CN105318922A - 用于测量气态介质流的质量流的方法和燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于测量流动穿过特定管的升高第一温度的气态介质流的质量流的方法，包括以下步骤：a)提供带有已知质量流和显著低于第一温度的第二温度的气态介质的参考流；b)将参考流与流动穿过特定管的升高第一温度的气态介质流混合；c)测量参考流和流动穿过特定管的升高第一温度的气态介质流的混合物的所得温度；以及d)从参考流的已知质量流、升高第一温度、参考流的第二温度和测量的所得温度，来确定流动穿过特定管的升高第一温度的气态介质流的未知质量流，根据方程式:，其中Mx是未知质量流，Mref是参考流的已知质量流，T1是第二温度，T2是升高第一温度，且T3x是在混合之后的所得温度。

Description

用于测量气态介质流的质量流的方法和燃料供给系统
技术领域
本发明大体涉及质量流的测量，并且特别是燃气涡轮机的技术。它涉及根据权利要求1的前序部分的用于测量气态介质流的质量流的方法。
背景技术
典型地，造成压力差的流量测量设备(如开孔或皮托管)被用来测量处于高的气体温度的气体(体积)流。通过另外的气体密度参数的测量来计算质量流。然而，气体质量流的总体精度典型地低于1.2%。
采用Coriolis流量计的直接质量流测量可能高达高的气体温度。为了在高的气体温度的精确的气体流测量，流量计必须在高的气体温度的情况下在零流量情况下被校准。如果由于受操作限制无法完成该零流量调整，那么处于总体气体质量流的精度在高的气体温度下变得更差。
因为高的气体温度引起在测量技术(例如，涡轮机叶轮计数器)上的限制或要求降低总体精度的测量值的一些修正/校准，所以很难采用现有的流量计以高精度在升高的或高的气体温度(＞200℃)下直接地测量燃料气体质量流。
发明内容
本发明的目标是提供用于测量升高第一温度的气态介质流的质量流的方法，其容易来应用并允许带有高精度的测量。
进一步的目标是提供用于实施前述方法的用于气态燃料的燃料供给系统。
通过根据权利要求1的方法和根据权利要求6的燃料供给系统来获得这些和其他的目标。
一种用于测量流动穿过特定管的升高第一温度的气态介质流的质量流的创造性方法，包括以下步骤：
a)提供带有已知质量流和显著低于前述第一温度的第二温度的前述气态介质的参考流；
b)将前述参考流与流动穿过前述特定管的升高第一温度的前述气态介质流混合；
c)测量前述参考流和流动穿过前述特定管的升高第一温度的前述气态介质流的前述混合物的所得温度；以及
d)从前述参考流的前述已知质量流、前述升高第一温度、前述参考流的前述第二温度和前述测量的所得温度确定流动穿过前述特定管的升高第一温度的前述气态介质流的未知质量流，根据方程式：，其中Mx是未知质量流，Mref是前述参考流的已知质量流，T1是第二温度，T2是升高第一温度，以及T3x是在混合之后的所得温度。
本创造性方法的实施例的特征在于，升高第一温度的前述气态介质流是在初始温度供给的初始流的一部分，该初始温度显著低于前述第一温度并然后通过预热器加热至前述第一温度。
具体地，前述初始温度等于前述第二温度，前述参考流从在前述第二温度供给的前述初始流转移，并且前述参考流的质量流通过特别是Coriolis类型的流量计来测量。
具体地，提供多个并联的特定管，由此前述特定管中的每一个引导作为在初始温度供给的初始流的一部分的升高第一温度的气态介质的分别的流，该初始温度显著低于前述第一温度并然后通过预热器加热至前述第一温度，并且前述参考流通过相关的截流阀掺合至前述多个特定管。
本创造性方法的另一实施例的特征在于，前述气态介质是气态燃料，并且前述特定管是燃料供给系统的一部分，特别是燃气涡轮机的一部分。
特别地用于燃气涡轮机的创造性燃料供给系统，用于实施根据本发明的方法，包括带有燃料预热器的燃料供给线路，该燃料供给线路在前述预热器下游分岔成多个燃料管。
其特征在于，参考质量流管在前述燃料预热器上游连接至前述燃料供给线路，在前述参考质量流管中提供流量计，并且前述参考质量流管可通过分别的截流阀在前述流量计下游选择性地连接至前述燃料管。
