale von dem MBC-Modul 56 zu vergleichen, um einen Differenzwert zu erzeugen. Dieser Differenzwert wird anschliessend in eine (nicht gezeigte) Kaiman-Filter-Korrekturmatrix eingegeben, um normalisierte Korrekturfaktoren zu erzeugen, die an die Steuereinrichtung 18 für die Verwendung in einer kontinuierlichen Abstimmung des Steuerungsmodells des ARES-Moduls 58 ausgegeben werden, so dass eine verbesserte Steuerung des Gasturbinentriebwerks 10 ermöglicht wird. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel nimmt die Steuereinrichtung 18 den Abgastemperaturkorrekturfaktor 68 als eine Eingabe auf. Der Abgastemperaturkorrekturfaktor 68 kann genutzt werden, um die Abgastemperatur 62 in dem ARES-Modul 58 einzustellen.

[0036] Fig. 3 veranschaulicht in einem Graphen eine wahrscheinlichkeitstheoretische Simulation der Betriebsbedingungen einer statistisch signifikanten Anzahl des Gasturbinentriebwerks 10 von Fig. 1 anhand des Modells des Gasturbinentriebwerks, das durch die Steuereinrichtung 18 genutzt wird. Der Graph trägt die Leistungsabgabe gegenüber der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 ab. Die Linie 300 ist das lineare Regressionsmodell für die Vielzahl von Datenwerten 308. Linien 302 repräsentieren das Prognoseintervall einer Wahrscheinlichkeit von 99 %, das den Datenwerten 308 entspricht. Weiter repräsentiert eine Linie 304 die nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Zündtemperatur 50 für das Gasturbinentriebwerk 10 und eine Linie 306 repräsentiert eine nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Leistungsabgabe für das Gasturbinentriebwerk 10. In dem Ausführungsbeispiel weist die in Fig. 2 gezeigte wahrscheinlichkeitstheoretische Simulation eine angenäherte Varianz der Zündtemperatur von 80 Einheiten auf. Diese Varianz kann auf die Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und die Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Überwachungssensoren 26 zurückgeführt werden.

[0037] Im Vorliegenden ist ein Verfahren zur Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 beschrieben, das eine Reduzierung der Abweichung der tatsächlichen Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks 10 ermöglicht, z.B. der Zündtemperatur und/oder Abgastemperatur, was eine Reduzierung der Abweichung der Leistungsabgabe, der Emissionen und der Lebensdauer des Gasturbinentriebwerks 10 ermöglicht. Das Verfahren kann als ein gesondertes Verfahren zur Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 während des Einbaus und in unterschiedlichen Zeiträumen durchgeführt werden, oder kann in der Steuereinrichtung 18 eingerichtet sein, um periodisch in einem vorbestimmtem Intervall und/oder fortlaufend während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 abzulaufen. Dieses Verfahren misst die Gasturbinenzündtemperatur nicht unmittelbar, da die Zündtemperatur, wie zuvor erörtert, ein geschätzter Parameter ist. Dieses Verfahren liefert jedoch unmittelbar gemessene Parameter, die sehr plausible Indikatoren für die Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 sind.

[0038] Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 400, das durchgeführt werden kann, um die Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung des (in Fig. 1 gezeigten) Gasturbinentriebwerks 10 einzustellen. Um den Abstimmungsvorgang in dem Ausführungsbeispiel durchzuführen, regelt/steuert die Steuereinrichtung 18 das Gasturbinentriebwerk 10 und veranlasst es, eine erste Betriebsbedingung 420 anzunehmen, z.B. die nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Zündtemperatur 50 oder die nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Abgastemperatur 62 für den aktuellen Satz von Umgebungsbedingungen, die durch die Steuereinrichtung 18 gemessen sind. Aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Überwachungssensoren 26, ist die erste Betriebsbedingung 420, z.B. die Betriebszündtemperatur, des Gasturbinentriebwerks 10 unbekannt; jedoch repräsentieren die in Fig. 2 gezeigten wahrscheinlichkeitstheoretischen Simulationsdaten die Abweichung der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 mit einer Wahrscheinlichkeit von 99 %. Wie oben beschrieben, ist die Zündtemperatur keine unmittelbar messbare Grösse; jedoch sind die Leistungsabgabe und Emissionen der Turbine unmittelbar messbare Grössen mit angemessener Genauigkeit und werden mit der Zündtemperatur korreliert. Nachdem veranlasst ist, dass das Gasturbinentriebwerk 10 die erste Betriebsbedingung 420 oder die nominale Zündtemperatur 50 annimmt, nimmt die Steuereinrichtung 18 unter Verwendung der Überwachungssensoren 26 Eingabebetriebsparameter 48 auf 402, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, die Leistungsabgabe und Emissionen der Turbine. In einer Abwandlung kann der Schritt der Veranlassung der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, die erste Betriebsbedingung anzunehmen 420 und Eingabebetriebsparameter 48 zu empfangen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl eingegebener Betriebsparameter 48 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu verringern, die den eingegebenen Betriebsparametern 48 aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Überwachungssensoren 26 anhaftet.

