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QUERVERWEIS AUF IN BEZUG STEHENDE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung bezieht sich auf die parallel anhängige US-Patentanmeldung Nr. 14/546504, US-Patentanmeldung Nr. 14/546512, US-Patentanmeldung Nr. 14/546520 und US-Patentanmeldung Nr. 14/546525, die alle gleichzeitig hiermit am 18. November 2014 eingereicht wurden.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich auf Einstell- und Steuersysteme. Genauer bezieht sich der hierin offenbarte Gegenstand auf Einstell- und Steuersysteme für beeinträchtigte Gasturbinen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zumindest einige bekannte Gasturbinen enthalten Steuereinrichtungen, die deren Betrieb überwachen und steuern. Bekannte Steuereinrichtungen regeln das Verbrennungssystem der Gasturbine und andere Betriebsaspekte der Gasturbine unter Verwendung von Betriebsparametern der Turbine. Zumindest einige bekannte Regeleinrichtungen empfangen Betriebsparameter, die den momentanen Betriebszustand der Gasturbine anzeigen, definieren Betriebsgrenzen mittels physikalisch basierter Modelle oder Übertragungsfunktionen und wenden die
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Betriebsparameter auf die Betriebsgrenzmodelle an. Zusätzlich wenden zumindest einige bekannte Steuereinrichtungen die Betriebsparameter auf Planungsalgorithmen an, bestimmen Fehlerterme und Steuergrenzen durch Einstellen von einem oder mehreren Gasturbinensteuerorganen. Jedoch können zumindest einige Betriebsparameter ungemessene Parameter sein, wie etwa Parameter, die unter Verwendung von Sensoren unpraktisch zu messen sind. Einige von solchen Parametern enthalten die Zündtemperatur (d.h. die Turbinenschaufelaustrittstemperatur der ersten Stufe), die Brennkammeraustrittstemperatur und/ oder die Leitapparateintrittstemperatur der Turbinenstufe 1.
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Zumindest einige bekannte Gasturbinensteuerungssysteme steuern indirekt oder überwachen ungemessene Betriebsparameter unter Verwendung von gemessenen Parametern, wie etwa Kompressoreinlassdruck und Kompressoreinlasstemperatur, Kompressorauslassdruck und Kompressorauslasstemperatur, Turbinenabgasdruck und Turbinenabgastemperatur, Brennstoffströmung und Brennstofftemperatur, Umgebungsbedingungen und/oder Generatorleistung. Jedoch existiert eine Unsicherheit in den Werten der indirekten Parameter und die zugehörigen Gasturbinen können einer Einstellung bedürfen, um die Verbrennungsdynamik und Emissionen zu reduzieren. Wegen der Unsicherheit der ungemessenen Parameter werden Designgrenzen für Gasturbinen verwendet, die solche bekannten Steuerungssysteme beinhalten. Das Verwenden solcher Designgrenzen kann die Leistung der Gasturbine bei vielen Betriebszuständen reduzieren in dem Versuch, sich gegen Betriebsgrenzen im ungünstigsten Fall zu schützen oder Betriebsgrenzen im ungünstigsten Fall aufzunehmen. Außerdem können viele von solchen bekannten Steuerungssystemen die Zündtemperatur oder Abgastemperatur der Gasturbine nicht akkurat schätzen, was zu einer weniger effizienten Turbine und zu Abweichungen von Maschine zu Maschine in Einrichtungen mit mehr als einer Gasturbine führen kann.
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Es hat sich als schwierig erwiesen, die Abweichungen in der Zündtemperatur von Maschine zu Maschine für industrielle Gasturbinen zu reduzieren. Zum Beispiel ist die Zündtemperatur eine Funktion von vielen verschiedenen Variablen, einschließlich der Abweichung in den Komponenten der Gasturbine und ihrer Montage. Diese Abweichungen ergeben sich aus den notwendigen Toleranzen beim Herstellen, Installieren und der Montage der Gasturbinenteile. Außerdem weisen die Steuerungen und Sensoren, die verwendet werden um die Betriebsparameter der Gasturbine zu messen, eine bestimmtes Maß an Ungenauigkeit in ihren Messwerten auf. Es ist diese Ungenauigkeit in dem Messsystem, das verwendet wird, um die Werte von den gemessenen Betriebsparametern zu messen und die Maschinenkomponentenabweichungen, die zwingend zu Abweichungen der ungemessenen Betriebsparameter der Gasturbine führen, wie etwa der Zündtemperatur. Die Kombination von diesen inhärenten Ungenauigkeiten macht es schwierig, die Zündtemperatur einer Gasturbine bei einem bekannten Satz von Umgebungsbedingungen gemäß der Konstruktion zu erreichen und führt zu Zündtemperaturabweichungen von Maschine zu Maschine.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Ausführungsbeispiele enthalten ein System aufweisend: zumindest eine Recheneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Satz von Gasturbinen (GTs) durch Ausführen von Aktionen einzustellen, aufweisend: Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau, basierend auf einer gemessenen Umgebungsbedingung für jede GT; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs eine jeweilige Ausgangsleistung einzustellen, um mit einem nominalen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; Einstellen eines Betriebszustands von jeder GT in dem Satz von GTs basierend auf eine Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand; und Berechnen einer Beeinträchtigung für jede GT in dem Satz von GTs über eine Zeitdauer.
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Ein erster Aspekt enthält ein System aufweisend:
Zumindest eine Recheneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Satz von Gasturbinen (GTs) durch Ausführen von Aktionen einzustellen, aufweisend: Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf einer gemessenen Umgebungsbedingung für jede GT; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs eine jeweilige Ausgangsleistung einzustellen, um mit einem nominalen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; Einstellen eines Betriebszustandes jeder GT in dem Satz von GTs basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand; und Berechnen einer Beeinträchtigung für jede GT in dem Satz von GTs über eine Zeitdauer.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Basislast mit einem Megawatt-Leistungsausgangswert und einem Emissionswert für den gemessenen Umgebungszustand verknüpft ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass als Antwort auf das Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau, nicht jede GT den nominellen Megawatt-Ausgangsleistungswert und/oder den nominellen Emissionswert erreicht.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die zumindest eine Recheneinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, die Differenz zwischen dem jeweils gemessenen aktuellen Emissionswert und dem nominellen Emissionswert für jede GT in eine Differenz zwischen einem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert bei dem Umgebungszustandswert für jede GT umzuwandeln.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass das Einstellen des Betriebszustands von jeder GT das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT in dem Satz von GTs durch einen festen Bruchteil der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert umfasst, so dass die Ausgangsleistung von jeder GT sich annähert an und dann einen jeweiligen nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert erreicht, wobei das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT in dem Satz von GTs durch den festen Bruchteil von der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert jede GT an einer Linie in einem grafischen Raum, der die Megawatt zu Emissionen darstellt, ausrichtet, die rechtwinklig ist zu einer Nomineller-Megawatt-Leistungsausgangswert/Nominelle-Emissionen-Charakteristik für jede GT.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass das Berechnen der Beeinträchtigung von jeder GT aufweist: Wählen eines Satzes von Beeinträchtigungsvariablen, wobei jede einen zufällig ausgewählten Beeinträchtigungswert für den Satz von GTs hat; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf dem eingestellten Betriebszustand; und Berechnen von Megawatt-Emissionszündtemperaturparametern für jede GT in dem Satz von GTs nach dem Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass das Auswählen von dem Satz von Beeinträchtigungsvariablen aufweist: Auswählen einer klassifizierten Untergruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung eines Typs der GT beeinflusst, aus einer größeren Gruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung des GT-typs beeinflusst.
