专利名称：燃气涡轮控制设备及使用该设备的燃气涡轮系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制燃气涡轮的设备和使用这种设备的系统。特别是，本发明涉及用于控制燃烧振荡的控制设备，以及使用这种控制设备的系统。
背景技术：
对于传统的燃气涡轮来说，分别供给燃烧室的空气和燃料的流量预先根据电力发电机的输出功率、周围空气的温度和湿度来决定，而且传统的燃气涡轮根据确定的流量运行。然而，由于压缩机老化和过滤器堵塞，存在实际流量与燃气涡轮的设计量或者与其测试运行量不一致的可能性。在这个时候，可能会降低燃烧的稳定性，并导致燃烧振荡。燃烧振荡将严重阻碍燃气涡轮的运行。因此，从保护工厂设备和设备运转率的观点出发，强烈要求减小或者消除燃烧振荡。为达到这个目的，需要一名技术熟练的工程师在一年中几次调整燃气涡轮的控制系统，以防止燃烧振荡，确保维持燃烧的稳定性。然而，这些工作反过来又增加了维护的费用，并降低了燃气涡轮的运转率。
结合上述的描述，日本公开的专利申请(JP-A-Heisei 9269107)公开了一种抑制燃烧室燃烧振荡的设备和方法。在该参考文件中，燃烧振荡抑制设备包括一个燃烧振荡抑制部分。燃烧振荡抑制部分具有一个频率分析器，一个中央处理单元，一个功率放大器和一个控制器部分。频率分析器对燃烧室中压力传感器检测到的燃烧气体压力的波动进行频率分析，中央处理单元根据频率分析器检测到的压力波动的频率带，获得燃烧室的振荡稳定性。功率放大器对中央处理器的输出信号进行放大，控制器部分将放大的输出信号作为阀门开关信号，对燃烧阀进行控制。在注重低频燃烧振荡的抑制方法中，当燃烧振荡出现时，燃烧振荡的频率根据燃料与空气的比率进行预测。当低频燃烧振荡出现时，改变燃料与空气的比率以抑制低频燃烧振荡的出现。因为低频燃烧振荡能够对设备造成不利影响，通过抑制低频燃烧振荡，可以使设备免遭破坏。
发明概述因此，本发明的一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，其中燃气涡轮中的燃烧振荡能够被抑制，而燃气涡轮的燃烧稳定性能够得到提高。
本发明的另一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，其中燃气涡轮中燃烧的空气污染程度能够降低。
本发明的再一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，可以分析燃气涡轮中燃烧振荡的频率，而且能够根据分析的结果恰当抑制燃烧振荡。
本发明还有一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，能够保持燃气涡轮的燃烧稳定性，而不受燃气涡轮性能随时间变化的影响。
本发明的另一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，可以提高燃气涡轮的可靠性，延长燃气涡轮的使用寿命，最终降低维护费用。
本发明的另一个目的就是提供一种燃气涡轮控制设备和一种燃气涡轮系统，能够对燃气涡轮的运行进行远程监控，以便对异常状态采取必要的对策。
本发明的另一个目的就是提供一种燃气涡轮远程监控系统，可以在一个远程地点对多个燃气涡轮进行集中监控，以提高运转控制效率。
在本发明的一方面，燃气涡轮控制设备包括一个频率分析部分和一个控制单元。频率分析部分对燃气涡轮燃烧室内的至少一个振荡压力和每个燃烧室的加速度振荡进行频率分析，并输出第一频率分析结果，作为多个预定频率带的频率分析结果。控制单元根据多个频率带的第一频率分析结果，至少对燃料的第一燃料流量和空气的第一空气流量这两个量中的一个进行控制。燃料和空气都需向燃气涡轮提供。
这里，控制单元可以包括一个控制部分和一个校准部分。控制部分输出表示燃气涡轮的运行状态的过程数据以及用于控制燃气涡轮的控制信号。当第一频率分析结果显示振荡的强度超过多个频率带中某一频率带的一个阈值，则该频率带为异常频率带，校准部分根据异常频率带和控制部分的过程数据确定异常频率带的校准数据，并根据确定的校准数据和控制信号，至少对第一燃料流量和第一空气流量这两个量中的一个进行控制。
在这种情况下，控制单元可以包括一个数据库，数据库中存储有属于另一个燃气涡轮的多组燃料的第二燃料流量和空气的第二空气流量；以及属于该另一个燃气涡轮燃烧室内至少一个压力振荡和该另一个燃气涡轮每个燃烧室的加速度振荡的频率带的第二频率分析结果。校准部分根据对应于第一频率分析结果的第二频率分析结果中第二燃料流量和第二空气流量中的至少一个，为第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个确定校准数据。然后，校准部分根据确定的校准数据和控制信号，控制第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个。
同样，控制单元可以进一步包括一个试运行控制部分，用于确定燃气涡轮与现行运行状态不同的试运行状态，确定的试运行状态包括第一燃料和空气流量的试验流量。校准部分根据每个确定的试运行状态，控制燃气涡轮进行试运行。频率分析部分对燃气涡轮燃烧室内压力振荡和每个燃烧室的加速度振荡中的至少一个执行频率分析，并输出试运行的多个频率带的第一频率分析结果。试运行控制部分根据运行状态确定的试运行中的过程数据和第一频率分析结果，确定燃气涡轮的最优运行状态，这样可以降低振荡强度。
以上第一燃料流量可以是主燃料流量和引燃燃料流量中的至少一个。同样，第一空气流量可以是燃气涡轮分流空气和由进口导向叶片调节的空气流量中的至少一个。
在本发明的另一个方面，燃气涡轮系统可以包括上述的燃气涡轮控制设备，以及具有燃烧室的燃气涡轮。
同样，在本发明的另一方面，燃气涡轮系统包括上述燃气涡轮控制设备和具有燃烧室的燃气涡轮。校准部分可以包括第一和第二校准部分。第一校准部分根据对应于第一频率分析结果的第二频率分析结果中第二燃料流量和第二空气流量中的至少一个，为第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个确定校准数据。第二校准部分根据确定的校准数据和控制信号，控制第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个。控制单元可以进一步包括第一和第二通信部分；以及数据库，第一校准部分和第二通信部分可以提供在远离控制部分、频率分析部分、第二校准部分和第一通信部分的远程单元中。控制部分通过第一和第二通信部分将过程数据传输到远程单元的校准部分。同样，频率分析部分通过第一和第二通信部分将多个频率带的第一频率分析结果传送到远程单元的校准部分。第一校准部分确定校准数据，并通过第一和第二通信部分将确定的校准数据传输到第二校准单元。第二校准部分根据来自第一校准部分确定的校准数据和来自控制部分的控制信号控制第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个。
同样，在本发明的另一方面，燃气涡轮控制方法通过以下步骤来完成接收涡轮燃烧室的压力振荡和涡轮燃烧室加速度振荡中的至少一个的测量数据；对测量数据进行频率分析以产生频率分析结果；划分频率分析结果为多个频率带；根据频率分析结果和多个频率带的阈值，确定提供给燃气涡轮的燃料流量和空气流量中至少一个的校准数据；以及根据指示燃气涡轮运行状态的过程数据和校准数据控制燃气涡轮。
可以为燃气涡轮控制方法提供一个程序。
附图简述图1是按照本发明第一实施例的用于燃气涡轮系统的燃气涡轮控制设备的系统构成的框图；图2是用于在第一实施例的燃气涡轮控制设备中确定校准数据的一个表格；图3是用于在第一实施例的燃气涡轮控制设备中确定校准数据的另一个表格；图4是按照本发明第二实施例的用于燃气涡轮系统的燃气涡轮控制设备的系统构成的框图；图5是按照本发明第三实施例的用于燃气涡轮系统的燃气涡轮控制设备的系统构成的框图；图6是按照本发明第四实施例的用于燃气涡轮系统的燃气涡轮控制设备的系统构成的框图；图7是按照本发明第五实施例的用于燃气涡轮系统的燃气涡轮控制设备的系统构成的框图；图8是显示本发明第五实施例的燃气涡轮控制设备的试运行点的图表；图9是显示确定本发明燃气涡轮控制设备的最优运行点的过程的图表；图10是本发明燃气涡轮远程监控系统的系统构成的框图；图11是使用本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮系统的结构框图；图12是显示本发明燃气涡轮控制设备的运行的流程图；图13是显示在本发明燃气涡轮控制设备中计算校准数据的函数关系的曲线图；图14是图示使用本发明燃气涡轮控制设备进行燃烧振荡频率分析的结果的曲线图；图15是图示使用在燃气涡轮控制设备中的一个新的燃气涡轮的频率、校准数据和振荡强度的关系的图表；以及图16是显示本发明燃气涡轮控制设备的运行的流程图。
优选实施例在下文中，将参照附图，对本发明的燃气涡轮控制设备和本发明的燃气涡轮系统进行详细描述。
尽管将使用一个燃气涡轮作为例子对本发明的控制设备进行描述，但本发明可以应用到其他的产生燃烧振荡的燃烧设备中。
首先，将参照附图11，对有关本发明燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的燃气涡轮2进行描述。
图11示意性地显示燃气涡轮2的结构。燃气涡轮2包括涡轮主体100和燃烧部分110。
应当指出，燃烧部分110具有多个燃烧室或者说m(m为大于1的整数)个燃烧室。在随后的描述中，当共同表示所有燃烧室111-1到111-m时，使用标号111；而当对每个燃烧室进行描述时，则使用标号111-1到111-m。与燃烧室111连接的分流空气导入管117、分流阀118、分流空气混合管119、燃烧气体导入管120、主燃料供给阀115和引燃燃料供给阀116，将以同样的方式进行描述。
图11只显示第一燃烧室111-1，所以，描述将主要限定于第一燃烧室及其附件。
