JP6991005B2 - ガスタービンシステムの液体燃料送達用の三方チェック弁の受動及び能動モード動作間のモデルベースのバンプレス移動 - Google Patents
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Description
上式で、Pmax及びPLiftは、弁製造メーカによって典型的に特定される三方弁のための通常の動作圧力パラメータである。
上式で、CVは、三方弁の製造メーカによる弁ストロークSTの関数として典型的に特定される。
図4のブロック407では、流体流量の推定スパイクWSは、例えば、下の式4に従って算出することができる。
上式で、Wmeasuredは、三方弁の直ぐ上流(例えば、図2のシステムの分流器230の後)で測定される流体流量である。
上式で、WSは、算出される推定スパイクであり、KP及びKIは、ユーザ設定可能なバイパス弁制御器用の比例及び積分ゲイン制御値である。
[実施態様1]
チェック弁動作の受動モードと能動モードの間の移動中にタービン動力発生システム(100)のタービン燃焼器に燃料を送達するために使用される1つ又は複数の三方チェック弁(245)への液体燃料流れを制御するための方法(300)であって、前記タービン動力発生システム(100)が、燃焼器燃料送達三方チェック弁(245)及びバイパス弁(220)を含み、前記方法が、
受動モードと能動モードの間の燃料送達三方チェック弁のモード移動中に起こる燃料流れスパイクの逆数を示す燃料流れスパイク推定信号を作出することと、
前記燃料流れスパイク推定信号に基づいてバイパス弁位置命令(303)を生成することと、
チェック弁動作の受動モードと能動モードの間の移動中にそういったモード移動に関連した燃料流れスパイクを相殺又は緩和するフィードフォワード制御の形式で前記バイパス弁位置命令(303)を前記バイパス弁(220)に提供することと、
を含む、方法。
[実施態様2]
前記燃料流れスパイク推定信号は、前記三方チェック弁の逆動作モデル(301)に基づいて作出される、実施態様1に記載の方法。
[実施態様3]
前記逆動作モデル(301)は、前記三方チェック弁の上流及び下流に存在する液体燃料圧力を示す入力データを利用する、実施態様2に記載の方法。
[実施態様4]
前記逆動作モデル(301)は、前記三方チェック弁のパージ空気圧力を示す入力データを利用する、実施態様2に記載の方法。
[実施態様5]
前記逆動作モデル(301)は、前記三方チェック弁のための推定弁位置を示す分析的出力データを作出する、実施態様2に記載の方法。
[実施態様6]
前記逆動作モデル(301)は、
燃料を燃焼器に送達している三方チェック弁のストロークを推定(401)することであって、前記ストローク推定が、前記弁のためのパージ空気圧力と、モード移動プロセスを開始させる液体燃料圧力と、の間の測定圧力差の関数として決定される、推定(401)することと、
三方弁をまたがる流体流れ抵抗を推定(403)することであって、前記流体流れ抵抗推定が、前記弁ストローク推定の関数として決定される、推定(403)することと、
三方弁を通る流体流れを推定(405)することであって、前記流体流れ推定が、前記推定流体流れ抵抗と、前記三方弁の上流側及び下流側間に存在する測定圧力差と、の関数として決定される、推定(405)することと、
モード間の前記弁の前記移動の結果として起こりそうである燃料流れスパイクを推定(407)することであって、前記燃料流れスパイク推定が、前記推定流体流れと、前記三方弁に関する知られている定常状態流れと、の差の関数として決定される、推定(407)することと、
前記推定燃料流れスパイクの逆数を決定(409)することと、
によって展開される、実施態様2に記載の方法。
[実施態様7]
前記バイパス弁位置命令(303)は、前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される前記三方弁を通る液体燃料流れを示す燃料流れフィードバック信号から展開される、実施態様1に記載の方法。
[実施態様8]
前記バイパス弁位置命令(303)は、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号から展開される、実施態様7に記載の方法。
[実施態様9]
前記バイパス弁位置命令(303)は、燃料流れ基準信号と、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号と、に基づいて展開される、実施態様7に記載の方法。
[実施態様10]
