RU2011145037A - METHOD FOR ANALYSIS OF COMBUSTION CHAMBER INCLINATION TO HUMP, METHOD FOR GAS TURBINE CONTROL AND DEVICE FOR GAS TURBINE OPERATION - Google Patents

METHOD FOR ANALYSIS OF COMBUSTION CHAMBER INCLINATION TO HUMP, METHOD FOR GAS TURBINE CONTROL AND DEVICE FOR GAS TURBINE OPERATION Download PDF

Info

Publication number
RU2011145037A
RU2011145037A RU2011145037/06A RU2011145037A RU2011145037A RU 2011145037 A RU2011145037 A RU 2011145037A RU 2011145037/06 A RU2011145037/06 A RU 2011145037/06A RU 2011145037 A RU2011145037 A RU 2011145037A RU 2011145037 A RU2011145037 A RU 2011145037A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
value
combustion chamber
stability parameter
gas turbine
tendency
Prior art date
Application number
RU2011145037/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2548233C2 (en
Inventor
Мальте БЛОМАЙЕР
Эберхард ДОЙКЕР
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2011145037A publication Critical patent/RU2011145037A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548233C2 publication Critical patent/RU2548233C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/20—Gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

1. Способ анализа склонности камеры сгорания к гудению в рабочем состоянии, включающий следующие этапы:- эксплуатацию камеры сгорания в рабочем состоянии;- регистрацию термоакустической величины газового объема камеры сгорания и/или величины колебаний конструкции камеры сгорания в рабочем состоянии и определение параметрической величины по термоакустической величине и/или по величине колебаний;- определение спектра (1, 1', 1'') параметрической величины в рабочем состоянии в виде ее амплитудной характеристики в зависимости от времени;- идентификацию первого и второго резонансов параметрической величины с помощью спектра (1, 1', 1'');- определение амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго резонанса;- расчет параметра стабильности (9, 9') в качестве функции амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго резонанса;- определение нижнего и/или верхнего значения расстояния, на которое параметр стабильности (9, 9') лежит выше нижнего заданного порогового значения (16) и/или ниже верхнего заданного порогового значения, причем пороговые значения (16) выбраны таким образом, что в случае эксплуатации камеры сгорания в рабочем состоянии с еще допустимо высокой склонностью к гудению параметр стабильности (9, 9') в этом рабочем состоянии имеет одно из пороговых значений (16);- квантификацию склонности к гудению посредством нижнего и/или верхнего значения расстояния.2. Способ по п.1, при котором параметр стабильности (9, 9') вычисляют со значением соотношения от деления амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго 1. A method for analyzing the tendency of the combustion chamber to buzz in working condition, which includes the following steps: - operating the combustion chamber in working condition; - recording the thermoacoustic value of the gas volume of the combustion chamber and / or the magnitude of the vibrations of the design of the combustion chamber in working condition and determining the parametric value from the thermoacoustic the magnitude and / or magnitude of the oscillations; - determination of the spectrum (1, 1 ', 1' ') of a parametric quantity in the working state in the form of its amplitude characteristic as a function of time; - ide typification of the first and second resonances of a parametric quantity using the spectrum (1, 1 ', 1' '); - determination of the amplitude value (2, 2', 2``) of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ', 3' ') second resonance; - calculation of the stability parameter (9, 9 ') as a function of the amplitude value (2, 2', 2``) of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ', 3' ') of the second resonance; - determination of the lower and / or the upper distance value by which the stability parameter (9, 9 ′) lies above the lower predetermined threshold value (16) and / or below the upper predetermined thresholds th value, moreover, the threshold values (16) are selected in such a way that, when the combustion chamber is operated in the operating state with an still acceptable high tendency to hum, the stability parameter (9, 9 ') in this operating state has one of the threshold values (16); - quantification of the tendency to hum with the lower and / or upper distance values. 2. The method according to claim 1, wherein the stability parameter (9, 9 ') is calculated with the value of the ratio of the division of the amplitude value (2, 2', 2 '') of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ', 3' ') of the second