涡轮主体110包括一个压缩机101，压缩机具有一个入口导向叶片102，一个旋转轴103和一个涡轮104。燃烧部分110包括一个压缩空气导入部分112、一个分流空气导入管117-1、一个分流阀118-1、一个分流空气混合管119-1、一个燃烧气体导入管120-1、一个燃烧室111-1、一个主燃料流量控制阀113、一个引燃燃料流量控制阀114、一个主燃料供给阀115-1和一个引燃燃料供给阀116-1。燃气涡轮2与一个电力发电机121连接在一起。
空气从外部引入，通过压缩机101进行压缩，然后提供给燃烧室111。在另一方面，部分燃料通过引燃燃料流量控制阀114，供给燃烧室111的引燃燃料阀116，然后进入燃烧室111。剩余的燃料通过各自的主燃料流量控制阀113，供给燃烧室111的主燃料供给阀115，然后进入燃烧室111。导入的空气和燃料在燃烧室111中燃烧。燃烧后产生的燃烧气体被导入涡轮104，用来驱动涡轮104转动。发电机121将涡轮104的旋转能量转化成电能。
现在，将对图11的每个部件进行描述。
首先，将描述涡轮主体100。
涡轮104与燃烧气体导入管120连接在一起，该管用来把燃烧气体排到外边。涡轮104也和压缩机101相连接，并通过旋转轴103和发电机121连接在一起。通过燃烧气体导入管120，燃烧室111向涡轮104提供燃烧气体。涡轮104将燃烧气体的能量转化成旋转能量，并驱动自身转动。由于涡轮104的转动，发电机121和压缩机101受驱动旋转。燃烧气体用来发电，然后被排到外边。
压缩机101和引入外界空气的管道以及压缩空气导入部分112连接在一起，同时通过旋转轴103与涡轮104和发电机121连接在一起。当涡轮的转动传递到压缩机101处，压缩机受到驱动旋转。外部空气被压缩机的旋转运动吸入。然后，压缩机101压缩导入的空气，并将压缩空气送入燃烧室111。
入口导向叶片102为旋转叶片，配置在压缩机101的空气入口侧。可以通过控制旋转叶片的角度，对导入压缩机101的空气流量进行调节，即使压缩机101按照同样的频率转动。旋转叶片由燃气涡轮控制部分3控制，这将在下文中描述。
旋转轴103与压缩机101、涡轮104和发电机121连接，并将涡轮104的旋转力矩传递到压缩机101和发电机121。
发电机121通过旋转轴103和涡轮104相连接，并将涡轮104的旋转能量转化成电能。
现在，将对燃烧部分110进行描述。
压缩空气导入部分112具有一个空间，将空气引入与压缩机101相连接的导入管和燃烧部分110的外罩内，并把从压缩机101排出的压缩空气引入燃烧室111-1。
分流空气导入管117-1与压缩空气导入部分112相连，具有一个开口端，其另一端与分流阀118-1相连。分流空气导入管117-1将不供给燃烧室111-1的空气分流到涡轮104。
分流阀118-1的一端与分流空气导入管117-1相连，而另一端与分流空气混合管119-1相连。分流阀118-1在下文描述的燃气涡轮控制部分3的控制下，控制通过分流空气导入管117-1的空气流量。
分流空气混合管119-1的一端与分流阀118-1相连，另一端与燃烧气体导入管120-1相连。分流空气混合管119-1用来向燃烧气体导入管120-1提供通过分流阀118-1的空气，以便将其与燃烧室111-1产生的燃烧气体混合。
主燃料流量控制阀113的一端与从外部供给燃料的管道相连，另一端与和多个主燃料供给阀115-1到m连接的管道相连。主燃料流量控制阀113在下文中描述的燃气涡轮控制部分3的控制下，控制由外部向燃烧室111供给的燃料流量。通过主燃料流量控制阀113的燃料在燃烧室111的主燃烧器中使用。
主燃料供给阀115-1一端与主流量控制阀113相连，另一端与和燃烧室111主燃烧器连接的管道相连。主燃料供给阀115-1在下文中描述的燃气涡轮控制部分3的控制下，控制供给燃烧室111-1主燃烧器的燃料流量。
引燃燃料流量控制阀114的一端与从外部供给燃料的管道相连，另一端与多个引燃燃料供给阀116-1到m相连。引燃燃料流量控制阀114在下文中描述的燃气涡轮控制部分3的控制下，控制从外部供给燃烧室111的燃料流量。通过引燃燃料流量控制阀114的燃料在燃烧室111的引燃燃烧器中使用。
引燃燃料供给阀116-1的一端与和引燃燃料流量控制阀114连接的管道相连，另一端与和燃烧室111-1的引燃燃烧器连接的管道相连。引燃燃料供给阀116-1在下文中描述的燃气涡轮控制部分3的控制下，控制供给燃烧室111-1引燃燃烧器的燃料流量。
燃烧室111-1与供给空气的压缩空气导入部分112相连，一个管道连接在供给燃料的主燃料供给阀115-1上，一个管道连接在供给燃料的引燃燃料供给阀116-1和排出燃烧气体的燃烧气体导入管120-1上。燃烧室111-1接收供给的燃料和空气，将其燃烧产生高温高压燃烧气体。产生的燃烧气体送到涡轮104。
燃烧气体导入管120-1的一端与燃烧室111-1相连，另一端与涡轮104相连。燃烧气体导入管120-1中途连接在分流空气混合管119-1上。燃烧气体导入管120-1用来向涡轮104供给燃烧气体和分流空气。(第一实施例)现在，参照附图，将说明本发明第一实施例的燃气涡轮控制设备和具有上述燃气涡轮2的燃气涡轮系统。
图1是本发明燃气涡轮控制设备的电路结构的框图。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括一个过程值测量部分4、一个主燃料流量调节部分5、一个引燃燃料流量调节部分6、一个分流空气流量调节部分7、一个入口导向叶片调节部分8、一个压力变化测量部分9和一个加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括一个控制部分11、一个频率分析部分12和一个具有校准功能的引燃燃料流量校准部分21。引燃燃料流量校准部分21包括一个校准数据确定部分22和加法器部分23。
根据本发明，燃气涡轮2，通过控制作为第一流量的主燃料流量与引燃燃料流量，和作为第一空气流量的分流空气流量与经过入口导向叶片的空气流量(主燃料流量调节部分5，引燃燃料流量调节部分6，分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8)，在燃烧室111中燃烧燃料。利用燃烧气体进行发电。燃气涡轮2的运行状态根据过程值(过程值测量部分4)进行监视。另外，由于燃烧引起的压力和加速度振荡(压力变化测量部分9、加速度测量部分10)也同时得到监控。
在另一方面，根据本发明，燃气涡轮控制部分3控制用于燃气涡轮2运行的燃料和空气。燃气涡轮控制部分3通过观察过程值监控燃气涡轮2的运行状态。而且，燃气涡轮控制部分3观察燃气涡轮2中由于燃烧引起的压力和加速度振荡，并通过频率分析部分12对振荡进行分析。在第一实施例中，通过引燃燃料流量校准部分21确定引燃燃料流量的校准值，并输出到引燃燃料流量调节部分6，以抑制压力和加速度振荡。
特别是，燃气涡轮控制部分3观察在燃气涡轮2中产生的燃烧振荡，并根据观察到的燃烧振荡的频率特性，恰当控制燃气涡轮2的运行，特别是，通过根据振荡改变引燃燃料流量，可以抑制燃烧振荡。
现在，将对图1的部件进行描述。
燃气涡轮2与上述参照图11的燃气涡轮相同。图1显示燃气涡轮1的结构框图。
参照图1，过程值测量部分4由不同的过程值测量单元组成，这些单元用于观察显示燃气涡轮2运行条件和状态的过程值。过程值测量单元配置在燃气涡轮2的合适位置上，测量结果输出到下文中将要描述的燃气涡轮控制部分3的控制部分11。这里，过程值典型地包括所产生的电力(所产生的电力的电流和电压)、周围空气的温度和湿度、不同部分的空气流量和空气压力、燃烧室中燃烧气体温度、燃烧气体流量和燃烧气体压力、压缩机和涡轮单位时间内的旋转次数。
主燃料流量调节部分5根据控制部分11发出的指令控制主燃料流量。主燃料流量调节部分5包括主燃料流量控制阀113和主燃料供给阀115-1到115-m。主燃料的全部流量都由主燃料流量控制阀113控制和调节。供给燃烧室111-1到111-m的主燃料流量分别由各自的主燃料供给阀115-1到115-m控制和调节。
引燃燃料流量调节部分6根据由控制部分11发出的指令控制引燃燃料流量。引燃燃料流量调节部分6包括引燃燃料流量控制阀114和引燃燃料供给阀116-1到116-m。引燃燃料的全部流量都由引燃燃料流量控制阀114控制和调节。供给燃烧室111-1到111-m的引燃燃料流量分别由各自的引燃燃料供给阀116-1到116-m控制和调节。
分流空气流量调节部分7根据由控制部分11发出的指令控制供给每个燃烧室111-1到111-m的空气流量。分流空气流量调节部分7包括分流空气导入管117-1到117-m、分流阀118-1到118-m、和分流空气混合管119-1到119-m。对于每个燃烧室111-1到111-m，通过加大或者减小相应分流阀118-1到118-m中某一个的开口，可以增加或者减少空气流量，从而增加或者减少单位时间内供给燃烧室的空气量。
入口导向叶片调节部分8根据由控制部分11发出的指令控制引入压缩机101中的空气流量。特别是，引入压缩机101内的空气流量可通过控制入口导向叶片102的旋转叶片的角度进行调节。
压力变化测量部分9包括固定在各自燃烧室111-1到111-m上的压力测量单元。压力变化测量部分9根据控制部分11发出的指令测量燃烧室111-1到111-m中的压力，并将每个燃烧室111-1到111-m中压力变化的测定值输出到燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12。
加速度测量部分10包括固定在各自燃烧室111-1到111-m上的加速度测量单元。加速度测量部分10根据控制部分11发出的指令测量每个燃烧室111-1到111-m的加速度(位移的两次微分)，并将每个燃烧室111-1到111-m的加速度测定值输出到燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据在燃气涡轮2中测定的过程值、压力和加速度控制燃气涡轮2以阻止燃烧振荡。
