CN111336019B - 用于热发动机的燃料系统 - Google Patents

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Abstract

提供涡轮机的燃烧区段的燃料计量系统。涡轮机包括：主燃料管线，提供燃料流；区域燃料管线，从主燃料管线分离，通过其提供至少一部分燃料流。燃料阀设置在区域燃料管线处，构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值。第一压力传感器在燃料阀上游，构造成获得第一压力值。第二压力传感器在燃料阀下游，构造成获得第二压力值。流量计设置在燃料阀下游。控制器构造成执行操作，操作包括：至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流确定所需燃料阀致动器位置；比较所需燃料流和当前燃料流；至少基于所需燃料阀致动器位置以及比较的所需燃料流和当前燃料流确定实际燃料阀致动器位置；至少基于实际燃料阀致动器位置产生燃料阀处的阀有效面积。

Description

用于热发动机的燃料系统
技术领域
本主题大体涉及用于热发动机的燃料系统。本主题更具体地涉及用于涡轮发动机的燃料系统控制。
背景技术
热发动机(诸如燃气涡轮发动机)通常需要多个燃料区域和高燃料输送压力的高精确控制。已知的燃料计量系统通常包括头部调节器，旁路阀和控制装置以及节流阀，用于将燃料精确地控制并输送到燃烧器的多个燃料区域，以避免一些可操作性问题，贫油熄火和效率。然而，当从单个燃料区域扩大到多个燃料区域，或者从两个或三个燃料区域扩大到附加区域时，这样的已知系统包括显著的机械复杂性。这样，已知燃料计量系统的应用通常限制了在发动机处可操作的燃料区域的数量，因为附加区域可能导致系统重量，复杂性和控制低效性大于附加燃料区域的益处。
已知的多区域燃料计量系统包括横跨多个燃料管线分离燃料，但是经常产生低精确控制，并且因此为现代热发动机提供了不足的精确度(例如，减少排放，贫油熄火余量，燃烧稳定性，性能和效率等不足)的阀。一种已知的燃料分离方法包括在总流量计的下游的燃料串行分离。然而，这种已知的方法在总流量计和燃料喷嘴之间级联或收集燃料阀，从而增加压力损失并产生动态压力相互作用，这可能产生系统动态稳定性问题(例如，导致不期望的燃烧动态，爆燃，燃烧稳定性和性能问题等)。更进一步，已知的燃料计量系统增加燃料系统中的总压降，从而增加最大系统压力，这增加燃料泵动力需求，并且从而增加发动机损失并降低热效率。
已知的多区域燃料计量系统和包括串行分离的方法可能进一步需要针对各种燃料区域在歧管之间(例如，主燃料管线和分离区域燃料管线，每个区域燃料管线之间等)维持某些压力关系。这固有地引起折衷，例如限制燃烧器加燃料灵活性(例如，燃烧器的燃料压力，流速，燃料区域之间的压力或流量差等)。因此，可能需要增加机械燃料计量系统的复杂性以解决此类问题。
因此，需要一种解决这些问题和复杂性的燃料计量系统。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
本公开的方面涉及一种用于涡轮机的燃烧区段的燃料计量系统。涡轮机包括：主燃料管线，该主燃料管线构造成提供燃料流；区域燃料管线，该区域燃料管线从主燃料管线分离，通过该区域燃料管线提供至少一部分燃料流。燃料阀设置在区域燃料管线处，并且构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值。第一压力传感器设置在燃料阀上游，其中第一压力传感器构造成获得第一压力值。第二压力传感器设置在燃料阀下游，其中第二压力传感器构造成获得第二压力值。流量计设置在燃料阀下游。控制器构造成执行操作，其中该操作包括：至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；比较所需燃料流和当前燃料流；至少基于所需燃料阀致动器位置以及比较的所需燃料流和当前燃料流来确定实际燃料阀致动器位置；至少基于实际燃料阀致动器位置产生燃料阀处的阀有效面积。
在各个实施例中，该操作还包括：经由第一压力传感器获得燃料阀上游的第一压力值；经由第二压力传感器获得燃料阀下游的第二压力值。在一个实施例中，确定所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨燃料阀的Δ压力。在另一个实施例中，获得燃料阀上游的第一压力值是在主燃料管线处。
在仍然各种实施例中，该操作还包括获得压缩机排放压力值。在一个实施例中，确定所需燃料阀致动器位置是进一步基于压缩机排放压力值。
在又一个实施例中，该操作还包括至少基于燃料阀的物理性质和阀有效面积的函数来确定燃料阀处的物理面积。在一个实施例中，燃料阀的物理性质包括燃料阀处的斜率，轮廓或面积中的一个或多个。在另一个实施例中，确定燃料阀处的物理面积是进一步基于横跨燃料阀的Δ压力，该Δ压力至少基于第一压力值和第二压力值之间的差。在又一个实施例中，确定燃料阀处的物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
在一个实施例中，产生燃料阀处的阀有效面积是进一步至少基于燃料阀处的实际致动器位置以及燃料阀的物理性质和横跨燃料阀的Δ压力的函数。
在各个实施例中，操作还包括基于阀有效面积来操作燃料阀。在一个实施例中，该操作还包括基于阀有效面积并且进一步基于计量系统处的流体的比重和排放系数中的一个或多个来操作燃料阀。
本公开的另一方面涉及一种用于操作涡轮机的燃烧系统的方法。该方法包括：至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；比较所需燃料流和当前燃料流；至少基于所需燃料阀致动器位置以及比较的燃料流和当前燃料流来确定实际燃料阀致动器位置；至少基于实际燃料阀致动器位置产生燃料阀处的阀有效面积。
在一个实施例中，该方法还包括：获得区域燃料管线处的燃料阀上游的第一压力值；获得燃料阀下游的第二压力值；确定所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨燃料阀的Δ压力。
在另一个实施例中，该方法还包括：获得压缩机排放压力值；确定所需燃料阀致动器位置是进一步基于压缩机排放压力值。
在各个实施例中，该方法还包括至少基于燃料阀的物理性质和阀有效面积的函数来确定燃料阀处的物理面积。在一个实施例中，确定燃料阀处的物理面积是进一步基于横跨燃料阀的Δ压力，该Δ压力至少基于第一压力值和第二压力值之间的差。在一个实施例中，确定燃料阀处的物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
