CN102619625A - 用于控制燃气轮机发动机的燃料供应的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制燃气轮机发动机的燃料供应的系统。一种系统包括涡轮燃料控制器(14)，涡轮燃料控制器(14)构造成控制第一燃料对涡轮发动机(12)的第一供应、第二燃料对涡轮发动机(12)的第二供应，以及在第一燃料和第二燃料之间的转变。涡轮燃料控制器(14)包括构造成控制第一燃料线路(46)中的一定量的第一燃料的燃料完整性控制逻辑(66)，以在涡轮发动机(12)用第二燃料而非第一燃料运行时保持第一燃料完整性。

Description

用于控制燃气轮机发动机的燃料供应的系统

技术领域

本文公开的主题涉及具有多燃料系统的燃气轮机发动机。

背景技术

一般而言，燃气轮机发动机燃烧压缩空气和燃料的混合物，以产生热的燃烧气体。某些燃气轮机发动机包括使用例如气体燃料和液体燃料两者的多燃料系统，其中，多燃料系统允许从一种燃料转移到其它燃料。诸如液体燃料的某些燃料可为备用燃料或二次燃料。但是，液体燃料线路一般保持装满液体燃料，液体燃料的一部分位于燃气轮机隔室内的燃烧器的附近。这个液体燃料随着时间的过去会经历分解和氧化的过程，从而引起焦化。在燃气轮机隔室内的液体燃料线路周围的高温可导致或加速分解过程。

发明内容

下面概述了在范围上与原始声明的发明相当的某些实施例。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可行形式的简要概述。实际上，本发明可包括可与下面阐述的实施例类似或不同的各种各样的形式。

根据第一个实施例，一种系统包括涡轮燃料控制器，涡轮燃料控制器构造成控制第一燃料对涡轮发动机的第一供应、第二燃料对涡轮发动机的第二供应，以及在第一燃料和第二燃料之间的转变。涡轮燃料控制器包括构造成控制第一燃料线路中的一定量的第一燃料的燃料完整性控制逻辑，以在涡轮发动机用第二燃料而非第一燃料运行时保持第一燃料完整性。

根据第二个实施例，一种系统包括涡轮燃料控制器。涡轮燃料控制器包括燃料完整性控制逻辑，燃料完整性控制逻辑构造成在涡轮发动机不用第一燃料线路中的第一燃料运行时保持第一燃料线路中的第一燃料的第一燃料完整性。燃料完整性控制逻辑包括燃料替代循环逻辑，燃料替代循环逻辑构造成通过从第一燃料线路排出第一燃料以及用第一燃料的替代供应来重新填充第一燃料线路来使第一燃料线路中的一定量的第一燃料循环。

根据第三个实施例，一种系统包括涡轮燃料控制器。涡轮燃料控制器包括燃料完整性控制逻辑，燃料完整性控制逻辑构造成在涡轮发动机不用第一燃料线路中的第一燃料运行时保持第一燃料线路中的第一燃料的第一燃料完整性。燃料完整性控制逻辑包括构造成以可变燃料流率来在第一燃料线路中填充一定量的第一燃料的可变燃料填充逻辑，并且可变燃料流率响应于用第一燃料填充第一燃料线路的容积的百分比的增加而降低。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同字符在所有图中表示相同部件，其中：

图1是用于涡轮系统的燃料管理系统的一个实施例的示意性方框图；

图2是用于填充图1的燃料管理系统内的燃料线路的工艺的一个实施例的流程图；

图3是用于使燃料循环以保持燃料完整性的工艺的一个实施例的流程图；

图4是用于在一时段里用燃料填充燃料线路容积的可变速率的多个实施例的图形表示；

图5是在一时段里的可变燃料流率的多个实施例的图形表示；以及

图6是使图1的燃料管理系统内的燃料循环的一个实施例的图形表示。

部件列表

10 燃料管理系统

12 涡轮系统

14 控制器

16 燃料喷嘴

18 燃烧器

20 涡轮

22 轴

24 压缩机

26 发电机

28 第一燃料

30 第二燃料

32 第一燃料控制器

34 第二燃料控制器

36 燃料转变控制器

38 泵

40 进口线路

42 阀

44 分流器

46 燃料线路

48 燃料线路

50 吹扫气体

52 吹扫系统

54 阀

56 排出系统

58 排出线路

60 阀

62 排出罐

64 合并排出线路

66 燃料完整性控制逻辑

68 燃料替代循环逻辑

70 可变燃料填充逻辑

80 工艺

82 步骤

84 步骤

86 步骤

88 步骤

90 步骤

92 步骤

94 步骤

96 步骤

98 步骤

108 工艺

110 步骤

112 步骤

114 步骤

116 步骤

118 步骤

120 步骤

122 步骤

124 步骤

134 图形表示

136 纵轴

137 横轴

138 竖直方向

139 水平方向

140 曲线

142 曲线

144 曲线

146 区域

148 区域

150 区域

152 区域

154 区域

156 区域

166 图形表示

168 纵轴

170 横轴

172 曲线

174 曲线

176 曲线

178 区域

179 点

180 区域

182 区域

184 区域

186 区域

188 区域

190 区域

200 图形表示

202 纵轴

204 横轴

206 曲线

208 区域

210 区域

212 区域

214 区域

216 区域

218 点

220 点

222 区域

224 区域

具体实施方式

下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，在如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来实现开发者的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实现彼此有所改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但尽管如此，对具有本公开的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造的例行任务。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。

