JP2009144713A - 再循環排気ガスの流量を制御するための方法 - Google Patents

再循環排気ガスの流量を制御するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2009144713A
JP2009144713A JP2008313983A JP2008313983A JP2009144713A JP 2009144713 A JP2009144713 A JP 2009144713A JP 2008313983 A JP2008313983 A JP 2008313983A JP 2008313983 A JP2008313983 A JP 2008313983A JP 2009144713 A JP2009144713 A JP 2009144713A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
fraction
component
current
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008313983A
Other languages
English (en)
Inventor
Ii Joell R Hibshman
ジョエル・アール・ヒブスマン，ザ・セカンド
Jason D Fuller
ジェイソン・ディー・フラー
Noemie Dion Ouellet
ノエミー・ディオン・ウエレット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2009144713A publication Critical patent/JP2009144713A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
    • F05D2270/083—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases by monitoring combustion conditions
    • F05D2270/0831—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases by monitoring combustion conditions indirectly, at the exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

【課題】排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム（１０７）を制御するための方法を提供すること。
【解決手段】ＥＧＲシステム（１０７）は、再循環前に排気流（１７０）内の少なくとも１つの成分の除去及び隔離を可能にすることができる。本方法は、少なくとも１つの成分のレベルをモニタしＥＧＲ再循環比率を調整することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガス再循環システムに関し、より具体的には、再循環システム方式によって処理した後にターボ機械に再流入する排気ガスの量を制御するための方法及びシステムに関する。
窒素酸化物（以下においては、ＮＯｘ）、二酸化炭素（以下においては、ＣＯ2）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）エミッションの環境に対する長期にわたる影響についての関心が益々大きくなってきている。ガスタービンのようなターボ機械が放出する可能性があるエミッションの許容可能レベルは、厳しく規制されている。ターボ機械のオペレータは、放出されるＮＯｘ、ＣＯ2及びＳＯｘのレベルを低下させる方法を切望している。
排気流内には、大量の凝縮可能な蒸気が存在する。これらの蒸気には通常、水、酸、アルデヒド、炭化水素、硫黄酸化物及び塩素化合物のような多様な成分が含まれる。これらの成分は、未処理のまま放置されてターボ機械への流入が許された場合には、内部構成部品の腐食及び汚損を加速することになる。
排気ガス再循環（ＥＧＲ）は一般的に、放出排気の一部分をターボ機械の吸入部分を通して再循環させることを含む。排気は次に、燃焼に先立って流入空気流と混合される。ＥＧＲプロセスは、濃縮ＣＯ2の除去及び隔離を可能にし、且つＮＯｘ及びＳＯｘエミッションレベルもまた低下させることができる。
現在公知のＥＧＲシステムには、幾つかの懸案事項が存在する。再循環排気の量及び比率は、限定ではないが、燃焼器の安定性、エミッション、圧縮機の安定性及び構成部品の寿命を含むターボ機械の作動性に影響を与える。
米国特許第６１７３５６２号明細書 米国特許第５７９４４３１号明細書 米国特許第６２０２４００号明細書 ROKKE, PETTER and JOHAN E. HUSTAD, "Exhaust Gas Recirculation in Gas Turbines for Reduction of CO2 Emissions; Combustion Testing with Focus on Stability and Emissions", Int. J. of Thermodynamics, Vol. 8 (No.4), pp.167-173. Sept 2005. WILKES, C. and B. GERHOLD, "NOx Reduction From a Gas Turbine Combustor Using Exhaust Gas Recirculation." ASME 80-JPGC/GT-5, Joint Power Generation Conference, Phoenix, AZ, September 28-October 2, 1980.
上記の理由により、ＥＧＲシステムから流出した吸入流体の組成を制御するための方法及びシステムに対する必要性が存在する。本方法及びシステムは、ターボ機械に再流入する排気ガスの流量を制御すべきである。本方法及びシステムは、制御パラメータとして再循環排気の流量を使用すべきである。
本発明の実施形態によれば、ターボ機械によって生成される排気流を制御する方法であって、該方法が、少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置と少なくとも１つの流量制御装置とを備えた少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを設けるステップと、質量流量制御システムを利用するステップと、を含み、質量流量制御システムを利用するステップが、ターボ機械の吸入セクションに流入する吸入流体内に排気流の一部分を含むターゲットＥＧＲ分率を受けるステップと、現在のＥＧＲ分率を決定するステップと、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定するステップと、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲外にある場合に、排気流のＥＧＲ比率を調整するステップと、を含む。
本発明の別の実施形態によれば、ターボ機械によって生成される排気流を制御する方法であって、該方法が、少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置と少なくとも１つの流量制御装置とを備えた少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを設けるステップと、質量流量制御システムを利用するステップと、を含み、質量流量制御システムを利用するステップが、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを受け取るステップと、ターゲットＥＧＲ分率を決定するステップと、現在のＥＧＲ分率を決定するステップと、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定するステップと、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲外にある場合に、排気流のＥＧＲ比率を調整するステップと、を含む。
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる構造及び動作を有する他の実施形態も、本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。
本明細書では、特定の用語は、専ら読者の便宜のために使用しており、本発明の技術的範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上方」、「下方」、「左側」、「右側」、「前部」、「後部」、「頂部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」、「後方」等々のような用語は、図に示す構成を単に記述しているに過ぎない。実際には、本発明の実施形態の１以上の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従ってこれらの用語は、特に断わらない限り、そのような様々な形態を含むものと理解されたい。
ＥＧＲ比率は、ターボ機械の吸入セクションに流入する排気流の比率及び量と考えることができる。吸入流体の組成は、限定ではないが、排気流、吸入空気、並びに前述の成分及びその組合せの少なくとも１つを含む。
本発明は、限定ではないが、高出力ガスタービン、航空転用ガスタービン又は同様のもの（以下においては、「ガスタービン」と呼ぶ）のようなガス状流体を生成する様々なターボ機械に適用することができる。本発明の実施形態は、単一のガスタービン又は複数のガスタービンのいずれかに適用することができる。本発明の実施形態は、単純サイクル又は複合サイクル構成で作動するガスタービンに適用することができる。
次に、幾つかの図を通して様々な参照符号が同様の要素を表わす図を参照すると、図１は、その中で本発明の実施形態が作動する環境を示す概略図である。図１は、限定ではないが、ターボ機械１０５と、ＥＧＲシステム１０７と、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１５５と、排気筒１６５とを有する発電プラントサイトのようなサイト１００を示している。それに代えて、本発明は、ＨＲＳＧ１５５を有しないサイト１００と統合することができる。
ＥＧＲシステム１０７は、複数の要素を含む。これら要素の構成及びシーケンスは、排気流１７０の組成及びＥＧＲシステム１０７の構成部品で使用する冷却流体の種類によって決めることができる。更に、ＥＧＲシステム１０７の別の実施形態は、下記で説明する構成部品と比較して付加的な又はより少ない構成部品を含むことができる。従って、図１とは異なる様々な配置及び／又は構成を本発明の実施形態と統合することができる。
