CN1621671A - 用于监控燃气轮机燃烧动态的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于执行燃气轮机系统调整的系统，包括一安装在计算机32、35上的服务器310，该服务器连接到燃气轮机控制系统34上，并设置用来传输代表燃气轮机20的运行状态的数据，和一个包括一数据库的客户应用终端304，该客户应用终端设置用来接收由服务器传输来的燃气轮机运行状态数据，并使用户能够分析燃气轮机运行状态数据，以便确定一种理想的燃气轮机运行状态，其中理想的运行状态被传递给燃气轮机控制系统以便于根据理想的燃气轮机运行状态来调整至少一个燃气轮机燃烧控制系统运行参数。

Description

用于监控燃气轮机燃烧动态的方法和装置
技术领域
广义上说，本发明涉及一种以计算机网络为基础的系统，更具体地说，涉及一种为燃气轮机系统操作者在多种问题上提供帮助的系统和方法。
背景技术
对于拥有许多分散位于世界各地的员工的企业单位来说，即时得到有关燃气轮机燃烧动态或燃气轮机系统所涉及的问题的帮助是一个很大的挑战。在这种企业里，将一个人安置在一个组织中去解决一个问题有时是很困难的。另一个挑战则涉及到获得与资深人士讨论问题的机会。在安排合适的人员和寻找互相方便的时间来讨论问题的过程中，由于专家们电话之间的信息交换和时间上地拖延，从而通常会产生重大的延误发生。
例如，当一个燃气轮机操作者理想和一个燃气轮机系统专家联系以解决一个问题时，操作者通常使用一种传统的方法比如电话，填写识别问题的表格，通过因特网上的万维网着手调查，或者发语音邮件来识别问题。这些方法通常都很麻烦，浪费人员和时间。语音邮件系统不仅操作起来比较复杂，而且还不能满足燃气轮机操作者的需要。总之，传统的方法是令人沮丧的并且不能肯定地有助于解决燃气轮机操作者的问题。
发明内容
一方面，本发明提供了一种用于执行燃气轮机系统调整的系统。该系统包括一个安装在一台计算机上的服务器，该服务器连接到燃气轮机的控制系统上，并设置用来传输代表燃气轮机的运行状态的数据。该系统还包括一客户应用终端(client application)，该客户应用终端包括一数据库，客户应用终端被设置用来接收由服务器传输过来的燃气轮机运行状态数据，并使用户能够分析燃气轮机运行数据，以便确定一种理想的燃气轮机运行状态，其中理想的运行状态被传递给燃气轮机控制系统，以便根据理想的燃气轮机运行状态来调整至少一个燃气轮机燃烧控制系统运行参数。
另一方面，本发明提供了一种用于执行燃气轮机系统调整的方法。该方法包括用一个安装在一台计算机上的服务器来传输代表燃气轮机运行状态的数据，服务器连接到燃气轮机控制系统上。该方法还包括在客户应用终端接收代表燃气轮机运行状态的数据，该客户应用终端包括一数据库，分析代表燃气轮机运行的数据，用分析过的数据确定一理想的燃气轮机运行状态，将该理想的运行状态传递给燃气轮机的控制系统，以便于根据该理想的燃气轮机运行状态来调整燃气轮机燃烧控制系统的至少一个运行参数。
附图说明
图1是一燃气轮机系统的侧面剖视图，该系统包括一燃气轮机。
图2是图1所示的燃气轮机系统的示意图。
图3是一个作为示例的网络体系结构的示意图。该网络体系结构可以和图2所示的燃烧动态监控器(CDM)及机载系统监控器(OSM)一起使用。
图4是一种用于监控燃气轮机系统的燃烧动态的示范方法。
具体实施方式
尽管本文所述方法和装置在上下文中是根据一种用于工业环境中的燃气轮机进行描述的，但是预期此处所描述的方法和装置可以用在其它的燃气轮机系统中，该燃气轮机系统包括，但不局限于，安装在飞行器中的涡轮机。此外，在这里陈述的原理和学说可适用于使用多种燃料的燃气轮机，例如但不仅限于，天然气，汽油，煤油，柴油，和喷气发动机燃料。下面的描述仅仅是作为例子而不是限制的方式给出。
图1是燃气轮机系统10的侧面剖视图，该系统包括燃气轮机20。燃气轮机20包括一压气机段22，一燃烧室段24，该燃烧室段包括许多燃烧罐26，和一个用一根轴(没示出)与压气机段22相连的涡轮段28。