本公开涉及用于管理对具有多燃料系统的涡轮发动机(例如燃气轮机发动机)的燃料供应的系统。在具有多燃料系统的燃气轮机发动机中，一种燃料(例如气体燃料)可为燃气轮机发动机所使用的一次燃料源，而另一种燃料(例如液体燃料)可为偶尔使用的二次或备用燃料源。本公开的实施例提供一种包括涡轮燃料控制器的系统，以保持液体燃料线路内的液体燃料的完整性，同时保持涡轮发动机(例如燃气轮机发动机)能够立即使用液体燃料。在一些实施例中，涡轮燃料控制器构造成控制多种燃料(例如气体燃料和液体燃料)对涡轮发动机的供应和在这些燃料之间的转变。涡轮燃料控制器包括各种逻辑，以保持燃料(例如液体燃料)的完整性。例如，燃料完整性控制逻辑构造成控制燃料线路中的一定量的燃料(例如液体燃料)，以在涡轮发动机用另一种燃料(例如气体燃料)运行时保持燃料的完整性。更具体而言，燃料完整性控制逻辑允许通过从燃料线路排出燃料以及用燃料的替代供应来重新填充燃料线路来使燃料(例如液体燃料)循环。在运行发动机的阈值时间之后，或者如果反馈指示燃料完整性(例如液体燃料完整性)小于阈值完整性，则可进行循环。燃料完整性控制逻辑还允许以可变流率来迅速填充燃料线路(例如液体燃料线路)，其中随着燃料(例如液体燃料)的量在燃料线路中增加，可变燃料流率降低。在各个公开的实施例中，系统设计成保持液体燃料的完整性(即防止焦化和/或氧化)，同时保持液体燃料准备好供应给涡轮发动机。

现在转到附图且参照图1，示出了用于涡轮系统12的燃料管理系统10的一个实施例的示意性方框图。如下面详细描述的那样，公开的燃料管理系统可采用控制器14(例如涡轮燃料控制器)来控制对涡轮系统12(例如涡轮发动机)的燃料供应，以及管理在涡轮系统12中使用的燃料(例如液体燃料)的完整性。涡轮系统12可使用诸如液体燃料和/或气体燃料的多种燃料来驱动涡轮系统12。如在涡轮系统12中描绘的那样，一个或多个燃料喷嘴16(例如涡轮燃料喷嘴)吸入燃料供应(例如液体燃料和/或气体燃料)，使燃料与空气混合，并且以适当的比率来将空气-燃料混合物分配到燃烧器18中，以便有最佳的燃烧、排放、燃料消耗和动力输出。在某些实施例中，各个燃烧器18可包括包围二次燃料喷嘴16的多个一次燃料喷嘴16。空气-燃料混合物在燃烧器18内的室中燃烧，从而产生热的加压排气。燃烧器18通过涡轮20而将排气引导向排气出口。在排气穿过涡轮20时，气体迫使涡轮叶片使轴22沿着涡轮系统12的轴线旋转。如所示出的那样，轴22可连接到涡轮系统12的各种构件上，包括压缩机24。压缩机24还包括联接到轴22上的叶片。在轴22旋转时，压缩机24内的叶片也旋转，从而压缩来自空气进口的空气，该空气通过压缩机24，并且进入燃料喷嘴16和/或燃烧器18中。轴22还可连接到负载上，诸如例如动力装置中的发电机26。负载可包括能够由涡轮系统12的旋转输出提供动力的任何适当的装置。

燃料管理系统10对涡轮系统12提供第一燃料28流和第二燃料30流两者。在某些实施例中，第一燃料28包括气体燃料，而第二燃料30包括液体燃料。在其它实施例中，第一燃料28和第二燃料30可为不同的液体燃料。液体燃料可包括馏出油、轻原油、生物液体燃料和其它液体燃料。气体燃料可包括天然气和/或富含氢的合成气体。在某些实施例中，涡轮系统12用第一燃料28(例如气体燃料)作为一次燃料来运行，并且选择性地用第二燃料30作为二次燃料来运行。涡轮燃料控制器14构造成控制第一燃料28(例如气体燃料)对涡轮系统12的第一供应、第二燃料30(例如液体燃料)对涡轮系统12的第二供应，以及在第一燃料28和第二燃料30之间的转变。具体而言，涡轮燃料控制器14可包括第一燃料控制器32、第二燃料控制器34和燃料转变控制器36。第一燃料控制器32控制第一燃料28对涡轮系统12的第一供应。第二燃料控制器34控制第二燃料30对涡轮系统12的第二供应。燃料转变控制器36控制用于涡轮系统12的第一燃料28和第二燃料30的使用之间的转变或切换。