図１に示すように、ＥＧＲシステム１０７は、混合ステーション１１５、吸入調整装置１２０、バイパス調整装置１２５、バイパス排気筒１３０、少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置１３５、下流側温度調整装置１４０、成分低減システム１４５、上流側温度調整装置１５０、少なくとも１つの排気調整装置１６０、及び少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を含む。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、現在のＥＧＲ流量、少なくとも１つの成分の濃度、又はこれらの組み合わせの内の少なくとも１つに関する直接又は間接データを提供することができる。
一般的に、ＥＧＲシステム１０７で使用するプロセスは、排気流１７０を冷却すること、排気流１７０内の前述の成分を低減し且つ除去すること、次に排気筒１６５を通して吸入セクション１１０から流れる排気流１７０を吸入空気と混合して吸入流体を形成することを含むことができる。ＥＧＲシステム１０７は、排気流１７０の温度を飽和温度まで低下させることができ、この飽和温度において、前述の成分を凝縮させ且つ次に除去することができる。それに代えて、ＥＧＲシステム１０７はまた、排気流１７０の温度を低下させ且つ該排気流１７０にスクラビングプロセス（又は同様のもの）を使用して前述の成分を除去することができる。
ＥＧＲシステム１０７が作動している間に、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、排気流１７０の流量を求めることができ、該排気流を用いて、ＥＧＲ分率を決定することができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、ターボ機械１０５の吸入セクション１１０に隣接して配置することができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を用いて、吸入流体内の少なくとも１つの成分の濃度を決定することができる。
明らかなように、本発明は、方法、システム又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化したコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
あらゆる好適なコンピュータ可読媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、限定ではないが、例えば電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、１以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットを支持するもののような伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれることになる。例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより、プログラムを電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるときには、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、プログラムをプリントする紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ７（商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋或いは同様のもののようなオブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、或いは全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実行することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。
本発明は、ＥＧＲシステムから出てタービン機械の吸入部分に入る作動流体とみなすことができる吸入流体の組成を制御する技術的効果を有する。
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実行する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックで指定された機能／動作を実行するステップを提供するようにする。
本発明は、ターボ機械１０５の吸入流体を自動的に又は連続的にモニタして、吸入セクション１１０に流入させなければならない排気流１７０の量を決定するように構成することができる。それに代えて、制御システムは、開始動作に対してユーザの動作を必要とするように構成することができる。本発明の制御システムの実施形態は、スタンドアロンシステムとして機能させることができる。それに代えて、制御システムは、タービン制御又はプラント制御システムのようなブローダシステム内においてモジュール又は同様のものとして組込むことができる。限定ではないが、例えば本発明の制御システムは、ＥＧＲシステム１０７を作動させる制御システムと統合することができる。
次に、本発明の実施形態による、ＥＧＲ成分制御システムを利用する方法２００の実施例を示すフローチャートである図２を参照する。方法２００は、例えば限定ではないが、ステップ２１０から２６０において機能することができる少なくとも１つのＥＧＲ成分制御システムを含むことができる。本発明の実施形態では、ＥＧＲシステム１０７は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと統合することができる。ＧＵＩにより、オペレータは以下に説明する方法２００を進むことができるようになる。ＧＵＩはまた、ＥＧＲシステム１０７の状態に関する少なくとも１つの通知を提供することができる。
本方法２００のステップ２１０において、ＥＧＲシステム１０７は、上述のように排気流１７０を処理することができる。ターボ機械１０５の形式及び／又は動作に応じて、発生した排気は、約１０，０００Ｌｂ／ｈｒ〜約５０，０００，０００Ｌｂ／ｈｒの流量及び約１００°Ｆ〜約１，１００°Ｆの温度を有することができる。
ステップ２１０において、本方法２００は、ターゲットＥＧＲ分率を受けることができる。ＥＧＲ分率は、排気流１２１の流量とみなすことができる。或いは、限定ではないが、吸入流体内の排気流１７０の百分率などの量とみなすことができる。ここで、ＥＧＲ分率は、排気流１７０の質量流量を吸入空気の質量流量で除算することによって求めることができる。
本発明の実施形態では、本方法２００は、ＥＧＲシステム１０７を作動させる制御システムからＥＧＲ分率を自動的に受けることができる。本発明の別の実施形態では、ユーザは、ＥＧＲ分率を入力することができる。
ステップ２３０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを決定することができる。本方法２００は、同成分保存（ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ）エンジン又は同様のものを利用してターゲットレベルを決定することができる。同成分保存エンジンは、ターゲットＥＧＲ分率と共に複数のターボ機械運転データを組入れて、ターゲットレベルを計算することができる。複数のターボ機械運転データは、少なくとも１つの燃料組成、ターボ機械１０５の圧縮機空気流量及びターボ機械１０５の燃料流量を含むことができる。少なくとも１つの燃料組成は、限定ではないが、ターボ機械１０５の燃焼システムに流入する燃料の組成、及びターボ機械１０５と統合され且つ補助ボイラ又はその組合せを含むことができる補助燃焼システムにおいて使用する燃料の組成を含むことができる。
同成分保存エンジンは、物理式又は同様のものを組入れて、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを計算することができる。
同成分保存エンジンは、物理方程式又は同様のものを組入れて、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを計算することができる。限定ではないが、例えば同成分保存エンジンは、ターゲットＥＧＲ質量分率、燃料流量、燃料組成、及びターボ機械１０５吸入流量の関数としてターゲット燃料排気ＣＯ2モル分率を計算することができる。ターゲット排気ＣＯ2モル分率値は、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５によって測定したＣＯ2モル分率と比較することができる。比較プロセスにより、本方法２００がＥＧＲ流量のフィードバック制御に使用することができる誤差信号を得ることができる。
更に、下記に示すように、標準的な空気中で炭化水素燃料を燃焼させるターボ機械１０５における燃焼反応は、モル係数を使用して式１によって記述することができる。
Figure 2009144713
 ここで、「燃料組成」は、炭素及び水素の下付文字α及びγにより定義される。式２に示すように、過剰な酸素質量係数ｅは、ＥＧＲ質量分率（ＸEGR）、圧縮機吸入質量流量（Ｗｃ）及び燃料質量流量（ＷF）の関数として計算することができる。
Figure 2009144713
 無水（乾燥）ベースでのターゲット排気ＣＯ2モル分率（ｙｃｏ2＿target）は、式３に従って式１における反応から計算することができる。
Figure 2009144713
 式１〜式３は、ＣＯ2以外の成分について、或いは異なる作動流体又は燃料タイプで運転されるターボ機械１０５についての同様の同成分保存計算を行うように適合させることができる。上述のように、成分には、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はこれらの組合せの内の少なくとも１つが含まれる。
