CN115840353A - 用于利用涡轮出口马赫数替代值进行基于非模型控制的系统和方法 - Google Patents

用于利用涡轮出口马赫数替代值进行基于非模型控制的系统和方法 Download PDF

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CN115840353A
CN115840353A CN202211030734.5A CN202211030734A CN115840353A CN 115840353 A CN115840353 A CN 115840353A CN 202211030734 A CN202211030734 A CN 202211030734A CN 115840353 A CN115840353 A CN 115840353A
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哈罗德·拉马尔·乔丹
D·S·埃文斯
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Abstract

本发明题为“用于利用涡轮出口马赫数替代值进行基于非模型控制的系统和方法”。一种系统包括燃气涡轮系统(10)，该燃气涡轮系统包括压缩机(16)、燃烧器(18)、涡轮(22)和排气区段(24)。该系统还包括联接到燃气涡轮系统(10)的部件的多个传感器(40)。该系统还包括控制器(38)，该控制器通信地联接到燃气涡轮系统(10)和多个传感器(40)，并且被配置成控制燃气涡轮系统(10)的操作，其中控制器(38)被配置成基于来自多个传感器(40)的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值，并且利用替代值来导出燃气涡轮系统(10)的控制动作。

Description

用于利用涡轮出口马赫数替代值进行基于非模型控制的系统 和方法
背景技术
本文所公开的主题涉及燃气涡轮引擎，并且更具体地，涉及用于控制燃气涡轮引擎的系统和方法。
通常，燃气涡轮系统的性能可能随时间劣化。某些系统，诸如工业控制系统，可提供能够控制和分析燃气涡轮系统的能力。例如，工业控制系统可包括控制器、现场设备和存储用于控制涡轮系统的数据的传感器。某些工业控制系统可使用建模来增强工业控制系统。例如，可利用基于模型的控制(例如，板载的实时燃气涡轮模型)来计算不直接测量的参数的直接边界控制参数。然而，某些燃气涡轮系统可能缺乏这些基于模型的控制。为缺乏基于模型的控制的这些燃气涡轮系统提供替代的控制策略将是有益的，以使得这些燃气涡轮系统能够在全功率下运行到各种边界约束，以在各种操作条件下提供最大性能。
发明内容
下面概述了与最初要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本主题的可能形式的简要概述。实际上，本主题可以涵盖可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。
在第一实施方案中，提供了一种系统。该系统包括燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段。该系统还包括联接到燃气涡轮系统的部件的多个传感器。该系统进一步包括控制器，该控制器通信地联接到燃气涡轮系统和多个传感器，并且被配置成控制燃气涡轮系统的操作，其中控制器被配置成基于来自多个传感器的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值，并且利用替代值来导出燃气涡轮系统的控制动作。
根据第二实施方案，提供了一种方法。该方法包括在控制器处从联接到燃气涡轮系统的部件的多个传感器接收反馈，该燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段。该方法还包括基于来自多个传感器的反馈，经由控制器计算涡轮出口马赫数的替代值。该方法还包括经由控制器利用替代值导出燃气涡轮系统的控制动作。
根据第三实施方案，提供了一种非暂态计算机可读介质。该计算机可读介质包括处理器可执行代码，该处理器可执行代码在由处理器执行时使处理器执行动作。动作包括从联接到燃气涡轮系统的部件的多个传感器接收反馈，该燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段。该方法还包括基于来自多个传感器的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值。该方法还包括经由控制器利用替代值导出燃气涡轮系统的控制动作，其中替代值充当燃气涡轮系统的边界控制。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的零件，其中：
