JP2010242758A

JP2010242758A - バルブを能動的に調整するための方法およびシステム

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Publication number: JP2010242758A
Application number: JP2010084749A
Authority: JP
Inventors: Ernest H Tong; アーネスト・エイチ・トン; Timothy A Healy; ティモシー・エイ・ヒーリイ; Garth C Frederick; ガース・シー・フレデリック
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-10-28
Also published as: EP2239439A2; US20100256888A1; CN101858258A

Abstract

【課題】少なくとも１つのバルブ（６５）のパラメータを調節するために、モデルベースシステムおよび実時間データを利用する技術的効果を提供すること。
【解決手段】本発明の一実施形態は、少なくとも１つのバルブ（６５）のパラメータを調節するために、モデルベース制御器を実時間またはほぼ実時間のデータに統合させることにより、燃料システム（５５）内に複数のセンサがある必要性を減らすことができる。本発明の一実施形態は、モデルベース制御器を利用して、少なくとも１つのバルブを流れる燃料流量を実時間でまたはほぼ実時間で計算することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は一般に、ターボ機械のバルブ用の制御システムに関し、より詳細にはターボ機械のバルブの位置を能動的に調節するためのシステムに関する。

ガスタービンなどだがこれだけに限定されないターボ機械は、監視および制御用の制御システム（「制御器」）を概して有する。これらの制御器は、ガスタービンの燃焼システム内の、例えば使用されるバルブの開口などだがこれだけに限定されない位置を管理する。発生排出水準を最小限にするために、一部の燃焼システムは、ターボ機械の燃焼および燃焼システムの動作モードに関するデータを受け取る制御スケジューリングアルゴリズムを含み得る。これらのアルゴリズムは、所要のバルブ位置を生み出すことができる。

概して、この１つまたは複数のアルゴリズムは、燃焼器内の燃料ノズルに流れる燃料の量を求めるために、スケジュールされた燃料分割および較正曲線を取り入れる。このアルゴリズムは、所望の燃料分割を（バルブの開口面積および燃料流量を決定する）燃料制御バルブストロークに関連付ける。様々な理由（較正や燃料バルブのばらつきなど）で、実際の燃料分割とスケジュールされた燃料分割とは異なる。フィールドデータは、この所望の燃料分割と実際の燃料分割との差が懸念すべきことであり得ることを示唆する。

一部の燃焼システムは、燃焼カン上の指定されたノズルに制御バルブを介して燃料をそれぞれが供給する複数のマニホールドを概して組み入れる。圧力変換器、圧力発信器等だがこれだけに限定されないマニホールド装置は、各マニホールド内の排出、圧力、または流量を監視するために使用される。このマニホールド装置は、制御バルブを流れる燃料の量についての正確な測定値を提供することができる。一部のターボ機械制御器は、制御および処理上の理由で三重冗長性を使用する。三重冗長性は信頼性を向上させ、ターボ機械のオペレータの要求に応えるために多くの場合使用される。燃焼マニホールドごとに３つのマニホールド装置を備えることは高価であり、かつそのターボ機械の保守および較正要求を増加させる。

米国特許第７１２７８９８号公報

したがって、制御バルブの位置を直接制御するための費用対効果の大きい手法が求められている。この手法は、三重冗長性を各マニホールド測定装置に要求すべきでない。燃焼システムの燃料流量を正確に求めるための費用対効果の大きい手法も求められている。

本発明の一実施形態によれば、装置の位置を調節する方法であって、アルゴリズムを使用して装置の位置の推定値を求めるステップ（９０）であって、そのアルゴリズムは少なくとも１つのセンサから入力を受け取り、その少なくとも１つのセンサはその装置の物理的特性を測定する、推定値を求めるステップ（９０）と、その装置の実際位置の値と所要位置の値とを比較することに基づいてトリム係数を求めるステップ（１０５）と、推定位置の値を調節するためにそのトリム係数を利用するステップ（１２０）と、推定位置の値と所要位置の値とが許容範囲内にあるかどうかを判定するステップ（９５）とを含む方法。

本発明の一実施形態による、制御システムと一体化したターボ機械を示す概略図である。燃料制御システムの在来型アルゴリズムを示すブロック図である。本発明の一実施形態による、燃料制御器に関するモデルベースシステムを示すブロック図である。本発明の一実施形態による、燃料システムを操作するための例示的システムのブロック図である。

