專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作曲線的調(diào)整方法和調(diào)整設(shè)備的制作方法
燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作曲線的調(diào)整方法和調(diào)整設(shè)備本發(fā)明涉及一種調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作曲線的調(diào)整方法和一種調(diào)整 設(shè)備。燃?xì)廨啓C(jī)是一種渦輪機(jī)械，它通常包括壓氣機(jī)、渦輪及燃燒室部件。在 壓氣^/L內(nèi)壓縮吸入的環(huán)境空氣并在最后將壓縮空氣供給燃燒室部件。在燃燒 室部件內(nèi)設(shè)至少 一個(gè)大多有多個(gè)燃燒器的燃燒室，壓縮空氣供給這些燃燒 器。除壓縮空氣外在燃燒器內(nèi)還供入燃料，它與空氣混合并燃燒。在燃燒室 內(nèi)形成的高溫燃燒廢氣供給渦輪，燃燒廢氣在渦輪中膨脹和冷卻并在此過程 中使渦輪旋轉(zhuǎn)。以此方式將燃燒廢氣的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械功，它一方面用于驅(qū) 動(dòng)壓氣機(jī)，并在另一方面用于驅(qū)動(dòng)消耗器，例如發(fā)電用的發(fā)電機(jī)。對(duì)于在燃燒室內(nèi)的燃燒應(yīng)當(dāng)注意的是存在穩(wěn)定的火焰。火焰的不穩(wěn)定性 尤其因在燃燒廢氣內(nèi)的諧振式燃燒產(chǎn)生，從而一方面會(huì)導(dǎo)致排出更多的有害 物質(zhì)以及另一方面會(huì)引起燃燒室的振蕩及振動(dòng)，其結(jié)果是減少燃燒室使用壽 命和縮短維修間隔時(shí)間。此外，燃燒器通常配備有主燃料供給裝置和還有一個(gè)所謂輔助燃料供給 裝置(Pilotbrennstoffzufuhr)。借助輔助燃料供給裝置供給一個(gè)與主燃料質(zhì)量流 量相比較小的燃料質(zhì)量流量，用它來支持火焰。在需要時(shí)還可以通過影響供 入的輔助燃料的質(zhì)量流量來穩(wěn)定火焰。火焰的穩(wěn)定性受許多干擾因素的影響。這些干擾因素例如是環(huán)境溫度、 燃料比重和熱值，但也還有燃?xì)廨啓C(jī)裝置尤其燃燒室和燃燒器的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 干擾因素的影響借助經(jīng)由輔助燃燒器供入的燃料質(zhì)量流量補(bǔ)償。在這里，輔 助燃?xì)赓|(zhì)量流量不允許低于或高于規(guī)定的極限，因?yàn)橐蝗粫?huì)使火焰過渡到 不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。為了將輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量保持在火焰的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，采用一個(gè) 根據(jù)干擾因素決定應(yīng)投入的輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量的函數(shù)。這一函數(shù)也稱輔助燃 氣曲線。在輔助燃?xì)馇€中涵蓋了 一些燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于這一個(gè)燃?xì)?輪機(jī)裝置與另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)裝置是不一樣的，即便它們的結(jié)構(gòu)相同。尤其還 應(yīng)考慮燃?xì)廨啓C(jī)裝置安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件。此外，在燃?xì)廨啓C(jī)裝置運(yùn)行時(shí)燃
氣輪機(jī)的參數(shù)隨時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化。這便導(dǎo)致可能有必要對(duì)輔助燃?xì)馇€進(jìn) 行費(fèi)時(shí)的重新調(diào)整或再調(diào)整。由于這種調(diào)整過程引起高額費(fèi)用和長的停機(jī)時(shí) 間。還有，人們對(duì)于干擾因素對(duì)輔助燃?xì)馇€定量的影響還了解得不夠。對(duì) 于某些干擾因素還完全不能做出相應(yīng)的反應(yīng)。因此本發(fā)明的目的是，提供一種調(diào)整方法和一種調(diào)整設(shè)備，它們能有利 地使用于抑制火焰的不穩(wěn)定性。此目的通過按權(quán)利要求1的調(diào)整方法或按權(quán)利要求13的調(diào)整設(shè)備達(dá)到。 從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的一些有利的設(shè)計(jì)。