在示出的实施例中，燃料管理系统10包括第一燃料流系统11和第二燃料流系统13，它们包括基本相同的构件来使得能够用两种不同的液体燃料或第一燃料28和第二燃料30的任何其它组合来运行。因此，用相同的元件标号来描绘第一燃料流系统11和第二燃料流系统13的构件。在其它实施例中，第一燃料流系统11和第二燃料流系统13的构件可彼此有所不同。在某些实施例中，系统10包括在第一燃料容器(例如气体燃料容器)中的第一燃料28(例如气体燃料)的供应和在第二燃料容器(例如液体燃料容器)的第二燃料30(例如液体燃料)的供应。第一燃料28和第二燃料30各自通过进口线路40来与泵38(例如分别为气体燃料泵和液体燃料泵)连通。阀42(例如控制阀)在第一燃料供应和第二燃料供应以及它们的相应的泵38之间沿着各个进口线路40设置。如有需要，控制阀42用作安全阀，以使第一燃料28和第二燃料30停止流到它们的相应的泵38。在某些实施例中，控制阀42可为电启动的。在一些实施例中，可将具有旁通阀的旁通线路定位在泵38的上游，以允许绕过泵38。在其它实施例中，可将过滤器定位在进口线路40的周围，以从第一燃料28流和第二燃料30流中移除杂质。分流器44定位在各个泵38的下游。分流器44根据涡轮系统12中的燃烧器18的数量来划分第一燃料28流和第二燃料30流。例如，如果涡轮系统12包括十四个燃烧器18，则分流器44可通往用于各个燃料28和30的十四个燃料线路(例如气体燃料线路和/或液体燃料线路)46。但是，本文可使用任何数量的燃料线路46。各个燃料线路46又可分成一次喷嘴燃料线路和二次喷嘴燃料线路。可使用停止阀来阻止来自一次喷嘴燃料线路的燃料去往二次喷嘴燃料线路。因而，对于具有十四个燃烧器18的实施例，可使用二十八个燃料线路46来对燃料喷嘴16提供第一燃料28流，并且可使用二十八个燃料线路46来对燃料喷嘴16提供第二燃料30流。

第一燃料流系统11和第二燃料流系统13还包括沿着各个燃料线路46设置的阀48。例如，各个燃料线路46包括位于分流器44的下游但在分流器44附近的阀48(例如止回阀)。当燃烧器18从第一燃料28(例如气体燃料)流切换到第二燃料30(例如液体燃料)流时，止回阀48阻止热的燃烧气体和/或吹扫气体50向上游流进燃料线路46中，或反之亦然。第一燃料流系统11和第二燃料流系统13还包括吹扫系统52(例如气体吹扫系统)和排出系统56。吹扫系统52在燃料喷嘴进口的正上游与各个燃料线路46连通。阀54设置在吹扫系统52和各个燃料线路46之间。吹扫系统52与吹扫气体50的供应连通。吹扫气体50流在燃料喷嘴进口的附近通过各个阀54进入各个燃料线路46，以迫使燃料喷嘴16内的第一燃料28流和/或第二燃料30流进入燃烧器18中，以及在涡轮系统12的运行区域附近从燃料线路46排出第一燃料28和/或第二燃料30。排出系统56包括在各个止回阀48的下游联接到各个燃料线路46上的排出线路58。排出线路58可包括分别用于一次燃料喷嘴线路和二次燃料喷嘴线路46的一次排出线路和二次排出线路。排出线路58又通往阀60(例如排出阀)。燃料喷嘴16位于排出阀60的上方。换句话说，燃料喷嘴16位于从燃料喷嘴16到排出阀60的下行斜坡的最高点处。燃料线路46的走向确保从燃料喷嘴16到阀60有持续下行的斜坡。在某些实施例中，在燃料喷嘴16和排出阀60之间的距离可为至少大约20米。

排出阀60可包括用于各个排出线路58(例如一次排出线路和二次排出线路)的多个端口(例如多端口阀或剪切阀)。例如，排出阀60可包括十四个端口。排出阀60可如期望的那样打开和关闭各个排出线路58。备选地，可对各个排出线路58使用多个一端口式排出阀60，其中各个排出线路58包括单独的排出阀60。在具有多端口排出阀60的实施例中，合并排出线路64(例如一次合并排出线路和二次合并排出线路)定位在排出阀60的下游。排出线路64与吹扫台(skid)连通。排出线路64包括用以控制或调节排出的第一燃料28和/或第二燃料30的流量的孔。可根据通过其中的期望流率来对孔进行大小设置。