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Ein zweiter Aspekt enthält ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der wenn er durch wenigstens einer Recheneinrichtung ausgeführt wird, die wenigstens eine Recheneinrichtung dazu veranlasst, einen Satz von Gasturbinen (GTs) durch Ausführen von Aktionen einzustellen, aufweisend:
Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf einem gemessenen Umgebungszustand für jede GT; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs eine jeweilige Ausgangsleistung einzustellen, um mit einem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; Einstellen eines Betriebszustandes für jede GT in dem Satz von GTs basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand; und Berechnen einer Beeinträchtigung für jede GT in dem Satz von GTs über eine Zeitdauer.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, dass die Basislast mit einem Megawatt-Leistungsausgangswert und einem Emissionswert für den gemessenen Umgebungszustand verknüpft ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, dass als Antwort auf das Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau, nicht jede GT den nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert und/oder den nominellen Emissionswert erreicht.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, dass, wenn es ausgeführt wird, es die zumindest wenigstens eine Recheneinrichtung veranlasst, die Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und dem nominellen Emissionswert für jede GT in eine Differenz zwischen einem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert bei dem Umgebungszustandswert für jede GT umzuwandeln.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, dass das Einstellen des Betriebszustandes für jede GT das Einstellen des Betriebszustandes für jede GT in dem Satz von GTs durch einen festen Bruchteil der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert beinhaltet, so dass die Ausgangsleistung von jeder GT sich annähert an und dann einen jeweiligen nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert erreicht, wobei das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT in dem Satz von GTs durch den festen Bruchteil von der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert jede GT auf einer Linie in einem grafischen Raum, der die Megawatt zu den Emissionen darstellt, ausrichtet, die rechtwinklig ist zu einer Nomineller-Megawatt-Leistungsausgangswert/Nominelle-Emissionen-Charakteristik für jede GT.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, das Berechnen der Beeinträchtigung von jeder GT aufweist: Auswählen eines Satzes von Beeinträchtigungsvariable, wobei jede mit einem zufällig ausgewählten Beeinträchtigungswert hat, für den Satz von GTs; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf dem eingestellten Betriebszustand; und Berechnen von Megawatt-Emissionszündtemperaturparametern für jede GT in dem Satz von GTs nach dem Befehlen von jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Computerprogrammprodukts kann es vorteilhaft sein, dass das Auswählen des Satzes von Beeinträchtigungsvariablen umfasst: Auswählen einer klassifizierten Untergruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung eines Typs der GT beeinflusst, aus einer größeren Gruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung des GT-Typs beeinflusst.
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Ein dritter Aspekt enthält ein computerimplementiertes Verfahren des Einstellens eines Satzes von Gasturbinen (GTs), das unter Verwendung von zumindest einer Recheneinrichtung ausgeführt wird, wobei das Verfahren aufweist:
Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf einem gemessenen Umgebungszustand für jede GT; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs zum Einstellen einer jeweiligen Ausgangsleistung, um mit einem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; Einstellen eines Betriebszustandes von jeder GT in dem Satz von GTs basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweils gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand; und Berechnen einer Beeinträchtigung für jede GT in dem Satz von GTs über eine Zeitdauer.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die Basislast mit einem Megawatt-Leistungsausgangswert und einem Emissionswert für den gemessenen Umgebungszustand verknüpft ist, wobei als Antwort auf das Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau, nicht jede GT den nominellen Megawatt-Ausgangswert und/oder den nominellen Emissionswert erreicht, wobei das computerimplementierte Verfahren außerdem umfasst: Umwandeln der Differenz zwischen dem jeweils gemessenen aktuellen Emissionswert und dem nominellen Emissionswert für jede GT in eine Differenz zwischen einem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert bei dem Umgebungszustandswert für jede GT.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Einstellen des Betriebszustandes für jede GT das Einstellen des Betriebszustandes für jede GT in dem Satz von GTs durch einen festen Bruchteil von der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert beinhaltet, so dass die Ausgangsleistung von jeder GT sich annähert an und dann einen jeweiligen nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert erreicht. Das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT in dem Satz von GTs durch einen festen Bruchteil von der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert kann jede GT auf einer Linie in einem grafischen Raum ausrichten, der die Megawatt zu Emissionen darstellt, die rechtwinklig ist zu einer Nomineller-Megawatt-Leistungsausgangswert/Nominelle-Emissionen-Charakteristik für jede GT.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Befehlen von jeder GT in dem Satz von GTs zum Einstellen einer jeweiligen Ausgangsleistung, um mit dem nominalen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen, einen aktuellen Emissionswert für jede GT näher an den nominellen Emissionswert bewegt, ohne mit dem nominellen Emissionswert übereinzustimmen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Berechnen der Beeinträchtigung von jeder GT aufweist: Auswählen eines Satzes von Beeinträchtigungsvariablen mit jeweils einem zufällig ausgewählten Beeinträchtigungswert für den Satz von GTs; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf dem eingestellten Betriebszustand; und Berechnen von Megawatt-Emissionszündtemperaturparametern für jede GT in dem Satz von GTs nach dem Befehlen von jeder GT in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Auswählen des Satzes von Beeinträchtigungsvariablen aufweist: Auswählen einer klassifizierten Untergruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung eines Typs der GT beeinflussen, aus einer größeren Gruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung des GT-Typs beeinflussen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Dies und andere Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung genommen mit den beigefügten Zeichnungen klarer verstanden werden, die verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen, in denen:
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1 eine schematische Darstellung einer Gasturbine (GT) zeigt, aufweisend ein Steuersystem, entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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2 eine schematische Ansicht einer Steuerarchitektur zeigt, die mit dem Steuersystem aus 1 verwendet werden kann, um den Betrieb der GT zu steuern, entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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3 eine grafische Darstellung einer Wahrscheinlichkeitssimulation der Betriebszustände von einer statistisch signifikanten Anzahl von GTs gemäß 1 zeigt, verwendend ein Modell der GT, das durch das Steuersystem aus 1 verwendet wird.
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4 ein Flussdiagramm zeigt, dass ein Verfahren entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
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5 eine grafische Darstellung eines in dem Flussdiagramm aus 4 dargestellten Verfahrens in einem zweidimensionalen Grafen der Megawattleistung zu den Emissionen (NOx) zeigt.
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6 eine grafische Darstellung eines in dem Flussdiagramm aus 4 gezeigten Verfahrens in einem zweidimensionalen Grafen der Megawattleistung zu Emissionen (NOx) zeigt.
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7 eine grafische Darstellung eines in dem Flussdiagramm aus 4 veranschaulichten Verfahren in einem dreidimensionalen Grafen der Megawattleistung zu Emissionen (NOx) zu der Zündtemperatur (T4) zeigt.
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8 eine grafische Darstellung eines beeinträchtigten Satzes von GTs in einem Grafen der Megawattleistung zu Emissionen (NOx) zeigt, die entsprechend einem in dem Flussdiagramm aus 4 gezeigten Verfahren erzeugt worden.
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9 eine beispielhafte Umgebung aufweisend ein Steuersystem entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt.
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Es wird angemerkt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu bestimmt, nur typische Aspekte der Erfindung darzustellen und sollten daher nicht als den Schutzbereich der Erfindung beschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen stellen gleiche Nummern gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie oben angegeben, bezieht sich der hierin offenbarte Gegenstand auf Einstell- und Steuersysteme. Genauer bezieht sich der hierin offenbarte Gegenstand auf Einstell- und Steuersysteme für beeinträchtigte Gasturbinen.
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Eine Wahrscheinlichkeitssteuerung ist eine Methode zum Einstellen des Betriebszustands einer Gasturbine (GT) basierend auf einer gemessenen Ausgangsleistung (in Megawatt, MW) und Stickstoffmonoxiden NO und NO2 (Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid), die gemeinsam als NOx-Emissionen bezeichnet werden. Wie hierin beschrieben, stellen verschiedene Ausführungsbeispiele das Einstellen und Steuern einer GT bereit, bei denen Fehler in NOx-Messwerten bestehen. Konventionelle Vorgehensweisen zum Berechnen und Einstellen von Steuermechanismen existieren, wo Messwertfehler bestehen (Ausgangsleistungsmesswerte in MW), aber die konventionellen Vorgehensweisen sind nicht eingerichtet, um NOx-Messwerte zu beachten und GT-Steuerfunktionen in Anbetracht von NOx-Messwerten einzustellen.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck P50 GT oder P50-Maschine auf eine durchschnittliche (oder nominelle) Gasturbine oder ähnliche Maschine in einer Flotte. Parameter, die der P50-Messung zugeordnet sind, werden als Ideal angesehen und selten, wenn überhaupt, bei einer tatsächlichen Gasturbine erreicht. Andere Begriffe, die hierin verwendet werden, können aufweisen: a) Zündtemperatur (T4), welche die durchschnittliche Temperatur stromabwärts eines Leitapparats der ersten Stufe, aber stromaufwärts der ersten Laufschaufel in der Turbine (z.B. GT); und b) T3.9, welches die Verbrennungstemperatur in der Gasturbine ist, die höher ist als die Zündtemperatur. Die Zündtemperatur, wie es auf dem Gebiet bekannt ist, kann nicht gemessen werden, wird aber von anderen Messwerten und bekannten Parametern abgeleitet. Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „angegebene Zündtemperatur“ auf die Zündtemperatur, wie sie durch eine oder mehrere Komponenten der Steuerungsausrüstung angegeben wird, z.B. einem Steuersystem, das die GT-Komponenten überwacht und/oder steuert. Die „angegebene“ Zündtemperatur stellt die beste Schätzung der Zündtemperatur von konventionellen Mess-/Testeinrichtung dar, die mit dem GT-Steuersystem verbunden sind.