本明細書では特定の用語を専ら便宜上使用するが、本発明を限定するものとして理解すべきではない。例えば、「上部」、「下部」、「左」、「前」、「右」、「水平」、「垂直」、「アップストリーム」、「ダウンストリーム」、「前部」、「後部」などの語は、図中に示す構成を単に述べるに過ぎない。事実、それらの構成要素はどんな方向にも向けることができるため、この用語は別段の記載がない限りそのような改変形態も含むものとして理解すべきである。本明細書で使用するとき、「パラメータ」および同様の用語は、動作状態を表すために使用可能なターボ機械内の規定した位置での温度、圧力、流量など、そのターボ機械の動作条件を規定するために使用可能な項目を指す。

以下の考察は、ガスタービンなどだがこれだけに限定されないターボ機械と一体化した本発明の一実施形態に焦点を当てる。本発明の他の実施形態は、オペレータが実時間でまたはほぼ実時間で調節もしくは調整することを望む少なくとも１つのバルブを備える他のシステムと一体化することができる。

本発明の一実施形態には、モデルベースシステムおよび実時間データを利用して、少なくとも１つのバルブのパラメータを調節する技術的効果がある。本発明の一実施形態は、少なくとも１つのバルブのパラメータを調節するために、モデルベース制御器を実時間またはほぼ実時間のデータに統合させることにより、燃料システム内に複数のセンサがある必要性を減らすことができる。本発明の一実施形態は、モデルベース制御器を利用して、少なくとも１つのバルブを流れる燃料流量を実時間でまたはほぼ実時間で計算することができる。

次に、様々な番号がいくつかの図面にわたって同じ要素を表す図面を参照する。図１は、本発明の一実施形態による、制御システム３０と一体化したターボ機械１０を示す概略図である。図１は、圧縮機セクション１５、燃焼器２０、圧縮機セクション１５に駆動的に結合されたタービンセクション２５、および制御システム３０を備えるターボ機械１０を示す。圧縮機入口３５は、空気流をＩＧＶ（入口案内翼）４０および圧縮機セクション１５に供給する。ＩＧＶ作動器６０は制御システム３０から命令を受け取って、圧縮機セクション１５に入る空気の量を調節するためにＩＧＶ４０を動かすことができる。タービンセクション２５は、発電機などだがそれだけに限定されない負荷器４５を駆動させて電力を生み出すことができる。

ターボ機械１０、負荷器４５、および環境の様々な状態を検出するためのいくつかのセンサ５０が、ターボ機械１０の動作を監視することができる。これだけに限定されないが例えば、温度センサは、圧縮機の吐出し温度、排気温度、およびターボ機械１０を通るガス流の他の温度測定値を監視することができる。圧力センサは、圧縮機セクション１５の入口／出口、および排気、ならびにガス流の他の位置における静圧レベルおよび動圧レベルを監視することができる。センサ５０には、ターボ機械１０の動作に関する様々なパラメータを検知する、流量センサ、速度センサ、火炎検出センサ、バルブ位置センサ、案内翼角度センサ等も含まれてよい。

制御システム３０は、センサ入力および人間オペレータからの命令を使用してターボ機械１０の動作を制御するためのプログラムを実行する少なくとも１個のプロセッサを備える、コンピュータシステムとすることができる。制御システム３０が実行するプログラムは、燃焼器２０への燃料流量を調整するためのスケジューリングアルゴリズムを含むことができる。制御システム３０が生成する命令は、燃料の流量および種類を調整する少なくとも１つの燃料バルブ６５を、ターボ機械１０上の燃料制御器５５に調節させることができる。

制御システム３０は、制御システム３０のコンピュータメモリ中に記憶されたアルゴリズムに部分的に基づいて、ターボ機械１０を調整することができる。これらのアルゴリズムは、制御システム３０に、排気中のＮｏｘおよびＣＯ排気を特定の定義済みの限度に保たせ、燃焼器の燃焼温度を定義済みの温度限度の範囲内に保たせることを可能にすることができる。燃焼器２０は、ＤＬＮ（乾式低Ｎｏｘ）燃焼システム内に組み入れることができる。そのＤＬＮ燃焼システムを制御するために、制御システム３０をプログラムし修正することができる。