按本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)裝置工作曲線的調(diào)整方法，包括檢測至少 一個(gè)受控量；將檢測的受控量與預(yù)定的給定參數(shù)比較；以此比較為基礎(chǔ)確定至少一個(gè)調(diào)整量。將確定的調(diào)整量輸給至少一個(gè)影響向燃?xì)廨啓C(jī)裝置燃燒室供給空氣 和/或燃料的調(diào)整裝置。在這里，將一個(gè)由它可導(dǎo)出火焰接近穩(wěn)定性邊界的受 控量用作所述至少一個(gè)受控量。作為這種受控量尤其考慮至少一個(gè)燃燒器參 數(shù)或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間的變化。尤其在燃燒室內(nèi)的脈動(dòng)壓力和/或燃燒室(振 動(dòng))加速度可以用作燃燒室參數(shù)。作為燃燒器參數(shù)可例如使用在燃燒器凸緣 處的"永動(dòng)壓力。采用按本發(fā)明的調(diào)整方法可以保持火焰穩(wěn)定，不必定量地準(zhǔn)確了解干擾 因素對(duì)火焰穩(wěn)定性的影響。本發(fā)明以下列新的方案為基礎(chǔ)。取代在先有技術(shù)中為了保持火焰穩(wěn)定性 需要對(duì)干擾因素有所認(rèn)知，在按本發(fā)明的調(diào)整方法中自動(dòng)感知脈動(dòng)極限(Bmmmgrenzen)，亦即穩(wěn)定性邊界。換句話說，輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量不是根據(jù) 檢測到的干擾因素改變，而是在接近脈動(dòng)極限時(shí)改變。在這里，接近脈動(dòng)極 限的確定是在沒有定量地了解干擾因素的情況下完成的。在先有技術(shù)中必須定量地了解干擾因素，以便能確定隨干擾因素變動(dòng)的 脈動(dòng)極限，并由此能提供一條對(duì)于所有的干擾因素而言均在脈動(dòng)極限以內(nèi)變 動(dòng)的輔助燃?xì)馇€。因?yàn)槿缫言谇把灾姓f明的那樣，干擾因素對(duì)脈動(dòng)極限的 影響甚至在一些結(jié)構(gòu)相同的燃?xì)廨啓C(jī)裝置中也是變化的，例如基于不同的環(huán) 境條件，所以在先有技術(shù)中必須逐個(gè)調(diào)整每一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)裝置。反之，按本發(fā)明的方法不必定量地了解在干擾因素與脈動(dòng)極限的位置之 間的關(guān)系，因?yàn)楦淖冚o助燃?xì)饬恳苑€(wěn)定火焰，可以直接根據(jù)是否已接近脈動(dòng)
極限以及直接檢測到接近脈動(dòng)極限來進(jìn)行。此外，輔助燃?xì)庖部梢杂脕碇С?火焰。為了確定接近脈動(dòng)極限，可以利用已提及的燃燒器參數(shù)或燃燒室參數(shù)隨 時(shí)間的變化。在這里特別適用的是在燃燒器凸緣處的脈動(dòng)壓力，因?yàn)樗仍?燃燒室內(nèi)的脈動(dòng)壓力和燃燒室(振動(dòng))加速度對(duì)于接近脈動(dòng)極限更早做出反 應(yīng)。但原則上所列舉的所有燃燒室參數(shù)均適用于確定脈動(dòng)極限的接近。所述的燃燒器參數(shù)和燃燒室參數(shù)(例如脈動(dòng)壓力、燃燒室加速度或OH 排放或羥基排放)意味著是一些振蕩量，為了評(píng)估對(duì)火焰不穩(wěn)定性的接近要對(duì)它們實(shí)行快速傅里葉變換FFT(Fast Fourier Transformation)和/或取中值的 自相關(guān)。為了分析隨時(shí)間的變量，快速傅里葉變換和/或取中值的自相關(guān)是一 種特別恰當(dāng)?shù)拇胧?。為了確定自相關(guān)，多個(gè)頻帶的振蕩模擬信號(hào)首先振幅準(zhǔn)確地過濾并接著 模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換(簡稱模-數(shù)轉(zhuǎn)換)，或它們首先模-數(shù)轉(zhuǎn)換并接著振幅準(zhǔn)確 地過濾。自相關(guān)按頻帶分離在短的時(shí)間間隔內(nèi)以信號(hào)的2-8個(gè)周期時(shí)間為基 礎(chǔ)在此頻帶各自的平均頻率下計(jì)算。接著，按頻帶分離的自相關(guān)分別與來自 各自頻帶較早的時(shí)段數(shù)量為10-100彼此相鄰相繼的自相關(guān)在一起取平均值。 與此同時(shí)用各自頻帶的自相關(guān)平均值確定其變化?，F(xiàn)在根據(jù)這些頻譜和/或取中值的自相關(guān)和/或自相關(guān)的變化，對(duì)于個(gè)別 頻率或規(guī)定的頻帶構(gòu)成瞬時(shí)值。這例如可以借助線性回歸計(jì)算實(shí)現(xiàn)。