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Außerdem, wie es hierin beschrieben ist, kann sich der Begriff „Basislast“ für eine bestimmte Gasturbine auf die maximale Ausgangsleistung der Gasturbine bei einer Nennzündtemperatur beziehen. Ferner, wie hierin beschrieben und auf dem Gebiet bekannt, wird sich die Basislast für eine gegebene Gasturbine basierend auf Veränderungen in Umgebungsbetriebszuständen ändern. Manchmal wird die Basislast auf dem Gebiet als „Volllast bei voller Drehzahl“ bezeichnet. Außerdem versteht es sich, dass das NOx sensitiv ist für die Brennstoffzusammensetzung und als solche wird sie in irgendeinem Einstellverfahren, das in der Gasturbine ausgeführt wird (einschließlich der hierin beschriebenen Einstellverfahren), berücksichtigt.
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Entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Vorgehensweise die folgenden Verfahren aufweisen:
- 1) Befehlen von einer oder mehreren Gasturbinen (z.B. in einer Flotte) auf eine eingerichtete Basislast (Megawattwert, NOx-Wert) basierend auf einen gemessenen Umgebungszustand. Wie hierin beschrieben, sollte(n) die GT(s) in einer idealen Situation, in einem idealen Szenario, auf die P50-(nominalen) Betriebsparameter konvergieren, einschließlich eines P50-MW-Wertes (nominalen Ausgangsleistungswertes) und eines P50-NOx-Wertes (Emissionswertes). Jedoch, wie es hier angegeben ist, tritt dies bei realen Betriebssituationen nicht auf;
- 2) Befehlen der einen oder mehreren GTs ihre Ausgangsleistung einzustellen, um mit der P50-MW(nominelle Ausgangsleistung)-Wert übereinzustimmen und Messen des aktuellen NOx-Wertes. Wie es hierin angemerkt ist, wird dieses Verfahren wahrscheinlich beitragen, jeden aktuellen NOx-Wert jeder GT näher an den P50-NOx-Wert zu bringen, wird aber dieses Ziel nicht vollständig erreichen. Zusätzlich berücksichtigt diese Ausgangsleistungseinstellung nicht einen anderen Belang, welcher die erhöhte Zündtemperatur bezogen auf deren gewünschtes Niveau ist; und
- 3) Einstellen jedes Betriebszustandes jeder GT basierend auf deren Differenz (Delta-NOx) zwischen dem gemessenen aktuellen NOx-Wert (Verfahren 2) und dem erwarteten P50-NOx-Wert für den Umgebungszustand. Der Delta-NOx-Wert kann in einen Delta-MW-Wert (der die Differenz zwischen der aktuellen Ausgangsleistung der GT und dem P50-MW-Niveau darstellt) für jede GT oder Verwendung von herkömmlichen Vorgehensweisen überführt werden. Bei diesem Verfahren hat jede GT, die von dem P50-MW-Wert abweicht, ihre Betriebszustandsanpassung durch einen festen Bruchteil von dem Delta-MW-Wert (wie er von dem Delta-NOx-Wert umgewandelt wurde), so dass er sich annähert an und dann den Delta-MW-Wert für diese GT erreicht.
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Diese Einstellung wird jede GT auf eine Linie im MW/NOx-Raum bringen, die rechtwinklig zu der P50-MW/P50-NOx-Charakteristik für diese GT ist. Die oben angegebenen allgemeinen Verfahren sind hierin genau beschrieben.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen beispielhaft bestimmte beispielhafte Ausführungen veranschaulicht sind, in denen die vorliegenden Lehren ausgeführt werden können. Diese Ausführungsbeispiele sind ausreichend genau beschrieben, um Fachleute in die Lage zu versetzen die vorliegenden Lehren auszuführen und es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und dass Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Lehren abzuweichen. Die nachfolgende Beschreibung ist daher lediglich veranschaulichend.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gasturbine (GT) 10 aufweisend ein Steuersystem 18 entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen enthält die Gasturbine 10 einen Kompressor 12, eine Brennkammer 14, eine Turbine 16, die mit dem Kompressor 12 antriebsgekoppelt ist, und ein Computersteuersystem oder eine Steuereinrichtung 18. Ein Einlasskanal 20 zu dem Kompressor 12 leitet Umgebungsluft und bei einigen Ausführungsbeispielen eingespritztes Wasser an den Kompressor 12. Der Kanal 20 kann Kanäle, Filter, Blenden oder Schall absorbierende Einrichtungen aufweisen, die zu einem Druckverlust der durch den Einlasskanal 20 und in die Einlassleitschaufel (IGV) 21 des Kompressors 12 einströmende Luft beitragen. Verbrennungsgase von der Gasturbine 10 werden durch den Auslasskanal 22 geführt. Der Auslasskanal 22 kann Schall absorbierende Materialien und Emissionssteuereinrichtungen aufweisen, die einen Gegendruck auf die Gasturbine 10 verursachen. Ein Betrag von Eingangsdruckverlusten und Gegendruck kann über die Zeit aufgrund des Hinzufügens von Komponenten zu dem Einlasskanal 20 und dem Auslasskanal 22 variieren und/oder als Folge von Staub oder Schmutz, der den Einlasskanal 20 bzw. den Auslasskanal 22 verstopft. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen treibt die Gasturbine 10 einen Generator 24 an, der elektrische Energie erzeugt.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden beschrieben, die einen Satz von GTs messen, analysieren und/oder steuern, der eine oder mehrere Gasturbinen (GTs) aufweisen kann, z.B. in einer Flotte. Es versteht sich, dass diese Vorgehensweisen gleichermaßen auf eine einzelne GT wie auch auf zwei oder mehr GTs anwendbar sind. Es versteht sich außerdem, dass der Begriff „Satz“, wie er hierin verwendet wird, eins oder mehr bedeuten kann.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen detektieren eine Mehrzahl von Steuersensoren 26 verschiedene Betriebszustände der Gasturbine 10, des Generators 24 und/oder der Umgebung während des Betriebs der Gasturbine 10. In vielen Beispielen können mehrere redundante Steuersensoren 26 denselben Betriebszustand messen. Zum Beispiel können Gruppen von redundanten Temperatursteuersensoren 26 die Umgebungstemperatur, die Kompressorauslasstemperatur, die Turbinenabgastemperatur und/oder andere Betriebstemperaturen des Gasstromes (nicht dargestellt) durch die Gasturbine 10 überwachen. Gleichermaßen können Gruppen von anderen redundanten Drucksteuersensoren 26 den Umgebungsdruck, statische und dynamische Druckniveaus am Kompressor 12, dem Abgas der Turbine 16 und/oder anderen Parameter in der Gasturbine 10 überwachen. Steuersensoren 26 können ohne Beschränkung enthalten Strömungssensoren, Drehzahlsensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilpositionssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren und/oder andere Einrichtungen, die verwendet werden können, um verschiedene Betriebsparameter während des Betriebs der Gasturbine 10 zu sensieren.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Parameter“ auf Eigenschaften, die verwendet werden können, um die Betriebszustände der Gasturbine 10 zu definieren, wie etwa Temperaturen, Drücke und/oder Gasströmungen an definierten Stellen innerhalb der Gasturbine 10. Einige Parameter werden gemessen, d.h. werden sensiert und sind direkt bekannt, während andere Parameter durch ein Modell berechnet werden und daher ermittelt und indirekt bekannt sind. Einige Parameter können am Anfang durch eine Bedienperson für die Steuereinrichtung 18 eingegeben werden. Die gemessenen, ermittelten oder durch eine Bedienperson eingegebenen Parameter stellen einen gegebenen Betriebszustand der Gasturbine 10 dar.
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Ein Brennstoffsteuersystem 28 regelt eine Menge an Brennstoffströmung von einer Brennstoffzufuhr (nicht gezeigt) zu der Brennkammer 14, eine Menge, die zwischen primären und sekundären Brennstoffdüsen (nicht gezeigt) aufgeteilt wird und eine Menge, die mit Sekundärluft gemischt wird, die in die Brennkammer 14 strömt. Das Brennstoffsteuersystem 28 kann auch eine Brennstoffart zur Verwendung in der Brennkammer 14 auswählen. Das Brennstoffsteuersystem 28 kann eine separate Einheit oder eine Komponente der Steuereinrichtung 18 sein.