前記バイパス弁位置命令(303)を生成することは、前記燃料流れスパイク推定信号の関数として増大燃料流れフィードバック信号を決定することを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様11]
前記バイパス弁位置命令(303)を生成することは、バイパス弁位置を決定するための所定の制御則を使用することを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様12]
前記逆動作モデル(301)は、前記三方弁のための算出燃料流れ推定と、前記三方弁を通る測定燃料流れと、の間の定常偏差を周期的にチェックして、推定弁ストローク値及び/又は推定流れ抵抗値及び/又は前記三方弁を通る推定流体流れを示す値に増分変化を加えるように構成されたモデルチューニングアルゴリズムを更に含む、実施態様6に記載の方法。
[実施態様13]
電気液圧プロセスの流体流れを制御するために使用される三方チェック弁(245)の逆動作モデル(301)を展開する方法であって、
前記三方チェック弁のストロークを推定(401)することであって、前記ストローク推定が、前記弁のためのパイロット空気圧力と、モード移動プロセスを開始させる前記弁の流体圧力と、の間の測定圧力差の関数として決定される、推定(401)することと、
前記三方チェック弁をまたがる流体流れ抵抗を推定(403)することであって、前記流体流れ抵抗推定が、前記弁ストローク推定の関数として決定される、推定(403)することと、
前記三方チェック弁を通る流体流れを推定(405)することであって、前記流体流れ推定が、前記推定流体流れ抵抗と、前記三方チェック弁の流体流れ上流側及び下流側間に存在する測定圧力差と、の関数として決定される、推定(405)することと、
モード間の前記弁の前記移動の結果として起こりそうである流体流れスパイクを推定(407)することであって、前記流体流れスパイク推定が、前記推定流体流れと、前記三方チェック弁に関する知られている定常状態流体流れと、の差の関数として決定される、推定(407)することと、
前記推定流体流れスパイクの逆数を決定(409)することと、
を含む、方法。
[実施態様14]
液体燃料をタービン燃焼器に供給するために使用される燃料送達三方チェック弁(245)への液体燃料流れを制御するためのタービン動力発生制御システムであって、
燃料送達三方チェック弁(245)と、
燃料バイパス弁(220)と、
前記三方チェック弁の逆動作モデル(301)として動作して、受動動作モードと能動動作モードの間の前記三方チェック弁のモード移行中に起こる燃料流れスパイクの逆数を示す燃料流れスパイク推定信号を作出するように構成されたハードウエア処理装置を含むタービンシステム制御器(114)と、
前記燃料流れスパイク推定信号に基づいて弁位置命令を生成して、受動モードと能動モードの間の前記三方弁チェック弁動作の移動中に前記弁位置命令を前記燃料バイパス弁に提供するバイパス弁制御器(303)と、
を含み、
前記三方弁動作のための動作モード間の移行から生じる燃料流れスパイク及び出力動力振動が緩和される、タービン動力発生制御システム。
[実施態様15]
前記処理装置は、
燃料を燃焼器に送達している前記三方チェック弁のストロークを推定(401)することであって、前記弁ストローク推定が、前記弁のためのパージ空気圧力と、モード移動プロセスを開始させる液体燃料圧力と、の間の測定圧力差の関数として決定される、推定(401)することと、
前記三方チェック弁をまたがる流体流れ抵抗を推定(403)することであって、前記流体流れ抵抗推定が、前記弁ストローク推定の関数として決定される、推定(403)することと、
三方弁を通る流体流れを推定(405)することであって、前記流体流れ推定が、前記推定流体流れ抵抗と、前記三方弁の上流側及び下流側間に存在する測定圧力差と、の関数として決定される、推定(405)することと、
モード間の前記弁の前記移動の結果として起こりそうである燃料流れスパイクを推定(407)することであって、前記燃料流れスパイク推定が、前記推定流体流れと、前記三方弁に関する知られている定常状態流れと、の差の関数として決定される、推定(407)することと、
前記推定燃料流れスパイクの逆数を決定(409)することと、
を含む動作を実行することによって前記逆動作モデルを実施するように構成される、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様16]