ステップ２４０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルを求めることができる。上述のように、ＥＧＲシステム１０７は、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を含むことができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、少なくとも１つの成分の現在レベルに関するデータをもたらすことができるセンサ、トランスミッタ及び同様の装置を含むことができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を配置することにより、吸入流体の組成に関するフィードバックを得ることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、ターボ機械１０５の燃焼システムの上流側及び下流側に設置されて、フィードバックの精度を高めることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、本方法２００を作動させるのに使用する制御システムと統合することができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５によって得られたデータを使用して、少なくなくとも１つの成分の現在レベルを直接的又は間接的に求めることができる。
ステップ２５０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが成分範囲内にあるか否かを判定することができる。この場合、本方法２００は、少なくとも１つの成分に関して、ステップ２３０において決定したターゲットレベルとステップ２４０において求めた現在レベルとを比較する。本発明の実施形態では、オペレータは、この成分範囲を決定することができる。本発明の別の実施形態では、この範囲を自動的に決定することができる。限定ではないが、例えばターゲットレベルが１であり、また現在レベルが約０．９５〜約１．０５である場合には、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが範囲内にあると判定することができる。
更に、限定ではないが、例えばターボ機械１０５は、３０％のターゲットＥＧＲ質量分率、ほぼ０．０１９の燃料／圧縮機吸入流量比、並びに０．０５１のターゲット排気ＣＯ2モル分率（乾燥）を生じる９７％メタン（ＣＨ４）、２％エタン（Ｃ２Ｈ６）及び１％プロパン（Ｃ３Ｈ８）からなる燃料組成物で運転することができる。本方法２００では、ＥＧＲ流量を調整して、０．００５〜０．２５の測定ＣＯ2モル分率の範囲にわたってターゲットの＋／−０．００１の範囲内にある測定排気ＣＯ2モル分率（乾燥）を維持することができる。
少なくとも１つの成分のレベルが範囲外である場合には、本方法２００は、ステップ２６０に進むことになり、そうでない場合には、本方法２００は、ステップ２１０に戻ることになり、少なくとも１つの成分が範囲外になるまでステップ２１０〜２６０を繰り返すことができる。
ステップ２６０において、本方法２００は、ＥＧＲ比率を調整することができる。上述のように、ＥＧＲ比率は、吸入流体が形成される混合ステーション１１５に流入する排気流１７０の比率及び量と考えることができる。
本発明の実施形態は、ＥＧＲシステム１０７の構成部品を利用してＥＧＲ比率を調整することができる。限定ではないが、例えば方法２００は、以下の機能、すなわち、限定ではないが、ＥＧＲファン速度のようなＥＧＲ流れ調整装置１３５の速度を調整するステップと、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップと、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップとの少なくとも１つを組込むことができる。流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はこれらの組合せの少なくとも１つを含むことができる。
本発明の実施形態では、ＧＵＩは、ＥＧＲ比率を調整する必要がある場合にユーザに通知を行うことができる。
図３は、本発明の実施形態による、吸入流体のＥＧＲ比率を制御する方法３００の実施例を示すフローチャートである。本方法３００は、限定ではないが、例えば以下のステップ３１０から３５０で機能することができる少なくとも１つのＥＧＲ質量流量制御システムを含むことができる。本発明の実施形態において、ＥＧＲシステム１０７は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと統合することができる。ＧＵＩにより、オペレータは以下に説明する方法３００を進むことができるようになる。ＧＵＩはまた、ＥＧＲシステム１０７の状態に関する少なくとも１つの通知を提供することもできる。
本方法のステップ３１０において、ＥＧＲシステム１０７は、上述のように排気流１７０を処理することができる。上述のように、発生した排気は、約１０，０００Ｌｂ／ｈｒ〜約５０，０００，０００Ｌｂ／ｈｒの流量及び約１００°Ｆ〜約１，１００°Ｆの温度を有することができる。
ステップ３２０において、方法３００は、ターゲットＥＧＲ分率を受けることができる。ＥＧＲ分率は、限定ではないが、吸入流体内の排気流１７０の百分率などの量とみなすことができる。ＥＧＲ分率は、排気流１７０の質量流量を吸入空気の質量流量で除算することによって求めることができる。本発明の実施形態では、本方法３００は、ＥＧＲシステム１０７を作動させる制御システムからＥＧＲ分率を自動的に受けることができる。本発明の別の実施形態では、ユーザは、ＥＧＲ分率を入力することができる。
ステップ３３０において、本方法３００は、現在のＥＧＲ分率を求めることができる。本発明の実施形態は、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５から現在のＥＧＲ比率データを受け取ることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、排気流１７０の現在の流量に関するデータをもたらすことができるセンサ、トランスミッタ、及び同様の装置を含むことができる。ＥＧＲ比率データを用いて、ＥＧＲ分率を求めることができる。本発明の代替の実施形態において、現在のＥＧＲ分率を求めるために少なくとも１つのエネルギバランスを用いることができる。
エネルギバランスは一般に、システムに入るエネルギは同じシステムから出るエネルギに等しいことを一般的に述べた、エネルギの保存に基づくことができる。本発明の実施形態のエネルギバランスは、式４に示されており、ＥＧＲ分率を求めるのに用いることができるＷEGRについて解くことができる。
Figure 2009144713
 ステップ３４０において、本方法３００は、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定することができる。この場合、本方法３００は、ステップ３２０で決定したターゲットＥＧＲ分率と、ステップ３３０で決定した現在のＥＧＲ分率とを比較する。本発明の実施形態において、オペレータは、公差帯域又は同様のものとすることができる範囲を決定することができる。本発明の代替の実施形態において、この範囲は自動的に決定することができる。限定ではないが、例えばターゲットＥＧＲ分率が１であり、また現在ＥＧＲ分率が約０．９５〜約１．０５である場合には、本方法３００は、現在ＥＧＲ分率が範囲内にあると判定することができる。
現在ＥＧＲ分率が範囲外である場合には、本方法３００はステップ３５０に進むことになり、そうでない場合には、本方法３００はステップ３１０に戻り、現在ＥＧＲ分率が範囲外になるまでステップ３１０〜３４０を繰り返すことができる。
ステップ３５０において、本方法３００はＥＧＲ比率を調整することができる。上述のように、ＥＧＲ比率は、吸入流体が形成される混合ステーション１１５に流入する排気流１７０の比率及び量と考えることができる。本発明の実施形態において、本方法３００は、ステップ３１０〜３５０を繰り返し、現在ＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあることを確認することができる。
本発明の実施形態は、ＥＧＲシステム１０７の構成部品を利用してＥＧＲ比率を調整することができる。限定ではないが、例えば方法２００は、以下の機能、すなわち、限定ではないがファン、ブロワ又はその組合せを含む空気源のようなＥＧＲ流れ調整装置１３５の速度を調整するステップと、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップと、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップとの少なくとも１つを組込むことができる。流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はこれらの組合せの少なくとも１つを含むことができる。本発明の実施形態では、ＧＵＩは、ＥＧＲ比率を調整する必要がある場合にユーザに通知を行うことができる。
本発明の代替の実施形態において、本方法３００のＥＧＲ質量流量制御システムは、方法２００のＥＧＲ成分制御システムと統合することができる。一般に、ＥＧＲ質量流量制御システムは、当該成分制御システムよりも比較的により高速な応答を提供することができる。しかしながら、ＥＧＲ成分制御システムは、ＥＧＲ質量流量制御システムよりも比較的により正確なフィードバックをＥＧＲシステムの動作全体に対して提供することができる。従って、ＥＧＲ質量流量制御システムとＥＧＲ成分制御システムとを統合することにより、ＥＧＲシステム１０７の動作全体に対して、高速な初期フィードバックと、その後の低速且つより正確な応答とを提供することができる。
図４は、限定ではないが、例えばステップ４１０から４５０において機能することができる少なくとも１つのＥＧＲ成分制御システムを含むことができる。本発明の実施形態において、ＥＧＲシステム１０７は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと統合することができる。ＧＵＩにより、オペレータは以下に説明する方法４００を進むことができるようになる。ＧＵＩはまた、ＥＧＲシステム１０７の状態に関する少なくとも１つの通知を提供することができる。
方法４００のステップ４１０において、ＥＧＲシステム１０７は、上述のように排気流１７０を処理することができる。
ステップ４２０において、方法４００は、少なくとも１つの成分についてのターゲットレベルを受け取ることができる。少なくとも１つの成分についてのターゲットレベルは、エミッション限界を含むことができる。限定ではないが、例えばサイト１００は、９ＰＰＭのＮＯｘエミッション限界を下回って運転することができる。本発明の実施形態において、方法４００は、ＥＧＲシステム１０７又はターボ機械１０５を作動させる制御システムから少なくとも１つの成分のターゲットレベルを自動的に受け取ることができる。本発明の別の実施形態では、ユーザは、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを入力することができる。上述のように、少なくとも１つの成分には、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はこれらの組合せの内の少なくとも１つが含まれる。
