CN106460675B - 用于选择燃气轮机的工作点的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在考虑至少一个反馈控制变量的情况下选择燃气轮机的工作点的方法，其中工作点至少通过操纵变量的参数组合来限定，其特征在于，利用插值法基于已知的参数组合自动地选择工作点，其中应用克里格插值法作为插值法。

Description

用于选择燃气轮机的工作点的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在考虑至少一个反馈控制变量的情况下选择燃气轮机的工作点的方法，其中工作点至少通过操纵变量的参数组合来限定。
背景技术
燃气轮机是流体机械，所述流体机械通常具有压缩机、涡轮机和燃烧器装置，所述燃烧器装置包括多个燃烧器以及至少一个燃烧室，其中燃烧器形成不同的燃烧器级，即例如一个引燃燃烧器级和多个主燃烧器级。在燃气轮机运行期间，压缩机吸取环境空气并且压缩所述环境空气。压缩空气随后被引导至各个燃烧器并且在所述燃烧器中与燃料混合。随后，将所产生的燃料-空气混合物在燃烧室中燃烧。在燃烧时形成的热的燃烧排气随后输送给涡轮机，在所述涡轮机中，所述燃烧排气驱动导向叶片。以该方式，将燃烧排气的热能转化成机械功，所述机械功一方面用于驱动压缩机并且另一方面用于驱动消耗器，即例如用于产生电流的发电机。
在燃气轮机运行期间需注意的是：预先确定的反馈控制变量的数值处于允许的理论范围内。一方面，能够将燃气轮机的燃烧稳定性列作为重要的反馈控制变量，其也被称为“嗡嗡声特性”(Brummverhalten)。燃烧室的不稳定性尤其由于共振的热释放波动引起并且能够引起燃烧室的振动和颤振，所述振动或颤振降低燃烧室的使用寿命并且缩短维护间隔。相应地要确保：不超过可靠的极限值。另一重要的反馈控制变量为燃气轮机的排放性能，所述排放性能也受燃烧稳定性影响。因此，在许多国家中不允许超过预设的排放极限值。在此也必须确保遵守可靠的数值。
一个或多个反馈控制变量的正常设定能够通过选择燃气轮机的适当的工作点来实现，所述工作点至少通过操纵变量的参数组合来限定。尤其将输送给燃气轮机的总燃料体积流和总燃料体积流到所述燃气轮机的各个燃烧器级上的分布列作为操纵变量。这两个操纵变量都对排放性能还有燃气轮机的燃烧稳定性具有关键影响。然而，一个问题在于：当燃气轮机结构相同地构成时，适当的工作点从燃气轮机到燃气轮机本身改变。该改变的原因尤其是不同的环境条件、波动的气体质量和特定的客户要求。此外，燃气轮机设备的工作点会随时间改变。这导致：为每个燃气轮机选择适当的工作点应分开进行，同样如同对工作点的再调节一样。
至今为止，手动地选择燃气轮机的适当的工作点。在此，首先专注于已经存在的燃气轮机的运行曲线和特征曲线族，所述运行曲线和特征曲线族随后被修改。然而，由于大的参数空间和大量的影响变量，手动地选择工作点需要极其多的经验，并且此外，也是极其耗时的。还困难的是：对反馈控制变量的未预见的偏差做出反应。
发明内容
基于现有技术，本发明的目的是：提出一种开始所提出的类型的替选方法，所述替选方法能够简单地、快速地和价格低廉地执行。
为了实现所述目的，本发明实现开始提出类型的方法，所述方法的特征在于：利用插值法基于已知的参数组合自动地选择工作点，其中应用克里格插值法作为插值法。借助该插值法，已经获得非常好的结果。根据本发明，将如下参数组合视作为已知的参数组合：对于所述参数组合而言已知反馈控制变量的相关的数值。在选择工作点时使用插值法具有如下优点：在参数空间的探索和利用已经获取的信息之间实现极其良好的平衡，这引起极其有效地扫描参数空间。基于操纵变量的已经存在的或已经遇到的参数组合能够在如下约束条件下计算各下一工作点：预期的改进占据最大值。以该方式能够自动地在短的持续时间之内找出和选择优化的工作点。
优选的是，操纵变量包括输送给燃气轮机的总燃料体积流和/或输送给燃气轮机的总燃料体积流到燃气轮机的各个燃烧器级上的分布和/或燃气轮机出口温度和/或燃气轮机的进口导向叶片的位置。
反馈控制变量优选描述燃气轮机的排放性能和/或燃气轮机的燃烧稳定性，因为所述反馈控制变量尤其对燃气轮机的工作性能产生影响。