在运行中，环境空气被引导进入压气机段22，环境空气在此处被压缩到大于环境空气的压力。然后压缩空气被导入燃烧室段24，压缩空气和燃料在此处组合以形成一种相对高压，高速的气体。涡轮段28从燃烧室24排放出的高压，高速气体中吸取能量。燃烧燃料混合物用于产生能量，例如，电能，热能，和/或机械能。在一个实施例中，该燃烧燃料混合物产生以千瓦小时(kWh)来度量的电能。但是，本发明并不局限于只是产生电能，还包括其它形式的能量，如机械能和热能。燃气轮机10通常通过来由一个自动的和/或电子控制系统(没示出)的各种控制参数来控制，该控制系统连接到燃气轮机系统10上。
图2是图1中所示的燃气轮机系统10的简单示意图。燃气轮机系统10还包括多个电连接到燃气轮机20上的传感器30。在示范实施例中，至少一个传感器30被机械地连接到每个燃烧罐26上。一个燃烧动态监控器(CDM)32，即数据探测系统，从传感器30中采样模拟数据，并将模拟数据中转成数字信号以用于下一工序。计算机34从至少一个DAS32和一个机载系统监控器(OSM)35中接收到采样的数字化的传感数据，并进行高速数据分析。在示范实施例中，计算机34是燃气轮机控制系统并被设置用来从燃气轮机20接收大量的输入信号。虽然图中只示出了四个燃烧罐26，但是应该认识到燃气轮机20可以包括多于或少于4个的燃烧罐26，例如，在一个示范实施例中，燃气轮机20包括二十四个燃烧罐26。
计算机通过键盘36接收操作者的命令。一个联合监控器38，例如但不局限于，一台液晶显示器(LCD)和一根阴极射线管，可使操作者观察到从计算机34中接收到的数据。操作者提供的命令和参数被计算机34用来给CDM32和OSM35提供控制信号和信息。
在一个实施例中，计算机34包括一装置40，例如，一个软磁盘驱动器，光盘驱动器，数字化视频光盘(DVD)驱动器，磁光盘(MOD)装置，或任何其它数字设备，该数字设备包括一个网络连接装置，如以太网装置，该网络装置用于从可由计算机认读的介质42，如一个软磁盘，光盘，数字化视频光盘(DVD)或一个其它的数字源，如网络或因特网，以及将要发展出的数字方式中，读取指示和/或数据。在另一个实施例中，计算机34执行储存在固件(没示出)中的指令。计算机34被编程以用来执行此处所描述的功能，而且此处所用到的术语计算机，不仅限于那些通常被称为计算机的集成电路，而是广泛地指计算机，处理器，微控制器，微机，可编程逻辑控制器，特殊的应用程序集成电路，和其它一些可编程电路，而且这些术语在本文中可互换使用。另外，虽然此处描述的装置和方法是相对工业应用作出的，但是可以预期到本发明的好处也可以在非工业系统中体现，例如在那些通常用在交通装置，例如但不局限于，飞行器中的系统中体现。
图3是一个示范网络体系结构300的示意图，该网络体系结构可以和燃烧动态监控器(CDM)32和机载系统监控器(OSM)35(图2中示出)一起使用。网络包括一个宽带段302，该宽带段与至少一个客户应用终端304连通。在一个示范实施例中，宽带段302是一个私人的企业内部互联网，用于在远处的涡轮机现场和处于办公室内或其它远处的涡轮机现场的调节工程师之间传输燃气轮机控制系统调节信息。在一个替换的实施例中，该宽带段302是因特网。一个包括一个微处理器的分割/中转装置(Split/Relay device)306，和一个窄带网络段308也相通连接到宽带段302上。服务器310与该窄带段308连通。在一个示范实施例中，该窄带段308是一个远程的存取服务器，服务器310是机载系统监控器(OSM)35和/或燃烧动态监控器(CDM)32。