ステップ４３０において、方法４００は、少なくとも１つの成分の現在レベルを決定することができる。上述のように、ＥＧＲシステム１０７は、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を含むことができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、少なくとも１つの成分の現在レベルに関するデータをもたらすことができるセンサ、トランスミッタ及び同様の装置を含むことができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５を配置することにより、吸入流体の組成に関するフィードバックを得ることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、ターボ機械１０５の燃焼システムの上流側及び下流側に設置されて、フィードバックの精度を高めることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、本方法２００を作動させるのに使用する制御システムと統合することができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５によって得られたデータを使用して、少なくなくとも１つの成分の現在レベルを直接的又は間接的に求めることができる。
ステップ４４０において、本方法４００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが成分範囲内にあるか否かを判定することができる。この場合、方法４００は、少なくとも１つの成分に関して、ステップ４２０で受け取ったターゲット成分と、ステップ４３０で決定した現在レベルとを比較する。本発明の実施形態では、オペレータは、この成分範囲を決定することができる。本発明の別の実施形態では、この範囲を自動的に決定することができる。限定ではないが、例えばターゲットレベルが１であり、また現在レベルが約０．９５〜約１．０５である場合には、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが範囲内にあると判定することができる。
更に、限定ではないが、例えばターボ機械１０５は、３０％のターゲットＥＧＲ質量分率、ほぼ０．０１９の燃料／圧縮機吸入流量比、並びに０．０５１のターゲット排気ＣＯ2モル分率（乾燥）を生じる９７％メタン（ＣＨ４）、２％エタン（Ｃ２Ｈ６）及び１％プロパン（Ｃ３Ｈ８）からなる燃料組成物で運転することができる。本方法４００では、ＥＧＲ流量を調整して、０．００５〜０．２５の測定ＣＯ2モル分率の範囲にわたってターゲットの＋／−０．００１の範囲内にある測定排気ＣＯ2モル分率（乾燥）を維持することができる。
少なくとも１つの成分のレベルが範囲外である場合には、本方法４００は、ステップ４５０に進むことになり、そうでない場合には、本方法４００は、ステップ４１０に戻ることになり、少なくとも１つの成分が範囲外になるまでステップ４１０〜４４０を繰り返すことができる。
ステップ４５０において、本方法４００は、ＥＧＲ比率を調整することができる。上述のように、ＥＧＲ比率は、吸入流体が形成される混合ステーション１１５に流入する排気流１７０の比率及び量と考えることができる。本発明の実施形態において、本方法４００は、ステップ４１０〜４５０を繰り返し、少なくとも１つの成分が上述の範囲内にあることを確認することができる。
本発明の実施形態は、ＥＧＲシステム１０７の構成部品を利用してＥＧＲ比率を調整することができる。限定ではないが、例えば方法４００は、以下の機能、すなわち、限定ではないが、ＥＧＲファン速度のようなＥＧＲ流れ調整装置１３５の速度を調整するステップと、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップと、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップとの少なくとも１つを組込むことができる。流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はこれらの組合せの少なくとも１つを含むことができる。
図５は、本発明の代替の実施形態による、ＥＧＲ質量流量制御システムを利用する方法５００の実施例を示すフローチャートである。本方法５００は、限定ではないが、例えば以下のステップ５１０から５６０で機能することができる少なくとも１つのＥＧＲ質量流量制御システムを含むことができる。本発明の実施形態において、ＥＧＲシステム１０７は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと統合することができる。ＧＵＩにより、オペレータは以下に説明する方法５００を進むことができるようになる。ＧＵＩはまた、ＥＧＲシステム１０７の状態に関する少なくとも１つの通知を提供することもできる。
方法５００のステップ５１０において、ＥＧＲシステム１０７は、上述のように排気流１７０を処理することができる。
ステップ５２０において、方法５００は、少なくとも１つの成分についてのターゲットレベルを受け取ることができる。上述のように、少なくとも１つの成分についてのターゲットレベルは、エミッション限界を含むことができる。限定ではないが、例えばサイト１００は、９ＰＰＭのＮＯｘエミッション限界を下回って運転することができる。本発明の実施形態において、方法５００は、ＥＧＲシステム１０７又はターボ機械１０５を作動させる制御システムから少なくとも１つの成分のターゲットレベルを自動的に受け取ることができる。本発明の別の実施形態では、ユーザは、少なくとも１つの成分のターゲットレベルを入力することができる。上述のように、少なくとも１つの成分には、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はこれらの組合せの内の少なくとも１つが含まれる。
ステップ５３０において、本方法５００は、同成分保存エンジンを利用してターゲットＥＧＲ分率を決定することができる。上述のように、ＥＧＲ分率は、限定ではないが、吸入流体内の排気流１７０の百分率などの量とみなすことができる。上述のように、ＥＧＲ分率は、排気流１７０の質量流量を吸入空気の質量流量で除算することによって求めることができる。
ステップ５４０において、方法５００は、現在のＥＧＲ分率を決定することができる。本発明の実施形態は、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５から現在のＥＧＲ比率データを受け取ることができる。少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置１７５は、排気流１７０の現在の流量に関するデータをもたらすことができるセンサ、トランスミッタ、及び同様の装置を含むことができる。ＥＧＲ比率データを用いて、ＥＧＲ分率を求めることができる。本発明の代替の実施形態において、現在のＥＧＲ分率を求めるために前述のエネルギバランスを用いることができる。
ステップ５５０において、本方法５００は、現在のＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定することができる。この場合、方法５００は、ステップ５３０で決定したターゲットＥＧＲ分率と、ステップ５４０で決定した現在ＥＧＲ分率とを比較する。本発明の実施形態において、オペレータは、公差帯域又は同様のものとすることができる範囲を決定することができる。本発明の代替の実施形態において、この範囲は自動的に決定することができる。限定ではないが、例えばターゲットＥＧＲ分率が１であり、また現在ＥＧＲ分率が約０．９５〜約１．０５である場合には、本方法５００は、現在ＥＧＲ分率が範囲内にあると判定することができる。
現在ＥＧＲ分率が範囲外である場合には、本方法５００はステップ５６０に進むことになり、そうでない場合には、本方法５００はステップ５１０に戻り、現在ＥＧＲ分率が範囲外になるまでステップ５１０〜５５０を繰り返すことができる。
ステップ５６０において、本方法５００はＥＧＲ比率を調整することができる。上述のように、ＥＧＲ比率は、吸入流体が形成される混合ステーション１１５に流入する排気流１７０の比率及び量と考えることができる。本発明の実施形態において、本方法５００は、ステップ５１０〜５６０を繰り返し、現在ＥＧＲ分率がターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあることを確認することができる。
本発明の実施形態は、ＥＧＲシステム１０７の構成部品を利用してＥＧＲ比率を調整することができる。限定ではないが、例えば方法５００は、以下の機能、すなわち、限定ではないがファン、ブロワ又はその組合せを含む空気源のようなＥＧＲ流れ調整装置１３５の速度を調整するステップと、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップと、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップとの少なくとも１つを組込むことができる。流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はこれらの組合せの少なくとも１つを含むことができる。本発明の実施形態では、ＧＵＩは、ＥＧＲ比率を調整する必要がある場合にユーザに通知を行うことができる。
本発明の代替の実施形態において、本方法５００のＥＧＲ質量流量制御システムは、方法４００のＥＧＲ成分制御システムと統合することができる。一般に、ＥＧＲ質量流量制御システムは、当該成分制御システムよりも比較的により高速な応答をＥＧＲシステム１０７の動作全体に対して提供することができる。しかしながら、ＥＧＲ成分制御システムは、ＥＧＲ質量流量制御システムよりも比較的により正確なフィードバックをＥＧＲシステムの動作全体に対して提供することができる。従って、ＥＧＲ質量流量制御システムとＥＧＲ成分制御システムとを統合することにより、ＥＧＲシステム１０７の動作全体に対して、高速な初期フィードバックと、その後の低速且つより正確な応答とを提供することができる。
図６は、本発明の実施形態による、ＥＧＲ比率を調整するための例示的なシステム６００のブロック図である。方法２００、３００、４００、及び５００の要素は、システム６００として具現化し且つシステム６００によって実行することができる。システム６００は、１以上のユーザ又はクライアント通信装置３０２或いは同様のシステム又は装置（図６には、２つが図示されている）を含むことができる。各通信装置６０２は、限定ではないが、例えば電子メッセージを送受信することができるコンピュータシステム、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、又は同様の装置とすることができる。