在一个实施例中，产生燃料阀处的阀有效面积是进一步至少基于燃料阀处的实际致动器位置以及燃料阀的物理性质和横跨燃料阀的Δ压力的函数。
本公开的另一方面涉及一种燃料计量系统，该燃料计量系统包括：主燃料管线，该主燃料管线构造成提供燃料流；多个区域燃料管线，该多个区域燃料管线均从主燃料管线分离，通过该多个区域燃料管线提供至少一部分燃料流；燃料阀，该燃料阀设置在每个区域燃料管线处，其中该燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；第一压力传感器，该第一压力传感器设置在主燃料管线处、在燃料阀上游，其中该第一压力传感器构造成获得第一压力值；第二压力传感器，该第二压力传感器设置在每个燃料阀下游，其中该第二压力传感器构造成在每个区域燃料管线处获得第二压力值；流量计，该流量计设置在每个区域燃料管线处、在燃料阀下游。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域的普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是燃气涡轮发动机的示例性实施例的示意性横截面视图；
图2是通常在图1中提供的燃气涡轮发动机的燃烧器组件的示例性实施例的横截面侧视图；
图3-6是根据本公开的方面的图1-2的发动机和燃烧器组件的计量系统的实施例的示意图；
图7是概述根据本公开的方面的用于操作燃料计量系统和发动机的方法的步骤的流程图；和
图8是概述根据本公开的方面的用于操作燃料计量系统和发动机的方法的步骤的流程图。
在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或相似特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。通过解释本发明而不是限制本发明来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换地使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。如图中所提供，术语“上游”或“下游”通常分别指朝向“上游99”或朝向“下游98”的方向。
本文大体提供了燃料计量系统和操作方法的实施例，其使得能够进行有效且精确的多区域燃料分离，从而降低机械复杂性，改善燃料计量精度，改善燃料压力和流动灵活性，改善燃料流动和燃烧动态，并降低峰值燃料系统压力和热剖面(profile)。本文提供的燃料计量系统的实施例可以减小燃料系统中的总压降，从而减小最大系统压力，并从而减小燃料泵动力需求，发动机效率和性能损失，并改善热效率。另外，本文提供的燃料计量系统的实施例可以针对每个燃料区域减轻或消除对燃料歧管之间的某些压力关系(例如，主燃料管线与分离区域燃料管线之间，或每个分离区域燃料管线之间的压力关系，等)的需求，从而改善加燃料灵活性并降低机械复杂性。
本文提供的燃料计量系统和操作方法的实施例包括经由其间的截止阀将燃料从燃料泵输送到主燃料管线。第一高精度紧密联接的高动态响应压力换能器(transducer)设置在主燃料管线处，以便测量主燃料管线压力。具有位置反馈的伺服阀控制的燃料阀设置在从主燃料管线延伸的每个分离区域燃料管线处。第二高精度紧密联接的高动态响应压力换能器设置在每个分离区域燃料管线处、在阀的下游，以便测量每个分离区域燃料管线处的压力。高精度，高动态响应流量计设置在每个分离区域燃料管线处、在每个分离区域燃料管线处的每个阀的下游。
该系统包括执行操作方法的步骤的控制器。闭合内部控制回路控制阀位置。外部控制回路将所需燃料流(例如，来自飞行员，驾驶舱或其他输入等)与来自流量计的反馈信号进行比较。可以利用积分控制来确定稳态误差计算。可以与燃料阀的至少物理性质(例如，燃料阀的轮廓的物理斜率)和横跨燃料阀的压力差(例如，来自燃料阀的上游和下游的Δ压力值)的函数的倒数成比例地利用可变控制增益，以便横跨多种操作状况(例如，至少基于发动机的操作状况变化的燃料压力，流量，温度等的变化)提供一致的动态响应。
第一压力换能器(例如，燃料阀的上游)和第二压力换能器(例如，燃料阀的下游)一起将Δ压力值提供给前馈功能，该前馈功能被构造为至少基于所需燃料流来确定预测的燃料阀流动面积和燃料阀位置。前馈功能使得能够在发动机熄火或爆燃期间以充分跟踪对所需燃料流的快速变化和快速燃料减少进行高动态响应。
如果一个或多个流量计故障或以其他方式无法操作，则燃料计量系统和操作方法还经由前馈功能提供备用故障操作，该备用故障操作将燃料系统恢复为常规的系统精度。如果一个或多个压力换能器故障或以其他方式无法操作，则燃料计量系统和操作方法还经由闭合的外部控制回路提供降低的反向(reversionary)带宽水平。更进一步，如果一个或多个燃料阀定位反馈功能故障或以其他方式无法操作，则燃料计量系统和操作方法提供进一步降低的反向带宽水平。
在又一个实施例中，降低精度的前馈功能可以利用压缩机排放压力或预定表，图表，模型，函数等，以最小化由于一个或多个压力换能器处的故障或无法操作对带宽造成的不利影响。
应当理解，本文示出和描述的燃料计量系统和操作方法的各种实施例通常可以与液体或气态流体或其组合(通常包括燃料，油或油基流体，或润滑剂或液压流体)一起使用。这样，燃料计量系统和操作方法的各种实施例通常可以用于发动机的润滑或液压系统。
现在参考附图，图1是示例性热发动机10的示意性局部横截面侧视图，该示例性热发动机10在本文中称为“发动机10”，其可以结合本公开的各种实施例。尽管以下参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开大致也适用于热发动机，推进系统和涡轮机械，包括涡轮风扇发动机，涡轮喷气发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮轴发动机和桨扇燃气涡轮发动机，船舶和工业涡轮发动机，以及辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，该纵向或轴向中心线轴线12延伸穿过发动机10以用于参考目的并且大致沿着轴向方向A。发动机10还沿着轴向方向A限定上游端99和下游98，下游98与上游端99大致相对。通常，发动机10可包括风扇组件14和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16通常可以包括限定环形入口20的基本上管状的外壳18。