吹扫台可包括排出罐62以及一体化仪器，以监测和调节第一燃料28和/或第二燃料30的吹扫。在某些实施例中，吹扫台可包括至少两个排出罐62。例如，吹扫台可包括用于连接到一次燃料喷嘴燃料线路46上的一次排出线路64和连接到二次喷嘴燃料线路46上的二次排出线路64两者的排出罐62。在某些实施例中，所有排出线路64均可排出到单个罐62中。排出罐62可具有预定的容积和任何期望的大小或形状。可对排出罐62加压，以便限制第一燃料28流和第二燃料30流(例如分别为气体燃料和液体燃料)的放出速率和量。排出罐62还可在其中具有液位开关，以便控制放出量和速率。具体而言，液位开关可包括上限开关，以在第一燃料28和第二燃料30在它们的相应的罐62中的液位达到极限开关所设定的最大液位时提供指示和警报。液位开关还可包括下限开关，以提供罐62已经排空且罐62准备好开始吹扫序列的指示。各个排出罐62可进一步包括液位发送器，以提供第一燃料28和第二燃料在它们的相应的罐62中的液位。在某些实施例中，液位发送器可对排出阀60提供反馈信号，以使其在罐62中达到预定燃料液位之后关闭。液位发送器还可联接到允许使第一燃料和第二燃料30在它们的相应的罐62内的液位的直观化的直观液位指示器上。液位发送器和极限开关共同为系统安全和可靠性提供冗余。另外，排出罐62可联接到排通阀(vent valVe)上。可打开排通阀，以对各个罐62减压，以及帮助排出第一燃料28和第二燃料30。排通阀可为包括关闭的极限开关的手动阀。排出罐62可定位成与涡轮系统10的涡轮隔室15隔开，以避开其中的热。在某些实施例中，排出罐62可与燃料罐、燃料线路46等连通，以便使第一燃料28流和第二燃料30流返回。

当燃烧器120从第一燃料28切换到第二燃料30时，泵38被关掉，并且各种控制阀关闭。然后阀54(例如吹扫气体阀)打开，并且吹扫气体50(例如吹扫空气)流将第一燃料28和/或第二燃料的任何残余流吹扫到喷嘴进口中，以在燃烧器18中燃烧。然后，排出阀60打开，使得在气体燃料无法在重力的作用下排出时可除掉第一燃料28(例如气体燃料)，以及/或者燃料线路46内的第二燃料30(例如液体燃料)在重力的力的作用下(由于从燃料喷嘴16到阀60的下行斜坡)以及在吹扫气体50的帮助下流入排出罐62中。第一燃料28流和/或第二燃料30的放出速率可由排出线路64的周围的孔的大小以及由排出罐62内的压力限制。

可按这样的方式来控制吹扫气体50：最初使其以低的速率流动以将第一燃料28和/或第二燃料30缓慢地推入燃烧器18中，从而降低在涡轮系统12中有任何动力浪涌的可能性。在初始吹扫之后，可提高流率，以从燃料线路46中吹扫出残余的第一燃料28和/或第二燃料30。吹扫燃料线路46也许不是持续的操作。例如，可使排出阀60按顺序动作，以从涡轮隔室15的较热的区段放出任何残余的第一燃料28和/或第二燃料30，接着是涡轮隔室25的较冷的区段。但是，喷嘴进口的吹扫大体可为持续的。使用吹扫系统52和排出系统56允许燃料管理系统10从涡轮隔室15移除掉第一燃料28流和/或第二燃料30流的大多数，以便减小第一燃料和/或第二燃料分解和可由其引起的不合需要的后果的可能性。

在某些实施例中，燃料管理系统10的布置可有所改变。例如，在一个布置中，系统10可不包括多端口阀。相反，各个排出线路58可包括孔，其中孔产生足够的节流作用来控制流。另外，系统10可包括停止阀，以使吹扫系统52与系统10的其余部分隔离开。另外，可单独使用排出罐62来收集吹扫出的第一燃料28和/或第二燃料30。换句话说，第一燃料28和/或第二燃料30不会重新供应给系统10。在这个布置中，排出罐62可包括液位计，并且吹扫时间由收集在罐62中的吹扫出的第一燃料28和/或第二燃料30的量确定。

在另一个布置中，燃料管理系统10包括用于一次排出线路和二次排出线路58的多端口阀(例如阀60)。在某些实施例中，可使用剪切阀或止回阀而非多端口阀。多端口阀将来自多个一次燃料喷嘴线路和二次燃料喷嘴线路46的吹扫出的第一燃料28分别结合到一次合并排出线路和二次合并排出线路64中。系统10可包括在多端口阀的下游的控制阀，以控制吹扫出的第一燃料28和/或第二燃料30的流量。备选地，不是控制阀而是流量调节器可位于多端口阀的下游。流量调节器将允许吹扫出的第一燃料28和/或第二燃料30有恒定的出口流量，而不管下游压力如何。在某些实施例中，可对各个一次排出线路和二次排出线路58使用单独的流量调节器。另外，孔可位于控制阀或流量调节器的下游，以在系统10中产生背压。可将吹扫出的第一燃料28和/或第二燃料30收集在排出罐62中，但是不将它们重新供应给系统10。在这个布置中，吹扫时间以来自或者控制阀或者流量调节器的累计流量为基础。

如上面提到的那样，燃料管理系统10包括涡轮燃料控制器14，以控制第一燃料28和第二燃料30对涡轮系统12的供应，以及控制在第一燃料28和第二燃料30之间的转变。涡轮燃料控制器14连接到阀42、48、54和60、泵38、位于吹扫台上的仪器以及燃料管理系统10的其它构件上，以调节第一燃料28和第二燃料30的供应。另外，涡轮燃料控制器14响应于来自位于系统10和涡轮系统12各处的换能器的反馈。例如，可从排出罐62的液位发送器接收关于第一燃料28和第二燃料30在它们的相应的排出罐62中的液位的反馈。