控制部分11根据在燃气涡轮2中测定的过程值，将控制信号输出到主燃料流量调节部分5、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8，以便对它们进行控制。而且，控制部分11输出一个用于控制引燃燃料流量调节部分6的普通控制信号到分流引燃燃料流量校准部分21(在下文中描述)，并辅助分流燃料流量校准部分21控制引燃燃料流量调节部分6。主燃料流量调节部分5、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8典型地基于前馈方法、反馈方法或者PID方法进行控制。
频率分析部分12根据由压力变化测量部分9测定的燃烧室中的压力变化，对每个燃烧室111-1到111-m中的压力波动或者振荡进行分析。此时，频率分析部分12将频率划分成多个频率带，并输出每个频率带的频率分析结果。同样，频率分析部分12根据由加速度测量部分10测定的加速度值对每个燃烧室111-1到111-m的加速度频率进行分析。此时，频率分析部分12将频率划分成多个频率带，并输出每个频率带的频率分析结果。每个燃烧室111-1到111-m的分析结果传送到引燃燃料流量校准部分21。
引燃燃料流量校准部分21根据压力和加速度的每个频率带以及获得的过程值的频率分析结果，计算出校准数据。引燃燃料流量校准部分21将校舍准数据加在由来自控制部分11的控制信号所指示的值上，用来控制引燃燃料流量调节部分6，并输出一个校准控制信号到引燃燃料流量校准部分6。引燃燃料流量校准部分21可以包括在控制部分11中。
校准数据确定部分22基于压力和加速度的每个频率带的频率分析结果，和参照校准数据确定表(见图2和3，下文中将有描述)从控制部分11获得的过程值，确定用于校准控制引燃燃料流量调节部分6的控制信号的校准数据。所确定的校准数据输出到加法器部分23。
加法器部分23将由校准数据确定部分22确定的校准数据加到来自控制部分11的控制信号所指示的值上，用来控制引燃燃料流量调节部分6，并向引燃燃料流量调节部分6输出校准控制信号，作为控制后者的控制信号。
现在，将参照附图对第一实施例的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的运行进行描述。
首先，描述用于控制燃气涡轮运行的基本校准数据的确定方法。
图14是在压力变化测量部分9测定的压力波动值的基础上，由频率分析部分12完成的频率分析的结果的曲线图。曲线图的水平轴和垂直轴分别表示频率和振荡强度(等级)。从图14可以看到，燃烧振荡频率，即在燃烧室111中产生的压力振荡和加速度振荡在很宽的范围内变化。所以，燃烧振荡需要通过抑制不同频率的振荡来抑制。
由于每个频率的振荡都是由复杂的因素导致的，不能通过单一的控制方法和/或控制单一的参数来抑制。另外，振荡的影响根据振荡频率变化。所以，尽管对某一频率带来说，振荡显示的强度可能是允许的，但对于另一个频率带来说，这种振荡却是致命的。由于这些原因，燃气涡轮2的运行状态应当基于多个依赖于振荡频率的参数进行控制。
所以，为了实现本发明的目的，首先如下述方式准备校准数据(见附图2表格)。
在图2中显示的表格包括频率带、阈值和校准数据等条目，每个条目将在下文中进行描述。
(1)频率带频率带提供在频率分析的基础上进行测量的最小单位。
首先，要限定所测压力和加速度振荡的频率范围。例如，由于振荡主要出现在如图14所示的0到5000赫兹这个频率带内，这就限定了从0到5000赫兹的频率范围。然后，频率范围被划分成适当大小的频率带。换句话说，频率范围被除以n(n为大于0的整数)。如果频率范围被划分成50赫兹的频率带，那么n就等于100。注意频率带没必要具有相同的大小。
(2)阈值对于每个频率带来说，允许的最高振荡强度。
每个振荡带(频率带1到n)的每个压力振荡和加速度振荡都定义阈值(1到n)。阈值的确定基于是否有构件和/或者结构与振荡频率发生共振，是否有构件和/或结构在振荡频率下易于破坏，在这个程度上，每个这种构件和/或结构都可以承受。
注意阈值对于频率带来说并不总是相同。
(3)校准数据一种代表校准数据的控制信号，加在来自控制部分11的普通控制信号之上，以便将每个频率带的振荡频率降低到允许的水平上。
对于从1到n的每个频率带来说，校准数据在过程值(例如，产生的电力、周围空气的温度和湿度、不同部分燃料流量和燃料压力、不同部分空气流量和空气压力、燃烧室中燃烧气体温度、燃烧气体流量和燃烧气体压力、单位时间内压缩机和涡轮的旋转数量)的基础上作为过程值的函数来确定。换句话说，为频率带1到n提供校准数据的函数f1到fn(过程值产生的电力、周围空气的温度和湿度等等)，并且函数的计算结果用作校准数据。由于对燃气涡轮的影响因频率带而不同，所以函数f1到fn对于所有频率带不必相同。因此，用在函数中的过程值类型不必一样。
函数f1到fn的变化依赖于燃气涡轮2的结构、燃气涡轮2所使用的材料，以及燃气涡轮2的运行状态。所以，每个燃气涡轮的函数f1到fn根据设计数据(结构和材料)、试运行获得的数据以及以前的同类燃气涡轮的数据确定。
应当指出对于1到n的每个频率带，不必使用单一的阈值。换句话说，对于任一个频率带可能提供多个阈值，并且对于每个阈值来说，定义一个临界值。控制部分11的运行依赖于临界值而变化，可以按照阈值的水平逐渐调整运行状态，以减小燃气涡轮2的工作负荷。例如，一种情况下提供两个阈值，其临界值的确定在以下进行描述。在这种情况下，使用一个相对较小的校准数据作为第一阈值(临界值1)，而一个相对较大的校准数据作为第二阈值(临界值2)，当达到第二阈值时，发出警报。
图3显示一个可以用作这种例子的表格。参照图3，对于从1到n的每个频率带，提供两个阈值。例如，为频率带1提供阈值α11和α12，而为阈值分别提供校准数据f11(过程值)和f12(过程值)。这样，即使振荡强度增加了，振荡也可被抑制，而不需要突然改变运行状态。所以，可以避免燃气涡轮2承受大的负载，而同时抑制了振荡。
应当指出，可以为每个被控制部分(主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8)和诸如阀的部件准备如图2和3显示的数据。在第一实施例中，为引燃燃料流量调节部分6准备一个表格。
只有压力振荡或者加速度振荡数据才可能被用来准备如图2或图3所示的压力振荡和加速度振荡的表格或数据。
现在，将参照图1、2和12，说明通过确定燃气涡轮2运行的校准数据来控制引燃燃料流量的过程。
(1)在启动运行燃气涡轮系统之前(图12中的开始步骤)，图2或图3中所示的数据按照上述方式准备好。数据存储在引燃燃料流量校准部分21的存储部分(图中未表示)中。
(2)然后，在燃气涡轮2实际运行的过程中，压力变化测量部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m中燃烧气体的压力变化和每个燃烧室111-1到111-m中的加速度。测量数据在每个预定的时间内输出到频率分析部分12。测量数据被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收(图12中步骤S1)。
(3)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定频率-振荡数据(图12中步骤S2)。然后，将所获得的结果输出到引燃燃料流量校准部分21的校准数据确定部分22。
(4)燃气涡轮控制部分3的校准数据确定部分22对由频率分析部分12获得的每个频率带1到n的结果与列在如图2和图3所示的表格中的存储在存储部分中(图中未显示)的对应频率带的阈值α进行比较。如果振荡强度没有超过阈值α，则选择一个校准数据0。相反，如果振荡强度超过了对应频率带(下文中将称之为异常频率带)的阈值α，则使用从控制部分11输出的过程值进行函数f的计算操作，以确定校准数据(图12中步骤S3)。确定的校准数据输出到加法器部分23。
(5)燃气涡轮控制部分3的加法器部分23给从控制部分11输出的控制引燃燃料流量调节部分6的控制信号增加一个对应于从校准数据确定部分22输出的校准数据的信号，以确定一个新的控制信号，用于控制引燃燃料流量调节部分6(图12中步骤S4)。
(6)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制引燃燃料流量调节部分6的控制信号，用来控制后者(图12中步骤S5)。
(7)引燃燃料流量调节部分6根据从加法器部分23输出的控制信号，控制引燃燃料供给阀116-1到116-m或者引燃燃料流量控制阀114。
应当指出，在燃气涡轮2的运行中，对于每个预定的时间段来说，上述步骤(1)到(7)连续执行。
图13的曲线图显示如何用加法器部分23的输出来控制燃气涡轮的一个例子。曲线图显示校准数据fp(过程值)和一个引燃燃料供给阀开口之间的关系。在图13中，垂直轴表示引燃燃料供给阀116的开口，水平轴表示校准数据fp(过程值MW，周围空气温度，…)。图13中的Q0显示当校准数据是0时，引燃燃料供给阀116的开口。然后，通过使用校准数据fp，引燃燃料供给阀116的开口得到校准。应当看到校准数据fp随过程值变化。
尽管通过图13中的校准数据fp(过程值)，阀的开口得到增加，但是没必要总是这样。相反，开口可以随设备的构造和/或频率带而减小。
同样，主燃料流量、分流空气流量、由入口导向叶片引入的空气也是基于前馈控制、反馈控制或者PID控制而进行控制，以便将它们设定为各自的预定值。
这样，在本发明中，引燃燃料流量作为在燃气涡轮2中测得的压力振荡和加速度振荡的函数得以控制，从而最佳地抑制压力振荡和加速度振荡。特别是，在本发明中，通过将频率范围划分成频率带对所产生的振荡进行分析，可以为每个频率带确定一个恰当的校准值。因而，燃气涡轮的运行效率和燃烧的稳定性可以大幅提高。
(实施例2)现在，参照附图，说明本发明第二实施例的用于燃气涡轮2的燃气涡轮控制设备以及使用该控制设备和燃气涡轮2的燃气涡轮系统。