ＤＬＮ燃焼システムを備えるターボ機械１０は、排出が許容限度または好ましい限度の範囲内にあり、ターボ機械１０が希薄吹消や燃焼ダイナミックスなどだがこれだけに限定されない特定の動作可能性境界の範囲内で動作することを確実にするように、精密制御を必要とする。これらのシステムは、ガス制御バルブなどだがこれだけに限定されない高精度かつ高度に較正される燃料バルブ６５を必要とし得る。

所望の燃料分割を燃料制御バルブ作動器のストロークに関連付ける、スケジュールされた燃料分割および較正曲線を含むアルゴリズムは、各燃焼器２０内の各組の燃料ノズルに流れる燃料の量を求めることができる。バルブ較正、バルブサイズのばらつき等だがこれだけに限定されない様々な理由で、実際の燃料分割とスケジュールされた燃料分割とは異なり得る。通常、摩耗や他の状態による燃料バルブ６５の動作面での変化に対応するためにこれらの燃料バルブ６５を較正するには、フィールドサービスエンジニアが制御システム３０の設定を調節する必要がある。典型的には燃料バルブ６５は、ターボ機械１０が動作する間は再較正することができない。

従来の閉ループシステムは、各燃料バルブ６５の位置を測定し、制御アルゴリズムによって使用されるフィードバックデータを提供するためのセンサを使用する。燃料バルブ６５に関連する検知機器に関連する費用、遅延、信頼性、保守、および較正の問題は、閉ループ手法に関する独自の問題を提起する。これだけに限定されないが例えば、燃料バルブ６５の位置についての読み取り値が不正確であることは、ターボ機械１０が規制に従っていない排出を発生させる原因となり得る。

図２は、燃料制御器５５の在来型アルゴリズムを示すブロック図である。図２は、燃料制御器５５の在来型アルゴリズムをどのように燃焼器２０に統合できるのかを示す、高水準システム図とみなすことができる。ターボ機械１０の燃焼システムの一実施形態は、複数のマニホールド７０を組み入れることができる。マニホールド７０は燃料バルブ６５から燃料を受け取り、次いでその燃料をターボ機械１０の各燃焼器２０上のノズルに分配する。図２に示すように、一部の燃焼システムは複数のマニホールド７０を備える。ここでは、各マニホールド７０は特定の燃料バルブ６５に対応することができる。一連のアルゴリズムブロック８０、８５、９０、および９５を含むプログラムは、特定のマニホールド７０に対応する特定の燃料バルブ６５の動作を制御することができる。これだけに限定されないが例えば、一部のＤＬＮ燃焼システムでは、図２に示すように４つの図示のマニホールド７０を備える。ここでは各マニホールドは個別の燃料バルブ６５と一体化されており、そのうちの１つだけを図２に示す。

一部の制御システム３０は、マニホールド７０内の圧力に関するデータを必要とする。燃料のスケジューリング、燃焼分割等にとって重要であり得るこのデータを提供するために、ＧＮｘとも示すマニホールド装置７５を通常使用する。マニホールド装置７５は、圧力発信器、圧力変換器、またはマニホールド７０内の圧力を測定できる他の任意の装置の形をとることができる。この圧力データは、図示のようにマニホールド７０ごとに三重冗長マニホールド装置７５を必要とする重要度であり得る。

以下は、一実施形態の在来型アルゴリズムがどのように燃料バルブ６５の動作を制御できるのかについての一例である。バルブ位置要求を規定するために、センサおよびサロゲートをブロック８０、８５、９０、および９５に設ける。概してセンサ信号は、センサ５０が直接監視するターボ機械１０のパラメータに関するデータを提供することができる。これだけに限定されないが例えば、温度センサおよび圧力センサは、ターボ機械１０への入口、圧縮機セクション１５の様々な段階、および排気における温度および圧力を直接測定することができる。同様に、速度センサはターボ機械１０の回転速度を測定でき、流量センサは燃焼器２０内への燃料流量を測定することができる。サロゲートはターボ機械１０のパラメータであり、直接的に検知されるものではなく、むしろ他の動作状態に関するセンサデータに基づくアルゴリズムおよび相関に基づいて求められるパラメータである。