通信装置６０２は、システムメモリ６０４又はローカルファイルシステムを含むことができる。システムメモリ６０４は、限定ではないが、例えば読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、及び他の記憶装置を含むことができる。ＲＯＭは、基本入／出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信装置６０２の要素又は構成部品間で情報を伝達するのに役立つ基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ３０４は、通信装置６０２の動作全体を制御するオペレーティングシステム６０６を含むことができる。システムメモリ３０４はまた、ブラウザ３０８又はウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ３０４はまた、図２、３、４、及び５それぞれにおける方法２００、３００、４００、及び５００の要素と同様のものか又は該要素を含むことができる、ＥＧＲ比率を調整するためのデータ構造６１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。
システムメモリ６０４は更に、図２、３、４、及び５それぞれにおける方法２００、３００、４００、及び５００と共に使用してＥＧＲ比率を調整するようにすることができるテンプレートキャッシュメモリ６１２を含むことができる。
通信装置６０２はまた、該通信装置６０２の他の構成部品の動作を制御するプロセッサ又は処理装置６１４を含むことができる。オペレーティングシステム６０６、ブラウザ６０８及びデータ構造６１０は、処理装置６１４上で動作可能とすることができる。処理装置６１４は、システムバス６１６によって通信装置６０２のメモリシステム６０４及び他の構成部品に結合することができる。
通信装置６０２はまた、複数の入力装置（Ｉ／Ｏ）、出力装置又は組合せ入／出力装置６１８を含むことができる。各入／出力装置３１８は、入／出力インタフェース（図３には図示せず）によってシステムバス６１６に結合することができる。入力及び出力装置又は組合せＩ／Ｏ装置６１８により、ユーザが通信装置６０２を動作させ且つこれとインタフェース接続することが可能になり、またブラウザ６０８及びデータ構造６１０の動作を制御して、ＥＧＲ比率を調整するソフトウェアにアクセスし、該ソフトウェアを動作させ且つ制御することが可能になる。Ｉ／Ｏ装置６１８は、本明細書に記載した動作を行わせるキーボード及びコンピュータポインティングデバイス或いは同様のものを含むことができる。
Ｉ／Ｏ装置６１８はまた、限定ではないが、例えばディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外線入／出力装置、モデム又は同様のものを含むことができる。Ｉ／Ｏ装置６１８を使用して記憶媒体６２０にアクセスすることができる。媒体６２０は、通信装置６０２のようなシステムによって又は該システムと接続して使用するためのコンピュータ可読又はコンピュータ実行可能命令もしくは他の情報を収容、記憶、通信、又は移送することができる。
通信装置６０２はまた、ディスプレイ又はモニタ６２２のような他の装置を含むか又は他の装置に接続することができる。モニタ６２２により、ユーザは通信装置６０２とインタフェース接続するのを可能にすることができる。
通信装置６０２はまた、ハードドライブ６２４を含むことができる。ハードドライブ６２４は、ハードドライブインタフェース（図６には図示せず）によってシステムバス６１６に結合することができる。ハードドライブ６２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ６０４の一部を形成することができる。プログラム、ソフトウェア及びデータは、通信装置６０２を動作させるためにシステムメモリ６０４及びハードドライブ６２４間で伝達し且つ交換することができる。
通信装置６０２は、少なくとも１つのユニットコントローラ６２６と通信することができ、且つネットワーク６２８を介して他のサーバ又は通信装置６０２と同様の他の通信装置にアクセスすることができる。システムバス３１６は、ネットワークインタフェース６３０によってネットワーク６２８に結合することができる。ネットワークインタフェース６３０は、ネットワーク６２８と結合するためのモデム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（商標）カード、ルータ、ゲートウェイ又は同様のものとすることができる。結合は、有線接続又は無線接続とすることができる。ネットワーク６２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネット又は同様のものとすることができる。
少なくとも１つのユニットコントローラ６２６はまた、システムメモリ６３２を含むことができ、該システムメモリ６３２は、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又は同様のものを含むことができる。システムメモリ６３２は、通信装置６０２においてオペレーティングシステム６０６と同様のオペレーティングシステム６３４を含むことができる。システムメモリ６３２もまた、ＥＧＲ比率を調整するためのデータ構造６３６を含むことができる。データ構造６３６は、ＥＧＲ比率を調整するようになった、方法２００、３００、４００、及び５００それぞれに関して説明したものと同様の動作を含むことができる。サーバシステムメモリ６３２はまた、他のファイル６３８、アプリケーション、モジュール及び同様のものを含むことができる。
少なくとも１つのユニットコントローラ６２６はまた、少なくとも１つのユニットコントローラ６２６における他の装置の動作を制御するプロセッサ６４２又は処理装置を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ６２６はまた、Ｉ／Ｏ装置６４４を含むことができる。Ｉ／Ｏ装置６４４は、通信装置６０２のＩ／Ｏ装置６１８と同様のものとすることができる。少なくとも１つのユニットコントローラ６２６は更に、Ｉ／Ｏ装置６４４と共に少なくとも１つのユニットコントローラ６２６に対してインタフェースを提供する、モニタ又は同様のもののような他の装置６４６を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ６２６はまた、ハードディスクドライブ６４８を含むことができる。システムバス６５０は、少なくとも１つのユニットコントローラ６２６の異なる構成部品を接続することができる。ネットワークインタフェース６５２は、システムバス３５０を介して少なくとも１つのユニットコントローラ６２６をネットワーク６２８に結合することができる。
各図のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、特定の論理機能を実施するための１以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。幾つかの別の実施形態においては、ステップ内に記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で行うことができる点に留意されたい。例えば、連続して示す２つのステップは、実際には、実質的に同時に実行することもでき、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて逆の順序で実行してもよい場合がある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ及びステップの組合せは、特定の機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって実行することができる点に留意されたい。
本明細書で使用する用語は、専ら特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞のない表現は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の形態も同様に含むことを意図している。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「有する」という用語は、そこに述べた形状部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１以上の形状部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。
本明細書では特定の実施形態を図示しかつ説明してきたが、図示した特定の実施形態は、同一の目的を達成するために考えられるあらゆる構成と置き換えることができこと、また本発明は他の環境におけるその他の用途も有することを理解されたい。本出願は、本発明のあらゆる改造及び変更を保護することを意図している。提出した特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を本明細書に記載した特定の実施形態に限定することを決して意図するものではない。
本発明の実施形態が作動する環境を示す概略図。 本発明の実施形態による、ＥＧＲ成分制御システムを利用する方法の実施例を示すフローチャート。 本発明の実施形態による、ＥＧＲ質量流量制御システムを利用する方法の実施例を示すフローチャート。 本発明の代替の実施形態による、ＥＧＲ成分制御システムを利用する方法の実施例を示すフローチャート。 本発明の代替の実施形態による、ＥＧＲ質量流量制御システムを利用する方法の実施例を示すフローチャート。 本発明の実施形態による、ＥＧＲ比率を調整するための例示的なシステムのブロック図。
符号の説明
１００ サイト
１０５ ターボ機械
１０７ ＥＧＲシステム
１１０ 吸入セクション
１１５ 混合ステーション
１２０ 吸入調整装置
１２５ バイパス調整装置
１３０ バイパス排気筒
１３５ ＥＧＲ流れ調整装置
１４０ 下流側温度調整装置
１４５ 成分低減システム
１５０ 上流側温度調整装置
１５５ 熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
１６０ 排気調整装置
１６５ 排気筒
１７０ 排気流
１７５ ＥＧＲ流量装置
６００ システム
６０２ 通信装置
６０４ システムメモリ
６０６ オペレーティングシステム
６０８ ブラウザ
６１０ データ構造