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Die Steuereinrichtung (Steuersystem) 18 kann ein Computersystem sein, das zumindest einen Prozessor (nicht gezeigt) und wenigstens eine Speichereinrichtung (nicht gezeigt) enthält, das Befehle ausführt, um den Betrieb der Gasturbine 10 basierend zumindest zum Teil auf Eingaben von Steuersensoren 26 und Befehlen von menschlichen Bedienern ausführt. Die Steuereinrichtung kann z.B. ein Modell der Gasturbine 10 aufweisen. Befehle, die von der Steuereinrichtung 18 ausgeführt werden, können das Sensieren oder Modellieren von Betriebsparametern, das Modellieren von Betriebsgrenzen, das Anwenden von Betriebsgrenzenmodellen oder das Anwenden von Planungsalgorithmen sein, die den Betrieb der Gasturbine 10 steuern, wie etwa durch regeln einer Brennstoffströmung zu der Brennkammer 14. Die Steuereinrichtung 18 vergleicht Betriebsparameter der Gasturbine 10 mit Betriebsgrenzenmodellen oder Planungsalgorithmen, die durch die Gasturbine 10 verwendet werden, um Steuerausgangsgrößen zu erzeugen, wie etwa, aber nicht eingeschränkt auf, eine Zündtemperatur. Befehle, die durch die Steuereinrichtung 18 erzeugt wurden, können einen Brennstoffaktuator 27 an der Gasturbine 10 dazu veranlassen, wahlweise die Brennstoffströmung, die Brennstoffaufteilung und/oder die Art des Brennstoffes, der zwischen der Brennstoffquelle und der Brennkammer 14 geleitet wird, zu regeln. Andere Befehle können erzeugt werden, um Aktuatoren 29 zu veranlassen, eine Relativposition von IGVs 21 einzustellen, Einlassabzapfwärme einzustellen oder andere Steuervorgaben an der Gasturbine 10 zu aktivieren.
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Betriebsparameter geben allgemein Betriebszustände von Gasturbinen 10 an, wie etwa Temperaturen, Drücke und Gasströmungen, an definierten Stellen an der Gasturbine 10 und bei gegebenen Betriebsstati. Einige Betriebsparameter sind gemessen, d.h. sensiert und sind direkt bekannt, während andere Betriebsparameter durch ein Modell geschätzt werden und indirekt bekannt sind. Betriebsparameter, die geschätzt oder modelliert werden, können auch bezeichnet werden als geschätzte Betriebsparameter und können z.B. aufweisen, ohne Einschränkung, die Zündtemperatur und/oder die Abgastemperatur. Betriebsgrenzenmodelle können durch eine oder mehrere physikalische Grenzen der Gasturbine 10 definiert werden und können daher charakteristisch sein für optimale Zustände der Gasturbine 10 an jeder Grenze. Außerdem können Betriebsgrenzenmodelle unabhängig von irgendwelchen anderen Grenzen oder Betriebsbedingungen sein. Planungsalgorithmen können verwendet werden, um Vorgaben für die Turbinen Steueraktuatoren 27, 29 zu ermitteln, um die Gasturbine 10 zu veranlassen, innerhalb vorbestimmter Grenzen betrieben zu werden. Typischerweise schützen Planungsalgorithmen gegen Szenarien des ungünstigsten Falls und haben integrierte Annahmen basierend auf bestimmten Betriebsstati. Die Grenzsteuerung ist ein Verfahren, durch welches eine Steuerung, wie etwa die Steuereinrichtung 18, in der Lage ist, die Turbinensteueraktuatoren 27, 29 einzustellen, um die Gasturbine 10 zu veranlassen, in einem bevorzugten Zustand zu arbeiten.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Steuerarchitektur 200, die mit der Steuereinrichtung 18 (in 1 gezeigt) verwendet werden kann, um den Betrieb der Gasturbine 10 (in 1 gezeigt) zu steuern. Genauer ist die Steuerarchitektur 200 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen in der Steuereinrichtung 18 implementiert und enthält ein modellbasiertes Steuermodul 56 (MBC-Modul). Das MBC-Modul 56 ist ein robustes, hochgenaues, physikalisch basiertes Modell der Gasturbine 10. MBC-Module 56 empfangen gemessene Zustände als Eingangsbetriebsparameter 48. Solche Parameter 48 können aufweisen, ohne Einschränkung, einen Umgebungsdruck und eine Umgebungstemperatur, Brennstoffströmungen und Brennstofftemperatur, Einlassabzapfwärme und/oder Generatorleistungsverluste. Das MBC-Modul 56 wendet die Eingangsbetriebsparameter 48 auf das Gasturbinenmodell an, um eine nominale Zündtemperatur 50 (oder einen nominalen Betriebszustand 428) zu bestimmen. Das MBC-Modul 56 kann in irgendeiner Plattform implementiert sein, die den Betrieb der Steuerarchitektur 200 und der Gasturbine 10, wie hierin beschrieben, ermöglicht.
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Außerdem enthält die Steuerarchitektur 200 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ein adaptives Echtzeitmotorsimulationsmodul 58 (ARES-Modul), das bestimmte Betriebsparameter der Gasturbine 10 schätzt. Zum Beispiel schätzt das ARES-Modul 58 bei einem Ausführungsbeispiel Betriebsparameter, die nicht direkt sensiert werden, wie diejenigen, die durch die Steuersensoren 26 zur Verwendung in den Steueralgorithmen erzeugt werden. Das ARES-Modul 58 schätzt auch Betriebsparameter, die gemessen werden, so dass die gemessenen und die geschätzten Zustände miteinander verglichen werden können. Der Vergleich wird verwendet, um das ARES-Modul 58 automatisch einzustellen ohne den Betrieb der Gasturbine 10 zu unterbrechen.
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Das ARES-Modul 58 empfängt Eingangsbetriebsparameter 48, wie etwa, ohne Einschränkung, den Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur, die Kompressoreinlassleitschaufelposition, die Brennstoffströmung, die Einlassabzapfwärmeströmung, Generatorleistungsverluste, Einlass- und Auslasskanaldruckverluste und/oder die Kompressoreinlasstemperatur. Das ARES-Modul 58 erzeugt dann geschätzte Betriebsparameter 60, wie etwa, ohne Einschränkung, eine Abgastemperatur 62, einen Kompressorauslassdruck und/oder eine Kompressorauslasstemperatur. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet das ARES-Modul 58 die geschätzten Betriebsparameter 60 in Kombination mit Eingangsbetriebsparametern 48 als Eingangsgrößen für das Gasturbinenmodell, um Ausgangsgrößen zu erzeugen, wie etwa, z.B., eine berechnete Zündtemperatur 64.
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Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen empfängt die Steuereinrichtung 18 als eine Eingangsgröße eine berechnete Zündtemperatur 52. Die Steuereinrichtung 18 verwendet einen Komparator 70, um die berechnete Zündtemperatur 52 mit einer nominellen Zündtemperatur 50 zu vergleichen, um einen Korrekturfaktor 54 zu erzeugen. Der Korrekturfaktor 54 wird dazu verwendet, die nominale Zündtemperatur 50 in dem MBC-Modul 56 einzustellen, um eine korrigierte Zündtemperatur 66 zu erzeugen. Die Steuereinrichtung 18 verwendet einen Komparator 74, um die Steuerausgangsgrößen von dem ARES-Modul 58 und die Steuerausgangsgrößen von dem MBC-Modul 56 zu vergleichen, um einen Differenzwert zu erzeugen. Der Differenzwert wird dann in eine Kalmanfilterverstärkungsmatrix (nicht dargestellt) eingegeben, um normierte Korrekturfaktoren zu erzeugen, die an die Steuereinrichtung 18 zur Verwendung beim kontinuierlichen Einstellen des Steuermodells des ARES-Moduls übermittelt, wodurch eine verbesserte Steuerung der Gasturbine 10 ermöglicht ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel empfängt die Steuereinrichtung 18 einen Abgastemperaturkorrekturfaktor 68 als Eingangsgröße. Der Abgastemperaturkorrekturfaktor 68 kann dazu verwendet werden, die Abgastemperatur 62 im ARES-Modul 58 einzustellen.
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3 ist ein Graf, der eine Wahrscheinlichkeitssimulation der Betriebsstati einer statistisch signifikanten Anzahl von Gasturbinen 10 aus 1 zeigt, unter Verwendung des von der Steuereinrichtung 18 verwendeten Models der Gasturbine. Der Graf stellt die Ausgangsleistung gegenüber der Zündtemperatur der Gasturbine 10 dar. Die Linie 300 ist ein lineares Regressionsmodell für die Mehrzahl von Datenpunkten 308. Die Linien 302 stellen das 99%-Vorhersageintervall entsprechend der Datenpunkte 308 dar. Außerdem stellt die Linie 304 die nominelle oder konstruktiv vorgegebene Zündtemperatur 50 für die Gasturbine 10 dar und die Linie 306 stellt eine nominelle oder konstruktiv vorgegebene Ausgangsleistung für die Gasturbine 10 dar. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt die in 2 gezeigte Wahrscheinlichkeitssimulation eine ungefähre Varianz der Zündtemperatur von 80 Einheiten. Diese Varianz kann den Komponententoleranzen der Gasturbine 10 und der Messungenauigkeit der Steuereinrichtung 18 und der Steuersensoren 26 zugeschrieben werden.