ブロック８０は、所要のバルブ位置（ＰＭ１＿ｒｅｑ）を求めることができるバルブ位置アルゴリズムを表す。ブロック８０は、ＴＴＲＦ（燃焼温度）およびモードＸ（燃焼モード）に関するデータを受け取る。次いでブロック８０は、他のデータセットのグラフを利用して、ＴＴＲＦおよびモードＸに基づいて燃料バルブ６５の所望の位置を求めることができる。次に、所望のバルブ面積アルゴリズムを表すブロック８５は、所望のバルブ位置を達成するために必要な、燃料バルブ６５の所要の開口を求めることができる。ブロック８５は、ＰＭ１＿ｒｅｑおよび燃料バルブ６５の寸法に関するデータ（ＣａｌｃＡｅ）を受け取ることができる。次いでブロック８５は、他のデータセットのグラフを利用して、燃料バルブ６５の所望の位置を達成するために必要なストローク（ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑ）を求めることができる。次に、このＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑデータを燃料バルブ６５の制御器に送ることができる。ブロック９５は、燃料バルブ６５の実際位置についてのフィードバックを提供することができる。ここでは、ＬＶＤＴ（線形可変差動変換器）などだがこれだけに限定されない、燃料バルブ６５に接続された位置装置は、位置フィードバックデータ（ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ａｃｔ）を提供することができる。ブロック９５および燃料バルブ６５の制御器は、このＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑデータとＰＭ１ｓｔｒｋ＿ａｃｔデータとを比較し、必要な場合に、燃料バルブ６５の位置を調節するための誤差信号を生成することができる。

マニホールド装置７５からのセンサ信号に関する三重冗長性の要求をターボ機械１０から取り除くことができ、マニホールド装置７５を１つだけ使用する場合、かなりの製品原価を省くことができ、保守要求も減らされる。しかし、前述の在来型アルゴリズム等で単一のマニホールド装置７５を使用することは、そのマニホールド装置７５に対してかなりの信頼性の負担をかける可能性がある。

図３は、本発明の一実施形態による、燃料制御器５５に関するモデルベースアルゴリズムを示すブロック図である。図３は、燃料制御器５５のモデルベースアルゴリズムをどのように燃焼器２０に統合できるのかを示す、高水準システム図とみなすことができる。論じたように、ターボ機械１０の燃焼システムの一実施形態は、複数のマニホールド７０を組み入れることができる。マニホールド７０は燃料バルブ６５から燃料を受け取り、次いでその燃料をターボ機械１０の各燃焼器２０上のノズルに分配する。各マニホールド７０は特定の燃料バルブ６５に対応することができる。これだけに限定されないが例えば、一部の燃焼システムでは、４つの図示のマニホールド７０のそれぞれが特定の燃料バルブ６５と一体化されており、そのうちの１つだけを図３に示す。

図示のように図３では、図２で論じた在来型アルゴリズムに、燃料システムモデル１００、トリミングアルゴリズム１０５、および燃料流量アルゴリズム１１０が追加される。図３は、本発明の燃料制御器５５の一実施形態が、ＤＬＮ燃焼システムのマニホールド７０ごとに単一のマニホールド装置７５しか必要としなくてよいことも示す。

燃料システムモデル１００の一実施形態は、燃料バルブ６５の実際位置についての推定を実時間で求めることができる。燃料システムモデル１００は、ターボ機械１０の動作のシミュレーションを含む適応型実時間エンジンとみなすことができる。燃料システムモデル１００は、所望の燃料スケジュールに合わせるように各燃料バルブ６５を実時間で調整できるようにする。このことは、燃料バルブ６５の較正曲線に適応修正を加えることにより、燃料分割およびスケジューリングの閉ループ制御を可能にすることができる。

燃料システムモデル１００の利点の１つは、前述のＬＶＤＴまたは燃料バルブ６５の位置を測定する他の物理装置が必要でないことである。代わりに、燃料システムモデル１００は、ａ）マニホールド７０内の圧力に関するデータ、ならびにｂ）チャンバ圧力、燃料特性、周囲条件、燃焼温度に関するデータおよび他のデータを利用して燃料バルブ６５の位置を推定する。燃料システムモデル１００は、燃料バルブ６５の位置を求める装置が不正確に較正される効果を著しく低下させることができる。