[0039] In dem Ausführungsbeispiel werden die unmittelbar messbaren Eingabebetriebsparameter 48, z.B. die Leistungsabgabe und Emissionen der Turbine, die durch die Steuereinrichtung 18 aufgenommen sind, mit der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 korreliert. Allerdings führt der einzelne Datenpunkt zu einer erheblichen Unsicherheit mit Blick darauf, ob das Gasturbinentriebwerk 10 tatsächlich bei dem gewünschten Temperaturpegel arbeitet. Um in dem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, eine genaue Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 zu ermöglichen, veranlasst 404 die Steuereinrichtung 18 weiter, dass das Gasturbinentriebwerk 10 eine zweite Betriebsbedingung 422 annimmt, z.B. die nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Leistungsabgabe 306. Die Steuereinrichtung 18 nimmt unter Verwendung der Überwachungssensoren 26 Eingabebetriebsparameter 48 auf, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Turbinenemissionen, und geschätzte Betriebsparameter 60, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine geschätzte Zündtemperatur. In einer Abwandlung kann, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf den ersten Schritt erörtert, der zweite Schritt des Veranlassens der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, die zweite Betriebsbedingung 422 anzunehmen und Eingabebetriebsparameter 48 und geschätzte Betriebsparameter 60 aufzunehmen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl von Eingabebetriebsparametern 48 und von geschätzten Betriebsparametern 60 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu reduzieren, die den Eingabebetriebsparametern 48 und den geschätzten Betriebsparametern 60 zugeordnet ist. Fig. 5 zeigt veranschaulicht anhand eines Graphen der wahrscheinlichkeitstheoretischen Simulation von Fig. 3 , wie eine Abweichung der Zündtemperatur verringert wird, indem das Gasturbinentriebwerk 10 betrieben wird, um die zweite Betriebsbedingung 422, oder die nominale Leistungsabgabe 306 anzunehmen. In dem Ausführungsbeispiel repräsentieren Datenpunkte 502 und 504 ein spezielles Gasturbinentriebwerk 10. Beispielsweise weist ein durch den Datenpunkt 502 repräsentiertes Gasturbinentriebwerk 10 eine Leistungsabgabe auf, die die nominale Leistungsabgabe 306 überschreitet. Ein durch Datenpunkt 504 repräsentiertes Gasturbinentriebwerk 10 weist eine die nominale Leistungsabgabe 306 unterschreitende Leistungsabgabe auf. Wenn die Steuereinrichtung 18 das Gasturbinentriebwerk 10 (das jedem der Datenpunkte 308 entsprechen kann) veranlasst, eine nominale Leistungsabgabe 306 anzunehmen, ändert sich die Betriebsbedingung, z.B. die Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10, wie durch die Pfeile für die Datenpunkte 502 und 504 veranschaulicht. D.h. die Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 wird sich auf einer parallel zu der Linie 300 verlaufenden Linie ändern. Wenn sämtliche Datenpunkte 308, wie beschrieben, auf die nominale Leistungsabgabe 306 eingestellt sind, werden sich sämtliche Datenpunkte 308 auf der Linie der nominalen Leistungsabgabe 306 zwischen den Linien 506 und 508 befinden. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Abweichung der Zündtemperatur für sämtliche Datenpunkte 308 um etwa zwei verringert, so dass die Abweichung der Emissionen und der Turbinenlebensdauer reduziert ist.

[0040] Während die durch die Steuereinrichtung 18 aufgenommenen Eingabebetriebsparameter 48 und 60, die einem Gasturbinentriebwerk 10 entsprechen, das bei der ersten Betriebsbedingung 420, d.h. bei der nominalen Zündtemperatur 50, und bei der zweiten Betriebsbedingung 422, d.h. bei der nominalen Leistungsabgabe 306, betrieben wird, verwendet werden können, um die Verringerung der tatsächlichen Abweichung der Zündtemperatur zu ermöglichen, können die Werte nicht genutzt werden, um ein spezielles Gasturbinentriebwerk 10 längs der Linie der nominalen Leistungsabgabe 306 zwischen den Linien 506 und 508 anzuordnen. Um die Abweichung der Zündtemperatur weiter zu reduzieren, ist es erforderlich, ein spezielles Gasturbinentriebwerk 10 längs der Linie der nominalen Leistungsabgabe 306 zwischen den Linien 506 und 508 anzuordnen. Um die Anordnung eines speziellen Gasturbinentriebwerks 10 längs der Linie der nominalen Leistungsabgabe 306 zu ermöglichen, ist eine dritte Variable erforderlich, die mit der Zündtemperatur korreliert wird.

[0041] In dem Ausführungsbeispiel können Emissionspegel in dem Abgas des Gasturbinentriebwerks 10 mit statistischer Sicherheit gemessen werden. Diese Emissionspegel werden mit der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 korreliert. In einer Abwandlung kann jeder Eingabebetriebsparameter 48 des Gasturbinentriebwerks 10, der mit der Zündtemperatur korreliert ist, verwendet werden, um zusätzlich zur Reduzierung der Abweichung der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 beizutragen. Mit Bezug auf Fig. 4 befiehlt 406 die Steuereinrichtung 18 in dem Ausführungsbeispiel dem Gasturbinentriebwerk 10, sich zu einer dritten Betriebsbedingung 424 zu bewegen, z.B. zu einem nominalen oder konstruktionsmässig angestrebten Emissionspegel bei einer speziellen Brennstoffaufteilung. Die Steuereinrichtung 18 nimmt anschliessend Eingabebetriebsparameter 48 und 60 auf, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine geschätzte Zündtemperatur und Turbinenleistungsabgabe. In einer Abwandlung kann der Schritt des Veranlassens der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, eine dritte Betriebsbedingung 424 anzunehmen und Eingabebetriebsparameter 48 und 60 aufzunehmen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl von Eingabebetriebsparametern 48 und 60 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu reduzieren, die den Eingabebetriebsparametern 48 und 60 aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Überwachungssensoren 26 zugeordnet ist.