若個(gè)別 瞬時(shí)值或由它構(gòu)成的特征值超過規(guī)定的值，則實(shí)施調(diào)節(jié)干預(yù)，例如降低功率 或改變輔助燃?xì)饬俊Ｈ粲扇≈兄档淖韵嚓P(guān)絕對(duì)值及其瞬時(shí)值以及必要時(shí)附加地由自相關(guān)的 變化及變化的瞬時(shí)值構(gòu)成的特征值超過規(guī)定值，則實(shí)施調(diào)節(jié)干預(yù)，例如降低 功率或改變輔助燃?xì)饬俊Ｍㄟ^評(píng)估瞬時(shí)值可以得到長得多的預(yù)先警告時(shí)間。此外，在此調(diào)整方法中除了至少一個(gè)燃燒器參數(shù)和/或至少一個(gè)燃燒室 參數(shù)外，還檢測一個(gè)或多個(gè)燃燒參數(shù)作為受控量。 一種恰當(dāng)?shù)娜紵齾?shù)例如 是燃?xì)廨啓C(jī)裝置的有害物排放量，尤其是在燃燒廢氣中的氮氧化物含量(NOx 含量)和/或在燃燒廢氣中的一氧化碳含量(CO含量)。 一種同樣適用的燃燒參 數(shù)是通過燃燒室的壓力降。此外，為了進(jìn)一步支持，在按本發(fā)明的調(diào)整方法中還檢測燃燒器參數(shù)和 燃燒室參數(shù)的絕對(duì)值。但首先關(guān)注的是燃燒器參數(shù)和燃燒室參數(shù)，以便確定
對(duì)脈動(dòng)極限的接近。作為調(diào)整量可輸出至少 一個(gè)導(dǎo)致改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)功率的參量，和/或輸出 至少 一個(gè)導(dǎo)致改變?nèi)紵龔U氣校正溫度的參量。但尤其輸出至少 一個(gè)體現(xiàn)輔助 燃?xì)赓|(zhì)量流量改變的參量作為調(diào)整量。燃?xì)廨啓C(jī)功率或燃燒廢氣校正溫度的 改變，通常間接地通過改變空氣及主燃料供給的絕對(duì)值以及通過改變空氣供 給與主燃料供給之比實(shí)現(xiàn)。因此，尤其考慮這些參量作為導(dǎo)致改變?nèi)細(xì)廨喴粠?功率或燃燒廢氣校正溫度的參量，即它們能體現(xiàn)空氣供給和/或主燃料供給和 /或空氣供給與主燃料供給之比的可調(diào)的絕對(duì)值。燃?xì)廨啓C(jī)功率的改變可例如 用于使燃?xì)廨啓C(jī)裝置保持在排放量范圍內(nèi)，不離開裝置原來的工作曲線。反 之，輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量的改變?cè)趹?yīng)改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)裝置工作曲線的情況下使 用，以防止到達(dá)脈動(dòng)極限。必要時(shí)這可以與改變?nèi)紵龔U氣校正溫度和/或燃?xì)?輪機(jī)功率組合。在一方面是測得的受控量和給定參數(shù)與另一方面是調(diào)整量之間的邏輯 運(yùn)算，可尤其以模糊邏輯學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行。但與之不同也可以采用一種神經(jīng)元 網(wǎng)絡(luò)或固定的調(diào)節(jié)法則。模糊邏輯學(xué)尤其可以根據(jù)接近脈動(dòng)極限的程度在反 應(yīng)時(shí)分級(jí)實(shí)現(xiàn)?？傊幢景l(fā)明的調(diào)整方法能可靠地防止到達(dá)并超過脈動(dòng)極限。從而可 以可靠地避免因?yàn)榈竭_(dá)脈動(dòng)極限而要迅速地關(guān)閉燃?xì)廨啓C(jī)裝置，亦即迅速切 斷裝置。此外，可以更充分地利用燃?xì)廨啓C(jī)裝置的運(yùn)行極限。例如可以減少 由于加大了火焰不穩(wěn)定性而造成高的氮氧化物排放量，或可以使用更高的燃燒廢氣校正溫度(OTC Outlet temperature Corrected),由此可以提高燃?xì)廨啓C(jī) 裝置的效率。同樣，在低于規(guī)定的壓氣機(jī)進(jìn)口溫度時(shí)可以避免或至少減少燃 燒廢氣校正溫度的下降。在這里，壓氣機(jī)進(jìn)口溫度指的是被壓氣機(jī)吸入的空 氣在進(jìn)入壓氣一幾時(shí)的溫度。一種按本發(fā)明調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)裝置工作曲線的調(diào)整設(shè)備包括 -至少一個(gè)傳感器用于檢測一個(gè)被測量和用于輸出 一個(gè)體現(xiàn)被測量的 測量信號(hào)。-至少 一個(gè)調(diào)整裝置用于以調(diào)整量為基礎(chǔ)影響向燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃燒 室供給空氣和/或供給燃料。- 一個(gè)與至少一個(gè)用于接收被測量的傳感器和至少一個(gè)用于輸出調(diào)整 量的調(diào)整裝置連接的調(diào)節(jié)器。