Claims (19)

1. Способ анализа склонности камеры сгорания к гудению в рабочем состоянии, включающий следующие этапы:1. The method of analysis of the tendency of the combustion chamber to buzz in working condition, comprising the following steps: - эксплуатацию камеры сгорания в рабочем состоянии;- operation of the combustion chamber in working condition; - регистрацию термоакустической величины газового объема камеры сгорания и/или величины колебаний конструкции камеры сгорания в рабочем состоянии и определение параметрической величины по термоакустической величине и/или по величине колебаний;- registration of the thermoacoustic value of the gas volume of the combustion chamber and / or the value of the vibrations of the design of the combustion chamber in working condition and determination of the parametric value from the thermoacoustic value and / or the value of the vibrations; - определение спектра (1, 1', 1'') параметрической величины в рабочем состоянии в виде ее амплитудной характеристики в зависимости от времени;- determination of the spectrum (1, 1 ', 1' ') of a parametric quantity in the working state in the form of its amplitude characteristic depending on time; - идентификацию первого и второго резонансов параметрической величины с помощью спектра (1, 1', 1'');- identification of the first and second resonances of a parametric quantity using the spectrum (1, 1 ', 1' '); - определение амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго резонанса;- determination of the amplitude value (2, 2 ′, 2 ″) of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ′, 3 ″) of the second resonance; - расчет параметра стабильности (9, 9') в качестве функции амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго резонанса;- calculation of the stability parameter (9, 9 ') as a function of the amplitude value (2, 2', 2 '') of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ', 3' ') of the second resonance; - определение нижнего и/или верхнего значения расстояния, на которое параметр стабильности (9, 9') лежит выше нижнего заданного порогового значения (16) и/или ниже верхнего заданного порогового значения, причем пороговые значения (16) выбраны таким образом, что в случае эксплуатации камеры сгорания в рабочем состоянии с еще допустимо высокой склонностью к гудению параметр стабильности (9, 9') в этом рабочем состоянии имеет одно из пороговых значений (16);- determination of the lower and / or upper value of the distance by which the stability parameter (9, 9 ') lies above the lower predetermined threshold value (16) and / or below the upper predetermined threshold value, and the threshold values (16) are selected in such a way that in case of operation of the combustion chamber in a working state with an still permissible high tendency to hum, the stability parameter (9, 9 ') in this working state has one of the threshold values (16); - квантификацию склонности к гудению посредством нижнего и/или верхнего значения расстояния.- quantification of the tendency to buzz through the lower and / or upper distance values. 2. Способ по п.1, при котором параметр стабильности (9, 9') вычисляют со значением соотношения от деления амплитудного значения (2, 2', 2'') первого резонанса и амплитудного значения (3, 3', 3'') второго резонанса.2. The method according to claim 1, in which the stability parameter (9, 9 ') is calculated with the value of the ratio of the division of the amplitude value (2, 2', 2 ") of the first resonance and the amplitude value (3, 3 ', 3" ) of the second resonance. 3. Способ по п.1 или 2, при котором параметр стабильности (9, 9') образуют в виде логарифма значения соотношения.3. The method according to claim 1 or 2, in which the stability parameter (9, 9 ') form the ratio values in the form of a logarithm. 4. Способ по п.1 или 2, при котором параметр стабильности (9, 9') демпфируют в зависимости от времени с помощью демпфирующей функции.4. The method according to claim 1 or 2, wherein the stability parameter (9, 9 ′) is damped versus time using a damping function. 5. Способ по п.1 или 2, при котором в нескольких местах параметрическую величину измеряют одновременно и для каждого места определяют локальный спектр, причем локальные спектры имеют огибающую, которую используют в качестве спектра (1, 1', 1'').5. The method according to claim 1 or 2, in which in several places the parametric value is measured simultaneously and a local spectrum is determined for each place, and the local spectra have an envelope that is used as the spectrum (1, 1 ', 1' '). 