外壳18以串行流动关系包围或至少部分地形成：压缩机区段，其具有增压器或低压(LP)压缩机22，高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28，低压(LP)涡轮30；喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40例如以间接驱动或齿轮驱动构造连接至风扇轴38。在其他实施例中，发动机10可以进一步包括中压(IP)压缩机和可与中压轴一起旋转的涡轮。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，该多个风扇叶片42联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可通过多个周向间隔开的出口导向轮叶或柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道48。
图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧区段26的横截面侧视图。如图2所示，燃烧区段26通常可包括环形燃烧器50，其具有环形内衬52，环形外衬54和圆顶壁56，该圆顶壁56在内衬52的上游端58和外衬54的上游端60之间适当地径向延伸。在燃烧区段26的其他实施例中，燃烧组件50可以是多环形燃烧器，例如罐或罐环形类型。如图2所示，内衬52相对于轴向中心线12(图1)与外衬54径向间隔开，并且在它们之间限定大致环形燃烧室62。然而，应当理解，衬里52、54，旋流器(未示出)或其他部件可以从轴向中心线12设置，以便限定多环形燃烧器构造。
如图2所示，内衬52和外衬54可以被包围在外壳体64内。可以围绕内衬52，外衬54或两者限定外流动通道66。内衬52和外衬54可从圆顶壁56朝向涡轮喷嘴或入口68延伸到高压涡轮28(图1)，因此至少部分地限定燃烧器组件50和高压涡轮28之间的热气路径。燃料喷射器组件70可至少部分地延伸通过圆顶壁56，并向燃烧室62提供燃料-空气混合物72。
在发动机10的操作期间，如图1和图2共同所示，如箭头74示意性所示的一定量的空气通过机舱44和/或风扇组件14的相关入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇叶片42时，如箭头78示意性所示的一部分空气被引导或导向到旁路气流通道48中，而如箭头80示意性所示的另一部分空气被引导或导向到LP压缩机22中。当空气80朝向燃烧区段26流过LP压缩机22和HP压缩机24时逐渐被压缩。如图2所示，如箭头82示意性所示的现在的压缩空气流经压缩机出口导向轮叶(CEGV)67，并通过预扩散器65进入燃烧区段26的扩散器腔或头端部分84。
预扩散器65和CEGV 67调节到燃料喷射器组件70的压缩空气82的流动。压缩空气82对扩散器腔84加压。压缩空气82进入燃料喷射器组件70以与液体和/或气体燃料混合。
仍共同参考图1和图2，在燃烧室62中产生的燃烧气体86从燃烧器组件50流入HP涡轮28，因此使HP转子轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。如图1所示，然后将燃烧气体86导向通过LP涡轮30，因此使LP转子轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇轴38的旋转。然后，燃烧气体86通过核心发动机16的喷射排气喷嘴区段32排出，以提供推进推力。
当燃料-空气混合物燃烧时，在燃烧室62内发生压力振荡。在已知的发动机中，这些压力振荡可以至少部分地由火焰的不稳定的热释放动态，燃烧器50的整体声学，燃料系统和燃烧器50内的瞬态流体动态，燃料系统控制响应率或准确性不足，横跨多个燃烧区域的燃料流量计量不足或其组合之间的耦合来驱动。压力振荡通常导致燃烧器50内不希望的高振幅自持压力振荡。这些压力振荡可导致强烈的单频或多频主导的声波，该声波可在大体上闭合的燃烧区段26内传播。
至少部分地取决于发动机10和燃烧器50的操作状况，这些压力振荡可以产生许多低频或高频的声波。这些声波可以从燃烧室62向下游朝向高压涡轮28传播和/或从燃烧室62向上游传播回扩散器腔84和/或HP压缩机24的出口。特别地，如先前提供的，诸如在发动机启动期间和/或在低动力至怠速操作状况期间发生的那些低频声波和/或在其他操作状况下可能发生的较高频声波，可能会降低涡轮风扇发动机的可操作性余量和/或可能会增加外部燃烧噪声或振动。
应当理解，发动机10可以包括限定两个或多个独立区域的多个燃料喷嘴70，通过该燃料喷嘴70各种速率的燃料或燃料-空气混合物72被提供通过其。基于期望的压力振荡(或其衰减)，动力或推力输出，排放输出，或期望的热释放特性、振动和/或推力输出的其他功能中的一个或多个，燃料被计量或以其他方式不同地流过燃料喷嘴70的两个或多个区段或区域。这样，发动机10通常可以包括两个或多个燃料喷嘴70，其输出不同流速，压力等的燃料。
返回参考图1，发动机10和燃料计量系统300还可包括控制器210，该控制器210被构造为确定到燃料喷嘴70的燃料流并操作发动机10。在各种实施例中，控制器210通常可以对应于任何合适的基于处理器的装置，包括一个或多个计算装置。例如，图1示出了可以包括在控制器210内的合适部件的一个实施例。如图1所示，控制器210可以包括被构造为执行各种计算机实施的功能的处理器212和相关联的存储器214。在各种实施例中，控制器210可以被构造为例如根据关于图7-8描述的方法1000的一个或多个步骤来操作本文示出和描述的燃料计量系统300。
如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域中称为被包括在计算机中的集成电路，而且指控制器，微控制器，微型计算机，可编程逻辑控制器(PLC)，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程电路。另外，存储器214通常可以包括存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))，计算机可读非易失性介质(例如，闪存)，光盘只读存储器(CD-ROM)，磁光盘(MOD)，数字多功能盘(DVD)和/或其他合适的存储器元件或其组合。在各种实施例中，控制器210可以限定全权限数字发动机控制器(FADEC)，螺旋桨控制单元(PCU)，发动机控制单元(ECU)或电子发动机控制(EEC)中的一个或多个。