[0042] In dem Ausführungsbeispiel führt die Steuereinrichtung 18 die aufgenommenen Eingabebetriebsparameter 48 und 60 von der ersten 420, zweiten 422 und dritten 424 Betriebsbedingung zusammen, um eine berechnete Zündtemperatur 52 (oder eine berechnete Betriebsbedingung 426) des Gasturbinentriebwerks 10 zu ermitteln. Die Steuereinrichtung 18 verwendet einen Komparator 70, um einen Differenzwert zwischen der nominalen Zündtemperatur 50 und der berechneten Zündtemperatur 52 des Gasturbinentriebwerks 10 zu ermitteln, um einen Zündtemperaturkorrekturfaktor 54 zu erzeugen 408. Der Zündtemperaturkorrekturfaktor 54 kennzeichnet einen Fehler, der der Steuereinrichtung 18 und den Überwachungssensoren 26 zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung 18 wird mittels des Zündtemperaturkorrekturfaktors 54 modifiziert 410, um eine korrigierte Zündtemperatur 66 zu erzeugen. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel vergleicht die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 die nominale Abgastemperatur 62 mit der korrigierten Abgastemperatur 66, um einen Differenzwert oder den Abgastemperaturkorrekturfaktor 68 zu berechnen.

[0043] Fig. 6 zeigt die nominale Leistungsabgabelinie 306, die zwischen den Linien 506 und 508 von Fig. 5 angeordnet ist, in vier Quadranten unterteilt. Eine Betriebszündtemperatur eines Gasturbinentriebwerks 10, das in Quadrant A angeordnet ist, wird messbar geringere Emissionspegel aufweisen, als eine Gasturbinentriebwerk 10, das in einem der übrigen drei Quadranten, d.h. den Quadranten B, C und D, angeordnet ist. Dementsprechend kann die Betriebszündtemperatur eines Gasturbinentriebwerks 10, das in Quadrant A angeordnet ist, höher eingestellt werden, so dass sich das Gasturbinentriebwerk entweder in den Quadranten B oder in den Quadranten C bewegt. Der Emissionspegel von einem Gasturbinentriebwerk 10, das in dem Quadranten D angeordnet ist, wird messbar höher sein als jener in den Quadranten A, B und C und die Betriebszündtemperatur kann daher niedriger eingestellt werden, so dass sich das Gasturbinentriebwerk 10 in den Quadranten C oder in den Quadranten B bewegt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Abweichung der Zündtemperatur für sämtliche Datenpunkte 308 zusätzlich um etwa zwei reduziert. Somit lässt sich die Abweichung der Zündtemperatur mittels des beschriebenen Verfahrens zur Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 insgesamt um einen Faktor von etwa 4 reduzieren. Bei Verwendung der Daten der Betriebsparameter 48, die anhand der soeben beschrieben mehreren Betriebsbedingungen gemessen sind, wird die Unsicherheit der Einschätzung des Ist-Arbeitspunkts des Gasturbinentriebwerks 10 deutlich reduziert, und dieser Punkt kann verwendet werden, um die Basisbetriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks 10 zu verankern. Mit nochmaligem Bezug auf Fig. 4 wird die Steuereinrichtung 18 somit modifiziert 410, um die befohlene oder die nominale Zündtemperatur 50 basierend auf dem Zündtemperaturkorrekturfaktor 54 einzustellen.

[0044] In dem Ausführungsbeispiel basiert die bevorzugte Ausführung des Verfahrens 400 darauf, dass das Verfahrens 400 nach dem Start von Anfang bis Ende über die mehreren Betriebsbedingungen und die nachfolgende Bestimmung und Anwendung des Korrekturfaktors 54 auf die Steuereinrichtung 18 hinweg ohne Eingreifen des Benutzers fortschreitet. Allerdings schliesst die Ausführung des exemplarischen Verfahrens 400 ein Eingreifen des Anwenders nicht aus. Wie zuvor erörtert, können einige Eingabebetriebsparameter 48 und 60 durch einen Anwender in die Steuereinrichtung 18 eingegeben werden. Diese Eingabebetriebsparameter 48 und 60 können durch einen Anwender an einem beliebigen Punkt während der Ausführung des Verfahrens 400 eingegeben werden und den Austausch der Eingabebetriebsparameter 48 und 60 beinhalten, die durch die Steuereinrichtung 18 bei einer der Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 aufgenommen sind. Darüber hinaus hindert die Ausführung des Verfahrens 400 einen Benutzer nicht daran, einzugreifen, um der Steuereinrichtung 18 zusätzliche Befehle zu erteilen, beispielsweise die Steuereinrichtung 18 aufzufordern, einen bereits vollendeten Schritt des Verfahrens 400 zu wiederholen. Während des Eingriffs des Benutzers verwahrt die Steuereinrichtung 18 die Eingabebetriebsparameter 48 und 60, die bei den vielfältigen Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 von den Überwachungssensoren 26 her aufgenommen sind. Die Steuereinrichtung 18 setzt die Ausführung des Verfahrens 400 fort, nachdem die eingreifende Aufforderung des Benutzers ausführt ist.