6. Способ по п.5, при котором камера сгорания выполнена в виде кольцевой камеры сгорания вращательно-симметрично вокруг оси и имеет несколько мест, в которых измеряют параметрические величины, причем число мест измерений уменьшено с использованием симметрии форм колебаний.6. The method according to claim 5, in which the combustion chamber is made in the form of an annular combustion chamber rotationally symmetric about the axis and has several places in which to measure parametric values, and the number of measurement locations is reduced using the symmetry of the vibration modes. 7. Способ по п.1 или 2, при котором параметрической величиной является звуковое давление в камере сгорания и/или ускорение конструкции камеры сгорания.7. The method according to claim 1 or 2, in which the parametric value is the sound pressure in the combustion chamber and / or acceleration of the design of the combustion chamber. 8. Способ по п.3, при котором параметр стабильности (9, 9') демпфируют в зависимости от времени с помощью демпфирующей функции.8. The method according to claim 3, wherein the stability parameter (9, 9 ′) is damped versus time using a damping function. 9. Способ по п.8, при котором в нескольких местах параметрическую величину измеряют одновременно и для каждого места определяют локальный спектр, причем локальные спектры имеют огибающую, которую используют в качестве спектра (1, 1', 1'').9. The method according to claim 8, in which in several places a parametric value is measured simultaneously and a local spectrum is determined for each place, and the local spectra have an envelope that is used as the spectrum (1, 1 ', 1' '). 10. Способ по п.8, при котором параметрической величиной является звуковое давление в камере сгорания и/или ускорение конструкции камеры сгорания.10. The method according to claim 8, in which the parametric value is the sound pressure in the combustion chamber and / or acceleration of the design of the combustion chamber. 11. Способ управления работой газовой турбины с камерой сгорания, включающий следующие этапы:11. A method of controlling the operation of a gas turbine with a combustion chamber, comprising the following steps: - осуществление способа анализа склонности камеры сгорания газовой турбины к гудению во время ее работы по любому из пп.1-10;- the implementation of the method of analysis of the propensity of the combustion chamber of a gas turbine to buzz during its operation according to any one of claims 1 to 10; - уменьшение выходной мощности газовой турбины, как только квалификация склонности к гудению покажет, что параметр стабильности (9, 9') достиг, по меньшей мере, одного из пороговых значений (16).- reducing the output power of the gas turbine, as soon as the qualification of a tendency to buzz shows that the stability parameter (9, 9 ') has reached at least one of the threshold values (16). 12. Способ по п.11, при котором параметр стабильности используют непосредственно в качестве регулируемой величины для работы газовой турбины.12. The method according to claim 11, in which the stability parameter is used directly as an adjustable value for the operation of a gas turbine. 13. Способ по п.12, при котором нагрузка на газовую турбину в данный момент находится в прямой корреляции с параметром стабильности, причем с помощью параметра стабильности осуществляют регулирование мощности газовой турбины в отношении предотвращения гудения камеры сгорания.13. The method according to item 12, in which the load on the gas turbine is currently in direct correlation with the stability parameter, and with the help of the stability parameter, the power of the gas turbine is controlled to prevent the humming of the combustion chamber. 14. Способ по любому из пп.11-13, который включает этап управления работой газовой турбины таким образом, что склонность к гудению снижается, как только квантификация склонности к гудению покажет, что параметр стабильности (9, 9') достиг заданного значения (16') расстояния, по меньшей мере, до одного из пороговых значений (16).14. The method according to any one of claims 11 to 13, which includes the step of controlling the operation of the gas turbine in such a way that the tendency to buzz is reduced as soon as the quantification of the tendency to buzz shows that the stability parameter (9, 9 ') has reached a predetermined value (16 ') the distance to at least one of the threshold values (16). 