本创造性燃料供给系统的一个实施例的特征在于，提供温度传感器来测量前述升高第一温度、前述参考流的前述第二温度和在混合之后的所得温度，并且前述温度传感器和前述流量计连接至测量单元以用于确定未知质量流。
附图说明
现在通过不同的实施例和参考附图来更仔细地解释本发明。
图1显示根据本发明的实施例的燃料供给系统的示意图。
参考标号：
10燃料供给系统
11燃料预热器
12流量计(例如，Coriolis类型的)
13测量单元
14燃料供给线路
15、16温度传感器
17参考质量流管
F1-Fx燃料管
M1-Mx在燃料分配线路F1-Fx中的质量流
Mref参考质量流
T1在参考质量流管17中的燃料温度
T2在预热之后的燃料温度
T31-T3x在混合之后的燃料温度
TS1-TSx温度传感器
V1-Vx截流阀。
具体实施方式
本发明的基本思想是在将少的已知参考质量流与升高温度的未知预热气体流混合之前和之后从气体温度的测量确定气体质量流。本发明的方法能应用至若干气体流并能显著地降低成本。
图1显示根据本发明的实施例的燃料供给系统的示意图。图1的燃料供给系统10包括用于气态燃料的燃料供给线路14。流动穿过前述燃料供给线路14的燃料进入燃料预热器11，其将燃料加热至＞200℃的升高的温度。燃料供给线路14在预热器11下游分岔成多个x(x=2、3、4…)燃料管F1-Fx。参考质量流管17在燃料预热器11上游连接至燃料供给线路14，使得引入的燃料的一部分流动进入参考质量流管17而不被加热。流量计12设置在参考质量流管17中，其测量行进穿过参考质量流管17的燃料的质量流。
参考质量流管17可通过分别的(可控制的)截流阀V1-Vx在流量计12下游连接至前述燃料管F1-Fx中的每一个。当截流阀V1-Vx中的一个打开时，参考质量流掺合至流动穿过相关的燃料管F1-Fx的预热燃料的流中。由于预热燃料具有与未预热的参考质量流的温度T1相比升高的温度T2，因而两种流的混合物导致在T31-T3x的混合之后的分别的燃料温度。
提供各种温度传感器15、16和TS1-TSx以测量在预热之后燃料的升高的温度T2、前述参考流的温度T1、以及在混合之后所得温度T31-T3x。
温度传感器15、16、TS1-TSx以及流量计12连接至测量单元13以用于确定未知的质量流。
因此，系统主要由气体供给(14)组成，在其中气体预热器11在气体被进一步分配进入一个或更多的分支或燃料管F1-Fx之前增加气体温度。少量的供给气体流如在附图中所示在气体预热器11的上游取出。使用精度电阻式温度检测器(RTD)传感器15以用于气体温度并使用Coriolis传感器以用于质量流，来准确地测量在参考质量流管17中该参考气体的低气体温度T1(在预热之前)和质量流Mref。
参考质量流管17然后经由单独的截流阀V1-Vx连接至预热器11之后的每个气体管F1-Fx，其中需要气体质量流测量。对于执行质量流测量处的气体管，截流阀充分地打开，并且带有质量流Mref和温度T1的参考气体与带有质量流M1-Mx和气体温度T2的未知气体混合，导致带有更低混合气体温度T31-T3x的总和气体质量流AM1-AMx。
使用精度RTD传感器(16和TS1-TSx)测量所有的气体温度T2和T31-T3x。
基于第一热力学定理和在燃料系统10的所有位置上热容量相同的假设，未知的气体质量流Mx可计算为：
那么，在燃料管F1-Fx中的最后质量流AM1-AMx为：
该气体质量流的精度现在取决于温度测量和参考质量流的精度。
参考质量流可被测量精确为0.3%，并且RTD传感器的精度可好于0.1K，导致在0.5%和1%之间的总体气体质量流精度。
优势：
·参考气体的质量流在低的气体温度被测量，并因此非常的精确。
·本发明的另一个优势是仅提取少的质量流，并且因此测量可采用小的Coriolis流量计来完成(也节约在小容器中的空间)。
·另一个优势是仅需要一个流量计来测量一些气体分配管，其导致非常节省成本的测量。
·因为在热气体侧的测量仅需要温度测量，所以气体预热温度是不被限制的。