在某些实施例中，第一燃料流系统11和第二燃料流系统13两者均可包括排出系统56和吹扫系统60。在其它实施例中，包括液体燃料回路的燃料流系统11和13可包括这些特征。

涡轮燃料控制器14可用作“智能”燃料控制器，其包括响应于来自系统10和涡轮系统12的反馈的各种逻辑。例如，涡轮燃料控制器14包括第一燃料控制器32，第一燃料控制器32包括构造成控制第一燃料线路46(例如气体燃料线路)中的一定量的第一燃料28(例如气体燃料)的燃料完整性控制逻辑66，以在涡轮系统12用第二燃料30(例如液体燃料)而非第一燃料28运行时，保持第一燃料完整性(例如气体燃料完整性)。例如，在涡轮系统12不用第二燃料线路46中的第二燃料30运行时，燃料完整性控制逻辑66构造成保持第二燃料线路46中的第二燃料30的第二燃料完整性(例如防止特别是由于涡轮隔室25附近的热引起的液体燃料的分解)。具体而言，燃料完整性控制逻辑66构造成控制在涡轮系统12的运行区域中的、通往涡轮燃料喷嘴16的第二燃料线路46的第一部分中的一定量的第二燃料30。涡轮系统12的运行区域中的热可导致该量的第二燃料30焦化和/或氧化而降低第二燃料30的第二燃料完整性。第二燃料线路46的第一部分包括最靠近涡轮燃料喷嘴16且通往涡轮燃料喷嘴16的第二燃料线路46的至少五米。在其它实施例中，燃料完整性控制逻辑66构造成控制从涡轮燃料喷嘴16延伸到阀60的第二燃料线路46的部分中的该量的第二燃料30。

燃料完整性控制逻辑66包括燃料替代循环逻辑68和可变燃料填充逻辑70。燃料替代循环逻辑68构造成通过从第二燃料线路46排出第二燃料30以及用第二燃料30的替代供应来重新填充第二燃料线路46来使第二燃料线路46中的该量的第二燃料30(例如液体燃料)循环。具体而言，燃料替代循环逻辑68构造成在运行涡轮系统12的阈值时间之后使该量的第二燃料30循环。而且，燃料替代循环逻辑68构造成在反馈指示第二燃料完整性小于阈值完整性的情况下使该量的第二燃料30循环。换句话说，反馈可指示该量的第二燃料30的焦化和/或氧化。另外，燃料替代循环逻辑68构造成通过使用如上面描述的吹扫系统52用吹扫气体50来吹扫第二燃料线路46，以迫使从第二燃料线路46排出该量的第二燃料30。实际上，在某些实施例中，燃料完整性控制逻辑66构造成用吹扫气体50来吹扫第二燃料线路46的第一部分，直到接收到对第二燃料30的请求。

可变燃料填充逻辑70构造成以可变燃料流率来在第二燃料线路46中填充该量的第二燃料30。在某些实施例中，在接收到对第二燃料30的请求之后进行填充。可变流率可包括(例如液体燃料的)第一流率，后面是(例如液体燃料的)第二燃料流率，其中第一燃料流率大于第二燃料流率。可变流率可响应于用第二燃料30填充第二燃料线路46的容积的百分比的增大而降低。可变燃料填充逻辑70还构造成以第一燃料速率来填充第二燃料线路46，直到第二燃料30填充了第二燃料线路46中的容积的第一阈值百分比为止。另外，可变燃料填充逻辑70构造成以第二燃料流率用第二燃料30来填充第二燃料线路46，直到第二燃料30填充了第二燃料线路46中的容积的第二阈值百分比为止。如下面更加详细地论述的那样，可变燃料流率可包括不同的恒定燃料流率的多个步骤，包括第一燃料流率和第二燃料流率。在一些实施例中，可变燃料流率包括线性地降低的燃料流率。在其它实施例中，可变燃料流率包括曲线燃料流率。涡轮燃料控制器14和燃料管理系统10的以上实施例保持第二燃料线路46(例如液体燃料线路)内的第二燃料30(例如液体燃料)的完整性，同时保持第二燃料30能够由涡轮系统12立即使用。

图2和3示出了这样的工艺(例如计算机实现的工艺)：其保持第二燃料线路46内的第二燃料30的完整性，同时保持液体燃料30能够由涡轮系统12立即使用。实际上，这些工艺可为存储在有形的计算机可读介质上的指令，例如软件包的一部分。图2是用于在燃料管理系统10内填充第二燃料线路46的方法80的一个实施例的流程图。具体而言，工艺80允许响应于第二燃料线路46的吹扫而以可变燃料流率加快第二燃料线路46的填充。如上面描述的涡轮燃料控制器14响应于来自燃料管理系统10和涡轮系统12各处的换能器的反馈而实现工艺80。工艺80包括用第一燃料28(例如气体燃料)来运行涡轮系统12，同时第二燃料30(例如液体燃料)的供应保持可用，但是处于待命(框82)。工艺80可将第二燃料30从第二燃料线路46吹扫到远离燃料喷嘴16的距离(框84)。从线路46吹扫出第二燃料30可基本避开在涡轮燃料喷嘴16或涡轮隔室15附近的涡轮系统的运行区域中的热，并且保持第二燃料30的完整性(即避免焦化和/或氧化)。换句话说，第二燃料线路46被吹扫，直到第二燃料30和吹扫气体50的交接部位于燃气轮机隔室15的外部为止。在某些实施例中，可从邻近第二燃料喷嘴16且通往第二燃料喷嘴16的第二燃料线路46的至少5米中吹扫出第二燃料30。

