用于起动燃烧系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于起动燃烧系统、特别是用在流发动机(flow engine)中的燃烧系统的方法，并且涉及被配备成可用所述方法操作的燃烧系统以及涉及具有这样的燃烧系统的流发动机。特别地，本发明解决了流发动机的、例如燃气涡轮发动机的起动可靠性，特别是关于实现点燃或点火(即，实现火焰持续)的起动可靠性。
【背景技术】
[0002]用于燃气涡轮发动机的最佳点火条件经受归因于各种各样因素而在起动之间变化，因素例如是环境温度、燃气涡轮机温度、燃料热值、燃料含量、压力、燃料和空气输送系统的可重复性，等等。在用于燃气涡轮发动机的典型起动系统中人们使用了用于驱动燃气祸轮机的辅助驱动单元和提供起动序列(start sequence)的控制单元，在起动序列中燃气涡轮机速度和燃料输送被协调以提供允许成功点火的在点火装置处的燃料/空气混合物。
[0003]在典型起动序列中，起动期间由辅助马达驱动的燃气涡轮机的速度和/或流至燃烧系统的燃料流在设定时间段内、即所谓点燃窗口期(light-up window)内被逐渐增加。点燃窗口期的长度是起动最容易发生所在的发动机速度的范围(典型地在额定发动机速度的5%与20%之间)和燃烧器中的燃料的累积速率的函数。在点燃窗口期期间出现许多点火机会，实际数量取决于可以由燃气涡轮发动机的点火器每秒递送的火花的数量和点燃窗口期的长度(持续时间)。因此人们喜欢具有尽可能长的点燃窗口期。然而，点燃窗的长度受许多因素限制。如果例如涡轮机被加速得太快，则在超过起动最容易发生所在的发动机速度的窗口期之前，燃料喷射系统将没有足够的时间来提供充分量的燃料。另一方面，如果发动机被加速得太慢，则可能发生:在涡轮机速度仍未达到点燃窗口期内的最大速度的情况下，达到了燃烧器内部的燃料的量，这对于发动机是很危险的。然而，例如涡轮机的加速度速率取决于环境条件。在冷天气中，电池驱动的起动器的马达可能归因于可能的低电力供给而不能使发电机快速地加速。另一方面，在非常热的天气中，具有相同电池的相同马达可以能够使发电机非常快地加速。为了应对所提到的限制，典型地需要在使点燃窗口期最大化以覆盖在实际最佳窗口期上的宽的变化与使变化率最小化以增加实际最佳窗口期期间点火机会(火花)的数量之间进行折中，而不会建立在点燃窗口期期间在燃烧系统内部的潜在危险的燃料量。例如在US 2010/0293960 Al或US 7，878，004 BI中描述了用于燃气涡轮发动机的这样的起动序列。
[0004]在当燃气涡轮机具有多于一个的喷燃器的情况中，情形更加复杂。归因于燃烧着的热喷燃器(combusting hot burner)的气动空气阻塞效应，喷燃器在点火之前(冷条件)或之后(热条件)在所谓空气流压力损耗系数上具有显著差异。一般来说，冷喷燃器具有比热喷燃器低的空气压力损耗系数。喷燃器被优化以具有在燃料空气比的设计点火或点燃窗口期内的高点火可靠性。然而，归因于热的和冷的喷燃器损耗系数的差异，已经点火的喷燃器(包括多个)具有较高的损耗系数并因此较少空气将流过这个/这些热喷燃器。结果，更多空气将流至未点火的喷燃器(包括多个)。发动机中的在热的和冷的喷燃器之间的空气的该不均匀分布引起未点火的喷燃器(包括多个)具有更多空气经过和较高的空气-燃料比率。该效应迫使未点火的喷燃器在经优化的点火或点燃窗口期外操作并因此以失败的且有问题的发动机起动来操作。
【发明内容】
[0005]因此本发明的第一目的是提供一种起动燃烧系统、特别是用在流发动机中的燃烧系统的方法，燃烧系统包括用于能够将燃烧系统可靠地点火的第一和至少第二点火装置、处理单元和传感器系统。
[0006]本发明的进一步的目的是提供一种被配备成能够利用发明性方法操作且可靠操作的包括了第一和至少第二点火装置、处理单元和传感器系统的燃烧系统。本发明的第三目的是提供一种流发动机的这样的燃烧系统的使用，并且本发明的第四目的是提供具有这样的燃烧系统的流发动机。