如所示，控制器210可以包括存储在存储器214中的控制逻辑216。例如，控制逻辑216可以限定固件，该固件被构造为执行用于确定燃料阀处的有效面积的指令，以将燃料流输出到多区域燃烧器的最小阀燃料系统的燃烧区段26。控制逻辑216可以包括指令，当该指令由一个或多个处理器212执行时使一个或多个处理器212执行操作，诸如用于操作燃料计量系统300和发动机10的方法(在下文中，“方法1000”)的步骤，该方法是关于图7-8概述的并且关于图1-5中示出和描绘的发动机10和燃料计量系统300进一步描述的。
在各个实施例中，控制器210可在存储器214处包括压缩机排放压力的预定表，图表，时间表，函数，传递或反馈函数等，或以最小化由于在一个或多个压力换能器处的故障或不可操作而对带宽造成的不利影响。
另外，如图1所示，控制器210还可以包括通信接口模块230。在各种实施例中，通信接口模块230可以包括用于发送和接收数据的相关联的电子电路(例如，接口电路)。这样，控制器210的通信接口模块230可用于接收来自发动机10和燃料计量系统300的数据，例如但不限于来自燃料泵的燃料压力，燃料阀位置，来自压力换能器的燃料压力，或者来自流量计的燃料流量等。通信接口模块230可以特别地向存储在存储器214中的控制逻辑216发送数据和从其接收数据。通信接口模块230还可以特别地向燃料计量系统300的一个或多个燃料阀320发送信号和从其接收信号，例如本文关于方法1000进一步描述的。
另外，通信接口模块230还可以用于与燃料计量系统300或发动机10的任何其他合适的部件通信，以便从在燃料计量系统300(图3-6)和发动机10处控制一个或多个压力，流速，温度，速度等的任何数量的阀(例如，燃料阀320)，流量计(例如流量计330)，换能器(例如传感器315、325)，泵(例如泵系统310)等接收数据或向其发送命令。
应当理解，通信接口模块230可以是合适的有线和/或无线通信接口的任何组合，并且因此可以经由有线和/或无线连接通信地联接到燃料计量系统300的一个或多个部件。这样，控制器210可以操作，调整，控制或调节发动机10和燃料计量系统300的操作，以便调整从燃料泵到本文进一步描述的一条或多条分离区域燃料管线的燃料压力或流量，并且通常至少基于与期望的发动机输出(例如，输出推力，发动机压力比等)相对应的所需燃料流调整发动机10的操作。
现在参考图3-4，大致提供了发动机10的燃料计量系统300的示例性示意图。燃料计量系统300包括泵系统310(图3)，该泵系统310经由分离成区域燃料管线302(图4)(或更特别地，例如关于图3所描绘的，多个区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c))的主管线301输送流体(例如，液体和/或气态燃料)，。每个区域燃料管线302、302(a)，302(b)，302(c)对应于燃烧区段26处的燃烧区域，以便提供燃料流速，输出推力，燃烧动态以及其他彼此不同的燃烧特性。每个区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)提供流体流动，以便改善爆燃性能，减弱燃烧压力振荡(例如，经由燃烧区段26处的燃料流量和燃料/空气比的差异来控制动态热释放)，并改善发动机10的多个操作状况(例如，起燃，地面怠速，起飞，爬升，巡航，飞行怠速，进近，倒转，状况，或它们之间的一个或多个状况，或者通常部分负载或满负载状况以及它们之间的瞬态状况)下的燃烧特性。
在各个实施例中，泵系统310可以限定离心泵，正排量泵或适合于通过主管线301和区域燃料管线302提供燃料的任何其他泵或流体排量系统。仍在各种实施例中，泵系统310包括截止阀或其他适当的超速保护系统。替代地，可以在泵系统310与主燃料管线301以及每个区域燃料管线302之间设置单独的截止阀或超速保护系统。
应当理解，尽管关于图3描绘了三个区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)，但是燃料计量系统300可以包括多个区域燃料管线302(例如两个或多个)。更进一步，本文提供的燃料计量系统300的实施例改善通常用于多区域燃烧系统的多区域燃料计量系统，以便实现更多数量燃料区域的操作而不会导致后续的效率下降，机械复杂性，压力差等。
仍参考图3-4，第一压力传感器315设置在主燃料管线301处，以便测量主燃料管线301处的压力。这样，在燃料流分离到每个区域燃料管线302之前，第一压力传感器315在主燃料管线301处获得总流体压力读数，例如在图4-6中表示为PMain。在各种实施例中，第一压力传感器315限定高精度应变计压力传感器，压阻压力传感器，电容性压力传感器，石英机械或谐振压力传感器，一般谐振压力传感器，或一般紧密联接的高动态响应压力换能器。在一个实施例中，第一压力传感器315可以包括沟槽蚀刻谐振压力传感器(TERPS)。
例如图4所描绘的，燃料阀320设置在每个区域燃料管线302处，或者关于图3进一步所示的，燃料阀320(a)，320(b)，320(c)设置在每个相应的区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)处。燃料阀320可包括具有位置反馈的伺服阀控制的燃料阀。在各个实施例中，燃料阀320包括阀定位单元(图5-6)，该阀定位单元构造成接收和传输信号并致动一个或多个阀，致动器或其他流量或压力控制装置以通过区域燃料管线302输出期望的压力或流速的流体。在一个实施例中，阀定位单元包括控制阀322，该控制阀322控制通过区域燃料管线302的流体的压力或流速。例如，控制阀322可包括电动液压伺服阀(EHSV)，以控制到燃料阀320的致动器组件的流体的压力或流速。然而，在其他实施例中，控制阀322可包括用于燃料阀320的任何合适类型的控制机构。
阀定位单元(图5-6)还可包括位置换能器321，以将运动或位置转换为信号，或接收信号以将燃料阀320移动到所需位置，从而调节通过区域燃料管线302的燃料流速或压力。例如，位置换能器321通常可以包括差动变压器，或者更具体地包括可变差动变压器，例如被构造为接收期望的阀位置信号，基于所接收的信号来调节燃料阀320的位置，并将燃料阀320的当前阀位置信号传输到控制器210(图4)的线性可变差动变压器(LVDT)。