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Hierin sind Vorgehensweisen zum Einstellen der Gasturbine 10 beschrieben, die das Reduzieren der Abweichung des aktuellen Betriebsstatus der Gasturbine 10 ermöglichen, z.B. der Zündtemperatur und/oder der Abgastemperatur, wodurch das Reduzieren in der Änderung der Ausgangsleistung, der Emissionen und der Lebensdauer der Gasturbine 10 ermöglicht wird. Die hierin beschriebene Vorgehensweise mit einer Wahrscheinlichkeitssteuerung kann entweder als diskretes Verfahren zum Einstellen der Gasturbine 10 während der Installation und bei verschiedenen Zeitabläufen implementiert werden oder kann innerhalb der Steuereinrichtung 18 implementiert werden, um periodisch in vorherbestimmten Intervallen und/oder kontinuierlich während des Betriebs der Gasturbine 10 abzulaufen. Diese Vorgehensweisen messen die Turbinenzündtemperatur nicht direkt, weil die Zündtemperatur ein geschätzter Parameter ist, wie es vorstehend erläutert wurde. Die Vorgehensweisen mit Wahrscheinlichkeitssteuerung können jedoch direkt gemessene Parameter bereitstellen, die starke Indikatoren für die Zündtemperatur der Gasturbine 10 sind und ermöglichen eine verbesserte Steuerung der Zündtemperatur in der Gasturbine 10.
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4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen ausgeführt wird. Wie hierin beschrieben, kann das Verfahren unter Verwendung von zumindest einer Recheneinrichtung durchgeführt (z.B. ausgeführt) werden, das als Computerprogramprodukt (z.B. ein nicht transitorisches Computerprogrammprodukt) oder auf andere Art implementiert ist, enthaltend die nachfolgenden Verfahren:
Verfahren P1: Befehlen jeder GT 10 in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau (z.B. eine Sollzündtemperatur) basierend auf einem gemessenen Umgebungszustand für jede GT 10. Wie es hierin angegeben ist, ist die Basislast (mit einer Sollzündtemperatur) mit einem Megawatt-Leistungsausgangswert und einem Emissionswert für den gemessenen Umgebungszustand verknüpft. Wie es weiter hierin angegeben ist, erreicht nicht jede GT 10 den nominellen Megawatt-Ausgangswert (P50-MW) und/oder den nominellen Emissionswert (P50-NOx) als Antwort auf das Befehlen jeder GT 10 in dem Satz von GTs auf das Basislastniveau. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele verschiebt das Verfahren des Befehlens jeder GT 10 in dem Satz von GTs zum Einstellen einer jeweiligen Ausgangslast, um mit dem nominellen MW-Ausgangswert übereinzustimmen, einen aktuellen Emissionswert für jede GT 10 näher an den nominellen Emissionswert ohne mit dem nominellen Emissionswert übereinzustimmen;
Verfahren P2: Befehlen jeder GT 10 in dem Satz von GTs eine jeweilige Ausgangsleistung einzustellen, um mit einem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionwertes für jede GT 10. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren P2 außerdem das Umwandeln der Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und dem nominellen Emissionswert für jede GT 10 in eine Differenz zwischen einem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert bei dem Umgebungszustandswert für jede GT 10 aufweisen;
Verfahren P3: Einstellung eines Betriebszustandes für jede GT 10 in dem Satz von GTs basierend auf der Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele kann das Verfahren zum Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT 10 das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT 10 in dem Satz von GTs durch einen festen Bruchteil der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert enthalten, so dass die Ausgangsleistung von jeder GT 10 sich annähert an und dann einen jeweiligen nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert erreicht. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele richtet das Einstellen des Betriebszustandes von jeder GT 10 in dem Satz von GTs durch den festen Bruchteil der Differenz zwischen dem jeweiligen Megawatt-Leistungsausgangswert und dem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert jede GT 10 an einer Linie in dem grafischen Raum aus, der die Megawatt gegenüber Emissionen darstellt, die rechtwinklig ist zu einer Nomineller-Megawatt-Leistungsausgangswert/Nominelle-Emissionen-Charakteristik für jede GT 10.
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5–7 zeigen grafische Darstellung der in 4 beschriebenen Prozesse mittels Grafen der MW-Leistung gegenüber Emissionen (NOx) mit Bezug auf einen beispielhaften Datensatz, der einen Satz (Mehrzahl) von GTs (entsprechend der GT 10) darstellt. Alle in den 5–6 dargestellten Datenpunkte beschreiben die MW-Leistung gegenüber Emissionen (NOx) bei angegebenen Zündtemperaturen, wobei „angegebene“ Zündtemperatur die Zündtemperatur ist, wie sie angezeigt oder auf andere Weise durch die Steuereinrichtung der GT 10 ausgegeben wird. Das heißt, die „angegebene“ Zündtemperatur ist nicht notwendigerweise die aktuelle Zündtemperatur (die, wie hierin beschrieben, nicht genau gemessen werden kann), sondern ist stattdessen die Zündtemperatur, wie sie durch die Steuereinrichtung (und die zugehörige Ausrüstung) der GT 10 geschätzt wurde.
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Wie es bei diesem Beispiel dargestellt ist, z.B. in 5, ist der Mittelpunkt der Linie GL eine Funktion der mittleren Zündtemperatur (T4) des Satzes von GTs. Die mittlere Verbrennungstemperatur (T3.9) ist eine Funktion von der mittleren Zündtemperatur und ist größer als die mittlere Zündtemperatur. Wie es hierin angegeben ist, wenn die mittlere Zündtemperatur steigt, tut dies auch die mittlere Verbrennungstemperatur, was bedeutet, dass die Linie GL sich zu einem größeren MW/NOx-Wert verschiebt, während sie orthogonal zu der Linie RL bleibt, die die MW/NOx-Charakteristik für die mittlere GT in dem Satz bei Basislast definiert. Die beiden mit BL bezeichneten Linien begrenzen die Linie GL und definieren die statistische Variation innerhalb des Satzes von GTs, auf zwei Sigma (Σ) von der Mittellinie RL. Die Erfinder haben durch empirische Tests entdeckt, dass die Linien BL eine +/– 10-Grad-Spanne in der aktuellen Zündtemperatur (T4) von der Linie RL darstellen, wie es entlang einer gegebenen Linie rechtwinklig zu der Linie RL gemessen wird. 6 zeigt die grafische Darstellung aus 5 mit dem Zusatz von Indikatoren für die mittlere T4 (Zündtemperatur) bei konkreten beispielhaften MW/NOx-Werten für eine Flotte von GTs entlang Linien rechtwinklig zu RL (MW/NOx-Charakteristik) und Linien BL. Die mittlere T4 (B) und die mittlere T4 (P) bei diesem Ausführungsbeispiel veranschaulichen beispielhafte Flotten bei T4 = 2410 Grad F bzw. T4 = 2430 Grad F. 6 veranschaulicht auch eine Linie PL, die ein Beispiel für eine einzige GT entlang einer Zündtemperatur (T4)-„Verlaufs“ oder -Variation, die rechtwinklig zu der MW/NOx-Charakteristik-Linie ist. PL zeigt wie sich die MW/NOx durch ein Verändern der Zündtemperatur (T4) verändert.
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7 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung des Verfahrens P3 (4), nämlich, des Einstellens eines Betriebszustandes von jeder GT in einem Satz von GTs basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und dem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand. Das heißt, wie es in 7 gezeigt ist, die GL-Ebene, die durch die Ebene der GL (5–6) durch den Zündtemperatur-(T4)-Raum hindurch definiert ist, veranschaulicht ein Modell, wo der Satz von GTs in dem Zündtemperaturraum (T4-Raum) arbeitet. Das heißt, obwohl die aktuelle Zündtemperatur (T4) für jede GT in dem Satz von GTs nicht direkt gemessen werden kann, stellt die GL-Ebene das genaueste Modell der Zündtemperatur der GTs innerhalb des Satzes von GTs dar. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele enthält das Verfahren P3 das Einstellen eines Betriebszustandes von jeder GT basierend auf einer Differenz zwischen ihren jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert (NOx-Wert) und einem nominellen (durchschnittlichen) Emissionswert (NOx-Wert) für die jeweilige GT. Das heißt, entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele wird ein Betriebszustand von jeder GT eingestellt, so dass ihr MW/NOx-Wert GL im zweidimensionalen Raum (5–6) und die GL-Ebene im dreidimensionalen Raum (7) schneidet. Der Schnittpunkt der nominellen (P50)-MW/NOx-Linien und der GL-Ebene stellt das genaueste Modell der gewünschten mittleren aktuellen Zündtemperatur (P4) dar und durch Einstellen von jeder GT 10, sich dieser GL-Ebene anzunähern, wird das Variieren der Zündtemperatur über der Flotte reduziert, was die Lebensdauer der Flotte erhöht.