图4是一个示意性框图，显示燃气涡轮控制设备和本发明第二实施例的燃气涡轮系统的结构。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括过程值测量部分4、主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8、压力变化测量部分9和加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括控制部分11、频率分析部分12和一个具有校准功能的分流空气流量校准部分24。分流空气流量校准部分24包括一个校准数据确定部分25和一个加法器部分26。
本发明第二实施例与第一实施例不同的是校准数据不是向引燃燃料流量提供，而是向分流空气流量提供，以减小燃气涡轮2的压力振荡和加速度振荡。更特别的是，由频率分析部分12对由燃烧产生的压力和加速度振荡进行测量和频率分析。因此，所使用的用来调节分流空气流量的校准数据由分流空气流量校准部分24确定，并输出到分流空气流量调节部分7，用来抑制压力振荡。
更特别的是，燃气涡轮控制部分3对燃气涡轮2中产生的燃烧振荡进行测量，并根据所测燃烧振荡的频率特性，特别是根据第二实施例的振荡，通过改变分流空气流量，恰当控制燃气涡轮2的运行，这样就能够抑制燃烧振荡。
现在，将对图4的部件进行描述。
燃气涡轮2与第一实施例中描述的燃气涡轮相同，因此这里不对其进行进一步的描述。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据过程值的数据、在燃气涡轮2中测量的压力和加速度控制燃气涡轮2，以阻止燃烧振荡。
控制部分11根据在燃气涡轮2中测得的过程值数据，向主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6和入口导向叶片调节部分8输出控制信号，对它们进行控制。同样，控制部分11向分流空气流量校准部分24(在下文中描述)输出一个用来控制分流空气流量调节部分7的普通信号，并辅助分流空气流量校准部分24控制分流空气流量调节部分7。主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6和入口导向叶片调节部分8典型情况下通过前馈方法、反馈方法或者PID方法进行控制。
频率分析部分12的操作和第一实施例中的相同，除了每个燃烧室的分析结果向分流空气流量校准部分24输出外。
分流空气流量校准部分24根据基于压力和加速度以及获得的过程值的频率带的频率分析结果，计算出一个校准数据。然后，一个表示校准数据的信号加在来自控制部分11的控制信号上，用来控制分流空气流量调节部分7，并输出一个校准控制信号到分流空气流量校准部分7。分流空气流量校准部分24可以包括在控制部分11中。
校准数据确定部分25基于压力和加速度的每个频率带的频率分析结果，和参照校准数据确定表(见图2和3，下文中将有描述)从控制部分11获得的过程值，确定用于校准控制分流空气流量调节部分7的控制信号的校准数据。所确定的校准数据输出到加法器部分26。
加法器部分26将由校准数据确定部分25确定的校准数据加到来自控制部分11的控制信号上，用来控制分流空气流量调节部分7，并向分流空气流量调节部分7输出校准控制信号，作为控制后者的控制信号。
现在，将参照附图对本发明燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的运行进行描述。
这里，确定诸如显示在图2和3中的校准数据的方法与第一实施例相同，因此不在这里作进一步的描述。
应当注意在图2和图3中显示的数据是为将被控制的每个部分(主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8)和部件(阀)准备的。在第二实施例中，为分流空气流量调节部分7准备了一个表格。
只有压力振荡或者加速度振荡数据才可能被用来准备每个相关部分的表格或如图2或图3所示的压力振荡和加速度振荡的数据。
现在，将参照图4、2和12，说明通过确定燃气涡轮2运行的校准数据来控制分流空气流量的过程。
(1)在启动运行燃气涡轮系统之前(图12中的开始步骤)，图2或图3中所示的数据按照上述方式准备好。数据存储在分流空气流量校准部分24的存储部分(图中未表示)中。
(2)然后，在燃气涡轮2实际运行的过程中，压力变化测量部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m中燃烧气体的压力变化和每个燃烧室111-1到111-m中的加速度。测量数据在每个预定的时间内输出到频率分析部分12。测量数据被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收(图12中步骤S1)。
(3)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定频率-振荡数据(图12中步骤S2)。然后，将所获得的结果输出到分流空气流量校准部分24的校准数据确定部分25。
(4)燃气涡轮控制部分3的校准数据确定部分25对由频率分析部分12获得的每个频率带1到n的结果与列在如图2和图3所示的表格中的存储在存储部分中(图中未显示)的对应频率带的阈值α进行比较。如果振荡强度没有超过阈值α，则选择一个校准数据0。相反，如果振荡强度超过了对应频率带(下文中将称之为异常频率带)的阈值α，则使用从控制部分11输出的过程值进行函数f的计算操作，以确定校准数据(图12中步骤S3)。确定的校准数据输出到加法器部分26。
(5)燃气涡轮控制部分3的加法器部分26给从控制部分11输出的控制分流空气流量调节部分7的控制信号增加一个对应于从校准数据确定部分25输出的校准数据的信号，以确定一个新的控制信号，用于控制分流空气流量调节部分7(图12中步骤S4)。
(6)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制分流空气流量调节部分7的控制信号，用来控制后者(图12中步骤S5)。
(7)分流空气流量调节部分7根据从加法器部分26输出的控制信号，控制一个或者多个适当的分流阀118-1到118-m。
应当指出，在燃气涡轮的运行中，对于每个预定的时间段来说，上述步骤(1)到(7)反复执行。
同样，主燃料流量、引燃燃料流量、由入口导向叶片引入的空气体积也是基于前馈控制、反馈控制或者PID控制而进行控制，以便将它们设定为各自的预定值。
这样，根据本发明，分流空气流量作为在燃气涡轮2中测得的压力振荡和加速度振荡的函数得以控制，从而最佳地抑制压力振荡和加速度振荡。特别是，在本发明中，通过将频率范围划分成频率带对所产生的振荡进行分析，可以为每个频率带进行恰当的校准测量。因而，燃气涡轮的运行效率和燃烧的稳定性可以大幅提高。
(实施例3)现在，参照附图，说明本发明第三实施例的用于燃气涡轮2的燃气涡轮控制设备以及包括该控制设备的燃气涡轮系统。
图5是一个示意性框图，显示本发明第三实施例的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的结构。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括过程值测量部分4、主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8、压力变化测量部分9和加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括控制部分11、频率分析部分12和一个入口导向叶片校准部分27。入口导向叶片校准部分27包括一个校准数据确定部分28和一个加法器部分29。
本发明第三实施例与第一和第二实施例不同的是校准数据不是向引燃燃料流量提供，也不是向分流空气流量提供，而是向入口导向叶片102的控制提供，就是说，控制引入压缩机101的空气，以减小燃气涡轮2的压力振荡和加速度振荡。更特别的是，由频率分析部分12对由燃烧产生的压力和加速度振荡进行测量和频率分析。然后，用来控制入口导向叶片102和引入压缩机101中的空气流量的校准数据通过入口导向叶片校准部分27确定，并输出到入口导向叶片调节部分8，用来抑制压力振荡。
更特别的是，燃气涡轮控制部分3对燃气涡轮2中产生的燃烧振荡进行测量，并根据所测燃烧振荡的频率特性，特别是根据第三实施例的振荡，通过改变分流空气流量，恰当控制燃气涡轮2的运行，这样就能够抑制燃烧振荡。
现在，将对图5的部件进行描述。
燃气涡轮2与第一实施例中描述的燃气涡轮相同，因此这里不对其进行进一步的描述。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据过程值的数据、在燃气涡轮2中测量的压力和加速度控制燃气涡轮2，以阻止燃烧振荡。
控制部分11根据在燃气涡轮2中测得的过程值数据，向主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6和分流空气流量调节部分7输出控制信号。同样，控制部分11向入口导向叶片校准部分27(在下文中描述)输出一个用来控制入口导向叶片8的普通信号，并辅助入口导向叶片校准部分27控制入口导向叶片调节部分8。主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6和分流空气流量调节部分7典型情况下通过前馈方法、反馈方法或者PID方法进行控制。
频率分析部分12的操作和第一实施例中的相同，除了每个燃烧室的分析结果向入口导向叶片校准部分27输出外。
入口导向叶片校准部分27根据基于压力和加速度以及获得的过程值的频率带的频率分析结果，计算出一个校准数据。然后，入口导向叶片校准部分27将一个表示校准数据的信号加在来自控制部分11的控制信号上，用来控制入口导向叶片调节部分8，并输出一个校准控制信号到入口导向叶片调节部分8。入口导向叶片校准部分27可以包括在控制部分11中。