在选择工作点时有利地考虑干扰变量的影响，即例如环境温度和/或环境的空气湿度和/或环境压力和/或燃料的热值和密度，在此仅列出一些实例。
根据本发明的一个变型形式，已知的参数组合是通过手动地更改参数而确定的参数组合，其中在手动地更改参数时优选以已经存在的燃气轮机的已知的参数组合为基础。
附图说明
本发明的其他的特征和优点借助根据本发明的一个实施形式的方法的下面的描述参考所附的附图变得清楚，其中附图为示意图，所述示意图示出一维情况下的克里格插值。
具体实施方式
根据克里格，通过下式得出可预期的改进
在此，x表示参数设定，ymin表示反馈控制变量的至此发现的最小值，表示用于x的反馈控制变量的通过克里格插值预测的数值，并且表示反馈控制变量的估算的标准偏差，其中Φ和是标准正态分布的分布函数和密度函数。
该图现在示例地示出对于一维情况的克里格插值的作用方式。已知工作点BP1至BP9。这表示：针对工作点BP1至BP9，已知在该工作点中反馈控制变量所具有的数值。相应的对通过相应的叉来示出。工作点BP1至BP9的反馈控制变量的数值例如能够通过手动地更改x值来确定。将叉彼此连接的实线代表对于不同x值的反馈控制变量的通过克里格插值预测的数值的函数。虚线代表下部的置信带。根据定义，不确定性在仅存在少量信息的位置处最大，在此为工作点BP7和BP8之间，所述工作点BP7和BP8在x轴线的方向上彼此分开最远。此外示出的是，限定预期改进的下界。相应地，另一工作点BP10完全能够处于如下区域中：在所述区域中尽管没有发现y的尤其低的数值，然而信息含量仍是少的。
在根据本发明的方法中，在附图中示例示出的克里格方法应用在多维的参数空间中，以便基于已知的工作点系统地寻找新的有希望的工作点，并且如果这些工作点被证实为是适当的，自动地选择这些工作点。在此，基本上能够考虑任意多的操纵变量和反馈控制变量。在此，工作点通过操纵变量的参数组合限定。替选地，工作点能够通过由操纵变量和反馈控制变量构成的参数组合来限定。
反馈控制变量能够包括输送给燃气轮机的总燃料体积流和/或输送给燃气轮机的总燃料体积流到燃气轮机的各个燃烧器级上的分布和/或燃气轮机出口温度和/或燃气轮机的进口导向叶片的位置，在此仅举出一些实例。
反馈控制变量例如能够是燃气轮机的排放性能和/或燃气轮机的燃烧稳定性。
干扰变量的实例是环境温度和/或环境的空气湿度和/或环境压力。
虽然已经通过优选的实施例详细地阐明和描述本发明的细节，但是本发明不受到所公开的实例限制并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而不会偏离本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于在考虑至少一个反馈控制变量的情况下选择燃气轮机的工作点的方法，其中所述工作点至少通过操纵变量的参数组合来限定，其特征在于，利用插值法基于已知的参数组合自动地选择所述工作点，其中应用克里格插值法作为插值法，以及
所述操纵变量包括输送给所述燃气轮机的总燃料体积流和/或输送给所述燃气轮机的总燃料体积流到所述燃气轮机的各个燃烧器级上的分布和/或燃气轮机出口温度和/或所述燃气轮机的进口导向叶片的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈控制变量描述所述燃气轮机的排放性能和/或所述燃气轮机的燃烧稳定性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在选择工作点时考虑干扰变量的影响。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干扰变量包括环境温度和/或环境的空气湿度和/或环境压力。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，已知的所述参数组合是通过手动地更改参数来确定的参数组合。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在手动地更改所述参数时以已经存在的燃气轮机的已知的参数组合为基础。
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