图1是根据本技术的各方面的涡轮系统的框图，其中涡轮出口Mn替代值可被计算并被用于控制涡轮系统的性能；
图2是根据本技术的各方面的涡轮出口流量函数与涡轮出口Mn的图形表示；
图3是根据本技术的各方面的涡轮出口流量与压缩机排放压力的图形表示；
图4是根据本技术的各方面的涡轮出口温度与排气温度的图形表示；
图5是根据本技术的各方面的涡轮出口总压力与排气区段出口处的排气压力的图形表示；
图6是根据本技术的各方面的涡轮出口Mn替代值(其由涡轮出口流量函数的分量或与涡轮出口流量函数的分量强相关的测量参数导出)与涡轮出口Mn的图形表示；
图7是根据本技术的各方面的涡轮出口Mn替代值(其由与涡轮出口流量函数的分量强相关的测量参数导出)与涡轮出口Mn在多个负载扫描中的图形表示；
图8是根据本技术的各方面的利用涡轮出口Mn替代值进行涡轮出口Mn边界控制的实施方案的功能框图；
图9是根据本公开的各方面的用于利用涡轮出口Mn替代值来控制涡轮引擎系统的方法的流程图；并且
图10是根据本公开的各方面的用于利用直接边界控制参数的替代值来控制涡轮引擎系统的方法的流程图。
具体实施方式
下面将描述本发明主题的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程项目中，必须作出许多特定于具体实施的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因具体实施而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是制作和制造的常规任务。
当介绍本发明主题的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。
许多当前的重型燃气涡轮系统在全功率下运行到各种边界约束，以便在各种操作条件下提供最大性能。通常，实现这一性能水平的关键因素是利用基于模型的控制(MBC)策略，其中燃气涡轮的实时模型嵌入(板载模型)到控制系统中，该控制系统提供用于直接边界控制参数(例如，涡轮出口马赫数(Mn))的准确计算。在某些燃气涡轮系统中不存在MBC策略阻碍了充分发挥性能潜力的能力。
本公开涉及提供准确且稳健的(以及易于构造的)涡轮出口Mn替代值的系统和方法，该涡轮出口Mn替代值可用于限制对不具有MBC控制的重型燃气涡轮的控制。在某些实施方案中，利用涡轮出口Mn替代值的非MBC策略也可用于具有板载模型的燃气涡轮系统上，其中模型缺乏对涡轮出口Mn的任何控制。涡轮出口Mn替代值基于来自燃气涡轮系统内的传感器的反馈(例如，测量的参数)来计算。这些测量的参数(例如，压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节用于径向轮廓效应的排气温度)与涡轮出口校正流量函数(其与涡轮出口Mn强相关)有关的参数相关，该与涡轮出口校正流量函数有关的参数原本将被用于直接计算涡轮出口Mn但未在燃气涡轮系统上测量(例如涡轮出口流量、涡轮出口总压力和涡轮出口温度)。涡轮出口Mn替代值限值水平在功能上对应于基于循环性能的等效Mn，其中在替代值空间中限定限值。涡轮出口Mn替代值可用于(例如，在入口导向叶片(IGV)的致动器上)导出和执行控制动作。涡轮出口Mn替代值的使用可使得在燃气涡轮系统上能够进行硬件升级，其比用于支持硬件升级的完整的MBC升级更具成本效益。
考虑到前述内容，图1是涡轮系统10(例如，燃气涡轮系统)的实施方案的框图，其可使用当前公开的技术来计算涡轮出口Mn替代值并且利用涡轮出口Mn替代值来控制涡轮系统10的性能。所示的涡轮系统10包括联接到负载14诸如发电机的燃气涡轮引擎12。燃气涡轮引擎12包括压缩机16、各自具有至少一个燃料喷嘴20的多个燃烧器18、涡轮22和排气区段24(例如，扩散器区段)。如图所示，一个或多个轴26连接负载14、压缩机16和涡轮22。压缩机16包括至少一行入口导向叶片(IGV)25。压缩机16和涡轮22各自包括具有叶片的转子，该叶片在定子或护罩内旋转。在操作中，压缩机16接收空气30并将压缩空气32递送到燃烧器18和/或燃料喷嘴20，该燃烧器和/或燃料喷嘴然后将燃料34(或空气燃料混合物)注入燃烧器18中的燃烧区域中。继而，空气燃料混合物在燃烧器18中燃烧以产生热燃烧气体36，该热燃烧气体驱动涡轮18内的叶片。当涡轮18被驱动以使轴26旋转时，压缩机16被驱动以将空气16压缩到燃烧器18和/或燃料喷嘴20中。