[0045] Wie im Vorausgehenden beschrieben, kann das exemplarische Verfahren 400 zum Einstellen der Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 als ein gesondertes Verfahren zur Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 während des Einbaus und in unterschiedlichen Zeitintervallen, die durch einen Anwender bestimmt sind, durchgeführt werden, oder das Verfahren 400 kann als ein automatisches Verfahren in der Steuereinrichtung 18 durchgeführt werden, um während vorbestimmter Zeitspannen und/oder fortlaufend während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 abzulaufen. Ein Vorteil einer Automatisierung und eines fortlaufenden Ablaufens des Verfahrens 400 während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 basiert darauf, dass der Korrekturfaktor 54 ständig angepasst werden kann, um eine genaue Abstimmung des Gasturbinentriebwerks 10 zu ermöglichen, während die Bauteile und die Überwachungssensoren 26 im Lauf der Zeit verschleissen. Allerdings schliesst die automatische Ausführung des exemplarischen Verfahrens 400, wie im Vorausgehenden beschrieben, einen Benutzereingriff nicht aus. Wie im Falle der gesonderten Ausführung des Verfahrens 400 können einige Eingabebetriebsparameter 48 und 60 durch einen Anwender in die Steuereinrichtung 18 eingegeben werden. Diese Eingabebetriebsparameter 48 und 60 können durch einen Anwender an einem beliebigen Punkt während der automatischen Ausführung des Verfahrens 400 eingegeben werden und einen Austausch der Eingabebetriebsparameter 48 und 60 beinhalten, die durch die Steuereinrichtung 18 bei einer der Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 aufgenommen sind. Darüber hinaus hindert die automatische Ausführung des Verfahrens 400 einen Benutzer nicht daran, einzugreifen, um zusätzliche Befehle an die Steuereinrichtung 18 zu erteilen, z.B. die Steuereinrichtung 18 aufzufordern, einen bereits vollendeten Schritt des Verfahrens 400 zu wiederholen. Während des Eingriffs des Benutzers verwahrt die Steuereinrichtung 18 die Eingabebetriebsparameter 48 und 60, die bei den vielfältigen Betriebsbedingungen des Gasturbinentriebwerks 10 von den Überwachungssensoren 26 her aufgenommen sind. Die Steuereinrichtung 18 setzt die automatische Ausführung des Verfahrens 400 fort, nachdem die eingreifende Aufforderung des Benutzers ausführt ist.

[0046] Fig. 7 veranschaulicht schematisch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Gasturbinentriebwerks 10 von Fig. 1 mit einer Kalibrierungscomputervorrichtung 30. In dem Ausführungsbeispiel kann die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 den Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10 während eines anfänglichen Einbaus, und während das Gasturbinentriebwerk 10 unter Verwendung von Präzisionssensoren 32 abgestimmt wird, die vielfältige beobachtbare Bedingungen des Gasturbinentriebwerks 10, des Generators 24 und der unmittelbaren Umgebung als Präzisionsbetriebsparameter 33 erfassen, überwachen. Die Sensoren 32 können, ohne darauf beschränken zu wollen, Strömungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilstellungssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren oder beliebige sonstige Vorrichtungen beinhalten, die genutzt werden können, um unterschiedliche Betriebsparameter zu erfassen, die für die Einstellung des Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10 von Bedeutung sind. Die Sensoren 32 sind allgemein wesentlich genauer als die Überwachungssensoren 26, die in Verbindung mit der Steuereinrichtung 18 verwendet werden.

[0047] Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 kann ein Computersystem sein, das wenigstens einen Prozessor aufweist, der Arbeitsschritte ausführt, um das Gasturbinentriebwerk 10 wenigsten teilweise auf der Grundlage der von den Präzisionssensoren 32 stammenden Eingabesignale zu betreiben. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 kann beispielsweise ein Modell des Gasturbinentriebwerks 10 beinhalten. Die durch die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 erfassten Betriebsparameter können, ohne darauf beschränken zu wollen, Druck und Temperatur des Verdichtereinlasses, Druck und Temperatur des Verdichterauslasses, Druck und Temperatur der Turbinenabgase, Zustrom und Temperatur des Brennstoffs, Umgebungsbedingungen und/oder die Generatorleistung beinhalten. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 kann Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks 10 auf Betriebsgrenzenmodelle oder auf wenigstens einen Zeitplanungsalgorithmus anwenden, um die Erzeugung von Steuerungsausgabesignale, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, der Zündtemperatur, durchzuführen.

[0048] Fig. 8 veranschaulicht in einem Blockschaltbild die (in Fig. 7 gezeigte) Kalibrierungscomputervorrichtung 30, die genutzt werden kann, um die Überwachung einer beliebigen Komponente der Ausrüstung, des Systems und des Verfahrens durchzuführen, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Betriebsparameter des Gasturbinentriebwerks 10 zu überwachen. In dem Ausführungsbeispiel enthält die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 eine Speichereinrichtung 34 und einen Prozessor 36, der mit der Speichereinrichtung 34 verbunden ist. Der Prozessor 36 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten enthalten, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine Mehrkernkonfiguration. In einigen Ausführungsbeispielen sind in der Speichervorrichtung 34 ausführbare Anweisungen gespeichert. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 ist konfigurierbar, um einen oder mehrere hier beschriebene Arbeitsschritte durch Programmieren des Prozessors 36 durchzuführen. Beispielsweise kann der Prozessor 36 programmiert werden, indem ein Arbeitsschritt als eine oder mehrere ausführbare Anweisungen kodiert wird, und die ausführbaren Anweisungen in der Speichereinrichtung 34 bereitgestellt werden. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Speichereinrichtung 34 eine oder mehrere Vorrichtungen, die ein Speichern und Auslesen von Daten, beispielsweise ausführbare Anweisungen oder sonstige Daten, ermöglichen. Die Speichereinrichtung 34 kann eine oder mehrere von einem Computer auslesbare Medien beinhalten, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen dynamischen RAM, einen statischen RAM, eine Halbleiter-Scheibe, eine Festplatte, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren ROM, einen elektrisch löschbaren programmierbaren ROM, oder einen nichtflüchtigen RAM-Speicher. Die oben erwähnten Arten von Speichern sind lediglich exemplarisch und sind daher mit Blick auf die Arten von Speichern, die zur Speicherung eines Rechnerprogramms geeignet sind, nicht beschränkend.