６１２ キャッシュメモリ
６１４ 処理装置
６１６ システムバス
６１８ 入／出力装置
６２０ 媒体
６２２ モニタ
６２４ ハードドライブ
６２６ サーバ
６２８ ネットワーク
６３０ ネットワークインタフェース
６３２ メモリ
６３４ オペレーティングシステム
６３６ データ構造
６３８ 他のファイル
６４２ プロセッサ
６４４ Ｉ／Ｏ装置
６４６ 他の装置
６４８ ハードディスクドライブ
６５０ システムバス
６５２ ネットワークインタフェース

Claims (10)

  1. ターボ機械（１０５）によって生成される排気流（１７０）を制御する方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置（１３５）と少なくとも１つの流量制御装置とを備えた少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム（１０７）を設けるステップと、
    質量流量制御システムを利用するステップと、
    を含み、
    前記質量流量制御システムを利用するステップが、
    前記ターボ機械（１０５）の吸入セクション（１１０）に流入する吸入流体内に前記排気流の一部分を含むターゲットＥＧＲ分率を受けるステップと、
    現在のＥＧＲ分率を決定するステップと、
    前記現在のＥＧＲ分率が前記ターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定するステップと、
    前記現在のＥＧＲ分率が前記ターゲットＥＧＲ分率の範囲外にある場合に、前記排気流のＥＧＲ比率を調整するステップと、
    を含む方法。
  2. 少なくとも１つの成分が、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水分、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はその組合せの少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記排気流（１７０）のＥＧＲ比率を調整するステップが、前記ＥＧＲ流れ調整装置（１３５）の速度を調整するステップ、少なくとも１つのＥＧＲ装置のピッチを調整するステップ、前記少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップ、又はこれらの組み合わせの内の少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載の方法。
  4. 前記現在のＥＧＲ分率を決定するステップが、少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置からＥＧＲ比率データを受け取るステップを含み、前記ＥＧＲ比率データが、前記現在のＥＧＲ分率を決定するのに使用される、
    請求項１に記載の方法。
  5. 前記少なくとも１つのＥＧＲフィードバック装置が、前記吸入セクション（１１０）に隣接して配置される、
    請求項４に記載の方法。
  6. 前記現在のＥＧＲ分率を決定するステップが更に、
    複数のターボ機械運転データを受け取るステップと、
    少なくとも１つのエネルギバランスを利用して前記現在のＥＧＲ分率を決定するステップと、
    を含み、
    前記少なくとも１つのエネルギバランスが前記ターボ機械運転データを組込む、
    請求項１に記載の方法。
  7. 前記複数のターボ機械運転データが、以下のデータ、すなわち圧縮機空気流量、大気温度、圧縮機吸入温度、排気流温度、湿度、又はこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載の方法。
  8. 前記ＥＧＲ質量流量制御システムを前記少なくとも１つのＥＧＲ成分制御システムと統合するステップを更に含む、
    請求項１に記載の方法。
  9. 前記少なくとも１つのＥＧＲ成分制御システムを利用するステップが、
    前記ターゲットＥＧＲ分率を受け取るステップと、
    前記ターゲットＥＧＲ分率を利用して少なくとも１つの成分のターゲットレベルを決定するステップと、
    前記少なくとも１つの成分の現在レベルを決定するステップと、
    前記少なくとも１つの成分の現在レベルが成分範囲内にあるか否かを判定するステップと、
    前記少なくとも１つの成分が前記成分範囲外にある場合に、前記排気流のＥＧＲ比率を調整するステップと、
    を含む、
    請求項８に記載の方法。
  10. ターボ機械（１０５）によって生成される排気流（１７０）を制御する方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置（１３５）と少なくとも１つの流量制御装置とを備えた少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム（１０７）を設けるステップと、
    質量流量制御システムを利用するステップと、
    を含み、
    前記質量流量制御システムを利用するステップが、
    少なくとも１つの成分のターゲットレベルを受け取るステップと、
    ターゲットＥＧＲ分率を決定するステップと、
    現在のＥＧＲ分率を決定するステップと、
    前記現在のＥＧＲ分率が前記ターゲットＥＧＲ分率の範囲内にあるか否かを判定するステップと、
    前記現在のＥＧＲ分率が前記ターゲットＥＧＲ分率の範囲外にある場合に、前記排気流のＥＧＲ比率を調整するステップと、
    を含む方法。
JP2008313983A 2007-12-14 2008-12-10 再循環排気ガスの流量を制御するための方法 Withdrawn JP2009144713A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/956,679 US20090157230A1 (en) 2007-12-14 2007-12-14 Method for controlling a flowrate of a recirculated exhaust gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009144713A true JP2009144713A (ja) 2009-07-02

Family

ID=40690156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008313983A Withdrawn JP2009144713A (ja) 2007-12-14 2008-12-10 再循環排気ガスの流量を制御するための方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090157230A1 (ja)
JP (1) JP2009144713A (ja)
CN (1) CN101457714A (ja)
CH (1) CH698221A2 (ja)
DE (1) DE102008055521A1 (ja)

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101981272B (zh) 2008-03-28 2014-06-11 埃克森美孚上游研究公司 低排放发电和烃采收系统及方法
CN104098070B (zh) 2008-03-28 2016-04-13 埃克森美孚上游研究公司 低排放发电和烃采收系统及方法
EA026915B1 (ru) 2008-10-14 2017-05-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способы и системы для регулирования продуктов горения
MY158169A (en) 2009-11-12 2016-09-15 Exxonmobil Upstream Res Co Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
GB2479768B (en) 2010-04-21 2017-04-19 Gm Global Tech Operations Llc Method for managing the relative humidity in the air path of an internal combustion engine equipped with a low pressure EGR system
WO2012003077A1 (en) 2010-07-02 2012-01-05 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission triple-cycle power generation systems and methods
CA2801492C (en) 2010-07-02 2017-09-26 Exxonmobil Upstream Research Company Stoichiometric combustion with exhaust gas recirculation and direct contact cooler
JP5906555B2 (ja) 2010-07-02 2016-04-20 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 排ガス再循環方式によるリッチエアの化学量論的燃焼
AU2011271636B2 (en) 2010-07-02 2016-03-17 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation systems and methods
DE102011115364A1 (de) 2010-10-19 2012-04-19 Alstom Technology Ltd. Kraftwerk
TWI593872B (zh) 2011-03-22 2017-08-01 艾克頌美孚上游研究公司 整合系統及產生動力之方法
TWI563166B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Integrated generation systems and methods for generating power
TWI564474B (zh) 2011-03-22 2017-01-01 艾克頌美孚上游研究公司 於渦輪系統中控制化學計量燃燒的整合系統和使用彼之產生動力的方法
TWI563165B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Power generation system and method for generating power