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GL (und die GL-Ebene) ist eine Charakteristik wie die Gasturbinen konstruiert und gebaut sind und in dem MW/NOx-Raum ist ein Zentrum an der Schnittstelle von P50-MW und P50-NOx für den bestimmten Typ der GT 10 in einer Flotte. Die Länge von GL im zweidimensionalen Raum (z.B. der Raum zwischen den BLs, 5–6) ist definiert durch die Hardwareabweichungen von GT zu GT für einen gegebenen Typ der GT (z.B. physikalische Abweichungen beim Herstellen von zwei Maschinen mit denselben Spezifikationen). Durch das Verändern von Betriebszuständen einer GT 10, um den MW/NOx-Wert für diese GT 10 mit GL (und der GL-Ebene) auszurichten, sind die Abweichungen in der aktuellen Zündtemperatur (T4) minimiert.
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Es versteht sich, dass in einem Satz (z.B. einer Flotte) ohne Abweichung, d.h. in einer „neuen“ oder anderweitig „bereinigten“ Flotte von GTs, können die oben erläuterten Verfahren die Abweichung in der Zündtemperatur über die GTs in dieser Flotte einstellen (reduzieren). Das heißt, die beschriebenen und in Verbindung mit den 4–7 dargestellten Verfahren können den Abweichungsbereich im dreidimensionalen MW-NOx-T4-Raum über die Flotte reduzieren. Der Bereich kann tatsächlich als eine dreidimensionale Box bezeichnet werden, die ein Zentrum und einen Umfang hat. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele hierin, wenn ein Satz (z.B. eine Flotte) von GTs beeinträchtigt ist (d.h. Verschleiß und Beschädigung unterworfen ist), verschiebt sich diese dreidimensionale Box (in dem MW-NOx-T4-Raum) innerhalb des dreidimensionalen Raums und weitet sich wahrscheinlich. Außerdem, weil jede individuelle GT ein Mitglied einer gegebenen Gruppe (Flotte) ist, können die verschiedenen Ausführungsbeispiele irgendeine bestimmte GT als einen Mittelpunkt der Flottenbox (MW-NOx-T4) bestimmen, mit einer statistischen Ungenauigkeit, die mit der Größe (Varianz) der Box verknüpft ist.
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In der Lage zu sein, vorherzusagen, wo ein Satz von GTs innerhalb des MW-NOx-T4-Raums arbeiten wird, bietet einige Vorteile, z.B. a) wird der Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer besser vorhersehbar mit weniger Ungewissheit; b) wenn der Betrieb einer Flotte (in irgendeiner individuellen Maschine) geändert wird, um z.B. eine „neue“ Megawatt-Leistungsabgabe aufrecht zu halten, dann können die Auswirkungen für deren Lebensdauer vorherbestimmbarer sein; und c) sind neue Betriebsschemata machbar, wie etwa eine flache MW-Änderung über ein GT-Intervall mit einer Leistungsreduzierung bei einem „neuen“ Zustand und eine Sekundärzündung während des letzteren Teils des Intervalls, so dass MW konstant ist und die Lebensdauer ungefähr beibehalten wird.
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Wie hierin beschrieben, kann Einsatz von Parametern (eine „Box“) in dem MW-NOx-T4-Raum erzeugt werden durch:
a) Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs auf ein Basislastniveau basierend auf einem gemessenen Umgebungszustand für jede GT; Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs zum Einstellen einer jeweiligen Ausgangsleistung, um mit einem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; und Einstellen eines Betriebszustandes für jede GT in dem Satz von GTs basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweiligen gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand. Dieser Satz von Parametern minimiert Abweichungen in den GT-Betriebsparametern (z.B. MW-Ausgangsleistung, NOx und Brennstoffströmung) und der wahren (nicht messbaren) Zündtemperatur. In Betrieb mindert sich die Leistung einer GT aufgrund von Langzeitverschlechterung (normaler Verschleiß und Beschädigung) aus Gründen, wie etwa Veränderungen bei Kompressor- und Turbinenspalten, Veränderungen in aufladbaren und nicht aufladbaren Strömungen, usw. Allgemein kann eine Langzeitverschlechterung nur schwer zurückgesetzt werden ohne Haupt-GT-Komponenten zu ersetzen. Die Leistung einer GT kann auch durch etwas gemindert werden, was als „Ablagerung“ auf dem Kompressor bezeichnet wird, das z.B. durch Aufbau von Materialablagerungen aus der Kompressoreinlassluft verursacht wird. Dieses „Ablagern“ kann manchmal durch Waschen des Kompressors beseitigt werden, z.B. mit Wasser.
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Wie hierin beschrieben, enthalten verschiedene Vorgehensweisen das Ermitteln, wie die ermittelten MW-NOx-T4-Parameter für eine Flotte von GTs sich über der Zeit verändern. Das heißt, eine vierte Variable (T) ist in die hierin beschriebenen Vorgehensweisen eingeführt. Weil die Beeinträchtigung eine nichtlineare Quantität (in Bezug auf die Zeit) ist, kann sie in zwei Teilen zum Zwecke der Modellierung beachtet werden: a) eine zunehmende nicht lineare Tendenz über der Zeit; und b) eine zufällige Abweichung mit einer zunehmenden Varianz (Standardabweichung) über der Zeit. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele wird die Beeinträchtigung für eine Flotte bei bestimmten Zeitpunkten evaluiert, z.B. 6000 Betriebsstunden, 12000 Betriebsstunden, 24000 Betriebsstunden, usw. Das Evaluieren der Beeinträchtigung bei bestimmten Zeitpunkten erlaubt es die Tendenz (Teil a) als eine Mittelwertverschiebung zu behandeln, gemeinsam mit dem Zuordnen einer Zufallsvariable (Teil b) zu einer Mehrzahl (z.B. 5–10) von Hardwarevariablen.
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Zurückkommend auf das Flussdiagramm aus 4, sind verschiedene zusätzliche Verfahren veranschaulicht. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele kann das Verfahren P4, das auf das Verfahren P3 folgt, aufweisen:
Das Verfahren P4 kann eine Mehrzahl von Unterprozessen enthalten, aufweisend einen Prozess P4A: Auswählen eines Satzes von Beeinträchtigungsvariablen mit zugeordneten zufällig gewählten Beeinträchtigungswerten zum Evaluieren der Beeinträchtigung des Satzes (Flotte) von GTs. Nach dem Auswählen des Satzes von Beeinträchtigungsvariablen und folgend auf den Prozess P4A kann ein Prozess P4B das Befehlen jeder GT in dem Satz von GTs enthalten, sich auf Basislastzustände einzustellen, basierend auf einer Einstellung, die im Verfahren P3 gemacht wurde. Der Prozess P4C (der dem Prozess P4B folgt) kann das Berechnen der MW-NOx-T4-Parameter für jede GT in dem Satz von GTs enthalten, nachfolgend auf die Einstellung auf die Basislastzustände für jede GT. Der Pfad P3-P4A-P4B-P4C wird als „Verfahren-3-Studie“ bezeichnet.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Ablauf das Verfahren P3 umgehen und dieser Pfad P2-P4A-P4B-P4C wird als „Verfahren-2-Studie“ bezeichnet. In verschiedenen zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Ablauf die Verfahren P2 und P3 umgehen und dieser Pfad P1-P4A-P4B-P4C wird als „Verfahren-1-Studie“ bezeichnet. Jeder von der Verfahren-3-Studie, der Verfahren-2-Studie und der Verfahren-1-Studie kann MW-NOx-T4-Parameter für die Flotte von GTs (und jede individuelle GT) bereitstellen, die durch Beeinträchtigung verursacht wurden.
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8 zeigt eine grafische Darstellung die Beeinträchtigung des Satzes von GTs 10 mittels eines Grafen der MW-Leistung zu Emissionen (NOx) wie er in den Verfahren P4-P6 mit Bezug auf 4 beschrieben ist. Wie gezeigt, ist GL (grüne Linie) gegenüber den 5–6 sowohl nach unten verschoben (rechtwinklig zu RL), aber ist auch verlängert in den MW-NOx-Raum gegenüber ihrer Position in den 5–6 (dargestellt als GL‘). Das heißt, wenn der Satz von beeinträchtigten GTs bei einem niedrigeren MW-NOx-T4-Niveau arbeitet als der nicht beeinträchtigte Satz, aber zusätzlich wird der MW-NOx-T4-Raum, der den Satz von GTs umfasst, relativ zu den nicht beeinträchtigten Satz aufgeweitet.