另外，所示的涡轮系统10包括控制器38，该控制器通常可控制涡轮系统10的操作。例如，在某些实施方案中，控制器38可联接到设置在整个燃气涡轮引擎12中的多个传感器40(例如，温度传感器、压力传感器、流速传感器或其它合适的传感器)。控制器38可与传感器40通信(例如，经由网络或总线)以接收关于涡轮引擎12的信息。例如，控制器38可与联接到燃气涡轮引擎12的排气区段24的温度传感器40通信以接收(例如，沿控制排气温度测量平面测量的)排气温度。通过另外的示例，联接到压缩机16的压力传感器40可将压缩机排放压力传送至控制器38。通过另外的示例，联接到排气区段24的压力传感器40可将排气区段24的出口处的排气压力传送至控制器38。此外，在某些实施方案中，控制器38还可与涡轮系统的某些部件(例如，压缩机16、燃烧器18、涡轮22、进气叶片(例如，IGV 25)、阀、泵、致动器或其它合适的部件)通信以控制或改变燃气涡轮引擎12的操作。例如，控制器38可与燃气涡轮引擎12的压缩机16通信，以指示现场设备打开或关闭进气口以允许更多或更少的空气30进入压缩机16。另外，控制器38可与燃气涡轮引擎12上的燃料致动器通信，以选择性地调节燃料流、燃料分流和/或在燃料供应器34与燃烧器18之间输送的燃料的类型。此外，控制器38可与附加致动器通信以调整IGV的相对位置、调节进气放气热量或激活燃气涡轮引擎12上的其它控制设置。
另外，由控制器38执行的操作包括基于来自传感器40的反馈确定或计算涡轮出口Mn的替代值。例如，如下文更详细地描述，涡轮出口Mn的替代值可基于压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节以用于径向轮廓效应的排气温度来计算。涡轮出口Mn的替代值用作燃气涡轮引擎12的边界控制或操作限值。由控制器38执行的操作还包括利用涡轮出口Mn的替代值来导出燃气涡轮引擎12的控制动作。具体地，替代值可用作压缩机IGV即闭环最大开放效应器控制约束的输入。
此外，控制器38包括处理器42和通信地联接到处理器42的存储器44(例如，非暂态计算机可读介质/存储器电路)，该存储器存储一个或多个指令集(例如，处理器可执行指令)，该一个或多个指令集被实现为执行与图1中的燃气涡轮系统10相关的操作。更具体地，存储器44可包括易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)和/或非易失性存储器诸如只读存储器(ROM)、光学驱动器、硬盘驱动器或固态驱动器。另外，处理器42可包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器或它们的任何组合。此外，术语“处理器”不仅限于在本领域中被称为处理器的那些集成电路，而是广义地指计算机、处理器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路和其他可编程电路。
图2是出口流量函数与涡轮出口Mn的图形表示46。图形表示46包括表示涡轮出口轴向Mn的X轴48和表示涡轮出口流量函数的Y轴50。燃气涡轮的涡轮的固定的最后一级的涡轮出口流量函数是流量分量(WX)或涡轮出口流量、压力分量(PT3)或总压力以及温度分量(TT3)或总温度的函数。如图形表示46中的曲线52所示，涡轮出口流量函数与涡轮出口Mn强相关，并且可用作非MBC策略中的涡轮出口Mn替代值。更具体地，涡轮出口Mn与涡轮出口流量与涡轮出口绝对温度的平方根的乘积除以涡轮出口压力高度成正比。另外，涡轮出口Mn替代值限值水平在功能上对应于基于循环性能的等效Mn，其中在替代值空间中限定限值。涡轮出口Mn替代值能够将操作点调节到限值涡轮出口Mn，至少与在MBC策略中利用实际涡轮出口Mn一样(如果不是更好的话)。具体地，涡轮出口Mn替代值足以应付环境条件的变化、排气系统设计压降变化、部件性能变化和控制传感器不确定性。
涡轮出口处的涡轮出口流量、总压力和总温度不容易测量或获得。然而，涡轮出口流量、总压力和总温度具有强相关性以控制测量参数，如图3至图5所示。应注意，在某些实施方案中，可以利用图3至图5中的其它参数和/或附加参数来确定涡轮出口Mn替代值。图3是涡轮出口流量与压缩机排放压力的图形表示54。图形表示54包括表示压缩机排放压力的X轴56和表示涡轮出口流量的Y轴58。由于涡轮出口流量与压缩机入口流量成比例，因此对于压缩机抽气量和涡轮一级几何形状的固定设计，涡轮入口压力与压缩机流量之间存在强相关性。对于给定燃烧系统，这可扩展到涡轮入口压力与压缩机排放压力之间的类似强比例性。曲线60示出了流量分量或涡轮出口流量与压缩机排放处的压力具有强相关性。因此，压缩机排放压力(测量参数)可用作涡轮出口流量的替代值以用于计算涡轮出口Mn替代值。