US8334011B1 (en) * 2011-08-15 2012-12-18 General Electric Company Method for regenerating oxide coatings on gas turbine components by addition of oxygen into SEGR system
US9297316B2 (en) 2011-11-23 2016-03-29 General Electric Company Method and apparatus for optimizing the operation of a turbine system under flexible loads
JP5905119B2 (ja) * 2011-12-19 2016-04-20 アルストム テクノロジー リミテッドＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ 煙道ガス再循環を用いるガスタービン発電装置におけるガス成分制御
CN104428490B (zh) 2011-12-20 2018-06-05 埃克森美孚上游研究公司 提高的煤层甲烷生产
US9353682B2 (en) 2012-04-12 2016-05-31 General Electric Company Methods, systems and apparatus relating to combustion turbine power plants with exhaust gas recirculation
US10273880B2 (en) 2012-04-26 2019-04-30 General Electric Company System and method of recirculating exhaust gas for use in a plurality of flow paths in a gas turbine engine
US9784185B2 (en) 2012-04-26 2017-10-10 General Electric Company System and method for cooling a gas turbine with an exhaust gas provided by the gas turbine
US9631815B2 (en) 2012-12-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US9869279B2 (en) 2012-11-02 2018-01-16 General Electric Company System and method for a multi-wall turbine combustor
US10215412B2 (en) 2012-11-02 2019-02-26 General Electric Company System and method for load control with diffusion combustion in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9611756B2 (en) 2012-11-02 2017-04-04 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9599070B2 (en) 2012-11-02 2017-03-21 General Electric Company System and method for oxidant compression in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9803865B2 (en) 2012-12-28 2017-10-31 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US9574496B2 (en) 2012-12-28 2017-02-21 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US9708977B2 (en) 2012-12-28 2017-07-18 General Electric Company System and method for reheat in gas turbine with exhaust gas recirculation
US10107495B2 (en) 2012-11-02 2018-10-23 General Electric Company Gas turbine combustor control system for stoichiometric combustion in the presence of a diluent
US10161312B2 (en) 2012-11-02 2018-12-25 General Electric Company System and method for diffusion combustion with fuel-diluent mixing in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9447732B2 (en) 2012-11-26 2016-09-20 General Electric Company Gas turbine anti-icing system
US10208677B2 (en) 2012-12-31 2019-02-19 General Electric Company Gas turbine load control system
US9581081B2 (en) 2013-01-13 2017-02-28 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9512759B2 (en) 2013-02-06 2016-12-06 General Electric Company System and method for catalyst heat utilization for gas turbine with exhaust gas recirculation
TW201502356A (zh) 2013-02-21 2015-01-16 Exxonmobil Upstream Res Co 氣渦輪機排氣中氧之減少
US9938861B2 (en) 2013-02-21 2018-04-10 Exxonmobil Upstream Research Company Fuel combusting method
WO2014133406A1 (en) 2013-02-28 2014-09-04 General Electric Company System and method for a turbine combustor
TW201500635A (zh) 2013-03-08 2015-01-01 Exxonmobil Upstream Res Co 處理廢氣以供用於提高油回收
JP6143895B2 (ja) 2013-03-08 2017-06-07 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 発電及びメタンハイドレートからのメタン回収
US9618261B2 (en) 2013-03-08 2017-04-11 Exxonmobil Upstream Research Company Power generation and LNG production
US20140250945A1 (en) 2013-03-08 2014-09-11 Richard A. Huntington Carbon Dioxide Recovery
US9835089B2 (en) 2013-06-28 2017-12-05 General Electric Company System and method for a fuel nozzle
TWI654368B (zh) 2013-06-28 2019-03-21 美商艾克頌美孚上游研究公司 用於控制在廢氣再循環氣渦輪機系統中的廢氣流之系統、方法與媒體
US9631542B2 (en) 2013-06-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for exhausting combustion gases from gas turbine engines
US9617914B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 General Electric Company Systems and methods for monitoring gas turbine systems having exhaust gas recirculation
US9903588B2 (en) 2013-07-30 2018-02-27 General Electric Company System and method for barrier in passage of combustor of gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9587510B2 (en) 2013-07-30 2017-03-07 General Electric Company System and method for a gas turbine engine sensor
US9951658B2 (en) 2013-07-31 2018-04-24 General Electric Company System and method for an oxidant heating system
US10030588B2 (en) 2013-12-04 2018-07-24 General Electric Company Gas turbine combustor diagnostic system and method
US9752458B2 (en) 2013-12-04 2017-09-05 General Electric Company System and method for a gas turbine engine
US10227920B2 (en) 2014-01-15 2019-03-12 General Electric Company Gas turbine oxidant separation system
