[发明专利]将燃烧动态调整算法用于多筒形燃烧室的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧动态控制，且更具体地涉及将燃烧动态调整算法 (combustion dynamics tuning algorithm)用于多筒形燃烧室(multi-can combustor)的系统和方法。

背景技术

在诸如燃气涡轮发动机这样的旋转机器中的燃烧系统的设计和 操作可能是复杂的。为了操作这种发动机，常规燃烧动态调整算法可 利用与各种发动机部件相关联的一个或多个传感器来获得发动机的 性能和操作特征。举例说来，单筒形燃烧室(single can combustor)可使 用常规动态调整算法利用来自多个燃烧动态传感器的输出来调整燃 烧室。在另一示例中，环筒形燃烧室(can annular-type combustor)，其 可包括以环形配置排列的多个筒，可使用另一常规动态调整算法利用 来自多个燃烧动态传感器(每个燃烧动态传感器用于每个筒)的输出来 调整燃烧室。为了解决筒与筒间的变化，后一种类型的动态调整算法 可检查这些传感器中的每个传感器是否在预定义的范围内且然后可 将传感器设置为中位(median)性能值或可选地，可平均化来自所有这 些传感器的输出以确定要采取行动的动态信号。

在某些情形下，与燃烧室(诸如单筒形燃烧室或环筒形燃烧室)相 关联的一个或多个传感器可能会提供不良的或有错的数据或测量。举 例说来，传感器可能会在燃烧室操作期间出现故障且来自传感器的数 据可能会停止或另外被认为是有错的或不良的。如果多于一个传感器 提供不良的或有错的数据或测量，那么这些数据或测量可能会被输入 至常规动态调整算法。在其它的情形下，不良的调整或降低的效率可 能会导致燃烧室中过度振动或对燃烧室造成损害。

因此，需要将燃烧动态调整算法用于多筒形燃烧室的系统和方 法。

发明内容

本发明的实施例可解决上文所描述的需要中的某些需要或全部 需要。本发明的实施例大体而言针对于将燃烧动态调整算法用于多筒 形燃烧室的系统和方法。根据本发明的一个实施例，可实施利用发动 机模型来控制燃气涡轮发动机的方法用于包括多个筒的发动机。该方 法可包括获得与发动机的多个筒相关联的操作频率信息。此外，该方 法可包括确定至少两个筒的操作频率信息之间的变化。而且，该方法 可包括至少部分基于该变化来确定中位值。再者，该方法可包括将中 位值输入到发动机模型，其中发动机模型至少部分基于该中位值来确 定发动机控制动作。此外，该方法可包括输出控制命令来执行发动机 控制动作。

根据本发明的另一实施例，可实施用于控制带多个筒的燃气涡轮 发动机的系统。该系统可包括多个传感器，这些传感器适于获得与各 自筒相关联的操作频率信息。而且，该系统可包括适于从多个传感器 接收信息的模型。该模型可适于确定至少两个筒的操作频率信息之间 的变化。而且，该模型可适于至少部分基于该变化来确定中位值。此 外，该模型可至少部分基于该中位值来确定输出。再者，该系统可包 括控制器，控制器适于至少部分基于来自发动机模型的输出来确定发 动机的控制动作且还适于输出控制命令来执行发动机控制动作。

根据本发明的又一实施例，可实施适于控制带多个筒的燃气涡轮 发动机的系统，每个筒可具有至少一个传感器。该系统可包括至少一 个模型，该模型适于估计燃气涡轮发动机的性能。而且，该系统可包 括至少一个估计器，估计器适于确定发动机的当前状态且利用来自传 感器的操作频率信息来初始化模型。此外，该系统可包括至少一个基 于模型的控制器，其适于利用来自估计器的输出并向燃气涡轮发动机 提供至少一个控制命令。

结合附图，通过下文的描述，本发明的其它实施例和实施例的方 面将会变得显而易见。

附图说明

已在总体层面上如上文描述了本发明，现将参看附图，附图未必 按照比例绘制，且在附图中：

图1是示出可受本发明的实施例控制的示例燃气涡轮发动机的布 局的示意图。

图2是说明根据本发明的实施例的发动机控制系统的部件的方框 图。

图3是说明根据本发明的一个实施例的示例燃烧动态调整模型在 执行期间的方框图。

图4至图5说明根据本发明的实施例的模型和燃气涡轮发动机的 一系列示例操作频率数据。

图6至图7说明根据本发明的实施例的模型和燃气涡轮发动机的 操作频率数据的一系列示例相互关系。