图4是涡轮出口温度与排气温度的图形表示。图形表示62包括表示排气温度的X轴64和表示涡轮出口温度的Y轴66(如在控制排气温度框架处的排气区段中测量并且被调节以用于径向轮廓效应)。涡轮出口总温度与典型的排气温度测量强相关。它们的区别在于在涡轮出口与排气区段中的控制排气温度测量平面之间引入的排气框架冷却的稀释效应。曲线68示出了温度分量或涡轮出口温度与排气区段中测量的排气温度具有强相关性。考虑到排气温度是涡轮出口温度加上框架风机稀释，这是可以预期的。因此，排气温度(测量参数)可用作涡轮出口温度的替代值以用于计算涡轮出口Mn替代值。
图5是排气区段出口处的涡轮出口总压力与排气压力的图形表示。图形表示70包括X轴72和Y轴74，该X轴表示排气区段出口处的排气压力，并且Y轴表示涡轮出口总压力。涡轮出口压力与排气区段或排气扩散器区段出口处的测量压力强相关，并且主要通过排气系统压力恢复相关。对于预期使用与完全负载操作有关的涡轮出口Mn条件的有限范围内的替代值的固定设计，该压力恢复的变化将是相当有限的。这些边界条件通过排气系统压力恢复相关，并且涡流角和Mn的感兴趣的范围将具有有限的变化。曲线76示出了压力分量或涡轮出口总压力与排气区段的出口处测量的排气压力具有强相关性。因此，排气压力(测量参数)可用作涡轮出口总压力的替代值以用于计算涡轮出口Mn替代值。
如上图2中所述，涡轮出口流量函数与涡轮出口Mn强相关，并且可用作非MBC策略中的涡轮出口Mn替代值。因此，涡轮出口Mn替代值可基于涡轮压力乘以涡轮出口绝对温度的平方根。图5是涡轮出口Mn替代值(其由涡轮出口流量函数的分量或与涡轮出口流量函数的分量强相关的测量参数导出)与涡轮出口Mn的图形表示78。图形表示78包括表示涡轮出口轴向Mn的X轴80和表示涡轮出口Mn替代值(PR*Sqrt(T))的Y轴82，其中PR等于压力比，并且T等于温度。曲线84表示针对涡轮出口流量函数的分量(例如，如在系统中所收集的，该系统利用MBC导出涡轮出口总压力(PT3)和涡轮出口绝对温度(TT3))计算的相对于涡轮出口轴向Mn的涡轮出口Mn替代值。曲线86表示如利用与涡轮出口流量函数的分量强相关(并且被用作替代值)的测量参数计算的涡轮出口Mn替代值，该涡轮出口流量函数的分量诸如在排气区段中的控制排气温度测量平面中测量的涡轮排气温度(TX)以及在排气区段的出口处测量的相对于涡轮出口轴向Mn的排气压力(PX)。如图形表示78中所示，利用替代值，曲线86中的涡轮出口Mn替代值的测量参数与利用曲线84中涡轮出口流量函数的分量的涡轮出口轴向Mn相关。因此，从以下公式(PCD/PX)*(TTXM_R)导出的涡轮出口Mn替代值与涡轮出口Mn强相关，并且可提供合理的边界控制替代值，在该公式中，PCD表示所测量的压缩机排放压力，并且TTXM_R表示经Rankine调节的涡轮排气温度。
图7是涡轮出口Mn替代值(Y轴92)(其从与涡轮出口流量函数的分量强相关的测量参数导出)与涡轮出口Mn(X轴90)在多个负载扫描中的图形表示88。在不同的环境压力条件下(例如12.7磅力/平方英寸至14.7磅力/平方英寸(psia)或假设正常循环性能下大约87.6千帕至101.4千帕(kPa))，在基于Mn的扫描期间对燃气涡轮系统进行了多次负载扫描。另外，在不同的极端低温环境下(例如，从-60℉至-10℉或大约-51.1℃至-12.2℃)，对燃气涡轮系统进行了多次负载扫描，以期望通过标称循环性能和Tfire抑制来控制涡轮出口Mn。曲线94示出了涡轮出口Mn替代值(其从与涡轮出口流量函数的分量强相关的测量参数导出)与涡轮出口Mn具有强相关性。
图8是利用涡轮出口Mn替代值进行涡轮出口Mn边界控制的实施方案的功能框图。虚线区段96表示替代涡轮出口Mn的控制代码，并且虚线区段98表示用于IGV约束到最小约束、最大约束和路径约束的控制代码。如在虚线区段96中所示，将涡轮出口Mn限值(Mn,x限值)提供给控制曲线100或表格(将涡轮出口Mn替代值(Mn,x替代值)与涡轮出口Mn限值相关)以生成涡轮出口Mn替代值限值(Mn,x替代值限值)。涡轮出口替代值限值(其可以是常量限值或变量限值)被提供给比较器102。另外，如在虚线区段96中所示，测量的压缩机排放压力(Pcd)除以(如附图标号104所指示)在排气区段的出口处测量的排放压力以获得涡轮压力比(TPR)。