关于图4-5，包括位置换能器321和控制阀322的燃料阀320测量，接收，获得并传输当前基本位置估计(例如，从阀位置换能器321)。另外，如本文中进一步描述的，从估计的基本阀位置和来自确定所需燃料流与实际或当前燃料流之间的差的流动回路控制器的输出确定所需致动器位置。
仍然参考图4-5，控制器210(图4)通常可以包括诸如关于图5所描绘的位置回路控制器和流动回路控制器。诸如本文关于图5和方法1000进一步描述的，控制器210可以进一步确定估计的致动器位置和所需的致动器位置，并且接收实际致动器位置。控制器210还可以将扭矩马达命令(TMC)或其他控制信号传输至包括位置换能器321和控制阀322(图4)中的一个或多个的阀定位单元，以提供实际致动器位置。控制器210还可进一步至少基于对应于实际致动器位置的阀有效面积Avalve来确定燃料阀320处的物理面积。这样，控制器210可以接收或确定估计的致动器位置，确定所需的致动器位置以产生与期望的阀有效面积Avalve相对应的实际致动器位置，并且将阀有效面积Avalve转换为燃料阀320处的实际物理阀面积，以通过燃烧区段26的每个燃料喷嘴70输出实际燃料流。
参照图3-4，第二压力传感器325在每个分离区域燃料管线302处设置在燃料阀320的下游，以测量每个分离区域燃料管线302处的流体压力。参照图3，每个区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)包括测量每个相应燃料阀320(a)，320(b)，320(c)下游的流体压力的相应第二压力传感器325(a)，325(b)，325(c)，以获得每个相应区域燃料管线302处的压力测量，在图4中表示为Psplit。在各种实施例中，第二压力传感器325可以限定诸如关于第一压力传感器315所描述的高精度紧密联接的高动态响应压力换能器。
仍参考图3-4，流量计330设置在每个分离区域燃料管线302处、在每个燃料阀320的下游。参考图3，每个区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)包括测量每个相应燃料阀320(a)，320(b)，320(c)下游的每个相应区域燃料管线302处的流体流速(在图4-5中表示为“流量”)的相应流量计330(a)，330(b)，330(c)。在各个实施例中，流量计330包括高精度，高动态响应流量计。例如，流量计330可以包括被构造为经由超声波获得燃料流的测量的超声波流量计。在各种实施例中，流量计330可以特别地获得通过每个燃料阀320下游的每个相应区域燃料管线302的流体的体积流速。在其他实施例中，流量计330可以获得通过每个相应区域燃料管线302的流体的质量流速。
现在参考图4-5，燃料计量系统300提供通过对应于每个分离区域燃料管线302的每个燃料喷嘴70(例如，分别对应于图3所示的相应区域燃料管线302(a)，302(b)，302(c)的一个或多个燃料喷嘴70(a)，70(b)，70(c))的实际燃料流。至少基于燃料阀320处的闭合内部控制回路控制阀位置来确定实际燃料流，例如在图5中的“位置回路控制器”处所描绘的。外部控制回路将所需燃料流(例如，来自飞行员，驾驶舱，操作员或其他输入等的所需燃料流)与来自流量计330的反馈流量信号进行比较。
参照图5，在各个实施例中，位置回路控制器和流动回路控制器可各自限定比例，积分，微分控制器中的一个或多个。在一个实施例中，可以利用积分控制来确定稳态误差计算。可以与燃料阀320的至少物理性质(例如，相对于诸如通过燃料阀320的上游和下游的至少Δ压力值获得的横跨燃料阀320的压力差的燃料阀320的轮廓的物理面积或斜率，燃料阀面积等)的函数的倒数成比例地利用可变控制增益。更具体地，至少通过从主燃料管线301处的第一压力传感器315(Pmain)获得的压力测量(例如，第一压力值)和从相应区域燃料管线302处的相应第二压力传感器325(Psplit)获得的压力测量(例如，第二压力值)的差来确定Δ压力值(ΔPMain-Split)。Δ压力阀可以进一步由第一压力值(例如，Pmain)和第二压力值(例如，Psplit)的差的平方根限定。
应当理解，相应的Psplit，流量，Avalve，物理面积以及估计的，所需的和实际的致动器位置或阀位置对应于每个区域燃料管线302(例如302(a)，302(b)，302(c)等)，以确定相对于与每个区域燃料管线302相对应的一个或多个燃料喷嘴70的实际燃料流。可变控制增益通常可以跨发动机10的多个操作状况(例如相对于一个或多个操作状况(例如，起燃，怠速，起飞，爬升，巡航，进近，倒转，或它们之间的瞬态状况，或一个或多个部分负载状况或满负载状况，或它们之间的瞬态状况)，或至少基于发动机10的操作状况的变化的空气或燃料流速，压力，温度，密度等的变化)提供一致的动态响应。
被描述为基本位置估计的前馈功能被构造为至少基于所需燃料流和来自至少第一压力传感器315和第二压力传感器325的Δ压力值(ΔPMain-Split)，在燃料阀320处提供估计的致动器位置，例如关于图5所描绘的。当确定基本位置估计时，在燃料阀320处提供基本位置估计的前馈功能可以进一步包括流体的一个或多个比重和/或排放系数。前馈功能使得能够在发动机熄火或爆燃期间以充分跟踪对所需燃料流的快速变化和快速燃料减少进行高动态响应。
仍参考图5，基本位置估计，所需燃料流与来自流量计的测量燃料流(流量)之差，以及流动回路控制器共同经由燃料阀320处的所需致动器位置向位置回路控制器提供输入。例如，诸如包括一个或多个可变或比例，积分，微分控制器的流动回路控制器和基本位置估计一起至少部分地确定所需致动器位置信号。除了来自位置换能器(例如，图4中的位置换能器321)的实际致动器位置和来自控制阀(例如，图4中的控制阀322)的反馈之外，所需致动器位置还向位置回路控制器提供输入，以在燃料阀320处输出实际致动器位置。换句话说，实际致动器位置可以是至少所需致动器位置与所需燃料流和实际燃料流(流量)之差的位置回路控制器处的函数。在各种实施例中，还包括诸如流动传感器过滤器和位置传感器过滤器处所描绘的传感器过滤器，诸如超前滞后或其他误差计算，补偿等。
实际致动器位置还与燃料阀320处的阀有效面积Avalve相关。例如，阀有效面积Avalve可以是实际致动器位置(例如，来自位置换能器321的线性位置)的函数。然后，例如基于燃料阀320的一种或多种物理性质(例如物理面积，轮廓，斜率等)，将阀有效面积Avalve转换为燃料阀320处的物理面积。在各个实施例中，进一步将燃料阀320处的物理面积与Δ压力值(ΔPMain-Split)，比重和/或排放系数进行比较，以确定通过每个区域燃料管线302的燃料喷嘴70的实际燃料流。