前記処理装置は、前記逆動作モデルに基づいて前記三方チェック弁のための推定弁位置を示す分析的出力データを作出する、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様17]
前記燃料流れスパイク推定信号を用いて前記三方チェック弁を通る液体燃料流れを示す燃料流れフィードバック信号を増大させる信号オーグメンタを更に含む、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様18]
前記バイパス弁制御器は、前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される前記三方チェック弁を通る液体燃料流れを示す燃料流れフィードバック信号に基づいて前記弁位置命令を生成する、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様19]
前記バイパス弁位置命令は、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号から展開される、実施態様18に記載のシステム。
[実施態様20]
前記バイパス弁位置命令は、燃料流れ基準信号と、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号と、に基づいて展開される、実施態様18に記載のシステム。
102 液体燃料システム
104 液体燃料パージシステム
106 気体燃料システム
108 主圧縮機
110 燃焼器
112 タービン
114 タービンシステム制御器
116 回転型タービンシャフト
118 燃焼缶
120 液体燃料ノズル
122 気体燃料ノズル
124 水噴射ノズル
126 水パージ
128 空気圧縮機
130 発生器
200 液体燃料システム
205 液体燃料源
210 低圧フィルタ
215 液体燃料ポンプ
220 燃料バイパス弁
225 燃料停止弁
230 分流器
235 圧力リリーフ弁
240 液体燃料再循環チェック弁
245 三方チェック弁
260 分配弁
270 個別燃焼缶
280 液体燃料パージ空気システム
301 逆三方弁モデル
302 燃料流量フィードバック信号オーグメンタ
303 燃料バイパス弁制御器
400 逆三方弁モデル
401 推定三方弁ストローク
403 推定流れ抵抗
405 弁を通る推定流れ
407 推定燃料流れスパイク
409 増大燃料流れフィードバックを決定
411 バイパス弁位置命令を展開
412 チューニングアルゴリズム
Claims (13)
- 三方チェック弁動作の受動モードと能動モードの間の移動中にタービン動力発生システム(100)のタービン燃焼器に燃料を送達するために使用される三方チェック弁(245)への液体燃料流れを制御するための方法(300)であって、
前記タービン動力発生システム(100)が、前記三方チェック弁(245)及びバイパス弁(220)を含み、当該方法が、
前記三方チェック弁(245)の逆動作モデル(301)を用いて、受動モードと能動モードの間の前記三方チェック弁(245)のモード移動中に起こる燃料流れスパイクの逆数を示す燃料流れスパイク推定信号を作出するステップと、
前記燃料流れスパイク推定信号に基づいてバイパス弁位置命令(303)を生成するステップと、
前記三方チェック弁動作の受動モードと能動モードの間の移動中にそのモード移動に関連した燃料流れスパイクを相殺又は緩和するフィードフォワード制御の形式で前記バイパス弁位置命令(303)を前記バイパス弁(220)に提供するステップと
を含む、方法。 - 前記逆動作モデル(301)が、前記三方チェック弁(245)の上流及び下流に存在する液体燃料圧力を示す入力データを利用する、請求項1に記載の方法。
- 前記逆動作モデル(301)が、前記三方チェック弁(245)のパージ空気圧力を示す入力データを利用する、請求項1に記載の方法。
- 前記逆動作モデル(301)が、前記三方チェック弁(245)のための推定弁位置を示す分析的出力データを作出する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記逆動作モデル(301)が、
前記三方チェック弁(245)のためのパージ空気圧力とモード移動プロセスを開始させる液体燃料圧力との間の測定圧力差の関数として、前記三方チェック弁(245)のストロークを推定(401)するステップと、
前記三方チェック弁(245)の推定されたストロークの関数として、前記三方チェック弁(245)をまたがる流体流れ抵抗を推定(403)するステップと、
推定された流体流れ抵抗及び前記三方チェック弁(245)の上流側及び下流側間に存在する測定圧力差の関数として、前記三方チェック弁(245)を通る流体流れを推定(405)するステップと、