在排气区段中的控制排气温度测量平面中测量的涡轮排气温度(TX)被提供给比较器106，该比较器添加标准日温(例如，459.67)以提供绝对涡轮出口温度。比较器106的输出的平方根(如附图标号108所指示)提供了Rankin涡轮排气温度(TxRankine)，其乘以TPR(如附图标号110所指示)获得涡轮出口Mn替代值。涡轮出口Mn替代值与涡轮出口替代值限值一起被提供给比较器102以生成输出，该输出被提供作为虚线区段98中的控制器(例如，比例积分控制器)112的输入。控制器将从涡轮出口Mn替代值导出的压缩机IGV即闭环最大开放效应器约束(IGVMn,x)提供给IGV环优先级排序和选择逻辑114。另外，向IGV环优先级排序和选择逻辑114提供来自其它边界、计划表和路径的其它最大开放IGV约束或IGV请求(例如，最大压缩机排放温度、压缩机可操作性、空气动力约束、机械限制等)。IGVMn,x和其他最大开放IGV约束经历优先级选择，并且IGV环优先级排序和选择逻辑114输出IGV设置或IGV请求。
图9是利用涡轮出口Mn替代值来控制涡轮引擎系统的方法116的流程图。方法116的一个或多个步骤可由燃气涡轮系统的控制器(例如，图1中的控制器38)执行。方法116包括从联接到燃气涡轮系统的部件的传感器接收反馈(框118)。例如，可从联接到压缩机或排气区段的传感器接收反馈。反馈可包括测量参数，诸如压缩机排放压力、排气区段出口压力和(例如，沿排气区段中的控制排气温度测量平面测量的)排气温度。测量参数与涡轮出口流量函数有关的参数相关(并且用作替代值)，与涡轮出口流量函数有关的参数原本将被用于直接计算涡轮出口Mn替代值但未在燃气涡轮系统上测量或不可用。方法116还包括基于来自传感器的反馈计算涡轮出口Mn的替代值(框120)。例如，涡轮出口Mn的替代值可基于如上文所描述的测量的压缩机排放压力、排气区段出口压力和排气温度来计算。涡轮出口Mn的替代值用作燃气涡轮系统的边界控制。方法116还包括利用涡轮出口Mn的替代值来导出燃气涡轮系统的控制动作(框122)。如上文在图8中所述，导出控制动作。方法116甚至还包括向与压缩机内的IGV联接的致动器提供控制信号(基于替代值)以控制致动器(框124)。涡轮出口Mn替代值可用于非MBC策略中。在某些实施方案中，燃气涡轮系统(例如，传统系统)上的涡轮出口Mn替代值，该燃气涡轮系统包括MBC但缺乏用于涡轮出口Mn的MBC。
用于利用涡轮出口Mn替代值的非MBC策略也可用于提供边界控制的其它参数。图10是利用直接边界控制参数的替代值来控制涡轮引擎系统的方法126的流程图。方法126的一个或多个步骤可由燃气涡轮系统的控制器(例如，图1中的控制器38)执行。方法126包括从联接到燃气涡轮系统的部件的传感器接收反馈(框128)。例如，可从联接到压缩机、燃烧器、涡轮、排气区段或燃气涡轮系统的其它部件的传感器接收反馈。测量参数可与所需边界控制参数的替代值有关的参数相关(并且用作替代值)，该与所需边界控制参数的替代值有关的参数原本将被用于直接计算替代值但未在燃气涡轮系统上测量或不可用。方法116还包括基于来自传感器的反馈计算所需边界控制参数的替代值(框130)。方法126还包括利用所需边界控制参数的替代值来导出燃气涡轮系统的控制动作(框132)。方法126甚至还包括向燃气涡轮系统的部件或联接到部件的致动器提供控制信号(基于替代值)以控制部件或致动器(框134)。
所公开的实施方案的技术效果包括提供准确且稳健的(以及易于构造的)涡轮出口Mn替代值，该涡轮出口Mn替代值可用于限制对不具有MBC控制的重型燃气涡轮的控制。在某些实施方案中，利用涡轮出口Mn替代值的非MBC策略也可用于具有板载模型的燃气涡轮系统上，其中模型缺乏对涡轮出口Mn的任何控制。涡轮出口Mn替代值的使用可使得在燃气涡轮系统上能够进行硬件升级，其比用于支持硬件升级的完整的MBC升级更具成本效益。涡轮出口Mn替代值能够将操作点调节到限值涡轮出口Mn，至少与在MBC策略中利用实际涡轮出口Mn一样(如果不是更好的话)。具体地，涡轮出口Mn替代值足以应付环境条件的变化、排气系统设计压降变化、部件性能变化和控制传感器不确定性。
本书面描述使用示例来公开主题，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践主题，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。主题的可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。如果此类其他示例具有与权利要求书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书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。