US9863267B2 (en) 2014-01-21 2018-01-09 General Electric Company System and method of control for a gas turbine engine
US9915200B2 (en) 2014-01-21 2018-03-13 General Electric Company System and method for controlling the combustion process in a gas turbine operating with exhaust gas recirculation
US10079564B2 (en) 2014-01-27 2018-09-18 General Electric Company System and method for a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US10047633B2 (en) 2014-05-16 2018-08-14 General Electric Company Bearing housing
US9885290B2 (en) 2014-06-30 2018-02-06 General Electric Company Erosion suppression system and method in an exhaust gas recirculation gas turbine system
US10060359B2 (en) 2014-06-30 2018-08-28 General Electric Company Method and system for combustion control for gas turbine system with exhaust gas recirculation
US10655542B2 (en) 2014-06-30 2020-05-19 General Electric Company Method and system for startup of gas turbine system drive trains with exhaust gas recirculation
US9869247B2 (en) 2014-12-31 2018-01-16 General Electric Company Systems and methods of estimating a combustion equivalence ratio in a gas turbine with exhaust gas recirculation
US9819292B2 (en) 2014-12-31 2017-11-14 General Electric Company Systems and methods to respond to grid overfrequency events for a stoichiometric exhaust recirculation gas turbine
US10788212B2 (en) 2015-01-12 2020-09-29 General Electric Company System and method for an oxidant passageway in a gas turbine system with exhaust gas recirculation
US9724734B2 (en) 2015-01-30 2017-08-08 Kärcher North America, Inc. High efficiency hot water pressure washer
US10316746B2 (en) 2015-02-04 2019-06-11 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10253690B2 (en) 2015-02-04 2019-04-09 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10094566B2 (en) 2015-02-04 2018-10-09 General Electric Company Systems and methods for high volumetric oxidant flow in gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US10267270B2 (en) 2015-02-06 2019-04-23 General Electric Company Systems and methods for carbon black production with a gas turbine engine having exhaust gas recirculation
US10145269B2 (en) 2015-03-04 2018-12-04 General Electric Company System and method for cooling discharge flow
US10480792B2 (en) 2015-03-06 2019-11-19 General Electric Company Fuel staging in a gas turbine engine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6898936B1 (en) * 2002-12-04 2005-05-31 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Compression stripping of flue gas with energy recovery
US8631657B2 (en) * 2003-01-22 2014-01-21 Vast Power Portfolio, Llc Thermodynamic cycles with thermal diluent
US7031824B2 (en) * 2004-04-07 2006-04-18 General Motors Corporation Multivariable actuator control for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
CN101457714A (zh) 2009-06-17
DE102008055521A1 (de) 2009-06-25
CH698221A2 (de) 2009-06-15
US20090157230A1 (en) 2009-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5619350B2 (ja) 再循環排気ガスの流量を制御するための方法及びシステム
JP2009144713A (ja) 再循環排気ガスの流量を制御するための方法
US8448418B2 (en) Method for controlling a flowrate of a recirculated exhaust gas
JP5715753B2 (ja) 排気ガス循環システムを制御するための方法
JP5411490B2 (ja) 再循環排気ガスを導入するターボ機械の運転を調整する方法
US8046986B2 (en) Method and system for controlling an exhaust gas recirculation system
US9885290B2 (en) Erosion suppression system and method in an exhaust gas recirculation gas turbine system
JP5623421B2 (ja) Ｃｏ２回収部を備えた発電プラント
EP3158178B1 (en) Method and system for combustion control for gas turbine system with exhaust gas recirculation
Majoumerd et al. Micro gas turbine configurations with carbon capture–Performance assessment using a validated thermodynamic model
AU2015373950B2 (en) Systems and methods of estimating a combustion equivalence ratio in a gas turbine with exhaust gas recirculation
US20100143090A1 (en) Cooling system and method for a turbomachine
AU2017248415B2 (en) Stoichiometric combustion control for gas turbine system with exhaust gas recirculation
Motamed et al. Part-load thermal efficiency enhancement in gas turbine combined cycles by exhaust gas recirculation
US7866140B2 (en) Control system for an EGR purge system
US20150275702A1 (en) System and Method for the Conditioning of Recirculated Exhaust Gas
Park et al. Effect of oxycombustion diluents on the extinction of nonpremixed methane opposed-jet flames
Canepa et al. Influence of working fluid composition on the performance of turbomachinery in semi-closed gas turbine cycles

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110214

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111208

A072 Dismissal of procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073

Effective date: 20130219

A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20130305