Claims (7)

1.一种方法，用于测量流动穿过特定管(F1-Fx)的升高第一温度(T2)的气态介质流的质量流(M1-Mx)，包括以下步骤：
a)提供带有已知质量流(Mref)和显著低于所述第一温度的第二温度(T1)的所述气态介质的参考流；
b)将所述参考流与流动穿过所述特定管(F1-Fx)的升高第一温度(T2)的所述气态介质流混合；
c)测量所述参考流和流动穿过所述特定管(F1-Fx)的升高第一温度(T2)的所述气态介质流的混合物的所得温度(T31-T3x)；以及
d)从所述参考流的已知质量流(Mref)、所述升高第一温度(T2)、所述参考流的所述第二温度(T1)和所述测量的所得温度(T31-T3x)，来确定流动穿过所述特定管(F1-Fx)的升高第一温度(T2)的所述气态介质流的未知质量流，根据方程式：，其中Mx是所述未知质量流，Mref是所述参考流的已知质量流，T1是所述第二温度，T2是所述升高第一温度，以及T3x是在混合之后的所得温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，升高第一温度(T2)的所述气态介质流是在初始温度供给的初始流的一部分，该初始温度显著低于所述第一温度(T2)并然后通过预热器(11)加热至所述第一温度(T2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始温度等于所述第二温度(T1)，所述参考流从在所述第二温度(T1)供给的所述初始流转移，并且所述参考流的质量流通过特别是Coriolis类型的流量计(12)来测量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提供多个并联的特定管(F1-Fx)，由此所述特定管(F1-Fx)中的每一个引导作为在初始温度供给的初始流的一部分的升高第一温度(T2)的气态介质的分别的流，该初始温度显著低于所述第一温度(T2)并然后通过预热器(11)加热至所述第一温度(T2)，并且所述参考流通过相关的截流阀(V1-Vx)掺合至所述多个特定管(F1-Fx)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气态介质是气态燃料，并且所述特定管(F1-Fx)是燃料供给系统的一部分，特别是燃气涡轮机的一部分。
6.一种特别地用于燃气涡轮机的燃料供给系统(10)，用于实施根据权利要求1至5中的一项所述的方法，包括带有燃料预热器(11)的燃料供给线路(14)，该燃料供给线路(14)在所述预热器(11)下游分岔成多个燃料管(F1-Fx)，其特征在于，参考质量流管(17)在所述燃料预热器(11)上游连接至所述燃料供给线路(14)，在所述参考质量流管(17)中提供流量计(12)，并且所述参考质量流管(17)能够通过分别的截流阀(V1-Vx)在所述流量计(12)下游选择性地连接至所述燃料管(F1-Fx)。
7.根据权利要求6所述的燃料供给系统，其特征在于，提供温度传感器(15、16；TS1-TSx)来测量所述升高第一温度(T2)、所述参考流的所述第二温度(T1)和在混合之后的所得温度(T31-T3x)，并且所述温度传感器(15、16；TS1-TSx)和所述流量计(12)连接至测量单元(13)以用于确定所述未知质量流。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2605709A (en) * 1949-08-18 1952-08-05 Rolls Royce Fuel metering means for gas-turbine engine fuel systems
EP0030253A2 (en) * 1979-12-11 1981-06-17 KRW Energy Systems Inc. Solids mass flow determination
JPS56163414A (en) * 1980-05-22 1981-12-16 Toshiba Corp Flow rate measuring device
EP0635673A1 (en) * 1993-07-22 1995-01-25 Ormat Industries, Ltd. Energy recovery, pressure reducing system and method for using the same
JPH0894019A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Tokyo Gas Co Ltd 多段希薄予混合燃焼における不完全燃焼防止方法
CN1676902A (zh) * 2004-03-15 2005-10-05 通用电气公司 可控压的燃料喷嘴喷射器
US20140123742A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 Horiba, Ltd. Fuel measurement system
US20140130723A1 (en) * 2011-07-13 2014-05-15 Promecon Prozess undMesstechnik Conrads GmbH Device and Method for Controlling The Fuel-Air Ratio in the Combustion of Ground Coal in a Firing System of a Coal-Fired Power Station

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306453A (en) * 1979-01-04 1981-12-22 Wolfshoerndl Egon Apparatuses for measuring the flow rate of a flowing medium
FR2685384A1 (fr) * 1991-12-18 1993-06-25 Snecma Systeme d'alimentation en carburant des injecteurs d'une turbomachine.
US7036302B2 (en) * 2004-03-15 2006-05-02 General Electric Company Controlled pressure fuel nozzle system
CH700991A1 (de) * 2009-05-13 2010-11-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer gasturbinenanlage mit einer verdichterstation für gasförmigen brennstoff.
US8196601B2 (en) * 2009-06-30 2012-06-12 Hitachi Metals, Ltd Thermal flow sensor with zero drift compensation
US10107495B2 (en) * 2012-11-02 2018-10-23 General Electric Company Gas turbine combustor control system for stoichiometric combustion in the presence of a diluent
US9618913B2 (en) * 2013-04-29 2017-04-11 Hamilton Sundstrand Corporation Self powered fluid metering units
EP3008311A4 (en) * 2013-06-12 2016-07-20 United Technologies Corp FUEL COLLECTOR / OIL

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2605709A (en) * 1949-08-18 1952-08-05 Rolls Royce Fuel metering means for gas-turbine engine fuel systems
EP0030253A2 (en) * 1979-12-11 1981-06-17 KRW Energy Systems Inc. Solids mass flow determination
JPS56163414A (en) * 1980-05-22 1981-12-16 Toshiba Corp Flow rate measuring device
EP0635673A1 (en) * 1993-07-22 1995-01-25 Ormat Industries, Ltd. Energy recovery, pressure reducing system and method for using the same
JPH0894019A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Tokyo Gas Co Ltd 多段希薄予混合燃焼における不完全燃焼防止方法
CN1676902A (zh) * 2004-03-15 2005-10-05 通用电气公司 可控压的燃料喷嘴喷射器
US20140130723A1 (en) * 2011-07-13 2014-05-15 Promecon Prozess undMesstechnik Conrads GmbH Device and Method for Controlling The Fuel-Air Ratio in the Combustion of Ground Coal in a Firing System of a Coal-Fired Power Station
US20140123742A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 Horiba, Ltd. Fuel measurement system

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