这里提出和要求保护的技术被引用并应用于实践性质的物质对象和具体例子，这些物质对象和具体例子明显地改进了本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。此外，如果附加到本说明书末尾的任何权利要求包含一个或多个被指定为“[执行][一个功能]...”或“[执行][一个功能]的步骤...”的要素，则这些要素应根据35 U.S.C.112(f)进行解释。然而，对于包含以任何其他方式指定的元素的任何权利要求，这种元素则不应根据35 U.S.C.112(f)进行解释。
本发明的其他方面由以下条款的主题提供：
1.一种系统，所述系统包括：燃气涡轮系统，所述燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段；多个传感器，所述多个传感器联接到所述燃气涡轮系统的部件；控制器，所述控制器通信地联接到所述燃气涡轮系统和所述多个传感器，并且被配置成控制所述燃气涡轮系统的操作，其中所述控制器被配置成基于来自所述多个传感器的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值，并且利用所述替代值来导出所述燃气涡轮系统的控制动作。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括致动器，所述致动器联接到所述压缩机内的入口导向叶片，并且其中所述控制动作包括控制所述致动器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器联接到所述压缩机和所述涡轮。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述反馈包括压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节用于径向轮廓效应的排气温度的测量参数。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述测量参数与涡轮出口流量函数有关的参数相关，所述与涡轮出口流量函数有关的参数原本将被用于直接计算所述涡轮出口马赫数但未在所述燃气涡轮系统上测量。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述参数包括涡轮出口流量、涡轮出口压力和涡轮出口绝对温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述替代值被配置成充当所述燃气涡轮系统的边界控制。
8.一种方法，所述方法包括：在控制器处从联接到燃气涡轮系统的部件的多个传感器接收反馈，所述燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段；基于来自所述多个传感器的反馈，经由所述控制器计算涡轮出口马赫数的替代值；以及经由所述控制器利用所述替代值导出所述燃气涡轮系统的控制动作。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：基于所述替代值向联接到所述压缩机内的入口导向叶片的致动器提供控制信号以控制所述致动器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个传感器联接到所述压缩机和所述涡轮。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述反馈包括压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节用于径向轮廓效应的排气温度的测量参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述测量参数与涡轮出口流量函数有关的参数相关，所述与涡轮出口流量函数有关的参数原本将被用于直接计算所述涡轮出口马赫数但未在所述燃气涡轮系统上测量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参数包括涡轮出口流量、涡轮出口压力和涡轮出口绝对温度。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述替代值充当所述燃气涡轮系统的边界控制。