推定された流体流れと、前記三方チェック弁(245)に関する既知の定常状態流れとの差の関数として、前記三方チェック弁(245)の前記モード間の移動の結果として起こる燃料流れスパイクを推定(407)するステップと、
推定された燃料流れスパイクの逆数を決定(409)するステップと
によって展開される、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記バイパス弁位置命令(303)が、前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される前記三方チェック弁(245)を通る液体燃料流れを示す燃料流れフィードバック信号から展開される、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイパス弁位置命令(303)が、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号から展開される、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイパス弁位置命令(303)が、燃料流れ基準信号と、所定のバイパス弁制御則に従って前記燃料流れスパイク推定信号によって増大される燃料流れフィードバック信号とに基づいて展開される、請求項6に記載の方法。
- 前記バイパス弁位置命令(303)を生成するステップが、前記燃料流れスパイク推定信号の関数として増大燃料流れフィードバック信号を決定するステップを含む、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイパス弁位置命令(303)を生成するステップが、バイパス弁位置を決定するための所定の制御則を使用するステップを含む、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記逆動作モデル(301)が、前記三方チェック弁(245)のための算出燃料流れ推定と、前記三方チェック弁(245)を通る測定燃料流れとの間の定常偏差を周期的にチェックして、推定弁ストローク値及び/又は推定流れ抵抗値及び/又は前記三方チェック弁(245)を通る推定流体流れを示す値に増分変化を加えるように構成されたモデルチューニングアルゴリズムを更に含む、請求項5に記載の方法。
- タービン動力発生制御システムであって、当該タービン動力発生制御システムが、
液体燃料をタービン燃焼器に供給するために使用される三方チェック弁(245)と、
バイパス弁(220)と、
前記三方チェック弁(245)の逆動作モデル(301)として動作して、受動動作モードと能動動作モードの間の前記三方チェック弁(245)のモード移行中に起こる燃料流れスパイクの逆数を示す燃料流れスパイク推定信号を作出するように構成されたハードウエア処理装置を含むタービンシステム制御器(114)と、
前記燃料流れスパイク推定信号に基づいてバイパス弁位置命令を生成して、受動モードと能動モードの間の前記三方チェック弁動作の移動中に前記バイパス弁位置命令を前記バイパス弁に提供するバイパス弁制御器(303)と
を含み、前記三方チェック弁動作のための動作モード間の移行から生じる燃料流れスパイク及び出力動力振動が緩和される、タービン動力発生制御システム。 - 前記ハードウエア処理装置が、
燃料を燃焼器に送達している前記三方チェック弁(245)のためのパージ空気圧力と、モード移動プロセスを開始させる液体燃料圧力との間の測定圧力差の関数として、前記三方チェック弁(245)のストロークを推定(401)するステップと、
前記三方チェック弁(245)の推定されたストローク推定の関数として、前記三方チェック弁(245)をまたがる流体流れ抵抗を推定(403)するステップと、
推定された流体流れ抵抗及び前記三方チェック弁(245)の上流側及び下流側間に存在する測定圧力差の関数として、前記三方チェック弁(245)を通る流体流れを推定(405)するステップと、
推定された流体流れと、前記三方チェック弁(245)に関する既知の定常状態流れとの差の関数、前記三方チェック弁(245)の前記モード間の移動の結果として起こる燃料流れスパイクを推定(407)するステップと、
推定された燃料流れスパイクの逆数を決定(409)するステップと、
を含む動作を実行することによって前記逆動作モデルを実施するように構成される、請求項12に記載のシステム。
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