調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)用于以接收的被測量及其與給定參數(shù)的偏離為基礎(chǔ)確定調(diào) 整量。在按本發(fā)明的調(diào)整設(shè)備中存在至少一個(gè)傳感器，它設(shè)計(jì)用于檢測燃燒 器或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間的變化。采用按本發(fā)明的調(diào)整設(shè)備可以實(shí)施按本發(fā)明的方法，由此可以尤其通過 更好地避免火焰的不穩(wěn)定性優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)裝置的工作曲線。在這里，作為傳感器尤其可以存在一個(gè)用于檢測燃燒室內(nèi)脈動(dòng)壓力的傳 感器和/或一個(gè)用于檢測燃燒器凸緣處脈動(dòng)壓力的傳感器和/或一個(gè)用于檢測 燃燒室加速度的傳感器。此外，可存在至少一個(gè)與調(diào)節(jié)器連接用于測量燃燒 參數(shù)的傳感器，例如排放物測量裝置，借助它例如可以確定燃燒廢氣的氮氧 化物含量或一氧化碳含量，或可存在一個(gè)用于檢測燃燒器或燃燒室參數(shù)絕對(duì) 值的傳感器。至少一個(gè)用于影響引入燃燒室內(nèi)燃料質(zhì)量流量的燃料閥可用作調(diào)整裝 置。優(yōu)選地存在至少一個(gè)主燃料管的燃料閥和輔助燃料管的燃料閥。與之不同或優(yōu)選地除所述至少一個(gè)燃料閥之外，壓氣機(jī)的第一導(dǎo)向葉片 環(huán)，亦即在入流側(cè)面對(duì)入流空氣的那個(gè)導(dǎo)向葉片環(huán)，可用作調(diào)整裝置。此導(dǎo) 向葉片環(huán)通常有可運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向葉片，借助它們可以改變壓氣機(jī)可提供用于空 氣流入的入流截面。若檢測燃燒器參數(shù)或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間改變的傳感器設(shè)計(jì)用于檢測振 蕩的被測量，則可為此調(diào)整設(shè)備配設(shè)一個(gè)傅里葉變換單元，它設(shè)計(jì)用于實(shí)施 快速傅里葉變換，和/或配設(shè)一個(gè)計(jì)算單元用于確定取中值的自相關(guān)，從而提 供了 一種適用于分析振蕩的被測量的裝置。由下面參見附圖對(duì)實(shí)施例的說明給出本發(fā)明的其他特征、特性和優(yōu)點(diǎn)。圖l表示燃?xì)廨啓C(jī)裝置的局部剖切側(cè)視圖。圖2用方塊圖的形式表示按本發(fā)明的調(diào)整設(shè)備。

圖1表示燃?xì)廨啓C(jī)裝置的局部剖切側(cè)視圖。它包括壓氣機(jī)部件3、渦輪 部件5和燃燒室部件7。在壓氣;bL部件3和渦輪部件5內(nèi)，在一4艮/>共的也 稱渦輪轉(zhuǎn)子的軸8上裝設(shè)壓氣機(jī)工作葉片4或渦輪工作葉片6。渦輪轉(zhuǎn)子8 可繞中心線9旋轉(zhuǎn)地支承。燃燒室部件7包括一些燃燒器10,它們匯入燃燒室12中。在本實(shí)施例 中燃燒室12設(shè)計(jì)為環(huán)形燃燒室，亦即它繞渦輪轉(zhuǎn)子8環(huán)形延伸。在燃?xì)廨啓C(jī)裝置l運(yùn)行時(shí)，通過壓氣機(jī)吸入環(huán)境空氣U,它們被壓縮為
高壓以及作為所謂的壓縮空氣輸入燃燒室部件7。進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣質(zhì)量流量的大小可借助第一導(dǎo)向葉片環(huán)32通過調(diào)整可利用的壓氣機(jī)入流截面加以影響。在燃燒室部件7內(nèi)，壓縮空氣進(jìn)入燃燒器10并與通過燃料管40a、 40b 供給燃燒器的燃料混合以及在燃燒室12內(nèi)燃燒。在這里，供入的燃料質(zhì)量 流量的大小可通過一個(gè)或多個(gè)調(diào)整閥31a、 31b加以影響。燃燒時(shí)產(chǎn)生的燃燒廢氣構(gòu)成工質(zhì)A，它引入渦輪5并在那里通過膨脹和 冷卻向工作葉片傳輸沖量，從而使轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子8—方面驅(qū)動(dòng)壓 氣機(jī)，另一方面與消耗器(未表示)接合，例如與發(fā)電用的發(fā)電機(jī)接合。為了避免在燃燒室12內(nèi)火焰不穩(wěn)定，燃?xì)廨啓C(jī)裝置1配備有一個(gè)調(diào)整 設(shè)備用于通過影響燃料和/或空氣供給調(diào)整工作曲線。在圖2中用方塊圖的形 式表示此設(shè)備。調(diào)整設(shè)備包括一些傳感器21、 23、 25、 27、 35、 37,它們i殳 在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室12內(nèi)部和外部的不同地點(diǎn)。調(diào)整設(shè)備還包括一個(gè)調(diào)節(jié)器 29，傳感器21、 23、 25、 27、 35、 37與之連接。此外存在一些調(diào)整裝置， 亦即調(diào)整閥31和導(dǎo)向葉片環(huán)32，它們同樣與調(diào)節(jié)器29連接并設(shè)計(jì)用于調(diào)整 燃料供給和空氣供給的質(zhì)量流量。