在运行中，OSM35和CDM32在现场监控涡轮运行参数。为调节OSM35和CDM32，用窄带段308从OSM35和CDM32那里建立了拨号连接。在一个示范实施例中，客户终端304是远离被调节涡轮机的监控工作站。在一个遥远的位置，调节工程师能从客户终端304监控燃气轮机运行，该客户304被设置为一个调节工作站。然后调节工程师将调节指令传输给位于涡轮机发动机处的技术人员。被OSM35和CDM32接收的数据作为数据流通过窄带段308传输。分割/中转装置306将数据流接收到一个缓冲器中，将数据流分割成数据包，该数据包可以通过宽带段302传输给预定清单中的客户。在一个示范实施例中，一用户数据报协议(UDP)被用来传输数据包。分割/中转装置306监控它的输入接口(input socket)以倾听其输入信息流，当从窄带段308来的信息流到达时，则将其读入缓冲器，信息在此存储器中被读取然后被打包以便传给清单中的客户。数据包被传给各个客户输出接口(output socket)，其中当到达客户清单的终端时，分割/中转装置306再初始化客户清单并等待下一个输入数据流的到达。在一个示范实施例中，分割/中转装置306在通过宽带段302传输数据包之前，先给每个数据包插入一个源IP地址。每个客户终端304都可以在每个数据包中读取到源IP地址，并放弃任何不是从一个客户304希望交流的源来的信息。
图4是一个流程图，该图解释了用于执行燃气轮机系统调整的示范方法400。方法400包括步骤402，用一个安装在一台计算机上的服务器来传输代表燃气轮机运行状态的数据，其中服务器被连接到燃气轮机控制系统上，和在一客户应用终端上接收此数据的步骤404，其中客户应用终端包括一个数据库。方法400还包括分析代表燃气轮机运行的数据的步骤406，用分析过的数据确定一种理想的燃气轮机运行状态的步骤408，和步骤410，将理想的运行状态传递给燃气轮机的控制系统，以便于根据理想的燃气轮机运行状态来调整至少一个燃气轮机燃烧控制系统运行参数。
在应用中，运行数据，例如但不局限于，代表燃烧动态压力的数据，燃气轮机入口空气温度，燃气轮机排气温度，燃气轮机载荷，和燃气轮机排放数据被CDM32和OSM35至少其一收集。收集到的数据通过宽带段304和窄带网络段308被传到客户终端304。在一个实施例中，收集到的数据通过至少用电话连接，人造卫星，或者因特网连接这三者之一的方法来进行传输。一个处于遥远位置处的用户，即专家，接收到运行数据并根据一个理想的燃气轮机运行状态分析数据。例如，用户将所收到的数据和一个已知的可接受的燃气轮机运行状态进行比较以确定是否有任何收到的燃气轮机运行参数不在理想的限制范围之内。在一个示范实施例中，数据由一个位于客户应用终端304处的燃烧动力学专家来分析。
专家然后确定对燃烧控制系统的调整是否是理想的。在一个实施例中，如果专家想要调整燃气轮机系统10的任何运行参数，理想的改变将通过电话传给现场的操作者。在另一个实施例中，理想的改变将直接传给燃气轮机控制系统34。如果将理想的改变传输给操作者，那么操作者将理想的改变直接输入燃气轮机控制系统34。如果理想的改变直接传给燃气轮机控制系统34，那么在输入燃气轮机20之前，各输入值在燃气轮机控制系统34和客户应用终端304中都是有效的。
在一个实施例中，输入值由一个操作者输入附近的燃气轮机系统10而生效，其中远处的专家通过例如电话给现场的操作者提供理想的改变。现场操作者在将理想的改变输入到燃气轮机控制系统34之前先口头验证输入值。在另一个实施例中，输入值通过一个远程计算机而生效，例如但不局限于客户应用终端304。在一个实施例中，客户应用终端304包括一个软件屏幕。此处所用的软件屏幕记述被编程以用来根据已知的运行条件验证输入值是否合理和似乎合理的软件。如果输入到客户服务器304的理想的改变不在一个允许的范围之内，那么在至少一个客户应用终端304和服务器310上将会产生一个错误指示。如果改变是允许的，那么当前值，新值，以及一个将要改变的输入值被以“是/取消(OK/Cancel)”的选择方式传输到客户服务器304的确认窗口中。远处的专家或现场的操作者可以选择是(OK)或取消(Cancle)来验证该改变。
在输入值已经生效后，控制调整信号从客户应用终端304传输到燃气轮机控制系统34，并被执行，即输入值被送到燃气轮机20中来改变至少一个理想的运行参数。观察和反复调整燃气轮机20在新的调整模式下的运行，直到取得理想的有利的运行特征为止。