简要地参考图6，该示例性示意图可以与关于图3-5所描述的基本上类似地构造。关于图6，在各种实施例中，控制器210(图4)可以在存储器214处接收并存储来自压缩机区段(例如，压缩机22、24中的一个或多个)的压缩机排放压力(CDP)值，或预定表，图表，模型，函数等，以最小化由于压力传感器315、325中的一个或多个处的故障或不可操作而对带宽造成的不利影响。
现在参考图7-8，大致提供了描绘用于操作包括诸如关于图1-6所描述的燃料计量系统的实施例的发动机的方法的步骤的示例性流程图(在下文中，“方法1000”)。
方法1000可以包括：在1001处，将第一压力传感器设置或定位在主燃料管线处、在燃料阀上游；在1002处，在从主燃料管线延伸的每个分离燃料管线处设置或定位燃料阀；在1003处，将第二压力传感器设置或定位在每个分离燃料管线处、在每个燃料阀下游；在1004处，将流量计设置或定位在每个分离燃料管线处、在每个燃料阀下游。在各种实施例中，方法1000在1002处包括使每个分离燃料管线相对于彼此平行延伸并且以串行布置从主燃料管线延伸。
方法1000包括在1010处获得主燃料管线压力值。在各种实施例中，方法1000在1010处更具体地经由第一压力传感器在每个分离燃料管线上游的主燃料管线处获得主燃料管线压力。在一个实施例中，方法1000在1010处更特别地获得每个分离燃料管线的燃料阀上游的主燃料管线压力。
方法1000还包括在1020处获得相对于每个分离燃料管线的每个燃料阀的下游的分离燃料管线压力值，例如关于图1-6所描述的。
在各个实施例中，方法1000可以进一步包括在1025处从发动机的压缩机区段获得压缩机排放压力(CDP)值。
方法1000还包括在1030处，至少基于当前或估计的燃料阀致动器位置(例如，经由差动换能器)，实际致动器位置，所需燃料流以及至少基于获得的主燃料管线压力与分离燃料管线压力之间的差的横跨燃料阀的Δ压力，来确定所需燃料阀致动器位置。在一个实施例中，方法1000在1030处还包括基于主燃料管线处的流体的比重和/或排放系数中的一个或多个来确定估计的燃料阀致动器位置。
在各种实施例中，方法1000还包括在1035处至少基于当前或估计的燃料阀致动器位置(例如，经由差动换能器)，实际致动器位置，所需燃料流以及CDP，来确定所需燃料阀致动器位置。在一个实施例中，方法1000在1035处还包括基于主燃料管线处的流体的比重和/或排放系数中的一个或多个来确定估计的燃料阀致动器位置。
方法1000还包括在1040处比较所需燃料流和当前或实际燃料流。在一个实施例中，比较所需燃料流(例如，经由操作员，飞行员，驾驶舱，控制器等)和当前燃料流(例如，经由流量计)还包括在1042处确定所需燃料流和当前或实际燃料流的差。在仍然各种实施例中，确定所需燃料流和当前燃料流的差还包括应用传感器过滤器，例如超前滞后或其他误差计算或补偿。
方法1000还包括在1050处经由位置所需回路控制功能确定燃料阀面积。至少基于比较的燃料流和所需的燃料阀致动器位置来确定燃料阀面积。在一个实施例中，方法1000还包括在1052处经由所需燃料阀位置，当前或实际燃料阀致动器位置以及所需燃料流和当前燃料流的差来确定燃料阀面积。在又一个实施例中，进一步基于包括控制增益(例如，可变或比例，积分，微分)的位置需求来确定燃料阀面积。在一个实施例中，至少基于燃料阀的物理性质(例如，斜率，轮廓，面积等)和横跨燃料阀的Δ压力(例如，ΔPMain-Split)的函数来确定燃料阀面积。在另一个实施例中，方法1000还包括在1054处至少基于燃料阀的物理性质(例如，斜率，轮廓，面积等)和压缩机排放压力(CDP)的函数来确定燃料阀位置。
在又一个实施例中，方法1000还包括在1056处至少基于所需致动器位置，扭矩马达命令和控制增益来确定实际燃料阀致动器位置。
方法1000还包括在1060处基于实际致动器位置产生燃料阀处的命令阀有效面积。方法1000可以进一步包括在1062处至少基于产生的命令阀有效面积来操作燃料阀以产生阀有效面积。在各种实施例中，方法1000可以进一步包括在1064处至少基于产生的命令阀有效面积和横跨燃料阀的Δ压力来操作燃料阀以产生阀有效面积。在仍然各种实施例中，方法1000在1064处可以进一步包括基于计量系统处的流体的比重和排放系数中的一个或多个来操作燃料阀以产生阀有效面积。
在各种实施例中，方法1000还包括在1070处至少基于产生的燃料阀处的有效燃料阀面积来操作发动机，以通过燃烧区段处的每个分隔区域燃料管线的一个或多个燃料喷嘴提供所需燃料流，以改善发动机响应，包括但不限于减弱不期望的燃烧动态，改善爆燃余量，改善瞬态燃料和气流的可操作性以及改善发动机效率。
应当理解，本文示出和描述的燃料计量系统和方法的实施例提供了用于改善燃料系统控制和测量精度的系统和方法，以改善发动机响应，包括但不限于如本文所述的改善燃烧动态，改善爆燃余量，改善瞬态可操作性以及改善发动机效率。这样，本文提供的方法和燃料计量系统的各种实施例经由改善的测量精度，带宽和响应，提供了特定的计算机功能，操作或步骤以及对计算机相关技术的改善，并且经由这种计算机相关技术的改善对发动机控制和操作进行改善。经由计算机相关技术实施的这种特定方法步骤，功能或操作使得能够解决与已知的单或多区域燃料计量系统，以及实施已知的单和多区域燃料计量系统的发动机结构和发动机操作有关的问题。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域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。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：
1.一种包括用于燃烧区段的计量系统的涡轮机，所述涡轮机包括：主燃料管线，所述主燃料管线构造成提供燃料流；区域燃料管线，所述区域燃料管线从所述主燃料管线分离，通过所述区域燃料管线提供至少一部分所述燃料流；燃料阀，所述燃料阀设置在所述区域燃料管线处，其中所述燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述燃料阀上游，其中所述第一压力传感器构造成获得第一压力值；第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述燃料阀下游，其中所述第二压力传感器构造成获得第二压力值；流量计，所述流量计设置在所述燃料阀下游；和控制器，所述控制器构造成执行操作，所述操作包括：至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；比较所述所需燃料流和当前燃料流；至少基于所述所需燃料阀致动器位置以及比较的所述所需燃料流和所述当前燃料流来确定实际燃料阀致动器位置；和至少基于所述实际燃料阀致动器位置产生所述燃料阀处的阀有效面积。