トリミングアルゴリズム１０５は、燃料システムモデル１００のデータに基づいて燃料分割を調節しまたは調整するために使用することができる。このトリミングアルゴリズムの一実施形態は、所望のバルブ位置と実際のバルブ位置との間でのノズル面積の差を求めることができる。トリミングアルゴリズム１０５は、ノズル面積の変化（ΔＡｅ）に関するトリムバルブを出力する、比例積分（Ｐ＋Ｉ）補償アルゴリズムなどだがこれだけに限定されない数学的エンジンとして機能することができる。このＰ＋Ｉユニットは、前述のようにＰＭ１＿ｒｅｑとＰＭ１＿ａｃｔとの差であり得る誤差信号を受け取ることができる。図３に示すように、燃料システムモデル１００はＰＭ１＿ａｃｔを生成することができ、バルブ位置アルゴリズムブロック８０はＰＭ１＿ｒｅｑを生成することができる。

燃料流量アルゴリズム１１０は、概してマニホールド圧力に基づいて燃料流量（ΣＷｉ）を計算するように機能する。燃料バルブ６５の較正に依拠しない燃料流量値を提供することにより、このことが有益であると証明し得る。燃料流量アルゴリズム１１０は、燃料システムモデル１００およびトリミングアルゴリズム１０５からのデータを取り入れる、訂正済みＡｅに関するデータを受け取ることができる。さらに、ΣＷｉの値は、ΣＷｉを求める他の方法を使用して行われ得る燃料加熱と無関係とすることができる。これだけに限られないが例えば、一部の方法は、燃焼器２０の端ぶたに設置されたオリフィスによってΣＷｉを測定する。ここではオリフィスを流れる燃料は、燃焼器２０の構成要素から燃料への伝導性熱伝達により温度の上昇を受ける。この熱伝達は、燃料流量の不正確な値をもたらす可能性がある。燃料流量アルゴリズム１１０が使用する方法では、オリフィスを利用しない。測定される燃料が受ける温度上昇は大幅に低いものとすることができる。したがってこの燃料流量アルゴリズムは、ΣＷｉのより正確な測定を提供することができる。

以下は、本発明の一実施形態がどのように燃料バルブ６５の動作を制御できるのかについての、これだけに限定されない非限定例である。バルブ位置要求を規定するために、センサおよびサロゲートを一連のアルゴリズム８０、８５、９０、９５、１００、１０５、および１１０に設ける。ブロック８０、８５、および９０の機能および動作は、図２で説明した機能および動作と同様であるとすることができる。

ブロック８０は、所望のバルブ位置（ＰＭ１＿ｒｅｑ）を求めることができるアルゴリズムを表す。ブロック８０は、ＴＴＲＦ（燃焼温度）およびモードＸ（燃焼モード）に関するデータを受け取る。次いでブロック８０は、他のデータセットのグラフを利用して、ＴＴＲＦおよびモードＸに基づいて燃料バルブ６５の所望の位置を求めることができる。次に、所望のバルブ面積アルゴリズムを表すブロック８５は、所望のバルブ位置（ＰＭ１＿ｒｅｑ）を達成するために必要な、燃料バルブ６５の所要の開口を求めることができる。次いで、求められたＰＭ１＿ｒｅｑの値をブロック８５および第１の加算合流点１１５に送ることができる。

ブロック８５は、このＰＭ１＿ｒｅｑデータを受け取り、燃料バルブ６５の寸法をその中に記憶することができるメモリを備えることができる。次いでブロック８５は、グラフまたは他のデータセットを利用して、ＰＭ１＿ｒｅｑを達成するために必要な所要のバルブ面積（ＣａｌｃＡｅ）を求めることができる。

次いで、前述のバルブストローク要求アルゴリズムであるブロック９０が、ＣａｌｃＡｅに関するデータを受け取ることができる。ブロック９０は、少なくとも１つの曲線または他のデータを利用して、ＰＭ１＿ｒｅｑを達成するために必要な所要のストローク（ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑ）を求めることができる。ここでは、その少なくとも１つの曲線または他のデータは、記憶されたバルブ較正データを含むことができる。

次に、本発明の一実施形態では、ブロック９５がＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑデータを受け取ることができる。ここで、ブロック９５はいくつかの目的を果たすことができる。ブロック９５は、ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑを燃料バルブ６５に伝えることができる。ブロック９５はさらに、少なくとも１つの曲線または他のデータを利用して、燃料バルブ６５の実面積を求めることができる。このデータは本発明の一実施形態の閉ループ機構で使用することができ、燃料バルブ６５の実際位置についてのフィードバックを提供することができる。

ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑデータは、燃料バルブ６５の作動器の動作をもたらし得る、燃料分割を決定する命令とみなすことができる。この燃料分割は、ＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑが燃料バルブ６５の位置の調節をもたらし、マニホールド装置７５がマニホールド７０内の圧力量の差を測定できる後に、検討することができる。論じたように本発明の一実施形態は単一のマニホールド装置７５で機能することができ、これは重要かつ費用を削減する特徴である。次いでマニホールドの圧力データを燃料システムモデル１００に送ることができ、燃料システムモデル１００は燃料バルブ６５の実際位置（ＰＭ１＿ａｃｔ）を求めかつ／または確認することができる。

次に、第１の加算合流点１１５が、所望の燃料分割対実際の燃料分割に関するデータを比較することができる。これは、バルブ位置（ＰＭ１＿ａｃｔ）と所要のバルブ位置（ＰＭ１＿ｒｅｑ）との形の比較に関係するものとして理解することができる。ＰＭ１＿ａｃｔとＰＭ１＿ｒｅｑとの差を表す誤差信号を、トリミングアルゴリズム１０５に送ることができる。この処理は、所望の燃料分割が実際の燃料分割とほぼ等しくなるまで繰り返すことができる。

次に、第２の加算合流点１２０が、ΔＡｅを実際のＡｅから減算またはトリムし、訂正済みＡｅを生み出すことができる。この訂正済みＡｅは、燃料バルブ６５がＰＭ１＿ｒｅｑの値を達成するために必要とし得る、ノズル面積の所要の変化量とみなすことができる。

次に、この訂正済みＡｅの値をブロック９０に伝えることができる。ここでは、較正曲線または他のデータセットを調節して、説明したように燃料バルブ６５のストロークに対する調節をもたらす新たなＰＭ１ｓｔｒｋ＿ｒｅｑを生み出すことができる。この訂正済みＡｅの値は燃料流量アルゴリズム１１０にも伝えることができ、この燃料流量アルゴリズム１１０は説明したように全燃料流量ΣＷｉの更新されたバルブを求めることができる。

説明したように、本発明の一実施形態は利用者に複数の利点を提供することができる。本発明の一実施形態は、制御バルブハードウェアおよび較正プロセスでのばらつきを自動的に補償することができる。本発明の一実施形態は、マニホールド装置７５の冗長性をなくすことができる。本発明の一実施形態は、燃料加熱とは無関係な、全燃料流量を求めるための方法を提供することができる。

図４は、本発明の一実施形態による、燃料システムを操作するための例示的システム４００のブロック図である。図３の各要素をシステム４００内に実施し、システム４００が実行することができる。システム４００は、１つまたは複数のユーザ／クライアント通信装置４０２もしくは同様のシステム／装置を含むことができる（図４には２つ示す）。各通信装置４０２は、例えばコンピュータシステム、携帯情報端末、携帯電話、または電子メッセージを送受信可能な同様の装置とすることができるが、これだけに限定されない。

通信装置４０２は、システムメモリ４０４また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４０４には例えばＲＯＭ（読み出し専用メモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）が含まれ得るが、これだけに限定されない。ＲＯＭはＢＩＯＳ（基本入出力システム）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信装置４０２の要素または構成要素間での情報転送を助ける基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ４０４は、通信装置４０２の全体的な動作を制御するためのオペレーティングシステム４０６を含むことができる。システムメモリ４０４は、ブラウザ４０８またはウェブブラウザも含むことができる。システムメモリ４０４は、図３と同様でありまたは図３の要素を含み得るモデルベース燃料システムを操作するための、データ構造４１０またはコンピュータ実行可能コードも含むことができる。

システムメモリ４０４は、モデルベース燃料システムを操作するために図３と組み合わせて使用することができる、テンプレートキャッシュメモリ４１２をさらに含むことができる。

通信装置４０２は、通信装置４０２の他の構成要素の動作を制御するためのプロセッサまたは処理ユニット４１４も含むことができる。オペレーティングシステム４０６、ブラウザ４０８、データ構造４１０はプロセッサ８１４上で動作可能とすることができる。プロセッサ４１４は、システムバス４１６により、メモリシステム４０４および通信装置４０２の他の構成要素に結合することができる。