校准数据确定部分28基于压力和加速度的每个频率带频率分析的结果，和参照校准数据确定表(见图2和3，下文中将有描述)从控制部分11获得的过程值，确定用于校准控制入口导向叶片调节部分8的控制信号的校准数据。所确定的校准数据输出到加法器部分29。
加法器部分29将由校准数据确定部分28确定的校准数据加到来自控制部分11的控制信号上，用来控制入口导向叶片调节部分8，并向入口导向叶片调整部分8输出校准控制信号，作为控制后者的控制信号。
现在，将参照附图对本发明第三实施例的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的运行进行描述。
这里，确定诸如显示在图2和3中的校准数据的方法与第一实施例相同，因此不在这里作进一步的描述。
应当注意在图2和图3中显示的数据是为将被控制的每个部分(主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8)和部件(阀)准备的。在第三实施例中，为入口导向叶片调节部分8准备了一个表格。
只有压力振荡或者加速度振荡数据才可能被用来准备每个相关部分的表格或如图2或图3所示的压力振荡和加速度振荡的数据。
现在，将参照图5、2和12，说明通过确定燃气涡轮2运行的校准数据来控制分流空气流量的过程。
(1)在启动运行燃气涡轮系统之前(图12中的开始步骤)，图2或图3中所示的数据按照上述方式准备好。数据存储在入口导向叶片校准部分27的存储部分(图中未表示)中。
(2)然后，在燃气涡轮2实际运行的过程中，压力变化测量部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m中燃烧气体的压力变化和每个燃烧室111-1到111-m中的加速度。测量数据在每个预定的时间内输出到频率分析部分12。测量数据被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收(图12中步骤S1)。
(3)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定频率-振荡数据(图12中步骤S2)。然后，将所获得的结果输出到入口导向叶片校准部分27的校准数据确定部分28。
(4)燃气涡轮控制部分3的校准数据确定部分28对由频率分析部分12获得的每个频率带1到n的结果与列在如图2和图3所示的表格中的存储在存储部分中(图中未显示)的对应频率带的阈值α进行比较。如果振荡强度没有超过阈值α，则选择一个校准数据0。相反，如果振荡强度超过了对应频率带(下文中将称之为异常频率带)的阈值α，则使用从控制部分11输出的过程值进行函数f的计算操作，确定校准数据(图12中步骤S3)。确定的校准数据输出到加法器部分29。
(5)燃气涡轮控制部分3的加法器部分29给从控制部分11输出的控制入口导向叶片调节部分8的控制信号增加一个对应于从校准数据确定部分28输出的校准数据的信号，以确定一个新的控制信号，用于控制入口导向叶片调节部分8(图12中步骤S4)。
(6)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制入口导向叶片调节部分8的控制信号，用来控制后者(图12中的步骤S5)。
(7)入口导向叶片调节部分8根据燃气涡轮2运行时从加法器部分29输出的控制信号，控制入口导向叶片。
应当指出，在燃气涡轮的运行中，对于每个预定的时间段来说，上述步骤(1)到(7)反复执行。
主燃料流量、引燃燃料流量、由入口导向叶片引入的空气体积也是基于前馈控制、反馈控制或者PID控制而进行控制，以便设定为预定值。
这样，根据本发明，分流空气流量作为在燃气涡轮2中测得的压力振荡和加速度振荡的函数得以控制，从而最佳地抑制压力振荡和加速度振荡。特别是，在本发明中，通过将频率范围划分成频率带对所产生的振荡进行分析，可以为每个频率带进行恰当的校准测量。因而，燃气涡轮的运行效率和燃烧的稳定性可以大幅提高。(实施例4)现在，参照附图，说明本发明第四实施例的用于燃气涡轮2中的燃气涡轮控制设备以及包括该控制设备的燃气涡轮系统。
图6是一个示意性框图，显示本发明第四实施例的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的结构。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括过程值测量部分4、主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8、压力变化测量部分9和加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括控制部分11、频率分析部分12、一个数据库15和一个完全校准部分30，完全校准部分30包括一个校准数据确定部分31和加法器部分23、26、29和32，并具有校准功能。
本发明第四实施例与第一到第三实施例不同的是校准数据向主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片102提供，以减小燃气涡轮2的压力振荡和加速度振荡。
在第四实施例中，按照振荡强度、另一个燃气涡轮2中的主燃料流量和引燃燃料流量组成的第二燃料流量、以及该另一个燃气涡轮的分流空气流量和来自入口导向叶片102的空气流量组成的第二空气流量的关系来准备数据。然后，这些数据与当前正在运行的燃气涡轮2的运行状态的振荡数据相比较，以确定当前运行燃气涡轮2的运行状态。这样，流量基于所确定的第二流量校准，然后校准数据被校准。这一实施例在这些方面与前面第一到第三实施例不同。
就是说，燃气涡轮控制部分3对燃气涡轮2中产生的燃烧振荡进行测量。然后，燃气涡轮控制部分3根据燃烧振荡的频率特性，特别是按照振荡状态，通过改变主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片的开口，控制燃气涡轮2的运行。此外，燃气涡轮控制部分3可以通过校准燃气涡轮随时间的变化而抑制燃烧振荡。
现在，将对图6的部件进行描述。
燃气涡轮2与第一实施例中描述的燃气涡轮相同，因此这里不对其进行进一步的描述。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据过程值的数据、在燃气涡轮2中测量的压力和加速度，控制燃气涡轮2，以阻止燃烧振荡。
控制部分11根据在燃气涡轮2中测得的过程值数据，向完全校准部分30输出用于控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8的控制信号。然后，控制部分11辅助完全校准部分30控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8。
频率分析部分12的操作和第一实施例中的相同，除了每个燃烧室的分析结果向完全校准部分30输出外。
第四实施例的数据库15包含涉及运行有关的数据，与振荡强度、主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和另一个燃气涡轮2的入口导向叶片102供给的空气流量有关。这些数据将参照图15进行描述。
参照图15，频率带1到n与上述参照图2或者图3描述的相同。控制信号x表示作为第二燃料流量的引燃燃料流流量和主燃料流量和作为第二空气流量的入口导向叶片102供给的空气流量和分流空气流量中的一个。因此，上述所列的四种燃料和空气数据(主燃料、引燃燃料、分流空气和入口导向叶片102供给的空气)都显示在图15的表格中。在图15中，流量带a1、a2、…、aL各列显示燃料或者空气流量的范围。例如，0＜a1＜5Nm3/min，5＜a2＜10Nm3/min，…，45＜aL＜50Nm3/min。作为使用新的频率带的分析结果获得的振荡强度是当燃气涡轮按照给定流量带运行时频率带的振荡强度。例如，当燃气涡轮以流量带a2运行时，频率带2的振荡强度为A22。振荡强度赋有特定的数值。
图15中的表格是基于新燃气涡轮2的设计数据、运行数据和其它数据准备的。当固定其余三类的值时，通过改变这四类燃料和空气中一类的流量值，可以得到相似的数据。优选情况下，其余三类的多组固定值是很多的，所以所有运行状态都可能被这些组合囊括。
完全校准部分30根据基于压力和加速度以及获得的过程值的频率带的频率分析结果，计算出一个校准数据。然后，完全校准部分30将一个表示校准数据的信号加在来自控制部分11的控制信号上，用来控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8，并分别输出一个校准控制信号到这些部分。完全校准部分30可以包括在控制部分11中。
校准数据确定部分31基于从频率分析部分12得到的每个压力和加速度频率带的频率分析结果，以及包含在数据库15中的四类燃料和空气的振荡强度数据，将当前燃气涡轮2的运行状态应用于新的燃气涡轮2。换句话说，校准数据确定部分31搜索符合运行状态的系列数据。然后，校准数据确定部分31从诸如图2和图3中所显示的根据搜索结果确定的新的燃气涡轮2的校准数据确定表格中，确定主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的校准数据。所确定的校准数据分别输出到加法器部分23、26、29和32。
加法器部分23、26、29和32将由校准数据确定部分31确定的表示各个校准数据的信号，加到来自控制部分11的控制信号上，用来控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8，并作为控制信号分别输出各个校准控制信号到主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8。
现在，将参照
本发明燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的运行。