在燃?xì)廨啓C(jī)裝置1內(nèi)具體而言存在三個(gè)可調(diào)的燃料質(zhì)量流量和一個(gè)可 調(diào)的空氣質(zhì)量流量。若例如使用一種氣態(tài)的燃料，則燃料質(zhì)量流量之一是用 于運(yùn)行擴(kuò)散型燃燒器的所謂擴(kuò)散氣體質(zhì)量流量，在燃燒器內(nèi)氣體直接噴入處 于燃燒室12內(nèi)的火焰中，無需事先與空氣混合。另一個(gè)燃料質(zhì)量流量是用 于運(yùn)行預(yù)混合型燃燒器的所謂預(yù)混合氣體質(zhì)量流量，也就是說，按此型式供 給的氣體事先與壓縮空氣混合以及接著燃燒此混合物。最后在本實(shí)施例中存 在一個(gè)輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量作為另 一個(gè)燃料質(zhì)量流量，它主要用于當(dāng)燃燒器按 預(yù)混合型運(yùn)行時(shí)支持火焰。借助傳感器21、 23、 25、 27、 35、 37檢測不同的燃燒室參數(shù)和燃燒參 數(shù)，并以體現(xiàn)檢測到的被測量信號(hào)的形式進(jìn)一步傳給調(diào)節(jié)器29。傳感器21是一個(gè)設(shè)在燃燒室機(jī)匣11內(nèi)的壓力傳感器用于檢測燃燒室 12內(nèi)的脈動(dòng)壓力，傳感器25是一個(gè)設(shè)在燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)匣上的壓力傳感器，用 于檢測燃燒器10凸緣13處的脈動(dòng)壓力，以及傳感器23是一個(gè)用于檢測燃 燒室加速度的加速度傳感器。它直接裝在燃燒室壁的外側(cè)。所有三個(gè)被檢測的參數(shù)，亦即燃燒室內(nèi)的脈動(dòng)壓力、燃燒器凸緣處的脈
動(dòng)壓力和燃燒室加速度都是振蕩量，它們的振蕩反映在燃燒廢氣內(nèi)。因此壓力傳感器21和25以及加速度傳感器23為了輸出它們的測量信號(hào)與調(diào)節(jié)器 29的一個(gè)傅里葉變換單元33和/或用于確定取中值的自相關(guān)的計(jì)算單元(未 表示)連接，在其中借助傅里葉變換和尤其借助所謂快速傅里葉變換實(shí)施測 量信號(hào)的分析。此外，它們還直接，亦即繞過傅里葉變換單元33與調(diào)節(jié)器 29連接，為的是還能將測量信號(hào)的絕對(duì)值提供給調(diào)節(jié)器29。為了確定自相 關(guān)，多個(gè)頻帶的振蕩模擬信號(hào)首先振幅準(zhǔn)確地過濾并接著沖莫-數(shù)轉(zhuǎn)換，或它 們首先模-數(shù)轉(zhuǎn)換并接著振幅準(zhǔn)確地過濾。自相關(guān)按頻帶分離在短的時(shí)間間 隔內(nèi)以信號(hào)的2-8個(gè)周期時(shí)間為基礎(chǔ)在此頻帶各自的平均頻率下計(jì)算。接著， 按頻帶分離的自相關(guān)分別與來自各自頻帶較早的時(shí)段數(shù)量為10-100彼此相 鄰相繼的自相關(guān)在一起取平均值。與此同時(shí)用各自頻帶的自相關(guān)平均值確定 其變化。現(xiàn)在根據(jù)這些頻譜和/或取中值的自相關(guān)和/或自相關(guān)的變化，對(duì)于 個(gè)別頻率或規(guī)定的頻帶構(gòu)成瞬時(shí)值。這例如可以借助線性回歸計(jì)算實(shí)現(xiàn)。若 個(gè)別瞬時(shí)值或由它構(gòu)成的特征值超過規(guī)定的值，則實(shí)施調(diào)節(jié)干預(yù)，例如降低 功率或改變輔助燃?xì)饬?。若由取中值的自相關(guān)絕對(duì)值及其瞬時(shí)值以及必要時(shí)節(jié)干預(yù)，例如降低功率或改變輔助燃?xì)饬?。通過評(píng)估瞬時(shí)值可以得到長得多 的預(yù)先警告時(shí)間。以傅里葉變換的結(jié)果為基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)器29可以確定接近燃?xì)廨啓C(jī)裝置1 的脈動(dòng)極限，此時(shí)在燃燒廢氣內(nèi)出現(xiàn)例如穩(wěn)定的振蕩。尤其以在燃燒器凸緣 13處的脈動(dòng)壓力測量為基礎(chǔ)，可以通過傅里葉變換單元33分析后確定在燃 燒廢氣內(nèi)振蕩的頻率。因此在燃燒器凸緣13處的脈動(dòng)壓力適合作為接近脈 動(dòng)極限的早期指示器，以及適合作為調(diào)節(jié)器的受控量，用于將空氣和/或燃料 供給調(diào)整為，使得保持火焰的穩(wěn)定性。燃燒室加速度比在燃燒器凸緣13處的脈動(dòng)壓力對(duì)于接近脈動(dòng)極限的反 應(yīng)晚。因此，它尤其適用于在調(diào)整空氣和/或燃料供給未能導(dǎo)致火焰有足夠的 穩(wěn)定性時(shí)，防止燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室12損壞。因此燃燒室加速度例如是一個(gè)陶 瓷熱屏元件出現(xiàn)損壞的指示器，借助熱屏元件構(gòu)成燃燒室12的內(nèi)村，用于 在遭遇熱燃燒廢氣時(shí)保護(hù)其支承結(jié)構(gòu)。高的燃燒室加速度會(huì)導(dǎo)致熱屏元件開 裂和甚至導(dǎo)致破碎，由此使它們不再能充分滿足其保護(hù)功能。此外，由于破 碎，熱屏元件的碎塊可能掉落并進(jìn)入渦輪部件，其結(jié)果是使渦輪遭受非常嚴(yán)