15. Способ по п.14, при котором для снижения склонности к гудению в качестве меры понижают температуру (10) на выходе турбины за счет изменения массового потока воздуха из компрессора в камеру сгорания в качестве регулирующей величины по сравнению с ее заданным значением (10'), и/или изменяют температуру подаваемого в камеру сгорания топлива в качестве регулирующей величины по сравнению с ее заданным значением, и/или изменяют пространственное распределение подачи топлива в камеру сгорания в качестве регулирующей величины по сравнению с ее заданным значением.15. The method according to 14, in which to reduce the tendency to buzz as a measure, lower the temperature (10) at the turbine outlet by changing the mass flow of air from the compressor to the combustion chamber as a control value compared to its predetermined value (10 ' ), and / or change the temperature of the fuel supplied to the combustion chamber as a control value compared to its predetermined value, and / or change the spatial distribution of the fuel supply to the combustion chamber as a control value compared to its target nnym value. 16. Способ по п.15, при котором в случае нескольких ступеней горелок изменяют распределение по различным ступеням горелок в качестве регулирующей величины по сравнению с ее заданным значением.16. The method according to clause 15, in which, in the case of several stages of the burners, the distribution of the various stages of the burners is changed as a regulatory value compared to its predetermined value. 17. Способ по п.16, при котором после манипуляции с регулирующей величиной (10) и как только квалификация склонности к гудению покажет, что она еще уменьшилась, регулирующую величину (10) предпочтительно возвращают к ее заданному значению (10').17. The method according to clause 16, in which after manipulation with the regulatory value (10) and as soon as the qualification of a tendency to buzz will show that it has decreased, the regulatory value (10) is preferably returned to its predetermined value (10 '). 18. Способ по п.14, который включает следующий этап: как только квалификация склонности к гудению покажет, что параметр стабильности (9, 9') достиг заданного и представляющего низкую склонность к гудению значения (16'') расстояния, по меньшей мере, до одного из пороговых значений (16), работой газовой турбины управляют с возможностью ее оптимизации, в частности, в отношении выходной мощности, токсичных выбросов и/или расхода топлива.18. The method according to 14, which includes the following step: as soon as the qualification of a tendency to buzz shows that the stability parameter (9, 9 ') has reached a predetermined and representing a low tendency to buzz value (16 ") of a distance of at least up to one of the threshold values (16), the operation of the gas turbine is controlled with the possibility of its optimization, in particular with respect to power output, toxic emissions and / or fuel consumption. 19. Устройство управления работой газовой турбины, выполненное для осуществления способа по любому из пп.11-15. 19. A device for controlling the operation of a gas turbine made to implement the method according to any one of claims 11-15.
RU2011145037/06A 2009-04-08 2010-04-07 Method to diagnose disposition of combustion chamber to buzz and method to control gas turbine RU2548233C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09157596A EP2239505A1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 Method for analysing the tendency to hum of a combustion chamber and method for controlling a gas turbine
EP09157596.9 2009-04-08
PCT/EP2010/054585 WO2010115921A2 (en) 2009-04-08 2010-04-07 Method for analysing the humming tendency of a combustion chamber, and method for controlling a gas turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011145037A true RU2011145037A (en) 2013-05-20
RU2548233C2 RU2548233C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=41010879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145037/06A RU2548233C2 (en) 2009-04-08 2010-04-07 Method to diagnose disposition of combustion chamber to buzz and method to control gas turbine

Country Status (5)

Country Link
EP (2) EP2239505A1 (en)
CN (1) CN102713438B (en)
ES (1) ES2700444T3 (en)
RU (1) RU2548233C2 (en)
WO (1) WO2010115921A2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2520863B1 (en) 2011-05-05 2016-11-23 General Electric Technology GmbH Method for protecting a gas turbine engine against high dynamical process values and gas turbine engine for conducting said method