这里，确定诸如显示在图2和3中的校准数据的方法，除了用于新的燃气涡轮2外，与第一实施例相同，因此不在这里作进一步的描述。应当理解，这种方法可以用于实施例1的新燃气涡轮。
应当注意在图2和图3中显示的数据是为将被控制的每个部分(主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8)和部件(阀)准备的。在该实施例中，为所有部分准备表格。
只有压力振荡或者加速度振荡数据，才可能被用来准备每个相关部分的表格或如图2或图3所示的压力振荡和加速度振荡的数据。
现在，将参照图6、2、12和15，说明通过确定燃气涡轮2运行的各部分的校准数据，控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的过程。
(1)在启动运行燃气涡轮系统之前(图12中的开始步骤)，图2或图3和图15中所示的数据按照上述方式准备好。为新燃气涡轮2准备的数据存储在完全校准部分30的存储部分(图中未表示)中。
(2)然后，在燃气涡轮2实际运行的过程中，压力变化测量部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m中燃烧气体的压力变化和每个燃烧室111-1到111-m中的加速度。测量数据在每个预定的时间内输出到频率分析部分12。测量数据被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收(图12中步骤S1)。
(3)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定频率-振荡数据(图12中步骤S2)。然后，将所获得的结果输出到校准数据确定部分31。
(4)燃气涡轮控制部分3的校准数据确定部分31对由频率分析部分12获得的每个频率带1到n的结果和部分显示在图15中的数据(与频率带和主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片102的气体流量带关系的数据、以及存储在数据库15中的振荡强度，或者与运行相关的数据)进行比较。然后，校准数据确定部分31找出一种运行状态(四类燃料和空气的流量)，其中频率带的振荡强度和运行相关数据能够彼此满意地相互协调。典型情况下，令人满意的相互协调情形应该是振荡强度的差值在±10％以内。
随后，将运行条件(四类燃料和空气的流量)与运行状态(实际被驱动运行的燃气涡轮2的四类燃料和空气的流量)进行比较并计算差值。如果差值在预定的允许范围内(例如±2％)，则不进行校准。
在这种情况下，校准数据确定部分31将振荡强度和存储在存储部分(图中未表示)中的频率带1到n的每个阈值进行比较。如果振荡强度没有超过阈值α，则选择一个校准数据0；另一方面，如果振荡强度超过了阈值α，则使用从控制部分11输出的过程值(例如，发电机的输出电力、周围空气的温度和湿度、每个部分的燃料流量和压力、每个部分的空气流量和压力、温度、每个燃烧室燃烧气体的流量和压力、单位时间内压缩机和涡轮的旋转次数，等等)进行函数f的计算操作，以确定校准数据(图12中步骤S3)。确定的校准数据输出到加法器部分23、26、29和32。
另一方面，如果四类燃料和空气的任何一个的差值超过预定允许范围(例如±2％)，则在流量差值的基础上对燃料和空气的流量进行校准。校准数据存储在校准数据确定部分31的存储部分(图中未表示)中，可以在随后的控制操作中使用。同样，也可以将校准数据输出到控制部分11，以便使用。
随后的过程与当流量没有超过允许范围时相似，因此在这里不作进一步的描述。
图2或图3中所获得的校准数据是基于过程值为每个频率带1到n确定的。所以，燃料和空气的流量差值导致校准数据的差值。由于这个原因，不可能对振荡进行精确抑制。然而，通过上述校准操作，可以精确确定校准数据，即便差值的产生是由不同原因，包括随时间的变化导致的。
(5)燃气涡轮控制部分3的加法器部分23、26、29和32给从控制部分11输出的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，增加一个对应于从校准数据确定部分31输出的各个校准数据信号，以确定新的控制信号，分别对主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8进行控制(图12中步骤S4)。
(6)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，用来控制它们。
(7)主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8，根据从加法器部分23、26、29和32输出的控制信号，分别控制适当的主燃料供给阀115-1到115-m或者主燃料流量控制阀113，适当的一个或多个引燃燃料供给阀116-1到116-m或者引燃燃料流量控制阀114，某个分流阀118-1到118-m和入口导向叶片102。
应当指出，在燃气涡轮的运行中，对于每个预定的时间段来说，上述步骤(1)到(7)反复执行。
根据本发明，主燃料供给阀115-1到115-m、主燃料流量控制阀113、引燃燃料供给阀116-1到116-m、引燃燃料流量控制阀114、分流阀118-1到118-m和入口导向叶片102的空气流量控制，可以根据燃气涡轮2中的压力振荡和加速度振荡进行控制，这样可以最优地抑制压力振荡和加速度振荡。特别是，通过将频率范围划分成适当的频率带对所产生的振荡进行分析，可以为每个频率带进行恰当的校准测量。所以，燃气涡轮的运行效率和燃烧的稳定性可以大幅提高。
另外，即使由于随时间变化使得燃料和空气的实际流量与控制部分11所确认的不一致，这个差值也可以使用数据库中的数据自动校准。所以，可以以稳定的状态将燃烧保持很长一段时间。(实施例5)现在，参照附图，将说明本发明实施例的用于燃气涡轮2的燃气涡轮控制设备以及包括该控制设备的燃气涡轮系统。
图7是一个示意性框图，显示本发明第五实施例的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的结构。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括过程值测量部分4、主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8、压力变化测量部分9和加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括控制部分11、频率分析部分12、一个试运行确定部分16、一个校准数据确定部分31和一个完全校准部分33，完全校准部分33包括加法器部分23、26、29和32，并具有校准功能。
本发明的这一实施例与第一到第三实施例不同的是校准数据向主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片102提供，以减小燃气涡轮2的压力振荡和加速度振荡。
还有，本发明的这一实施例与第一到第三实施例不同的是运行状态的一部分是在运行中的燃气涡轮2上逐渐改变的，从而确定了振荡强度和调节后的运行状态的关系，然后，作为许多运行状态变化的结果，确定了最优运行状态，这种状态下振荡强度最小。
换句话说，燃气涡轮控制部分3能够辨别在燃气涡轮2中产生的燃烧振荡。然后，在该实施例中，根据燃烧振荡的频率特性，燃气涡轮2的运行受到恰当的控制。例如，主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片的状态，要根据振荡适当变化。可以自动搜索到燃烧振荡最小化的运行状态。因此，可以对燃烧振荡进行抑制。
现在，将对图7的部件进行描述。
燃气涡轮2与第一实施例中描述的燃气涡轮相同，因此这里不对其进行进一步的描述。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据过程值的数据、在燃气涡轮2中测量的压力和加速度控制燃气涡轮2，以阻止燃烧振荡。
控制部分11根据在燃气涡轮2中测得的过程值数据，向完全校准部分33(下文中描述)输出用于控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8的控制信号，辅助完全校准部分33控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8。
频率分析部分12的操作和第一实施例中的相同，除了每个燃烧室的分析结果向完全校准部分30输出外。
该实施例的试运行确定部分16在当前运行状态下改变燃气涡轮2的运行状态，例如，主燃料供给阀115-1到115-m、主燃料流量控制阀113、引燃燃料供给阀116-1到116-m、引燃燃料流量控制阀114、分流阀118-1到118-m的开口角度和入口导向叶片102的角度，以寻求能够最小化振荡强度的运行状态，执行燃气涡轮2的试运行，并确定运行状态。下文中将描述运行状态的改变、确定和执行。
在图8中，水平轴表示分流阀118-1到118-m的开口，而垂直轴表示引燃燃料供给阀116-1到116-m的开口。当燃气涡轮2在图8中x所表示的运行状态下运行时，可以选择由Δ表示的运行状态(四个点)进行试运行。当前运行状态和那些试运行状态的差值被限制在小于每个参数的预定值之内(例如，流量的±2％)。试运行确定部分16确定每个参数的差值(例如，对于流量，±0.01Nm3/min)，并输出确定的差值到校准数据确定部分31。
完全校准部分33根据基于压力和加速度以及获得的过程值的频率带的频率分析结果，计算出一个校准数据。然后，对应校准数据的信号加在来自控制部分11的控制信号上，用来控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8，并输出一个校准控制信号到这些部分。完全校准部分33可以包括在控制部分11中。