重的破壞。因此，以燃燒室加速度為J^出，當(dāng)確定的燃燒室加速度表明已面 臨熱屏元件裂紋或破碎的危險(xiǎn)時(shí)，可例如實(shí)施燃?xì)廨啓C(jī)裝置緊急停車。除了燃燒室12內(nèi)和在燃燒器凸緣13處脈動(dòng)壓力以及燃燒室加速度外，為了確定即將來臨的脈動(dòng)事態(tài)，還可以利用通過燃燒室12的壓力降，也稱 壓力梯度。因?yàn)橥ㄟ^燃燒室12的壓力降直接在脈動(dòng)前減小，這表明正面臨 火焰^:回燃燒器10內(nèi)并因而火焰不穩(wěn)定性的危險(xiǎn)。因此借助恰當(dāng)?shù)膫鞲衅?裝置檢測壓力梯度，可以發(fā)現(xiàn)已處于接近脈動(dòng)的事態(tài)。通過燃燒室12的壓力降借助所謂Ap測量進(jìn)行。在本實(shí)施例中Ap測量 借助兩個(gè)壓力傳感器35、 37實(shí)施，其中一個(gè)35裝在燃燒室機(jī)匣11內(nèi)以及 另一個(gè)37裝在燃燒室12內(nèi)。與這兩個(gè)壓力傳感器35、 37和調(diào)節(jié)器29連接 的減法器39形成所檢測壓力的差值A(chǔ)p,并將它繞過傅里葉變換單元33進(jìn) 一步傳給調(diào)節(jié)器29。調(diào)節(jié)器29首先對(duì)由傳感器21、 23、 25檢測的被測量隨時(shí)間的改變以及 其次對(duì)其絕對(duì)值做出反應(yīng)。若調(diào)節(jié)器29現(xiàn)在分析來自傳感器21、 23、 25的 信號(hào)后確定已接近脈動(dòng)極限，則它向調(diào)整閥31a、 31b、...和/或壓氣機(jī)導(dǎo)向 葉片環(huán)32輸出調(diào)整信號(hào)，促使改變至少一個(gè)燃料質(zhì)量流量和/或空氣質(zhì)量流 量。在這種情況下它尤其向輔助燃料供給管內(nèi)的燃料閥輸出至少一個(gè)調(diào)整信 號(hào)，以便通過改變輔助燃料質(zhì)量流量進(jìn)一步優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)裝置的工作曲線， 也就是說遠(yuǎn)離脈動(dòng)極限。在這里，通過影響主燃料質(zhì)量流量和/或空氣質(zhì)量流 量可將燃?xì)廨啓C(jī)裝置校正的燃燒廢氣溫度及其功率調(diào)整為，使有害物質(zhì)排放 量保持為其最佳值或重新調(diào)整到此最佳值。此外，調(diào)整閥31a、 31b、…或?qū)蛉~片環(huán)32也可以-f又作用于燃料質(zhì)量 流量和/或空氣質(zhì)量流量，以便當(dāng)有害物質(zhì)排放量例如由于影響因數(shù)波動(dòng)，如 環(huán)境溫度波動(dòng)而改變時(shí)，通過影響輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量和/或燃?xì)廨啓C(jī)功率和/ 或校正的燃燒廢氣溫度，例如保持有害物質(zhì)排放量處于預(yù)定范圍內(nèi)，無需重 新優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)裝置的工作曲線。可例如通過影響輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量對(duì)于有害物質(zhì)量的增加做出反應(yīng)。例 如當(dāng)燃燒廢氣流內(nèi)的氮氧化物量高時(shí)可以減少輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量，或當(dāng)燃燒 廢氣內(nèi)一氧化碳量高時(shí)可增加輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量。燃燒廢氣內(nèi)有害物質(zhì)量的 檢測在本實(shí)施例中借助排放物測量裝置27進(jìn)行，它裝在燃燒室裝置的燃燒 廢氣通道內(nèi)并繞過傅里葉變換單元33與調(diào)節(jié)器29連接。 在本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)器29以模糊邏輯學(xué)為基礎(chǔ)工作，以使能盡可能分 級(jí)反應(yīng)。但它也可以用一種固定的調(diào)節(jié)法則工作，這種調(diào)節(jié)法則例如作為要 輸出的調(diào)整信號(hào)與輸入的測量信號(hào)的函數(shù)關(guān)系存在，或以一個(gè)輸入的測量信 號(hào)與輸出的調(diào)整信號(hào)邏輯連接的表格的形式存在。