15.一种非暂态计算机可读介质，所述计算机可读介质包括处理器可执行代码，所述处理器可执行代码在由处理器执行时使所述处理器：从联接到燃气涡轮系统的部件的多个传感器接收反馈，所述燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器、涡轮和排气区段；基于来自所述多个传感器的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值；以及利用所述替代值导出所述燃气涡轮系统的控制动作，其中所述替代值充当所述燃气涡轮系统的边界控制。
16.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中所述处理器可执行代码在由所述处理器执行时使所述处理器基于所述替代值向联接到所述压缩机内的入口导向叶片的致动器提供控制信号以控制所述致动器。
17.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中所述多个传感器联接到所述压缩机和所述涡轮。
18.根据权利要求17所述的非暂态计算机可读介质，其中所述反馈包括压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节用于径向轮廓效应的排气温度的测量参数。
19.根据权利要求18所述的非暂态计算机可读介质，其中所述测量参数与涡轮出口流量函数有关的参数相关，所述与涡轮出口流量函数有关的参数原本将被用于直接计算所述涡轮出口马赫数但未在所述燃气涡轮系统上测量。
20.根据权利要求19所述的非暂态计算机可读介质，其中所述参数包括涡轮出口流量、涡轮出口压力和涡轮出口绝对温度。

Claims (10)

1.一种系统，所述系统包括：
燃气涡轮系统(10)，所述燃气涡轮系统包括压缩机(16)、燃烧器(18)、涡轮(22)和排气区段(24)；
多个传感器(40)，所述多个传感器联接到所述燃气涡轮系统(10)的部件；和
控制器(38)，所述控制器通信地联接到所述燃气涡轮系统(10)和所述多个传感器(40)，并且被配置成控制所述燃气涡轮系统(10)的操作，其中所述控制器(38)被配置成基于来自所述多个传感器(40)的反馈计算涡轮出口马赫数的替代值，并且利用所述替代值来导出所述燃气涡轮系统(10)的控制动作。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括致动器，所述致动器联接到所述压缩机(16)内的入口导向叶片(25)，并且其中所述控制动作包括控制所述致动器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器(40)联接到所述压缩机(16)和所述涡轮(22)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述反馈包括压缩机排放压力、排气区段出口压力和被调节用于径向轮廓效应的排气温度的测量参数。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述测量参数与涡轮出口流量函数有关的参数相关，所述与涡轮出口流量函数有关的参数原本将被用于直接计算所述涡轮出口马赫数但未在所述燃气涡轮系统(10)上测量。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述参数包括涡轮出口流量、涡轮出口压力和涡轮出口绝对温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述替代值被配置成充当所述燃气涡轮系统(10)的边界控制。
8.一种方法，所述方法包括：
在控制器处从联接到燃气涡轮系统(10)的部件的多个传感器(40)接收反馈，所述燃气涡轮系统(10)包括压缩机(16)、燃烧器(18)、涡轮(22)和排气区段(24)；
基于来自所述多个传感器(40)的反馈，经由所述控制器(38)计算涡轮出口马赫数的替代值；以及
经由所述控制器(38)利用所述替代值导出所述燃气涡轮系统(10)的控制动作。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：基于所述替代值向联接到所述压缩机(16)内的入口导向叶片(25)的致动器提供控制信号以控制所述致动器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个传感器(40)联接到所述压缩机(16)和所述涡轮(22)。
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