[0049] In dem hier verwendeten Sinne sind der Begriff «Computer» und verwandte Begriffe, beispielsweise «Computervorrichtung», nicht auf integrierte Schaltkreise beschränkt, die in der Fachwelt als Computer bezeichnet werden, sondern beziehen sich vielmehr im weiten Sinn auf Mikrocontroller, Mikrocomputer, programmierbare Logiksteuerungen (Speicherprogrammierbare Steuerungen), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise und sonstige programmierbare Schaltungen, und diese Begriffe werden hier untereinander austauschbar verwendet.

[0050] Die Speichereinrichtung 34 kann dazu eingerichtet sein, Betriebsparameter zu speichern, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Echtzeit und historische Betriebsparameterwerte, oder beliebige sonstige Daten. In Abhängigkeit von dem Alter der Daten löscht oder «bereinigt» der Prozessor 36 in einigen Ausführungsbeispielen Daten auf der Speichereinrichtung 34. Beispielsweise kann der Prozessor 36 zuvor aufgezeichnete und gespeicherte Daten mit Daten überschreiben, die einem nachfolgenden Zeitpunkt oder Ereignis zugeordnet sind. Darüber hinaus oder alternativ kann der Prozessor 36 Daten löschen, die ein vorgegebenes Zeitintervall überschreiten. Darüber hinaus enthält die Speichereinrichtung 34, ohne darauf beschränken zu wollen, ausreichend Daten, Algorithmen und Steuerbefehle, um die Überwachung und Steuerung der Komponenten, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, der Präzisionssensoren 32, in einer Gasturbine zu ermöglichen.

[0051] In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff «Echtzeit» mindestens den Zeitraum des Auftretens der zugehörigen Ereignisse, den Zeitraum der Messung und Sammlung vorbestimmter Daten, den Zeitraum der Verarbeitung der Daten und/oder den Zeitraum der Antwort eines Systems auf die Ereignisse und auf die Umgebung. In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen treten diese Betätigungen und Ereignisse im Wesentlichen verzögerungsfrei auf.

[0052] In einigen Ausführungsbeispielen enthält die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 eine Präsentationsschnittstelle 38, die mit dem Prozessor 36 verbunden ist. Die Präsentationsschnittstelle 38 zeigt einem Benutzer 40 Daten an, beispielsweise eine Benutzerschnittstelle. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Präsentationsschnittstelle 38 einen (nicht gezeigten) Displayadapter, der mit einer (nicht gezeigten) Displayeinrichtung verbunden ist, beispielsweise mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT), einem Flüssigkristalldisplay (LCD), einem organischen LED-(OLED)-Display oder einem auf «elektronischer Tinte» basierenden Bildschirm. In einigen Ausführungsbeispielen enthält die Präsentationsschnittstelle 38 eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen. Darüber hinaus oder alternativ enthält die Präsentationsschnittstelle 38 ein (nicht gezeigtes) Audioausgabegerät, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, einen Audioadapter, einen Lautsprecher oder einen (nicht gezeigten) Drucker.

[0053] In einigen Ausführungsbeispielen enthält die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 eine Benutzereingabeschnittstelle 42. In dem Ausführungsbeispiel ist die Benutzereingabeschnittstelle 42 mit dem Prozessor 36 verbunden und nimmt Eingaben von dem Benutzer 40 auf. Die Benutzereingabeschnittstelle 42 kann beispielsweise ohne Beschränkung beinhalten: eine Tastatur, ein Zeigegerät, eine Maus, einen Stift, ein auf Berührung ansprechendes Paneel, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, ein Touchpad oder einen Touchscreen (berührungsempfindlichen Bildschirm) und/oder eine Audioeingabeschnittstelle, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, ein Mikrofon. Eine einzelne Komponente, beispielsweise ein Touchscreen, kann sowohl der Präsentationsschnittstelle 38 als auch der Benutzereingabeschnittstelle 42 als Anzeigevorrichtung dienen.

[0054] In dem Ausführungsbeispiel ist eine Datenkommunikationsschnittstelle 44 mit dem Prozessor 36 verbunden und dazu eingerichtet, in Datenaustausch mit einer oder mehreren anderen Vorrichtungen verbunden zu werden, z.B. mit den Präzisionssensoren 32, und während eines Betriebs als Eingabekanal Eingabe- und Ausgabevorgänge in Zusammenhang mit solchen Vorrichtungen durchzuführen. Beispielsweise kann die Datenkommunikationsschnittstelle 44, ohne darauf beschränken zu wollen, einen verdrahteten Netzwerkadapter, einen drahtlosen Netzwerkadapter, einen mobilen Telekommunikationsadapter, einen seriellen Datenaustauschadapter oder einen parallelen Datenaustauschadapter beinhalten. Die Datenkommunikationsschnittstelle 44 kann von einer oder mehreren entfernt angeordneten Vorrichtungen ein Datensignal empfangen oder ihnen ein Datensignal senden. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Datenkommunikationsschnittstelle 44 der Kalibrierungscomputervorrichtung 30 beispielsweise ein Datensignal an die Steuereinrichtung 18 senden bzw. von dieser empfangen.

[0055] Die Präsentationsschnittstelle 38 und die Datenkommunikationsschnittstelle 44 sind beide in der Lage, Daten bereitzustellen, die sich in Zusammenhang mit den hier beschriebenen Verfahren nutzen lassen, beispielsweise dem Anwender 40 oder dem Prozessor 36 Daten bereitzustellen. Dementsprechend können die Präsentationsschnittstelle 38 und die Datenkommunikationsschnittstelle 44 als Ausgabevorrichtungen bezeichnet sein. Desgleichen sind die Benutzereingabeschnittstelle 42 und die Datenkommunikationsschnittstelle 44 in der Lage, Daten aufzunehmen, die sich in Zusammenhang mit den hier beschriebenen Verfahren nutzen lassen, und können als Eingabegeräte bezeichnet sein.