最后，也可以使用一種以 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)器，因此調(diào)節(jié)器有能力從在這之前發(fā)生的調(diào)整事件 中進(jìn)行學(xué)習(xí)。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)裝置(1)工作曲線的調(diào)整方法，包括下列步驟-檢測至少一個(gè)受控量；-將檢測的受控量與預(yù)定的給定參數(shù)比較；-以受控量與給定參數(shù)的比較為基礎(chǔ)確定至少一個(gè)調(diào)整量；以及-將確定的調(diào)整量輸給至少一個(gè)影響向燃?xì)廨啓C(jī)裝置(1)燃燒室(12)供給空氣和/或燃料的調(diào)整裝置(31、32)，其中，作為所述至少一個(gè)受控量，采用一個(gè)指示火焰接近穩(wěn)定性邊界的受控量。
2. 按照權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征為，作為受控量測取至少 一個(gè)燃燒器或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間的變化。
3. 按照權(quán)利要求2所述的調(diào)整方法，其特征為，在燃燒室內(nèi)的脈動(dòng)壓 力和/或在燃燒器凸緣處的脈動(dòng)壓力和/或燃燒室加速度用作燃燒器參數(shù)或燃 燒室參數(shù)。
4. 按照權(quán)利要求2或3所述的調(diào)整方法，其特征為，除了所述至少一 個(gè)燃燒器參數(shù)或燃燒室參數(shù)外測取至少一個(gè)燃燒參數(shù)作為受控量。
5. 按照權(quán)利要求4所述的調(diào)整方法，其特征為，在燃燒廢氣中的NOx 含量和/或在燃燒廢氣中的CO含量和/或通過燃燒室的壓力降用作燃燒參數(shù)。
6. 按照權(quán)利要求2至5之一所述的調(diào)整方法，其特征為，測取至少一 個(gè)燃燒器或燃燒室參數(shù)的絕對(duì)值作為另一個(gè)受控量。
7. 按照權(quán)利要求2至6之一所述的調(diào)整方法，其特征為，輸出至少一 個(gè)導(dǎo)致改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)功率的參量，和/或輸出至少一個(gè)導(dǎo)致改變?nèi)紵龔U氣^f交正 溫度的參量，和/或輸出至少一個(gè)導(dǎo)致改變輔助燃?xì)赓|(zhì)量流量的參量作為調(diào)整 量。
8. 按照權(quán)利要求1至7之一所述的調(diào)整方法，其特征為，所測取的受 控量與給定參數(shù)的比較和/或借助該比較來確定所述調(diào)整量，在模糊邏輯學(xué)的 基礎(chǔ)上進(jìn)行。
9. 按照權(quán)利要求1至7之一所述的調(diào)整方法，其特征為，所測取的受 控量與給定參數(shù)的比較和/或借助該比較來確定所述調(diào)整量，借助一個(gè)神經(jīng)元 網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行邏輯運(yùn)算。
10. 按照權(quán)利要求1至7之一所述的調(diào)整方法，其特征為，所測取的受 控量與給定參數(shù)的比較和/或借助該比較來確定所述調(diào)整量，借助一個(gè)固定的 調(diào)節(jié)法則來進(jìn)行。
11. 按照權(quán)利要求1至IO之一所述的調(diào)整方法，其特征為，測取振蕩 量作為隨時(shí)間改變的受控量。
12. 按照權(quán)利要求10所述的調(diào)整方法，其特征為，對(duì)振蕩量實(shí)行快速 傅里葉變換和/或取中值的自相關(guān)。
13. 按照權(quán)利要求12所述的調(diào)整方法，其特征為，構(gòu)成瞬時(shí)值。
14. 一種用于調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)裝置(l)工作曲線的調(diào)整設(shè)備，包括 -至少一個(gè)傳感器(21、 23、 25、 27、 35、 37)用于測取一個(gè)^皮測量和用于輸出 一個(gè)體現(xiàn)該被測量的測量信號(hào)，-至少一個(gè)調(diào)整裝置(31、 32)用于以調(diào)整量為基礎(chǔ)影響向燃?xì)廨啓C(jī)裝置 的燃燒室(12)供給空氣和/或燃料，以及- 一個(gè)與至少一個(gè)用于接收被測量的傳感器(21、 23、 25、 27、 35、 37) 和至少一個(gè)用于輸出調(diào)整量的調(diào)整裝置(31、 32)連接的調(diào)節(jié)器(29)，它設(shè)計(jì)用于以接收的被測量及其相對(duì)于給定參數(shù)的偏離值為基礎(chǔ)確定調(diào)整量，-其中，設(shè)有至少一個(gè)傳感器(21、 23、 25、 27、 35、 37),它設(shè)計(jì)用于 測取至少一個(gè)燃燒器或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間的變化作為被測量。