[0007]这些目的可以通过根据独立权利要求的主题的方法、使用、燃烧系统和流发动机来解决。从属权利要求以及说明书限定了发明的进一步的发展。
[0008]根据本发明的第一方面，呈现了一种用于起动燃烧系统的方法，燃烧系统包括:第一点火装置和至少第二点火装置；处理单元；和传感器系统，其中方法包括至少以下步骤作为起动序列:在燃料系统的工作状态期间通过传感器系统监测第一和至少第二点火装置的操作状态；通过处理单元识别第一和/或至少第二点火装置的预定状态；和作为进一步的步骤:在识别到预定状态的情况中，通过处理单元改变点火装置中的至少一个的至少一个参数。
[0009]优选地，燃烧系统包括多个点火装置，该多个点火装置包括第一点火装置和至少第二点火装置。燃料流优选地是点火燃料流。
[0010]归因于发明性主题，可以提供燃烧系统的可靠操作。此外，可以使燃烧系统的起动过程加速，导致燃烧系统的高效操作，例如在像燃气涡轮机等的流发动机中的操作。另外，燃烧系统的起动过程期间不期望的事件可以容易地检测到并消除。本发明适用于气体和液体发动机起动两者。
[0011]用词“作为起动序列”旨在意味着方法的步骤在燃烧系统的起动序列和/或过程期间被应用。在该上下文中，点火装置旨在意味着调节、启动、维持和/或实施点火、特别是气体或液体燃料的点火的装置。优选地，点火装置是喷燃器。此外，处理单元旨在意味着能够接收、处理和/或转发至少一个信息和/或信号并且包括至少一个处理器的单元。处理单元可以包括多个硬件或软件组成部件。
[0012]此外，传感器系统旨在意味着具有至少一个传感器的系统。传感器可以是对于本领域技术人员而言可行的任何识别装置，例如能够检测火焰、温度、压力、体积、湿度、距离、运动等等。作为示例具有两个传感器，这些传感器可以根据相同功能原理操作，或者两个传感器可以不同地操作。有利的是，各点火装置通过单独的传感器来监测，由此可以获得高度精度的监测和/或测量结果。一般情况下，所有点火装置用同一传感器监测也是可行的。然而必须确保能够监测或检测点火装置的不同操作状态。
[0013]燃烧系统的工作状态代表当打算工作时的燃烧系统的状态，并且特别是燃烧系统或流发动机的各自的工作状态。此外，点火装置的操作状态旨在意味着点火装置的实际状态，像被点火、未被点火、被吹扫、未被吹扫、准备好使用、未准备好使用等。在该上下文中，点火装置的预定状态可以是由操作者和/或处理单元在起动序列之前限定的或者限定作为点火装置、燃烧系统、流发动机的前述操作中的至少一个的和/或前述起动序列中的一个的结果的点火装置的任何操作或实际状态。
[0014]点火装置的参数可以是对于本领域技术人员而言实际使用的任何参数，像火焰、温度、压力、体积、如燃料和/或空气等的介质的量、复合物布局、湿度等等。术语“通过处理单元”在这里以及在下面文本中应该理解为通过处理单元识别、控制和/或启动。
[0015]在优选实施例中，预定状态的识别是对未被点火的点火装置的识别。因此，效率低的燃烧状态可以被检测到并调节，使得燃烧系统可以更高效地操作。因此，第一点火装置和/或至少第二点火装置的点火的事件被监测。可选地和/或另外地，预定状态的识别是对已点火的点火装置的识别。作为结果，可以查明对于燃烧系统的操作而言有利的实际条件。
[0016]有利的是，至少一个参数的改变是至少一个介质的量的改变。因此，检测出来的点火装置中的至少一个的预定状态和/或实际状态可以以构造简单地的方式被改变和/或调节。介质可以是对于本领域技术人员而言可行的任何物质，像流体、气体、液体燃料、气体燃料、空气、氧气、氮气、惰性气体等。有利的是，至少一个参数的改变是燃料的量的改变。这是特别有利的，因为燃料的配量可以容易完成。可选地和/或另外地，至少一个参数的改变可以是给送至点火装置中的至少一个的空气的量的改变。这可以容易完成，因为空气的输送取决于流发动机的转动速度。
[0017]点火燃料流的改变可以依赖于多个点火装置中的处于预定状