[0056] Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens 900, das durchgeführt werden kann, um die Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung des (in Fig. 1 gezeigten) Gasturbinentriebwerks 10 einzustellen. Um den Abstimmungsvorgang durchzuführen, regelt/steuert die Steuereinrichtung 18 das Gasturbinentriebwerk 10 und befiehlt diesem 902, sich zu der ersten Betriebsbedingung 420 zu bewegen, z.B. die nominale oder konstruktionsmässig angestrebte Zündtemperatur 50 für den gegenwärtigen Satz von Umgebungsbedingungen anzunehmen, die durch die Steuereinrichtung 18 gemessen sind. Aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und der Messungenauigkeit der Präzisionssensoren 32 ist die tatsächliche Betriebsbedingung, z.B. die Betriebszündtemperatur, des Gasturbinentriebwerks 10 unbekannt; jedoch die in Fig. 2 gezeigten wahrscheinlichkeitstheoretischen Simulationsdaten bilden mit einer Wahrscheinlichkeit von 99% die Abweichung der Zündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 ab. Wie oben beschrieben, ist die Zündtemperatur keine unmittelbar messbare Grösse; jedoch sind die Leistungsabgabe und die Emissionen der Turbine unmittelbar messbare Grössen mit einer angemessenen Genauigkeit. Nachdem die Steuereinrichtung 18 dem Gasturbinentriebwerk 10 befohlen hat, sich zu einer nominalen Zündtemperatur 50 zu bewegen, nimmt die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 mittels der Präzisionssensoren 32 Eingabebetriebsparameter 48 auf, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine Leistungsabgabe und Emissionen der Turbine. In einer Abwandlung kann der Schritt des Veranlassens der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, die erste Betriebsbedingung 420 anzunehmen und Eingabebetriebsparameter 48 aufzunehmen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl von Eingabebetriebsparametern 48 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu reduzieren, die den Eingabebetriebsparametern 48 aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und aufgrund der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Präzisionssensoren 32 zugeordnet ist.

[0057] Wie in Fig. 9 gezeigt, befiehlt 904 die Steuereinrichtung 18 anschliessend dem Gasturbinentriebwerk 10, sich zu einer zweiten Betriebsbedingung 422, z.B. zu einer nominalen oder konstruktionsmässig angestrebten Leistungsabgabe 306, zu bewegen. Nachdem die Steuereinrichtung 18 dem Gasturbinentriebwerk 10 befohlen hat, eine nominale Leistungsabgabe 306 anzunehmen, nimmt die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 mittels der Präzisionssensoren 32 Eingabebetriebsparameter 48, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Turbinenemissionen, und geschätzte Betriebsparameter 60 auf, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine geschätzte Zündtemperatur. In einer Abwandlung kann, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf den ersten Schritt erörtert, der zweite Schritt des Veranlassens der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, die zweite Betriebsbedingung 422 anzunehmen, und Eingabebetriebsparameter 48 und geschätzte Betriebsparameter 60 aufzunehmen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl von Eingabebetriebsparametern 48 und von geschätzten Betriebsparametern 60 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu reduzieren, die den Eingabebetriebsparametern 48 und den geschätzten Betriebsparametern 60 zugeordnet ist.

[0058] Weiter kann die Steuereinrichtung 18 dem Gasturbinentriebwerk 10 befehlen, eine dritte Betriebsbedingung 424, z.B. einen nominalen Emissionspegel, anzunehmen. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 kann anschliessend Eingabebetriebsparameter 48 und 60 aufnehmen, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine geschätzte Zündtemperatur und Turbinenleistungsabgabe. In einer Abwandlung kann der Schritt des Veranlassens der Steuereinrichtung 18, dem Gasturbinentriebwerk 10 zu befehlen, eine dritte Betriebsbedingung 424 anzunehmen und Eingabebetriebsparameter 48 und 60 aufzunehmen, mehrmals wiederholt werden. Die aufgenommene Anzahl von Eingabebetriebsparametern 48 und 60 kann anschliessend statistisch analysiert werden, um die Unsicherheit zu reduzieren, die den Eingabebetriebsparametern 48 und 60 aufgrund der Bauteiltoleranzen des Gasturbinentriebwerks 10 und der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Präzisionssensoren 32 zugeordnet ist. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 führt anschliessend die aufgenommenen Eingabebetriebsparameter 48 und 60 von der befohlenen ersten 420 und/oder zweiten 422 Betriebsbedingung zusammen, um eine Betriebszündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10 zu ermitteln. In einer Abwandlung kann die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 Eingabebetriebsparameter 48 und 60, die bei der dritten Betriebsbedingung 424 aufgenommen sind, mit den Parametern zusammenführen, die bei der ersten 420 und zweiten 422 Betriebsbedingung aufgenommen sind. Die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 bestimmt einen Differenzwert zwischen der nominalen Zündtemperatur 50 und der ermittelten Betriebszündtemperatur des Gasturbinentriebwerks 10, um den Zündtemperaturkorrekturfaktor 54 für die Verwendung in der Modifizierung der Steuereinrichtung 18 zu erzeugen 906, um die nominale Zündtemperatur 50 einzustellen 908. Weiter führt die Kalibrierungscomputervorrichtung 30 mittels der Präzisionssensoren 32, die gewöhnlich erheblich genauer sind als die in Verbindung mit der Steuereinrichtung 18 verwendeten Überwachungssensoren 26, eine Verringerung der Abweichung der Zündtemperatur in dem Gasturbinentriebwerk 10 durch.