在接收到从第一燃料28转变到第二燃料30的信号之后(框86)，可推迟燃料28和30之间转变，直到第二燃料线路46装满为止(框88)。这个推迟可为大约几秒。响应于该信号，以可变燃料流率来填充第二燃料线路46。具体而言，以第一燃料流率来进行第二装满线路46的重新填充(框90)。在这个重新填充期间，确定(例如通过控制器14而响应于来自系统10的反馈)用第二燃料30填充第二燃料线路46的容积的百分比是否超过第二燃料线路46中的容积的第一阈值百分比(例如95％)(框92)。例如，第一阈值百分比可为至少大约80％、85％、90％或95％。如果被填充的第二燃料线路46的容积的百分比没有超过第一阈值百分比，则继续以第一燃料流率来重新填充第二燃料线路46(框90)。但是，如果被填充的第二燃料线路46的容积的量的百分比超过第一阈值百分比，则以第二燃料流率来进行第二燃料线路46的重新填充(框94)。如上面提到的那样，第二燃料流率可低于第一燃料流率。例如，第二燃料流率可为第一燃料流率的5％、10％、15％或20％。

在转换成第二燃料流率之后，确定(例如通过控制器14而响应于来自系统10的反馈)用第二燃料30填充第二燃料线路46的容积的百分比是否等于第二燃料线路46中的容积的第二阈值百分比(框96)。例如，第二阈值百分比可为大约100％。如果被填充的第二燃料线路46的容积的百分比不等于第二阈值百分比，则继续以第二燃料流率来重新填充第二燃料线路46(框94)。但是，如果被填充的第二燃料线路46的容积的百分比等于第二阈值百分比，则可进行从第一燃料28到第二燃料30的转变(框98)。以加快的速率来进行这个重新填充，从而允许在大约几秒中进行转变，所以涡轮系统12就不会在从第一燃料28转变到第二燃料30的期间经历任何停机时间。

图3是工艺108的一个实施例的流程图，工艺108用于使第二燃料30循环，以在燃料管理系统10内保持第一燃料完整性(例如液体燃料完整性)。具体而言，工艺108允许保持第二燃料30的完整性(即避免焦化和/或氧化)，同时还保持第二燃料的供应准备好由涡轮系统12使用。涡轮燃料控制器14如上面描述的那样响应于来自燃料管理系统10和涡轮系统12各处的换能器的反馈来实现工艺。工艺108包括用第二个第一燃料28(例如气体燃料)来运行涡轮系统12，同时第二燃料30(例如液体燃料)的供应保持待命(框110)。实际上，系统10保持第二燃料线路46处于装满有第二燃料30的状态，以准备从第一燃料28转变到第二燃料30(框112)。

在保持第二燃料线路46处于装满状态的同时，系统10(例如涡轮燃料控制器14)监测许多参数(框114)。被系统10监测的参数包括燃料完整性(例如第二燃料完整性)、第二燃料线路46已经装满有第二燃料30的时长，以及涡轮系统12的其它运行状况。可通过燃料管理系统10和/或涡轮系统12各处的换能器来监测这些参数。在系统12使用第一燃料28时，由于在来自涡轮系统12的运行区域的热的附近保持在第二燃料线路46中的延长的时段原因，第二燃料完整性可经受焦化和/或氧化。因此，工艺108包括作出与第二燃料30的燃料完整性有关的询问(框116和118)。一个询问116包括基于获得的反馈来确定第二燃料30的燃料完整性是否小于阈值完整性。如果第二燃料完整性保持高于或等于阈值完整性，则系统10继续监测上面提到的各种参数(框114)。如果燃料完整性小于阈值完整性，则系统10接收使第二燃料线路46中的第二燃料30循环的信号，以保持第二燃料完整性(框116)。

另一个询问118包括在使第二燃料循环之前确定时间(例如保持第二燃料线路46中的第二燃料30处于装满状态的时间)是否超过阈值时间(框118)。例如，阈值时间可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14天，或任何其它时间。在某些实施例中，每当涡轮系统12在第一燃料28和第二燃料30之间转变时，可重新设定时间。如果时间保持小于或等于阈值时间，则系统10继续监测上面提到的各种参数(框114)。如果时间超过阈值时间，则系统接收使第二燃料线路46中的第二燃料30循环的信号，以保持第二燃料完整性(框120)。响应于该信号，如上面描述的那样进行将第二燃料30从第二燃料线路46中排出(框122)。在排空第二燃料线路46之后，系统10将第二燃料30重新填充在第二燃料线路46中。可如工艺80中描述的那样进行第二燃料线路46的重新填充。上面的工艺80和108共同使得系统10能够保持第二燃料线路46(例如液体燃料线路)内的第二燃料30(例如液体燃料)的完整性，同时保持涡轮系统12能够立即使用第二燃料。