通信装置４０２は複数の入力装置、出力装置、または組合せの入出力装置４１８も含むことができる。各入出力装置４１８は、入出力インタフェース（図４には不図示）によってシステムバス４１６に結合することができる。この入力装置および出力装置または組合せの入出力装置４１８は、利用者が通信装置４０２を相手に操作およびインタフェースし、モデルベース燃料システムを操作するためのソフトウェアをアクセス、操作、および制御するために、ブラウザ４０８およびデータ構造４１０の動作を制御することを可能にする。入出力装置４１８には、本明細書で論じる操作を行うためのキーボード、コンピュータポインティング装置等が含まれ得る。

入出力装置４１８には、ディスクドライブ、光入出力装置、機械入出力装置、磁気入出力装置、赤外入出力装置、モデム等も含まれ得る。入出力装置４１８は、媒体４２０にアクセスするために使用することができる。媒体４２０は、通信装置４０２などのシステムが使用する、または通信装置４０２などのシステムに関連するコンピュータ可読命令、コンピュータ実行可能命令、または他の情報を含み、記憶し、通信し、もしくは伝送することができる。

通信装置４０２は、ディスプレイやモニタ４２２などの他の装置も含む、またはそれらの装置に接続することもできる。モニタ４２２は、利用者が通信装置４０２とインタフェースできるようにするために使用することができる。

通信装置４０２は、ハードディスクドライブ４２４も含むことができる。ハードドライブ４２４は、ハードドライブインタフェース（図４には不図示）により、システムバス４１６に結合することができる。ハードドライブ４２４は、ローカルファイルシステムまたはシステムメモリ４０４の一部分を形成することもできる。通信装置４０２が動作するように、システムメモリ４０４とハードドライブ４２４との間でプログラム、ソフトウェア、およびデータを転送し、交換することができる。

通信装置４０２は、ネットワーク４２８を介して、リモートサーバ４２６と通信することができ、他のサーバまたは通信装置４０２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４１６は、ネットワークインタフェース４３０によりネットワーク４２８に結合することができる。ネットワークインタフェース４３０は、ネットワーク４２８に結合するためのモデム、イーサネット（商標）カード、ルータ、ゲートウェイ等とすることができる。結合は、有線接続または無線とすることができる。ネットワーク４２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネット等とすることができる。

サーバ４２６も、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が含まれ得るシステムメモリ４３２を含むことができる。システムメモリ４３２は、通信装置４０２内のオペレーティングシステム４０６と同様のオペレーティングシステム４３４を含むことができる。システムメモリ４３２は、モデルベース燃料システムを操作するためのデータ構造４３６も含むことができる。データ構造４３６は、本発明の一実施形態により図３に関して説明したのと同様の操作を含むことができる。サーバのシステムメモリ４３２は、他のファイル４３８、アプリケーション、モジュール等も含むことができる。

サーバ４２６は、サーバ４２６内の他の装置の動作を制御するためのプロセッサ４４２または処理ユニットも含むことができる。サーバ４２６は、入出力装置４４４も含むことができる。入出力装置４４４は、通信装置４０２の入出力装置４１８と同様のものとすることができる。サーバ４２６は、入出力装置４４４とともにサーバ４２６へのインタフェースを提供するための、モニタ等の他の装置４４６をさらに含むことができる。サーバ４２６は、ハードディスクドライブ４４８も含むことができる。サーバ４２６の様々な構成要素をシステムバス４５０が接続することができる。ネットワークインタフェース４５２が、システムバス４５０を介してサーバ４２６をネットワーク４２８に結合することができる。

図面の中の流れ図およびステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点で、その流れ図またはステップ図の中の各ステップは、指定の１つまたは複数の論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの一部分を表すことができる。一部の代替実装形態では、ステップに示す機能を図中に示す順序と異なる順序で行えることにも留意すべきである。例えば、連続して示す２つのステップを実際には実質的に同時に実行することができ、または関与する機能に応じて、時としてステップを逆の順序で実行することができる。ブロック図および／または流れ図の各ステップならびにブロック図および／または流れ図のステップの組合せは、指定の機能または活動を実行する専用ハードウェアベースシステム、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せによって実施できることにも留意されたい。