本申请提供了一种从远处执行燃烧系统调整和修正的方法，该方法利用实时的运行数据，例如但不局限于，燃烧压力动力，温度，载荷，周围环境和排放数据。而且，本申请提供了一种为了确定对燃气轮机的理想调节在远处进行分析，从而便于在燃气轮机中提供一个理想的有利运行结果的方法。
如上所述的方法和装置为监控和诊断燃气轮机的燃烧动态提供了一种有经济效益且可靠的手段。更特别的是，此方法有助于在相对短的时间内提供实时的关于燃气轮机的分析和调整，因而减少了燃气轮机的停机时间。
上面祥细描述了一种用于监控和诊断燃气轮机的燃烧动态的示范方法和装置。本文所说明的装置并不局限于所述的具体实施例，而是，本文所描述的各个部件都可以彼此独立地单独应用。例如，本文所描述的方法还能用于与其它多种装置，比如但不局限于，柴油机组合使用。
尽管本发明是按照不同的具体实施例进行描述的，但是本领域的技术人员将会认识到本发明能在不超出各权利要求的精神实质和范围的情形下，进行实践修改。

Claims (10)

1、一种用于执行燃气轮机系统调整的系统(10)，所述系统包括：
一个安装在计算机(32，35)上的服务器(310)，所述服务器连接到燃气轮机控制系统(34)上，并设置用来传输代表燃气轮机(20)的运行状态的数据；和
一个包括一数据库的客户应用终端(304)，所述客户应用终端设置用来：
接收由所述服务器传输过来的燃气轮机运行状态数据；和
使用户能分析燃气轮机的运行数据，以确定一种理想的燃气轮机运行状态，其中理想的运行状态被传输给所述燃气轮机控制系统，以便于根据理想的燃气轮机运行状态来调整至少一个燃气轮机燃烧控制系统运行参数。
2、根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述客户应用终端(304)进一步被设置用来通过一个操作者将理想的燃气轮机运行状态传输给所述的燃气轮机控制系统(34)。
3、根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述服务器(310)被进一步设置用来传输从多个压力传感器(30)中接收到的数据，其中至少一个压力传感器被安装在一个燃烧罐(26)上。
4、根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述的服务器(310)被进一步设置用来传输代表燃气轮机燃烧动态的数据，所述客户应用终端(304)进一步被设置用来接收代表燃气轮机燃烧动态的数据。
5、根据权利要求1所述的系统(10)进一步包括一个在所述服务器和所述客户应用终端(304)之间的相互连接(306)，所述相互连接装置包括一个电话线，因特网连接，和人造卫星连接中的至少一种。
6、根据权利要求5所述的系统(10)，其中所述相互连接(306)包括一个数据网络分割/中转装置，该装置设置用来从所述相互连接接收数据通信包。
7、根据权利要求6所述的系统(10)，其中所述数据网络分割/中转装置(306)包括：
一个网络输入接口；
一个缓冲器，该缓冲器设置用来通过网络输入接口从网络中接收数据；和
一个微处理器，该微处理器被编程用来读取缓冲输入数据和将输出数据送至预先确定的客户清单中的客户。
8、根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述发动机控制系统(34)被进一步设置用来使理想的运行状态生效。
9、根据权利要求1所述的系统(10)，其中用来传输代表燃气轮机运行状态数据的所述服务器(310)，被进一步设置用来传输代表燃烧动态压力，燃气轮机入口空气温度，燃气轮机排气温度，燃气轮机载荷，和燃气轮机排放数据中至少一个的数据。
10、根据权利要求1的系统10，其中所述燃气轮机控制系统(34)包括一个燃烧动态监控器(CDM)(32)和一个机载系统监控器(OSM)(35)中的至少一个。
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