15. 按照權(quán)利要求14所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，作為傳感器存在一 個(gè)用于檢測燃燒室內(nèi)脈動(dòng)壓力的傳感器(21)和/或一個(gè)用于檢測燃燒器凸緣 (13)處脈動(dòng)壓力的傳感器(25)和/或一個(gè)用于檢測燃燒室加速度的傳感器(23)。
16. 按照權(quán)利要求14或15所述的調(diào)整設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)與調(diào) 節(jié)器(29)連接的排放物測量裝置(27)。
17. 按照權(quán)利要求14至16之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征在于至少一個(gè) 與調(diào)節(jié)器(29)連接的傳感器(21、 23、 25、 27、 35、 37)用于檢測至少一個(gè)燃 燒室參數(shù)的絕對(duì)值。
18. 按照權(quán)利要求14至17之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，作為調(diào)整 裝置存在至少一個(gè)燃料閥(31)用于影響供入燃燒室(12)內(nèi)燃燒的燃料質(zhì)量流 量。
19. 按照權(quán)利要求14至18之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，作為調(diào)整 裝置存在一個(gè)壓氣機(jī)導(dǎo)向葉片環(huán)(32)。
20. 按照權(quán)利要求14至19之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，所述調(diào)節(jié)器(29)含有 一 個(gè)以模糊邏輯學(xué)為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)方案。
21. 按照權(quán)利要求14至20之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，所述調(diào)節(jié) 器(29)含有 一 個(gè)以神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)方案。
22. 按照權(quán)利要求14至20之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，所述調(diào)節(jié) 器(29)含有一個(gè)以固定的調(diào)節(jié)法則為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)方案。
23. 按照權(quán)利要求14至22之一所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，至少一個(gè) 傳感器(21、 23、 25)設(shè)計(jì)用于4企測振蕩的被測量。
24. 按照權(quán)利要求23所述的調(diào)整設(shè)備，其特征為，存在一個(gè)設(shè)計(jì)用于 實(shí)施快速傅里葉變換的傅里葉變換單元(33)，和/或一個(gè)計(jì)算單元用于確定取 中值的自相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)裝置(1)工作曲線的調(diào)整設(shè)備，包括至少一個(gè)傳感器(21、23、25、27、35、37)用于檢測一個(gè)被測量和用于輸出一個(gè)體現(xiàn)被測量的測量信號(hào)；至少一個(gè)調(diào)整裝置(31、32)用于以調(diào)整量為基礎(chǔ)影響向燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃燒室(12)供給空氣和/或燃料；以及，一個(gè)與至少一個(gè)用于接收被測量的傳感器(21、23、25、27、35、37)和至少一個(gè)用于輸出調(diào)整量的調(diào)整裝置(31、32)連接的調(diào)節(jié)器(29)，它設(shè)計(jì)用于以接收的被測量及其與給定參數(shù)的偏離為基礎(chǔ)確定調(diào)整量，在這里存在至少一個(gè)傳感器(21、23、25、27、35、37)，它設(shè)計(jì)用于檢測至少一個(gè)燃燒器或燃燒室參數(shù)隨時(shí)間的變化作為被測量。
文檔編號(hào)F23N1/02GK101166935SQ200680014475
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者喬基姆·萊珀斯, 伯恩德·普拉德, 伯索德·斯特姆, 埃伯哈德·德克, 安德烈亞斯·迪貝爾斯, 安德烈亞斯·鮑爾, 彼得-安德烈亞斯·施奈德, 托馬斯·哈納, 托馬斯·赫西, 斯蒂芬·珀諾, 沃納·克雷布斯, 海因里?！に鳡柦? 西格弗里德·博德, 迪特爾·沃納克, 迪特爾·西蒙, 馬丁·米勒 申請(qǐng)人:西門子公司