本明細書で使用した用語は特定の実施形態を説明することを目的とするに過ぎず、本発明を限定することは意図しない。本明細書で使用するとき、文脈が明らかにそうでないと示す場合を除き、単数形「ａ、ａｎ（ある、１つの）」および「ｔｈｅ（この、その）」は複数形もまた含むことを意図する。本明細書で使用するとき、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える、含む）」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている、含んでいる）」は、述べられた機構、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素があることを明示するが、１つまたは複数の他の機構、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群があることもしくは加わることを排除するものではないことがさらに理解されよう。

本発明をそのほんの少数の例示的実施形態に関してかなり詳細に図示し説明してきたが、特に前述の教示に照らして本発明の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、開示した実施形態に様々な修正、省略、および追加を行うことができるため、本発明者らは本発明をこれらの実施形態に限定することは意図しないことを当業者は理解すべきである。よって本発明者らは特許請求の範囲によって定義する本発明の趣旨および範囲に含まれ得るものとして、そのようなすべての修正、省略、追加、および均等物を対象として含むことを意図する。

１０ターボ機械
１５圧縮機セクション
２０燃焼器
２５タービンセクション
３０制御システム
３５圧縮機入口
４０入口案内翼（ＩＧＶ）
４５負荷器
５０センサ
５５燃料制御器
６０ＩＧＶ作動器
６５燃料バルブ
７０マニホールド
７５マニホールド装置
８０バルブ位置アルゴリズム
８５所望のバルブ面積アルゴリズム
９０バルブストローク要求アルゴリズム
９５実際のバルブ面積アルゴリズム
１００燃料システムモデル
１０５トリミングアルゴリズム
１１０燃料流量アルゴリズム
１１５第１の加算合流点
１２０第２の加算合流点

Claims

装置の位置を調節する方法（３００）であって、
ａ．アルゴリズムを使用して装置の位置の推定値を求めるステップ（９０）であって、前記アルゴリズムは少なくとも１つのセンサから入力を受け取り、前記少なくとも１つのセンサは前記装置の物理的特性を測定する、推定値を求めるステップ（９０）と、
ｂ．前記装置の実際位置の値と所要位置の値とを比較することに基づいてトリム係数を求めるステップ（１０５）と、
ｃ．前記推定位置の前記値を調節するために前記トリム係数を利用するステップ（１２０）と、
ｄ．前記推定位置の前記値と前記所要位置の前記値とが許容範囲内にあるかどうかを判定するステップ（９５）と
を含む方法（３００）。
前記装置が少なくとも１つの制御バルブ（６５）を備える、請求項１記載の方法（３００）。
前記少なくとも１つのセンサが、マニホールド（７０）の物理的特性を測定するマニホールド装置（７５）を備え、前記マニホールド（７０）は前記少なくとも１つの制御バルブ（６５）に燃料を提供する、請求項２記載の方法（３００）。
前記アルゴリズムが、前記少なくとも１つの制御バルブ（６５）の現在位置を求めるために前記少なくとも１つのセンサからの前記入力を利用する燃料システムモデル（１００）を含む、請求項３記載の方法（３００）。
前記アルゴリズムが、前記所要位置を求める（８０）ために燃焼の燃焼温度および燃焼動作モードに関するデータを利用する、請求項１記載の方法（３００）。
前記推定位置の前記値と所要位置の値とを比較することに基づいてトリム係数を求める前記ステップ（１０５）がトリムアルゴリズムを含み、前記トリムアルゴリズムは前記推定位置の前記値（６５）と前記所要位置の前記値との差を求める（１２０）、請求項４記載の方法（３００）。
前記トリムアルゴリズムがノズル面積の差を求める（１０５）、請求項６記載の方法（３００）。
前記アルゴリズムが、燃料流量を求めるために前記トリムアルゴリズム（１０５）からのデータを取り入れる、請求項７記載の方法（３００）。
前記少なくとも１つの制御バルブの位置を調節するための命令を生成する（６５、９０、９５）ために、前記ノズル面積の差に関するデータを利用するステップをさらに含む、請求項７記載の方法（３００）。
前記少なくとも１つの制御バルブ（６５）を操作するシステムに命令（６５）を適用するステップをさらに含む、請求項８記載の方法（３００）。