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Zurückkommend auf das Flussdiagramm in 4, kann das Verfahren P4 (Auswählen des Satzes von Beeinträchtigungsvariablen) zusätzliche Unterprozesse aufweisen, wie etwa: Auswählen einer klassifizierten Untergruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung einer GT beeinflussen, aus einer größeren Gruppe von Variablen, die die Beeinträchtigung der GT beeinflussen. Das heißt, bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können dreißig (30) oder mehr Variablen die Beeinträchtigung einer GT beeinflussen. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele können die wichtigsten 5–10 Variablen ausgewählt werden. Es versteht sich, dass die GT eine mittlere Langzeitbeeinträchtigung (in Megawatt-Ausgangsleistung) hat, wie es auf dem Gebiet bekannt ist. Zusätzlich hat die logarithmische Normalverteilung dieser mittleren Langzeitbeeinträchtigung eine minimale Beeinträchtigung (0) und eine definierte maximale Beeinträchtigung, wie es auf dem Gebiet bekannt ist. Entsprechend verschiedener Ausführungsbeispielen können zusätzliche Prozesse das Simulieren der Beeinträchtigung des ausgewählten Satzes von Variablen für eine nominelle (P50-)GT und das Berechnen der MW-Ausgangsleistung beinhalten. Zusätzlich kann der Prozess das iterative Einstellen der Beeinträchtigungsvariablen für diese ausgewählten Variablen aufweisen, bis die MW-Ausgangsleistung mit der mittleren Beeinträchtigung (in MW) bei einer definierten Anzahl von Betriebsstunden (z.B. 12000 Stunden) übereinstimmt. Dieser Prozess kann auch für die maximale Beeinträchtigung bei der gleichen definierten Anzahl von Betriebsstunden wiederholt werden. Die sich ergebenden Minimum-Durchschnitt-Maximum-Werte ermöglichen die Schätzung der Parameter der logarithmischen Normalverteilung (z.B. Durchschnitt und Varianz) für jede von dem ausgewählten Satz von Beeinträchtigungsvariablen.
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9 zeigt eine beispielhafte Umgebung 802, die die Steuerung (Steuersystem 18) darstellt, die mit den GTs 10 mittels zumindest einer Recheneinrichtung 814 verbunden ist. Wie hierin beschrieben kann das Steuersystem 18 irgendwelche herkömmlichen Steuersystemkomponenten enthalten, die bei der Steuerung einer Gasturbine (GT) verwendet werden. Zum Beispiel kann das Steuersystem 18 elektrische und/oder elektromechanische Komponenten zum Betätigen von einer oder mehreren Komponenten in der GT bzw. in den GTs 10 aufweisen. Das Steuersystem 18 kann herkömmliche computerbasierte Unterkomponenten, wie etwa einen Prozessor, einen Speicher, Eingabe-/Ausgabemittel, einen Bus, usw. aufweisen. Das Steuersystem 18 kann dazu eingerichtet sein (z.B. programmiert) um Funktionen basierend auf Betriebszuständen von einer externen Quelle (z.B. zumindest einer Recheneinrichtung 814) auszuführen und/oder kann vorprogrammierte (kodierte) Befehle basierend auf Parametern von der GT bzw. von den GTs 10 enthalten.
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Das System 802 kann auch zumindest eine Recheneinrichtung 814 aufweisen, die mit dem Steuersystem 18 und der GT bzw. den GTs 10 verbunden ist (z.B. verdrahtet und/oder drahtlos). Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Recheneinrichtung 814 funktionsgekoppelt mit der GT bzw. den GTs 10, z.B. mittels einer Mehrzahl von herkömmlichen Sensoren, wie etwa Strömungsmessern, Temperatursensoren, usw., wie es hierin beschrieben ist. Die Recheneinrichtung 814 kann mit dem Steuersystem 18 kommunikationsverbunden sein, z.B. mittels herkömmlicher verdrahteter und/oder drahtloser Mittel. Das Steuersystem 18 ist dazu eingerichtet, die GT bzw. die GTs 10 während des Betriebs zu überwachen entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele.
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Ferner ist die Recheneinrichtung 814 in Kommunikationsverbindung mit einer Bedienperson 836 gezeigt. Eine Bedienperson 836 kann z.B. ein Programmierer oder Betreiber sein. Interaktionen zwischen diesen Komponenten und der Recheneinrichtung 814 sind woanders in dieser Anmeldung beschrieben.
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Wie es hierin angegeben ist, können eine oder mehrere der Verfahren, die hierin beschrieben sind, z.B. durch zumindest eine Recheneinrichtung ausgeführt werden, wie etwa die Recheneinrichtung 814, wie sie hierin beschrieben ist. In anderen Fällen können eine oder mehrere dieser Verfahren gemäß einem computerimplementierten Verfahren ausgeführt werden. In noch anderen Ausführungsbeispielen können eine oder mehrere dieser Verfahren durch Ausführen eines Computerprogrammcodes (z.B. das Steuersystem 18) auf zumindest einer Recheneinrichtung (z.B. die Recheneinrichtung 814) ausgeführt werden, was die zumindest eine Computereinrichtung dazu veranlasst, ein Verfahren auszuführen, z.B. das Einstellen zumindest einer GT 10 entsprechend den Vorgehensweisen, die hierin beschrieben sind.
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Genauer ist eine Computereinrichtung 814 gezeigt, die eine Verarbeitungskomponente 122 (z.B. einen oder mehrere Prozessoren), eine Speicherkomponente 124 (z.B. eine Speicherhierarchie) und eine Eingabe-Ausgabe-Komponente (I/O-Komponente) (z.B. eine oder mehrere I/O-Schnittstellen und/oder Einrichtungen) und Kommunikationsverbindungen 128 aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel führt die Verarbeitungskomponente 122 ein Programmcode aus, wie etwa das Steuersystem 18, der zumindest teilweise in der Speicherkomponente 124 enthalten ist. Während des Ausführens des Programmcodes kann die Verarbeitungskomponente 122 Daten verarbeiten, was zum Lesen und/oder Schreiben der Daten in/aus der Speicherkomponente 124 und/oder der I/O-Komponente 126 zur weiteren Verarbeitung führen kann. Die Verbindungen 128 stellen eine Kommunikationsverbindung zwischen jedem von den Komponenten in der Recheneinrichtung 814 bereit. Die I/O-Komponente 126 kann einen oder mehrere Mensch-I/O-Einrichtungen oder Speichereinrichtungen aufweisen, was eine Bedienperson 836 in die Lage versetzen kann, mit der Recheneinrichtung 814 und/ oder einer oder mehreren Kommunikationseinrichtungen zu interagieren, um der Bedienperson 136 und/oder CS 138 in die Lage zu versetzen, mit der Recheneinrichtung 814 unter Verwendung von irgendeiner Art von Kommunikationsverbindung zu kommunizieren. Insoweit kann das CC-Einrichtungslastüberwachungssystem 16 einen Satz von Schnittstellen (z.B. grafische Bedienerschnittstelle(n), Anwendungsprogrammschnittstelle und/oder dergleichen) steuern, der eine Mensch- und/oder System-Interaktion mit dem Steuersystem 18 ermöglicht.
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In jedem Fall kann die Recheneinrichtung 814 einen oder mehrere Universalrechenbauelemente (z.B. Recheneinrichtungen) aufweisen, die in der Lage sind darauf installierten Programmcode auszuführen. Wie es hierin verwendet wird, versteht es sich, dass „Programmcode“ irgendeine Sammlung von Befehlen in irgendeiner Sprache, irgendeinem Code oder Notation meint, dass eine Recheneinrichtung mit einer Informationsverarbeitungsfähigkeit dazu veranlasst, eine bestimmte Funktion entweder direkt oder nach irgendeiner Kombination des folgenden auszuführen: (a) Umwandlung in eine andere Sprache, einen anderen Code oder eine andere Notation; (b) Reproduktion in einer anderen materiellen Form; und/oder (c) Dekomprimierung. Insoweit kann das Einrichtungslastüberwachungssystem 16 als irgendeine Kombination von Systemsoftware und/oder Anwendungssoftware ausgeführt werden. In jedem Fall ist der technische Effekt der Recheneinrichtung 814 das Einstellen von zumindest einer GT 10 entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele hierin.
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Außerdem kann das Steuersystem unter Verwendung eines Satzes von Modulen 132 implementiert werden. In diesem Fall kann ein Modul 132 die Recheneinrichtung 814 in die Lage versetzen, einen Satz von Aufgaben, die durch das Steuersystem 18 verwendet wird, auszuführen und kann separat entwickelt und/oder implementiert werden unabhängig von anderen Teilen des Steuersystems 18. Das Steuersystem 18 kann Module 132 enthalten, die eine besondere Verwendung Maschine/Hardware und/oder Software aufweisen. Unabhängig davon versteht es sich, dass zwei oder mehr Module und/oder Systeme können einige/die gesamte ihrer jeweiligen Hardware und/oder Software teilen. Außerdem versteht es sich, dass einige der hierin beschriebenen Funktionalitäten nicht implementiert sein können oder zusätzliche Funktionalitäten als Teil der Recheneinrichtung 814 enthalten sein können.