如上面提到的那样，系统10和控制器14所采用的可变燃料流率可有所改变。图4是用于在一时段里用燃料(例如第二燃料30)填充燃料线路容积(例如第二燃料线路46)的可变速率的多个实施例的图形表示134。曲线图134包括表示燃料线路(例如第二燃料线路46)的燃料线路容积的纵轴136。燃料线路容积沿着轴136沿方向138从空态增加到满态。曲线图134还包括表示时间的横轴137。时间沿着轴137沿水平方向139增加。曲线图134示出了燃料线路容积与时间(的关系)的三个不同的曲线140、142和144。曲线140和144包括通过多个步骤以不同的燃料流率(例如斜率)来填充燃料线路容积。例如，曲线140包括第一燃料流率146、第二燃料流率148、第三燃料流率150和第四燃料流率152。如所示出的那样，各个燃料流率146、148、150和152是恒定的速率，其中各个后面的速率低于前面的速率。因此，曲线140描绘了在燃料线路146变得填满第二燃料30时以降低的燃料速率来进行的四级加速燃料填充。例如，曲线140可在诸如第二燃料线路46的满态的75％、90％和100％的不同的阈值处在不同的燃料流率146、148、150和152之间转变。类似地，曲线144描绘了第一燃料流率154、第二燃料流率156和第三燃料流率152。曲线144可在诸如第二燃料线路146的满态的85％和100％的不同的阈值处在不同的速率154、156和152之间转变。相反，曲线142表示在燃料线路变得填满第二燃料30时逐渐降低的曲线燃料流率。但是，可使用任何适当的第二燃料流率来加快第二燃料线路46的填充。

图4中的填充燃料线路容积的速率的差异是由于燃料流率的变化而引起的。图5是在一时段里的可变燃料流率的多个实施例的图形表示166。对于燃料(例如第二燃料30)，曲线图166包括表示燃料线路(例如第二燃料线路46)内的燃料流率的纵轴168。燃料流率沿着轴168沿竖直方向138增加。曲线图166还包括表示时间的横轴170。时间沿着轴170沿水平方向139增加。曲线图166包括三个不同的曲线172、174和176。所有三个曲线172、174和176示出了可变燃料流率。曲线172示出了初始时期(区域178)，其中燃料流率以较高的水平开始，并且随着时间的过去而线性地降低，直到燃料流率到达点179且转换成恒定燃料流率为止(区域180)。例如，曲线172可对应于图4的曲线142。曲线174和176示出了包括不同的恒定燃料流率的多个步骤的可变燃料流率。例如，曲线174包括较高的恒定燃料速率(区域182)，后面是较低的恒定燃料速率(区域184)，以及然后是甚至更低的恒定燃料速率(区域180)。曲线174可对应于图4的曲线144。曲线176比曲线174包括不同的恒定燃料流率的甚至更多步骤。例如，曲线176包括较高的恒定燃料速率(区域186)，后面是逐渐更低的恒定燃料速率(分别为区域188、190和180)。曲线176可对应于图4的曲线140。可变燃料流率提供用于加快燃料线路(例如第二燃料线路46)的填充的各种实施例，以允许燃料管理系统10保持第二燃料线路46(例如液体燃料线路)内的第二燃料30(例如液体燃料)的完整性，同时保持涡轮系统12能够立即使用第二燃料30。

图6是使图1的燃料管理系统10内的第二燃料30循环的一个实施例的图形表示200。具体而言，图6示出了控制第二燃料线路46中的一定量的第二燃料30(例如液体燃料)，以如上面的实施例中描述的那样保持第二燃料完整性。而且，如上面描述的那样，涡轮燃料控制器14控制第二燃料线路46内的该量的第二燃料30的循环。对于燃料(例如第一燃料28，例如液体燃料)，曲线图200包括表示燃料线路46(例如第一燃料线路46)的燃料线路容积的纵轴202。燃料线路容积沿着轴202沿竖直方向138从空态增加到满态。曲线图200还包括表示时间的横轴204。时间沿着轴204沿水平方向135增加。曲线图200包括示出了循环地吹扫第二燃料线路46以及用第二燃料30来重新填充第二燃料线路46的单个曲线206。例如，在涡轮系统12用第一燃料28(例如气体燃料)运行时，第二燃料线路46仍然在待命模式中保持装满第二燃料30，如曲线206的区域208、210和212指示的那样。但是，偶尔从第二燃料线路46中吹扫出第二燃料30，如区域214和216指示的那样，直到燃料线路容积达到曲线206的点218和220处指示的空态为止。可响应于指示从第一燃料28转变到第二燃料30的信号来从第二燃料线路46中吹扫出第二燃料30。而且，如上面描述的那样，可由于超过阈值时间原因而进行吹扫，阈值时间表示在第二燃料30已经在涡轮燃料喷嘴16附近的运行区域中保持在第二燃料线路46中的同时涡轮系统12已经用第一燃料28持续运行的时间。另外，可由于第二燃料完整性如上面描述的那样降到第一燃料完整性阈值之下的原因而进行吹扫。在吹扫之后，第二燃料线路46如上面描述的那样(例如以加快的重新填充)和如曲线206的区域222和224指示的那样重新填充。因而，涡轮燃料控制器14和燃料管理系统10可保持第二燃料线路46(例如液体燃料线路)内的第二燃料30(例如液体燃料)的完整性，同时保持涡轮系统12能够立即使用第二燃料30。