[0059] Die Systeme und Verfahren, wie sie hier beschrieben sind, ermöglichen eine Verringerung einer auf Sensorfehler der Steuereinrichtung und auf Herstellungstoleranzen von Bauteilen zurückzuführenden Abweichung der Zündtemperatur oder der Abgastemperatur einer Gasturbine. Speziell ist ein physikalisch begründetes Modell hoher Genauigkeit einer Gasturbine und zugeordneter Präzisionsausrüstung sowie Schritte in einen Prozessor programmiert, um eine Gasturbinensteuereinrichtung zu schaffen, die sich automatisch mit Blick auf eine fehlerhafte Zündtemperatur und/oder Abgastemperatur einstellt/anpasst. Daher ermöglichen die hier beschriebenen Systeme und Verfahren im Gegensatz zu bekannten Steuereinrichtungen, die sich hinsichtlich dieser Fehler nicht anpassen, eine Verringerung des Fehlers der Zündtemperatur und der Abgastemperatur einer Gasturbine und ermöglichen in Anlagen, die mehrere Gasturbinentriebwerke aufweisen, eine Reduzierung der Abweichung von Triebwerk zu Triebwerk.

[0060] Ein exemplarischer technischer Effekt der hier beschriebenen Verfahren und Systeme beinhaltet mindestens die Schritte: (a) Aufnehmen der Betriebsparameter einer Gasturbine, um genaue Zündtemperaturen zu ermitteln; (b) Ermitteln eines Korrekturfaktors für die Gasturbinenzündtemperatur; und (c) Einstellen des Betriebs einer Gasturbine durch Modifikation der Steuereinrichtung des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors.

[0061] Die hier beschriebenen Verfahren und Systeme sind nicht auf die im Vorliegenden unterbreiteten speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können Komponenten jedes Systems und/oder Schritte jedes Verfahrens unabhängig und getrennt von hier beschriebenen anderen Komponenten und/oder Schritten genutzt und/oder durchgeführt werden. Darüber hinaus können jedes Bauteil und/oder jeder Schritt auch in Verbindung mit sonstigen Vorrichtungen und Verfahren genutzt und/oder durchgeführt werden.

[0062] Einige Ausführungsbeispiele verwenden eine oder mehrerer elektronische oder Computervorrichtungen. Solche Vorrichtungen enthalten gewöhnlich einen Prozessor oder eine Steuereinrichtung, beispielsweise eine universelle Zentraleinheit (CPU), einen Grafikprozessor (GPU), einen Mikrocontroller, einen Prozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (Speicherprogrammierbare Steuerung) und/oder einen beliebigen sonstigen Schaltkreis oder Prozessor, die in der Lage sind, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hier beschriebenen Verfahren können als ausführbare Anweisungen codiert sein, die in einem von einem Computer auslesbaren Medium verwirklicht sind, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, in einem Speichergerät und/oder in einer Speichereinrichtung. Wenn solche Befehle durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen sie den Prozessor, wenigstens einen Abschnitt der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen. Die oben erwähnten Beispiele sind lediglich exemplarisch und sollen daher keinesfalls die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs Prozessor beschränken.

[0063] Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

[0064] Ein Verfahren zur Abstimmung eine Gasturbine beinhaltet den Schritt des Aufnehmens einer ersten Anzahl von Betriebsparametern, während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird. Weiter beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren den Schritt des Betreibens des Gasturbinentriebwerks bei einer dritten Betriebsbedingung, um eine dritte Anzahl von Betriebsparametern bei der dritten Betriebsbedingung zu messen, wobei sich die erste, zweite und dritte Betriebsbedingung unterscheiden. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern. Das Verfahren beinhaltet zudem den Schritt des Einstellens des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors.

Bezugszeichenliste

[0065] <tb>10<SEP>Gasturbinentriebwerk <tb>12<SEP>Verdichter <tb>14<SEP>Brennkammeranordnung <tb>16<SEP>Turbine <tb>18<SEP>Steuereinrichtung <tb>20<SEP>Einlasskanal <tb>21<SEP>Einlassleitschaufel (IGV) <tb>22<SEP>Auslasskanal <tb>24<SEP>Generator <tb>26<SEP>Überwachungssensoren <tb>27<SEP>Stellglieder <tb>28<SEP>Brennstoffsteuerungssystem <tb>29<SEP>Stellglieder <tb>30<SEP>Kalibrierungscomputervorrichtung <tb>32<SEP>Präzisionssensoren <tb>33<SEP>Präzisionsbetriebsparameter <tb>34<SEP>Speichereinrichtung <tb>36<SEP>Prozessor <tb>38<SEP>Präsentationsschnittstelle <tb>40<SEP>Benutzer <tb>42<SEP>Benutzereingabeschnittstelle <tb>44<SEP>Datenkommunikationsschnittstelle <tb>48<SEP>Eingabebetriebsparameter <tb>50<SEP>Nominale Zündtemperatur <tb>52<SEP>Berechnete Zündtemperatur <tb>54<SEP>Korrekturfaktor <tb>56<SEP>MBC-Modul <tb>58<SEP>ARES-Modul <tb>60<SEP>Geschätzte Betriebsparameter <tb>62<SEP>Abgastemperatur <tb>64<SEP>Berechnete Zündtemperatur <tb>66<SEP>Korrigierte Zündtemperatur <tb>68<SEP>Abgastemperaturkorrekturfaktor <tb>70<SEP>Komparator <tb>74<SEP>Komparator <tb>200<SEP>Exemplarische Regelungsarchitektur <tb>300<SEP>Linie <tb>302<SEP>Linien <tb>304<SEP>Nominale Zündtemperaturlinie <tb>306<SEP>Nominale Leistungsabgabelinie <tb>308<SEP>Datenwerte <tb>400<SEP>Verfahren <tb>402<SEP>Aufnehmen einer ersten Anzahl <tb>404<SEP>Betreiben der Gasturbine <tb>406<SEP>Betreiben der Gasturbine <tb>408<SEP>Erzeugen eines Korrekturfaktors <tb>410<SEP>Einstellen des Betriebs <tb>420<SEP>Erste Betriebsbedingung <tb>422<SEP>Zweite Betriebsbedingung <tb>424<SEP>Dritte Betriebsbedingung <tb>426<SEP>Berechnete Betriebsbedingung <tb>428<SEP>Nominale Betriebsbedingung <tb>502<SEP>Datenwert <tb>504<SEP>Datenwert <tb>506<SEP>Linie <tb>508<SEP>Linien <tb>900<SEP>Verfahren <tb>902<SEP>Betreiben des Gasturbinentriebwerks <tb>904<SEP>Betreiben des Gasturbinentriebwerks <tb>906<SEP>Erzeugen eines Korrekturfaktors <tb>908<SEP>Einstellen des Betriebs