2.根据前述任何条项所述的涡轮机，进一步包括：经由所述第一压力传感器获得所述燃料阀上游的所述第一压力值；和经由所述第二压力传感器获得所述燃料阀下游的所述第二压力值。
3.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力。
4.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中获得所述燃料阀上游的所述第一压力值是在所述主燃料管线处。
5.根据前述任何条项所述的涡轮机，所述操作进一步包括：获得压缩机排放压力值。
6.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于所述压缩机排放压力值。
7.根据前述任何条项所述的涡轮机，所述操作进一步包括：至少基于所述燃料阀的物理性质和所述阀有效面积的函数来确定所述燃料阀处的物理面积。
8.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中所述燃料阀的所述物理性质包括所述燃料阀处的斜率，轮廓或面积中的一个或多个。
9.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力，所述Δ压力至少基于所述第一压力值和所述第二压力值之间的差。
10.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
11.根据前述任何条项所述的涡轮机，其中产生所述燃料阀处的所述阀有效面积是进一步至少基于所述燃料阀处的所述实际致动器位置以及所述燃料阀的物理性质和横跨所述燃料阀的Δ压力的函数。
12.根据前述任何条项所述的涡轮机，所述操作进一步包括：基于所述阀有效面积来操作所述燃料阀。
13.根据前述任何条项所述的涡轮机，所述操作进一步包括：基于所述阀有效面积并且进一步基于所述计量系统处的所述流体的比重和排放系数中的一个或多个来操作所述燃料阀。
14.一种用于操作涡轮机的燃烧系统的方法，所述方法包括：至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；比较所述所需燃料流和当前燃料流；至少基于所述所需燃料阀致动器位置以及比较的所述所需燃料流和所述当前燃料流来确定实际燃料阀致动器位置；和至少基于所述实际燃料阀致动器位置产生所述燃料阀处的阀有效面积。
15.根据前述任何条项所述的方法，所述方法进一步包括：获得区域燃料管线处的燃料阀上游的第一压力值；获得所述燃料阀下游的第二压力值；和确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力。
16.根据前述任何条项所述的方法，所述方法进一步包括：获得压缩机排放压力值；和确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于所述压缩机排放压力值。
17.根据前述任何条项所述的方法，所述方法进一步包括：至少基于所述燃料阀的物理性质和所述阀有效面积的函数来确定所述燃料阀处的物理面积。
18.根据前述任何条项所述的方法，确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力，所述Δ压力至少基于所述第一压力值和所述第二压力值之间的差。
19.根据前述任何条项所述的方法，确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
20.一种燃料计量系统，所述系统包括：主燃料管线，所述主燃料管线构造成提供燃料流；多个区域燃料管线，所述多个区域燃料管线均从所述主燃料管线分离，通过所述多个区域燃料管线提供至少一部分所述燃料流；燃料阀，所述燃料阀设置在每个区域燃料管线处，其中所述燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述主燃料管线处，在所述燃料阀上游，其中所述第一压力传感器构造成获得第一压力值；第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在每个燃料阀下游，其中所述第二压力传感器构造成在每个区域燃料管线处获得第二压力值；和流量计，所述流量计设置在每个区域燃料管线处，在所述燃料阀下游。

Claims (20)

1.一种包括用于燃烧区段的计量系统的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机包括：
主燃料管线，所述主燃料管线构造成提供燃料流；
区域燃料管线，所述区域燃料管线从所述主燃料管线分离，通过所述区域燃料管线提供至少一部分所述燃料流；
燃料阀，所述燃料阀设置在所述区域燃料管线处，其中所述燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述燃料阀上游，其中所述第一压力传感器构造成获得第一压力值；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述燃料阀下游，其中所述第二压力传感器构造成获得第二压力值；
流量计，所述流量计设置在所述燃料阀下游；和
控制器，所述控制器包括流动回路控制器和位置回路控制器，所述控制器构造成执行操作，所述操作包括：
经由所述流动回路控制器至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；
经由所述流动回路控制器比较所述所需燃料流和当前燃料流；
经由所述位置回路控制器至少基于所述所需燃料阀致动器位置以及所述所需燃料流和所述当前燃料流的比较来确定实际燃料阀致动器位置；和
经由所述位置回路控制器至少基于所述实际燃料阀致动器位置产生所述燃料阀处的阀有效面积。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，进一步包括：
经由所述第一压力传感器获得所述燃料阀上游的所述第一压力值；和
经由所述第二压力传感器获得所述燃料阀下游的所述第二压力值。
3.根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，其中确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力。