公开的实施例的技术效果包括提供具有涡轮燃料控制器14的系统，以管理对涡轮系统12的燃料(例如气体燃料和液体燃料)供应和在燃料之间的转变。控制器14包括各种逻辑(例如存储在有形的计算机可读介质上的指令)，以调节和按顺序进行液体燃料线路的吹扫和重新填充，以确保液体燃料的完整性(例如防止焦化和/或氧化)，同时保持准备好对涡轮系统12供应液体燃料。具体而言，控制器14包括使得能够定期地或在液体燃料完整性降低到特定的燃料完整性阈值之下时使液体燃料线路中的一定量的液体燃料循环的逻辑。另外，控制器14包括使得能够加快用液体燃料重新填充被吹扫的液体燃料线路的逻辑。总的来说，除了减轻液体燃料的焦化和/或氧化之外，控制器14还提供降低通常与维护和避免多燃料系统中的液体燃料的分解两者相关联的成本的自动系统。

本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求的范围之内。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

涡轮燃料控制器(14)，其构造成控制第一燃料对涡轮发动机(12)的第一供应、第二燃料对所述涡轮发动机(12)的第二供应，以及在所述第一燃料和所述第二燃料之间的转变，其中，所述涡轮燃料控制器(14)包括构造成控制第一燃料线路(46)中的一定量的所述第一燃料的燃料完整性控制逻辑(66)，以在所述涡轮发动机(12)用所述第二燃料而非所述第一燃料来运行时保持第一燃料完整性。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料完整性控制逻辑(66)构造成控制在所述涡轮发动机(12)的运行区域中的、通往涡轮燃料喷嘴(16)的所述第一燃料线路(46)的第一部分中的所述量的所述第一燃料。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一部分包括通往所述涡轮燃料喷嘴(16)的所述第一燃料线路(46)的至少5米。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料完整性控制逻辑(66)包括燃料替代循环逻辑(68)，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成通过从所述第一燃料线路(46)排出所述第一燃料以及用所述第一燃料的替代供应来重新填充所述第一燃料线路(46)来使所述第一燃料线路(46)中的所述量的所述第一燃料循环。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成在运行所述涡轮发动机(12)的阈值时间之后使所述量的所述第一燃料循环。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成在反馈指示所述第一燃料完整性小于阈值完整性的情况下使所述量的所述第一燃料循环。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成用吹扫气体(50)吹扫所述第一燃料线路(46)，以迫使从所述第一燃料线路(46)排出所述量的所述第一燃料。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料完整性控制逻辑(66)包括可变燃料填充逻辑(70)，所述可变燃料填充逻辑(70)构造成以可变燃料流率来在所述第一燃料线路(46)中填充所述量的所述第一燃料，所述可变燃料流率包括第一燃料流率，后面是第二燃料流率，并且所述第一燃料流率大于所述第二燃料流率。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可变燃料填充逻辑(70)构造成以所述第一燃料流率来用所述第一燃料填充所述第一燃料线路(46)，直到所述第一燃料填充所述第一燃料线路(46)中的容积的第一阈值百分比为止，并且所述可变燃料填充逻辑构造成以所述第二燃料流率来用所述第一燃料填充所述第一燃料线路(46)，直到所述第一燃料填充所述第一燃料线路(46)中的容积的第二阈值百分比为止。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可变燃料流率包括不同的恒定燃料流率的多个步骤，包括所述第一燃料流率和第二燃料流率。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可变燃料流率包括线性地降低的燃料流率。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可变燃料流率包括曲线燃料流率。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述涡轮发动机(12)。

14.一种系统，包括：

包括燃料完整性控制逻辑(66)的涡轮燃料控制器(14)，所述燃料完整性控制逻辑(66)构造成在涡轮发动机(12)不用第一燃料线路(46)中的第一燃料运行时保持所述第一燃料线路(46)中的所述第一燃料的第一燃料完整性，其中，所述燃料完整性控制逻辑(66)包括燃料替代循环逻辑(68)，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成通过从所述第一燃料线路(46)排出所述第一燃料以及用所述第一燃料的替代供应来重新填充所述第一燃料线路(46)来使所述第一燃料线路(46)中的一定量的所述第一燃料循环。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述燃料替代循环逻辑(68)构造成在运行所述涡轮发动机(12)的阈值时间之后，使所述量的所述第一燃料循环。

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