Claims (10)

1. Verfahren zur Abstimmung eines Gasturbinentriebwerks, wobei zu dem Verfahren die Schritte gehören: (a) Aufnehmen einer ersten Anzahl von Betriebsparametern, während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird; (b) Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen; (c) Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer dritten Betriebsbedingung, um eine dritte Anzahl von Betriebsparametern bei der dritten Betriebsbedingung zu messen, wobei sich die erste, zweite und dritte Betriebsbedingung unterscheiden; (d) Erzeugen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern von Betriebsparametern; und (e) Einstellen des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufnehmens der ersten Anzahl von Betriebsparametern den Schritt des Aufnehmens der ersten Anzahl von Betriebsparametern von wenigstens einem Überwachungssensor beinhaltet, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist; und/oder wobei das Aufnehmen einer ersten Anzahl von Betriebsparametern, während die Gasturbine bei einer ersten Betriebsbedingung betrieben wird, den Schritt des Aufnehmens einer ersten Anzahl von Betriebsparametern beinhaltet, während die Gasturbine bei einer nominalen Zündtemperatur, einer nominalen Abgastemperatur, einer nominalen Leistungsabgabe oder einem nominalen Emissionspegel betrieben wird; und/oder wobei der Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors den Schritt des Anwendens der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern auf wenigstens entweder ein Betriebsgrenzenmodell und/oder einen Zeitplanungsalgorithmus beinhaltet, der durch eine Steuereinrichtung ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Ermittelns einer berechneten Betriebsbedingung des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Anzahl von Betriebsparametern.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Erzeugens eines Korrekturfaktors beinhaltet, eine nominale Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung zu vergleichen, um einen Differenzwert zu berechnen; und/oder wobei das Vergleichen der nominalen Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung ein Vergleichen der nominalen Betriebsbedingung mit der berechneten Betriebsbedingung mittels einer Steuereinrichtung beinhaltet, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des Betriebs des Gasturbinentriebwerks den Schritt beinhaltet, eine Steuereinrichtung, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist, unter Verwendung des Korrekturfaktors zu modifizieren.

6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Erzeugen mehrerer Korrekturfaktoren; und Auswählen wenigstens eines der mehreren Korrekturfaktoren für den Einsatz zur Steuerung des Gasturbinentriebwerks.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (a) bis (e) während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks periodisch wiederholt werden; und/oder wobei wenigstens einer der Schritte (a), (b) und/oder (c) wiederholt werden; und/oder wobei die Schritte (a) bis (e) automatisch durch eine Steuereinrichtung ausgeführt werden, die mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Betriebs des Gasturbinentriebwerks den Schritt des Einstellens einer nominalen Betriebsbedingung auf der Grundlage des Korrekturfaktors beinhaltet.

9. System zum Einstellen der Brennkammertemperatursteuerung während der Abstimmung einer Gasturbine, wobei zu dem System gehören: wenigstens ein Überwachungssensor, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist, wobei der wenigstens eine Überwachungssensor dazu eingerichtet ist, einer Steuereinrichtung wenigstens einen Betriebsparameter zu übermitteln, der dem Gasturbinentriebwerk zugeordnet ist; wenigstens ein Präzisionssensor, der mit dem Gasturbinentriebwerk verbunden ist, wobei der wenigstens eine Präzisionssensor dazu eingerichtet ist, einer Kalibrierungscomputervorrichtung wenigstens einen Präzisionsbetriebsparameter zu übermitteln, der dem Gasturbinentriebwerk zugeordnet ist; eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist: den Betrieb des Gasturbinentriebwerks zu steuern; und den wenigstens einen Betriebsparameter von dem wenigstens einen Überwachungssensor aufzunehmen; und eine Kalibrierungscomputervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Präzisionsbetriebsparameter von dem wenigstens einen Präzisionssensor aufzunehmen.

10. Verfahren zur Abstimmung eines Gasturbinentriebwerks, wobei zu dem Verfahren die Schritte gehören: Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer ersten Betriebsbedingung, um eine erste Anzahl von Betriebsparametern bei der ersten Betriebsbedingung zu messen; Betreiben des Gasturbinentriebwerks bei einer zweiten Betriebsbedingung, um eine zweite Anzahl von Betriebsparametern bei der zweiten Betriebsbedingung zu messen, wobei die erste und die zweite Betriebsbedingung sich unterscheiden; Erzeugen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage mindestens der ersten Anzahl von Betriebsparametern und der zweiten Anzahl von Betriebsparametern mittels einer Kalibrierungscomputervorrichtung; und Einstellen des Betriebs des Gasturbinentriebwerks auf der Grundlage des Korrekturfaktors, wobei der Schritt beinhaltet, eine mit dem Gasturbinentriebwerk verbundene Steuereinrichtung mittels des Korrekturfaktors zu modifizieren.