4.根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，其中获得所述燃料阀上游的所述第一压力值是在所述主燃料管线处。
5.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述操作进一步包括：
获得压缩机排放压力值。
6.根据权利要求5所述的涡轮机，其特征在于，其中确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于所述压缩机排放压力值。
7.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述操作进一步包括：
至少基于所述燃料阀的物理性质和所述阀有效面积的函数来确定所述燃料阀处的物理面积。
8.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，其中所述燃料阀的所述物理性质包括所述燃料阀处的斜率，轮廓或面积中的一个或多个。
9.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，其中确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力，所述Δ压力至少基于所述第一压力值和所述第二压力值之间的差。
10.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，其中确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
11.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，其中产生所述燃料阀处的所述阀有效面积是进一步至少基于所述燃料阀处的所述实际燃料阀致动器位置以及所述燃料阀的物理性质和横跨所述燃料阀的Δ压力的函数。
12.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述操作进一步包括：
基于所述阀有效面积来操作所述燃料阀。
13.根据权利要求12所述的涡轮机，其特征在于，所述操作进一步包括：
基于所述阀有效面积并且进一步基于所述计量系统处的所述燃料的比重和排放系数中的一个或多个来操作所述燃料阀。
14.一种用于操作涡轮机的燃烧系统的方法，其特征在于，所述燃烧系统包括：
主燃料管线，所述主燃料管线构造成提供燃料流；
区域燃料管线，所述区域燃料管线从所述主燃料管线分离，通过所述区域燃料管线提供至少一部分所述燃料流；
燃料阀，所述燃料阀设置在所述区域燃料管线处，其中所述燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述燃料阀上游，其中所述第一压力传感器构造成获得第一压力值；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述燃料阀下游，其中所述第二压力传感器构造成获得第二压力值；
流量计，所述流量计设置在所述燃料阀下游；和
控制器，所述控制器包括流动回路控制器和位置回路控制器，所述控制器构造成执行所述方法，所述方法包括：
经由所述流动回路控制器至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；
经由所述流动回路控制器比较所述所需燃料流和当前燃料流；
经由所述位置回路控制器至少基于所述所需燃料阀致动器位置以及所述所需燃料流和所述当前燃料流的比较来确定实际燃料阀致动器位置；和
经由所述位置回路控制器至少基于所述实际燃料阀致动器位置产生所述燃料阀处的阀有效面积。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
获得区域燃料管线处的燃料阀上游的第一压力值；
获得所述燃料阀下游的第二压力值；和
确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
获得压缩机排放压力值；和
确定所述所需燃料阀致动器位置是进一步基于所述压缩机排放压力值。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
至少基于所述燃料阀的物理性质和所述阀有效面积的函数来确定所述燃料阀处的物理面积。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于横跨所述燃料阀的Δ压力，所述Δ压力至少基于第一压力值和第二压力值之间的差，其中所述第一压力值在区域燃料管线处的燃料阀上游获得，所述第二压力值在所述燃料阀下游获得。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述燃料阀处的所述物理面积是进一步基于压缩机排放压力。
20.一种燃料计量系统，其特征在于，所述系统包括：
主燃料管线，所述主燃料管线构造成提供燃料流；
多个区域燃料管线，所述多个区域燃料管线均从所述主燃料管线分离，通过所述多个区域燃料管线提供至少一部分所述燃料流；
燃料阀，所述燃料阀设置在每个区域燃料管线处，其中所述燃料阀构造成获得并接收当前燃料阀面积值和当前阀位置值；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述主燃料管线处，在所述燃料阀上游，其中所述第一压力传感器构造成获得第一压力值；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在每个燃料阀下游，其中所述第二压力传感器构造成在每个区域燃料管线处获得第二压力值；和
流量计，所述流量计设置在每个区域燃料管线处，在所述燃料阀下游，和
控制器，所述控制器包括流动回路控制器和位置回路控制器，所述控制器构造成执行操作：
经由所述流动回路控制器至少基于估计的燃料阀致动器位置和所需燃料流来确定所需燃料阀致动器位置；
经由所述流动回路控制器比较所述所需燃料流和当前燃料流；
经由所述位置回路控制器至少基于所述所需燃料阀致动器位置以及所述所需燃料流和所述当前燃料流的比较来确定实际燃料阀致动器位置；和
经由所述位置回路控制器至少基于所述实际燃料阀致动器位置产生所述燃料阀处的阀有效面积。
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