校准数据确定部分31确定可以实现来自试运行确定部分16的差值的校准数据，并输出到加法器部分23、26、29和32。应当指出在该实施例中，基于来自频率分析部分12的频率分析结果的运行状态的改变是临时保留的。频率分析部分12在上文中有描述，可以参照第一到第三实施例。
加法器部分23、26、29和32将由校准数据确定部分31确定的表示各个校准数据的信号加到来自控制部分11的用来控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8的控制信号上，并作为控制信号输出各个校准控制信号到主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8。
现在，将参照
本发明的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统的运行。
(1)该实施例中的燃气涡轮2在图8中由x表示的状态下和第一到第三实施例一样运行(图16中的开始步骤)。
(2)然后，试运行点确定部分16确定图8中从由x表示的点轻微偏移的由Δ表示的运行状态(称之为试运行点)。然后，试运行点确定部分16将试运行点和当前运行状态之间的差值，即，分流阀118和引燃燃料供给阀116的当前开口和它们在试运行点的开口之间的差值，输出到校准数据确定部分31(图16中步骤S11)。
(3)校准数据确定部分31将来自试运行点确定部分16的运行状态的差值转变成校准数据，并把它们最终定下来(图16中步骤S12)。最后确定的校准数据分别输出到加法器部分23、26、29和32。
(4)燃气涡轮控制部分3的加法器部分23、26、29和32给从控制部分11输出的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，增加一个对应于从校准数据确定部分31输出的各个校准数据信号，以确定新的控制信号，分别对主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8进行控制(图16中步骤S13)。
(5)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，用来控制它们(图16中步骤S14)。
(6)主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8根据控制信号，分别操作适当的主燃料供给阀115-1到115-m或者主燃料流量控制阀113，适当的一个或多个引燃燃料供给阀116-1到116-m或者引燃燃料流量控制阀114，某个分流阀118-1到118-m和入口导向叶片102。
作为运行的结果，燃气涡轮2的运行状态得到调节，可以改变振荡强度。压力变化部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m内的燃烧气体的压力变化，和每个燃烧室111-1到111-m内的加速度变化。输出结果被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收(图16中步骤S15)。
(7)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12典型地利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所显示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定频率-振荡数据(图16中步骤S16)。然后，将所获得的结果输出到试运行点确定部分16。
(8)对于选定的试运行点来说，以上步骤(1)到(7)反复执行(图16中步骤S17)。
(9)在每个试运行点的运行和频率分析结束后，试运行点确定部分16确定最优运行点。
以下将参照图9对最优运行点的确定过程进行描述。
在图9中，水平轴表示分流阀118-1到118-m的开口，而垂直轴表示作为频率分析结果而获得的振荡强度。在图9中，x表示在执行任何试运行点前燃气涡轮2初始运行状态下的振荡强度，Δ表示试运行点运行状态下的各个振荡强度。连接Δ的曲线分别代表基于在点Δ和点x的测量数据的预测曲面。由o表示的最优点，由分流阀118-1到118-m的开口的变化范围的限制确定，而这种限制由其它运行状态和图9中所示试运行结果确定(图16中S18)。
最后，运行状态得到校准，以符合确定的最优运行点。
这样，通过试运行，燃气涡轮控制设备找到能够最小化振荡的运行状态。因此，驱动燃气涡轮运行时能够抑制振荡并稳定燃烧，延长了燃气涡轮的使用寿命，降低了维修费用。
如果由于随时间变化，燃料和空气的实际流量与控制部分11所确认的不一致，那么试运行可以检测到最优运行点以改善运行状态，从而使受影响的时间减少到最小。(实施例6)现在，参照附图，将说明本发明第六实施例的带有燃气涡轮的燃气涡轮远程监控系统。
图10是一个框图，显示本发明该实施例的燃气涡轮远程监控系统的结构。燃气涡轮远程监控系统包括燃气涡轮系统1和远程监控部分20。燃气涡轮系统1包括燃气涡轮2和作为本发明燃气涡轮控制设备的燃气涡轮控制部分3。
燃气涡轮2包括过程值测量部分4、主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8、压力变化测量部分9和加速度测量部分10。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3包括控制部分11、频率分析部分12和一个通信部分17。
远程监控部分20包括一个数据库35、一个完全校准部分34和一个通信部分18。就是说，完全校准部分30的确定校准数据的第一校准功能，应用在完全校准部分34上。根据所确定的校准数据和控制信号控制燃气涡轮2的第二校准功能，应用在控制部分11上。不过，这种功能可以象第一实施例的校准部分21一样作为一个整体来实现。
本发明的该实施例与第一到第四实施例不同之处在于，远程监控部分20处理燃气涡轮2的压力振荡和加速度振荡。更为特别的是，远程监控部分20通过通信线从燃气涡轮控制部分3获得燃气涡轮2的振荡数据。完全校准部分34参照接收到的振荡数据和存储在数据库35中的数据，确定主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片102的控制信号的校准数据。然后，通过通信线向燃气涡轮控制部分3传递命令，对振荡进行抑制。
更为特别的是，远程监控部分20通过与燃气涡轮控制部分3通信，可以辨识燃气涡轮2产生的燃烧振荡。然后，远程监控部分20根据燃烧振荡的频率分析结果，传递适当控制燃气涡轮2运行的信号，特别是按照振荡情况控制主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量和入口导向叶片的开口。
现在将对图10中的部件进行描述。
燃气涡轮2与第一实施例中描述的燃气涡轮相同，因此这里不对其进行进一步的描述。
在另一方面，燃气涡轮控制部分3根据过程值的数据、在燃气涡轮2中测量的压力和加速度控制燃气涡轮2，以阻止燃烧振荡。
控制部分11通过通信部分17向远程监控部分20传递过程值(运行情况数据)，并且通过通信部分17接收来自远程监控部分20的控制信号。控制部分11中具有第四实施例中的加法器23、26、29和32，对来自远程监控部分20的控制信号和对应的普通控制信号进行综合增加或者合并。然后，控制部分11输出控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的合并控制信号，用来对它们进行适当控制。
频率分析部分12象第一实施例中的一样执行操作，除了频率分析部分12通过通信部分17将分析结果输出到远程监控部分20外。因此，这里不对此进行描述。
通信部分17与燃气涡轮控制部分3的控制部分11和频率分析部分12连接在一起。通信部分17也通过通信线和远程监控部分20连接在一起，通信线是无线线路和/或有线线路。
远程监控部分20通过与燃气涡轮控制部分3通信，对燃气涡轮2中产生的燃烧振荡进行监控。然后，远程监控部分20传递基于振荡的频率特性得到的适当控制燃气涡轮运行的信号并抑制燃烧振荡。远程监控部分20可以不必专用于一个燃气涡轮2。远程监控部分20可以为多个燃气涡轮所共用，以提高监控操作的效率。
该实施例中的数据库35是一个远程数据库，实质上与第四实施例的数据库15相同，所以不作进一步的描述。
完全校准部分34按照与第四实施例相同的方式，基于压力或加速度的每个频率带的频率分析结果、获得的过程值和包含在数据库35中的四类燃料和空气的振荡强度，计算校准数据。然后，完全校准部分34通过通信部分18将这些校准数据输出到燃气涡轮控制部分3，这些数据用来控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7和入口导向叶片调节部分8。完全校准部分34包括第四实施例中校准数据确定部分31的功能。
现在，参照附图对本发明的燃气涡轮控制设备和燃气涡轮系统进行描述。
这里，确定诸如在图2和图3中显示的数据的方法与第四实施例中相同，因此不作进一步的描述。
应当注意在图2和图3中显示的数据是为将被控制的每个部分(主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7、入口导向叶片调节部分8)和部件(阀)准备的。在该实施例中，为所有部分准备表格。
只有压力振荡或者加速度振荡数据才可能被用来准备上述如图2或图3所示的数据，或者压力振荡和加速度振荡的数据可以被用来准备图2或图3所示的数据。
现在，将参照图10、2和15，说明通过确定燃气涡轮2运行的各部分的校准数据，控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的过程。
(1)在启动运行燃气涡轮系统之前，图2或图3和图15中所示的数据按照上述方式准备好。为新的燃气涡轮2准备的数据存储在完全校准部分34的存储部分(图中未表示)中。