EP3045676A1 (en) 2015-01-13 2016-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Method for avoiding a rotating stall
EP3101343A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Intelligent control method with variable thresholds based on vibration readings
RU2618774C1 (en) * 2016-01-11 2017-05-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method for controlling vibration combustion in combustion chamber of gas turbine engine
DE102019204422A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Prediction of the combustion dynamics of a gas turbine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110823A (en) * 1979-02-16 1980-08-26 Kobe Steel Ltd Controlling method of air ratio at combustion furnace
JPH0792225B2 (en) * 1986-08-05 1995-10-09 バブコツク日立株式会社 Combustion vibration monitoring device
RU2046312C1 (en) * 1991-10-08 1995-10-20 Машиностроительное конструкторское бюро "Гранит" Method of diagnosis of degree of choking of manifold with injectors of gas-turbine engine combustion chamber
US5719791A (en) * 1995-03-17 1998-02-17 Georgia Tech Research Corporation Methods, apparatus and systems for real time identification and control of modes of oscillation
US5706643A (en) * 1995-11-14 1998-01-13 United Technologies Corporation Active gas turbine combustion control to minimize nitrous oxide emissions
US5865609A (en) * 1996-12-20 1999-02-02 United Technologies Corporation Method of combustion with low acoustics
GB2344883B (en) * 1998-12-16 2003-10-29 Graviner Ltd Kidde Flame monitoring methods and apparatus
EP1327824A1 (en) * 2001-12-24 2003-07-16 ABB Schweiz AG Detection and control of gas turbine combustion operation above lean blowout condition
US7751943B2 (en) * 2005-02-03 2010-07-06 Alstom Technology Ltd. Protection process and control system for a gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
CN102713438A (en) 2012-10-03
EP2417395A2 (en) 2012-02-15
WO2010115921A3 (en) 2013-03-14
RU2548233C2 (en) 2015-04-20
CN102713438B (en) 2014-09-10
WO2010115921A2 (en) 2010-10-14
EP2417395B1 (en) 2018-09-05
ES2700444T3 (en) 2019-02-15
EP2239505A1 (en) 2010-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101191548B1 (en) Gas turbine control method and device
JP4995169B2 (en) Gas turbine control method and apparatus
RU2011145037A (en) METHOD FOR ANALYSIS OF COMBUSTION CHAMBER INCLINATION TO HUMP, METHOD FOR GAS TURBINE CONTROL AND DEVICE FOR GAS TURBINE OPERATION
US20210071865A1 (en) Integrated flare combustion control
JP4405517B2 (en) Method and apparatus for compensating for fuel composition variations in gas turbine equipment
US8510014B2 (en) Gas turbine control method and device
JP2004163087A (en) Automatic mapping logic for combustor in gas turbine engine
Schwing et al. High-frequency instabilities in cylindrical flame tubes: feedback mechanism and damping
CA2608387A1 (en) Gas turbine control device and gas turbine system
CN102454486A (en) A method and system for preventing combustion instabilities during transient operations
CN103410618B (en) The low NO of gas turbine dry xfiring optimization method
Kim et al. Experimental study on combustion instability and attenuation characteristics in the lab-scale gas turbine combustor with a sponge-like porous medium
KR20070046584A (en) Apparatus and methods for combustion monitoring and tuning of gas turbines
EP3330615B1 (en) Model-less combustion dynamics autotune
RU2645184C2 (en) Method for operating gas turbine below nominal power thereof
CN105829682A (en) Method for regulating and/or controlling the manipulated variables of a gas turbine in a combustion system
JP5800419B2 (en) Gas turbine and combustion control method for gas turbine
US20170044996A1 (en) Method for operating a burner assembly
US10794297B2 (en) Method for operating a gas turbine installation and a gas turbine installation for carrying out the method
CN113418188B (en) Double-swirl combustion instability control method and system
EP3658759B1 (en) Combustor apparatus and method of operating combustor apparatus
Klein On the identification of combustion instability mechanisms in industrial gas turbine combustors
Yilmaz et al. Swirler geometry effects (dh/do ratio) on synthetic gas flames. Part 2: dynamic flame behaviour at external y altered acoustic conditions
Anson et al. Active control of combustion dynamics for lean premixed gas fired systems
Looijmans Thermoacoustic stability of combustion in central heating boilers