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Wenn die Recheneinrichtung 814 mehrere Recheneinheiten aufweist, kann jede Recheneinheit nur einen Teil des Steuersystems 18, das darin realisiert ist, aufweisen (z.B. ein oder mehrere Module 132). Jedoch versteht es sich, dass die Recheneinrichtung 814 und das Steuersystem 18 nur beschreibend sind für verschiedene mögliche äquivalente Computersysteme, die ein hierin beschriebenes Verfahren ausführen können. Insoweit kann die Funktionalität, die durch die Recheneinrichtung 814 und das Steuersystem 18 bereitgestellt werden, in anderen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise durch eine oder mehrere Recheneinheiten implementiert sein, die irgendeine Kombination von Universal- und/oder für einen bestimmten Zweck eingerichtete Hardware mit oder ohne Programmcode aufweist. Bei jedem Ausführungsbeispiel kann die Hardware und der Programmcode, wenn er enthalten ist, durch Verwenden von Standardingenieurstätigkeit bzw. Standardprogrammiertechniken erzeugt werden.
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Unabhängig davon, wenn die Recheneinrichtung 814 mehrere Recheneinheiten aufweist, können diese Recheneinheiten über irgendeine Art von Kommunikationsverbindung kommunizieren. Außerdem, während ein hierin beschriebenes Verfahren ausgeführt wird, kann die Recheneinrichtung 814 mit einem oder mehreren anderen Computersystem unter Verwendung von irgendeiner Art von Kommunikationsverbindung kommunizieren. In beiden Fällen kann die Kommunikationsverbindung irgendeine Kombination von verschiedenen Arten von drahtgebundener und/ oder drahtloser Verbindung aufweisen; irgendeine Kombination von einem oder mehreren Arten von Netzwerken aufweisen; und/ oder irgendeine Kombination von verschiedenen Arten von Übertragungstechniken und Übertragungsprotokollen verwenden.
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Wie es hierin beschrieben ist, ermöglicht das Steuersystem 18 die Recheneinrichtung 814 zum Steuern und/oder Einstellen von zumindest einer GT 10. Das Steuersystem 18 kann Logik zum Ausführen von einer oder mehrerer hierin beschriebener Aktionen enthalten. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Steuersystem 18 Logik aufweisen, um die oben angegebenen Funktionen auszuführen. Strukturell kann die Logik irgendeine Vielzahl von Formen aufweisen, wie etwa ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA), einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder irgendeine andere Maschinenstruktur für einen bestimmten Zweck, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die Logik kann irgendeine Vielzahl von Formen aufweisen, wie etwa Software und/oder Hardware. Jedoch, zum Zwecke der Veranschaulichung, wird das Steuersystem 18 und die darin enthaltene Logik hierin als eine Maschine für eine besondere Verwendung beschrieben. Aus der Beschreibung versteht es sich, dass, während die Logik veranschaulicht ist als jede von den oben angegebenen Funktionen aufweisend, nicht alle von diesen Funktionen entsprechend der Lehren dieser Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist, notwendig sind.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Steuersystem 18 eingerichtet sein, die Betriebsparameter von einer oder mehreren GT(s) 10 zu überwachen, wie es hierin beschrieben ist. Außerdem ist das Steuersystem dazu eingerichtet, eine oder mehrere GT(s) 10 zu befehlen, um diese Betriebsparameter zu modifizieren, um die Steuer- und/oder Einstellfunktionen zu erreichen, die hierin beschrieben sind.
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Es versteht sich, dass in dem gezeigten und hierin beschriebenen Flussdiagramm andere Verfahren ausgeführt werden können, die nicht dargestellt sind und dass die Reihenfolge der Verfahren neu angeordnet werden kann entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele. Außerdem können Zwischenverfahren zwischen einem oder mehreren der beschriebenen Verfahren ausgeführt werden. Der Ablauf der Verfahren, wie er gezeigt und hierin beschrieben ist, ist nicht als die verschiedenen Ausführungsbeispiele beschränkend auszulegen.
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In jedem Fall ist der technische Effekt der verschiedenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung, aufweisend, z.B. das Steuersystem 18, das Steuern und/oder Einstellen einer oder mehrerer GT(s) 10, wie es hierin beschrieben ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen, können Komponenten, die als miteinander „verbunden“ beschrieben werden entlang einer oder mehrerer Schnittstellen aneinander gefügt sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können diese Schnittstellen Zusammenfügungen zwischen unterschiedlichen Komponenten enthalten und in anderen Fällen können diese Schnittstellen eine feste und/oder integral ausgebildete Verbindung aufweisen. Das heißt, in einigen Fällen können Komponenten, die miteinander „verbunden“ sind gleichzeitig ausgeführt sein, um ein einziges fortgesetztes Element zu bilden. Jedoch können diese verbundenen Komponenten bei anderen Ausführungsbeispielen als separate Elemente ausgeführt und anschließend durch bekannte Verfahren (z.B. Befestigen, Ultraschallschweißen, Bonden) verbunden werden.
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Wenn ein Element oder Schicht bezeichnet wird als „auf einem“, „schlüssig mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht, kann es direkt auf, schlüssig mit, verbunden mit oder gekoppelt mit einem anderen Element oder der anderen Schicht sein oder es können Zwischenelemente oder Zwischenschichten vorhanden sein. Im Unterschied, wenn ein Element bezeichnet wird als „direkt auf“, „direkt eingreifend mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht, können keine Zwischenelemente oder Zwischenschichten vorhanden sein. Andere Worte, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf gleicher Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „unmittelbar zwischen“, „benachbart“ gegenüber „unmittelbar benachbart“, usw.). Wie es hierin verwendet wird, enthält der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von dem einen oder mehreren der entsprechend aufgelisteten Elemente.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens von bestimmten Ausführungsbeispielen und ist nicht dazu gedacht, die Offenbarung zu beschränken. Wie hierin verwendet sind die Singularformen des bestimmten und unbestimmten Artikels dazu bestimmt, die Mehrzahlformen auch zu enthalten, solange im Kontext nicht deutlich etwas anderes angegeben ist. Es sollte auch verstanden werden, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Befehle, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein von zusätzlichen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Befehlen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Die schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich des bevorzugten Ausführungsbeispiels und auch um irgendeinen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, einschließlich des Herstellens und des Verwendens von irgendwelche Einrichtungen oder Systemen und des Ausführens von irgendwelchen beinhalteten Verfahren. Der patentierbare Bereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele enthalten, die Fachleuten offenbar werden. Solche anderen Beispiele sind dazu bestimmt, innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche zu liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente aufweisen ohne substantielle Unterschiede gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele enthalten ein System 18 mit: zumindest einer Recheneinrichtung 814, die dazu eingerichtet ist, einen Satz von Gasturbinen (GTs) 10 durch Ausführen von Aktionen einzustellen, aufweisend: Befehlen jeder GT 10 in einem Satz von GTs 10 auf ein Basislastniveau basierend auf einem gemessenen Umgebungszustand für jede GT 10; Befehlen jeder GT 10 in dem Satz von GTs 10 eine jeweilige Ausgangsleistung einzustellen, um mit einem nominellen Megawatt-Leistungsausgangswert übereinzustimmen und anschließend Messen eines aktuellen Emissionswertes für jede GT; Einstellen eines Betriebszustands für jede GT 10 in dem Satz von GTs 10 basierend auf einer Differenz zwischen dem jeweils gemessenen aktuellen Emissionswert und einem nominellen Emissionswert bei dem Umgebungszustand; und Berechnen einer Beeinträchtigung für jede GT 10 in dem Satz von GTs 10 über eine Zeitdauer.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gasturbine (GT)
- 12
- Kompressor
- 14
- Brennkammer
- 16
- Turbine
- 18
- Steuersystem
- 20
- Einlasskanal
- 22
- Auslasskanal
- 24
- Generator
- 26
- Steuersensoren
- 27
- Brennstoffaktuator
- 28
- Brennstoffsteuersystem
- 29
- Aktuatoren
- 48
- Eingabebetriebsparameter
- 50
- nominelle Zündtemperatur
- 52
- berechnete Zündtemperatur
- 54
- Korrekturfaktor
- 56
- modellbasiertes Steuermodul (MBC-Modul)
- 58
- Echtzeitmaschinensimulationsmodul (ARES-Modul)
- 60
- Betriebsparameter
- 62
- Abgastemperatur
- 64
- berechnete Zündtemperatur
- 66
- korrigierte Zündtemperatur
- 68
- Eingabe Abgastemperaturkorrekturfaktor
- 70
- Komparator
- 74
- Komparator
- 122
- Verarbeitungskomponente
- 124
- Speicherkomponente
- 126
- Eingabe-Ausgabe-Komponente (I/O-Komponente)
- 128
- Kommunikationsverbindung
- 136
- Bedienperson
- 132
- Module
- 138
- CS
- 200
- Steuerarchitektur
- 300
- Linie
- 302
- Linien
- 304
- Linie
- 306
- Linie
- 308
- Punkte
- 814
- Recheneinrichtung
- 836
- Bedienperson
- 802
- System