(2)然后，在燃气涡轮2实际运行的过程中，压力变化测量部分9和加速度测量部分10分别测量每个燃烧室111-1到111-m中燃烧气体的压力变化和每个燃烧室111-1到111-m中的加速度。测量数据在每个预定的时间内输出到频率分析部分12。输出的数据被燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12接收。
(3)燃气涡轮控制部分3的频率分析部分12利用傅立叶变换分析对测量数据执行频率分析操作，得到如图14所示的频率和振荡强度(等级)的关系。据此，为预定频率带指定数据。所获得的结果通过通信部分17和通信线输出到远程监控部分20。
(4)远程监控部分20的完全校准部分34将由频率分析部分12获得的每个频率带1到n的结果与部分显示在图15中的数据、与频率带有关的数据、主燃料流量、引燃燃料流量、分流空气流量、入口导向叶片102的流量和存储在数据库35中的振荡强度，或者与运行相关的数据进行比较。然后，完全校准部分34找出一种运行状态——四类燃料和空气的流量，其中频率带的振荡强度和与运行相关的数据能够彼此满意地相互协调。典型情况下，令人满意的相互协调情形应该是振荡强度的差值在±10％以内。
随后，将运行状态(四类燃料和空气的流量)与燃气涡轮2实际驱动运行的四类燃料和空气流量进行比较，并计算差值。如果差值在一个预定的允许范围之内(例如±2％)，则不作具体的测量。在这种情况下，完全校准部分34将振荡强度与图2或者图3中所示数据的频率带1到n的阈值相比较，如果振荡强度不超过阈值，校准数据选择0。
另一方面，如果振荡强度超过了阈值，则使用从控制部分11输出的过程值(例如，发电机的输出电力、周围空气的温度和湿度、每个部分的燃料流量和压力、每个部分的空气流量和压力、温度、每个燃烧室燃烧气体的流量和压力、单位时间内压缩机和涡轮的旋转次数，等等)进行函数f的计算操作，以确定校准数据。确定的校准数据通过通信部分18和通信线输出到燃气涡轮控制部分3。
另一方面，如果四类燃料和空气的差值超过预定允许范围(例如±2％)，则在流量差值的基础上对燃料和空气的流量进行校准。校准数据存储在完全校准部分34的存储部分(图中未表示)中，可以在随后的控制操作中使用。同样，也可以将校准数据输出到控制部分11，以便使用。
随后的过程与当流量没有超过允许范围时相似，因此在这里不作进一步的描述。
图2或图3中所获得的校准数据是基于过程值为每个频率带1到n确定的。所以，燃料和空气的流量差值导致校准数据的差值。由于这个原因，不可能对振荡进行精确抑制。然而，通过上述校准操作，可以精确确定校准数据，即便差值的产生是由不同原因，包括随时间的变化导致的。
(5)燃气涡轮控制部分3的控制部分11给从控制部分11输出的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，增加一个对应于从完全校准部分34输出的各个校准数据的信号，以确定新的控制信号，分别对主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8进行控制。
(6)燃气涡轮控制部分3输出新确定的控制主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8的控制信号，用来控制它们。
(7)主燃料流量调节部分5、引燃燃料流量调节部分6、分流空气流量调节部分7，和入口导向叶片调节部分8，根据从控制部分11输出的控制信号，分别控制适当的主燃料供给阀115-1到115-m或者主燃料流量控制阀113，适当的一个或多个引燃燃料供给阀116-1到116-m或者引燃燃料流量控制阀114，某个分流阀118-1到118-m和入口导向叶片102。
应当指出，在燃气涡轮的运行中，对于每个预定的时间段来说，上述步骤(1)到(7)反复执行。
这样，本发明的远程监控部分20可以远程监控燃气涡轮2的运行，并远程处理燃气涡轮2发生的意外情况，如燃烧振荡。远程监控部分可以不必专用于一个燃气涡轮。通常多个燃气涡轮共用一个远程监控部分，集中监控各个燃气涡轮，在必要时对任意一个进行控制。因此，多个工厂的控制系统可以很容易地控制，以提高运行监控效率并降低管理费用。
按照本发明，可以根据燃气涡轮的当前运行状态改变其运行状态。特别是，可以抑制燃气涡轮产生的燃烧振荡，提高燃烧稳定性。然后，燃气涡轮运行的可靠性可以提高，运行成本可以大幅降低。
权利要求
1.一种燃气涡轮控制设备，包括一个频率分析部分，对燃气涡轮燃烧室中至少一个压力振荡和每个所述燃烧室中的加速度振荡进行频率分析，并输出第一频率分析结果，作为多个预定频率带的频率分析结果；以及一个控制单元，根据所述多个频率带的所述第一频率分析结果控制燃料的第一燃料流量和空气的第一空气流量中的至少一个，所述燃料和所述空气都向所述燃气涡轮供应。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮控制设备，其特征在于，所述控制单元包括一个控制部分，输出表示所述燃气涡轮运行状态的过程值和用于控制所述燃气涡轮的控制信号；一个校准部分，当所述第一频率分析结果显示振荡强度超过所述多个频率带中任意一个作为异常频率带的阈值时，根据所述异常频率带和来自所述控制部分的所述过程值确定所述异常频率带的校准数据，并根据所述确定的校准数据和所述控制信号控制所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的燃气涡轮控制设备，其特征在于，控制单元进一步包括一个数据库，存储多组另一个燃气涡轮的燃料的第二燃料流量和空气的第二空气流量，以及所述另一燃气涡轮燃烧室中至少一个压力振荡以及所述另一燃气涡轮每个所述燃烧室中加速度振荡的频率带的第二频率分析结果；以及所述校准部分根据对应于所述第一频率分析结果的所述第二频率分析结果的所述第二燃料流量和所述第二空气流量中的至少一个，确定所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个的校准数据，并根据所述确定的校准数据和所述控制信号控制所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的燃气涡轮控制设备，其特征在于，所述控制单元进一步包括一个试运行控制部分，确定与所述燃气涡轮的当前运行状态不同的试运行状态，所述确定的试运行状态包括所述第一燃料流量和第一空气流量的试运行流量；并且其中所述控制部分根据每个所述确定的试运行状态控制所述燃气涡轮的试运行；所述频率分析部分对所述燃气涡轮的所述燃烧室中至少一个所述压力振荡和每个所述燃烧室中的所述加速度振荡进行频率分析，并输出多个试运行频率带的所述第一频率分析结果；以及其中所述试运行控制部分根据在所述确定的试运行状态下试运行的所述过程值和所述第一频率分析结果，确定所述燃气涡轮的一个最优运行状态，以减小所述振荡的强度。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮控制设备，其特征在于，所述第一燃料流量至少是主燃料流量和引燃燃料流量中的一个。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮控制设备，其特征在于，所述第一空气流量至少是所述燃气涡轮的分流空气流量和由入口导向叶片调节的空气流量中的一个。
7.一种燃气涡轮系统，包括具有所述燃烧室的所述燃气涡轮；根据权利要求1到6中任一项所述的燃气涡轮控制设备。
8.一种燃气涡轮系统，包括根据权利要求3所述的燃气涡轮控制设备；以及具有所述燃烧室的所述燃气涡轮；其特征在于，所述校准部分包括第一校准部分，根据对应于所述第一频率分析结果的所述第二频率分析结果的所述第二燃料流量和所述第二空气流量中的至少一个，确定所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个的校准数据；和第二校准部分，根据所述确定的校准数据和所述控制信号，控制所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个，所述控制单元进一步包括第一和第二通信部分，所述数据库、所述第一校准部分和所述第二通信部分设置在远离所述控制部分、所述频率分析部分、所述第二校准部分和所述第一通信部分的远程单元中，所述控制部分通过所述第一和第二通信部分向所述远程单元的所述校准部分传递所述过程值，所述频率分析部分通过所述第一和第二通信部分将所述多个频率带的所述第一频率分析结果传递到所述远程单元的所述校准部分，所述第一校准部分确定所述校准数据，并通过所述第一和第二通信部分将所确定的校准数据传递到所述第二校准部分，所述第二校准部分根据来自所述第一校准部分的所述确定的校准数据和来自所述控制部分的所述控制信号，控制所述第一燃料流量和所述第一空气流量中的至少一个。
9.一种燃气涡轮控制方法，包括接收燃气涡轮燃烧室中至少一个压力振荡和所述燃气涡轮所述燃烧室中加速度振荡的测量数据；对所述测量数据进行频率分析，产生频率分析结果；将所述频率分析结果划分成多个频率带；根据所述频率分析结果和所述多个频率带的阈值，确定将供给所述燃气涡轮的燃料流量和空气流量中至少一个的校准数据；以及根据表示所述燃气涡轮运行状态的过程值和所述校准数据控制所述燃气涡轮。
10.一种执行如权利要求9所述的燃气涡轮控制方法的程序。
全文摘要
在一种燃气涡轮控制设备中，一个频率分析部分(12)对燃气涡轮燃烧室中至少一个压力振荡和每个燃烧室中的加速度振荡进行频率分析，并输出第一频率分析结果，作为多个预定频率带的频率分析结果。一个控制单元(11、21、24、27、30、33、34)根据多个频率带的第一频率分析结果控制第一燃料流量和第一空气流量中的至少一个。燃料和空气都向燃气涡轮供应。
文档编号F02C9/22GK1401888SQ02130158
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月23日 优先权日2001年8月23日
发明者野村真澄, 外山浩三 申请人:三菱重工业株式会社