(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式低排出（ＤＬＥ）エンジン（１１０）内のバルク火炎温度を調節するための方法であって、
排気ガス温度（ＥＧＴ）を測定するステップと、
ターゲットＥＧＴを決定するステップと、
測定された前記ＥＧＴ及び前記ターゲットＥＧＴに少なくとも部分的に基づいて第１のバイアスを計算するステップと、
前記第１のバイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用するステップと、
前記第１のバイアスを前記バルク火炎温度スケジュールに適用する前に、
補正済みコア速度を測定するステップと、
更なるバイアスを決定するため、前記補正済みコア速度をコア速度ターゲットと比較するステップと、
前記更なるバイアスに少なくとも部分的に基づいて前記第１のバイアスを調整するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記バルク火炎温度スケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記ＤＬＥエンジン（１１０）に関連する１つ又は複数のステージング弁（１７０）及び圧縮機ブリードを調節するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バルク火炎温度スケジュールは、前記１つ又は複数のステージング弁（１７０）及び圧縮機ブリード（１８０）のパラメータにマッピングされて、一酸化窒素及び二酸化窒素（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）排出を低減する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲットＥＧＴは、圧縮機空気流量パーセンテージ及び燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１のバイアスは、前記ＤＬＥエンジン（１１０）がブリード調節モードで稼働しているときに前記バルク火炎温度スケジュールに適用される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
補正済みコア速度ターゲットは、燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記補正済みコア速度が前記コア速度ターゲット以上であると判定すること、及び、
前記判定に基づいて、前記ＤＬＥエンジン（１１０）を、より低い燃焼器燃焼モードに選択的に切換えるステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記更なるバイアスは、前記補正済みコア速度が前記コア速度ターゲットに達するのを防止するために決定される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第１のバイアスを調整するステップは、前記第１のバイアス及び前記更なるバイアスから最小値を選択するステップを含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
乾式低排出（ＤＬＥ）エンジン（１１０）内のバルク火炎温度を調節するためのシステムであって、
プロセッサ（４５０）と、
前記プロセッサ（４５０）に通信可能に結合されたメモリ（４１０）とを備え、前記メモリ（４１０）は命令を記憶し、前記命令は、前記プロセッサ（４５０）によって実行されると、オペレーションを実施し、前記オペレーションは、
排気ガス温度（ＥＧＴ）を測定するステップと、
ターゲットＥＧＴを決定するステップと、
測定された前記ＥＧＴ及び前記ターゲットＥＧＴに少なくとも部分的に基づいて第１のバイアスを計算するステップと、
前記第１のバイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用するステップと、
前記第１のバイアスを前記バルク火炎温度スケジュールに適用する前に、
補正済みコア速度を測定するステップと、
更なるバイアスを決定するため、前記補正済みコア速度をコア速度ターゲットと比較するステップと、
前記更なるバイアスに少なくとも部分的に基づいて前記第１のバイアスを調整するステップと、
を含む、システム。
【請求項１１】
前記プロセッサ（４５０）は、前記バルク火炎温度スケジュールに少なくとも部分的に基づいて前記ＤＬＥエンジン（１１０）に関連する１つ又は複数のステージング弁（１７０）及び圧縮機ブリード（１８０）を制御するように動作可能である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記バルク火炎温度スケジュールは、前記１つ又は複数のステージング弁（１７０）及び圧縮機ブリード（１８０）のパラメータにマッピングされて、一酸化窒素及び二酸化窒素（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）排出を低減する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ターゲットＥＧＴは、圧縮機空気流量パーセンテージ及び燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１０乃至１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のバイアスは、前記ＤＬＥエンジン（１１０）がブリード調節モードで稼働しているときに前記バルク火炎温度スケジュールに適用される、請求項１０乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
補正済みコア速度ターゲットは、燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１０乃至１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記補正済みコア速度が前記コア速度ターゲット以上であると判定すること、及び、
前記判定に基づいて、前記ＤＬＥエンジン（１１０）を、より低い燃焼器燃焼モードに選択的に切換えることを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記更なるバイアスは、前記補正済みコア速度が前記コア速度ターゲットに達するのを防止するために決定される、請求項１０乃至１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
記憶される命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記記憶される命令は、１つ又は複数のプロセッサ（４５０）によって実行されると、オペレーションを実施し、前記オペレーションは、
排気ガス温度（ＥＧＴ）を測定するステップと、
ターゲットＥＧＴを決定するステップと、
測定された前記ＥＧＴ及び前記ターゲットＥＧＴに少なくとも部分的に基づいて第１のバイアスを計算するステップと、
補正済みコア速度を測定するステップと、
更なるバイアスを決定するため、前記補正済みコア速度をコア速度ターゲットと比較するステップと、
前記更なるバイアスに少なくとも部分的に基づいて前記第１のバイアスを調整するステップと、
前記第１のバイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、燃焼エンジン用のコントローラに関し、より詳細には、乾式低排出エンジン内のバルク火炎温度を調節するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式低排出（ＤＬＥ：Ｄｒｙ  Ｌｏｗ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）エンジンは、一酸化窒素及び二酸化窒素（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）排出を、或る規制当局の要件を満たす一定のレベル未満に維持する必要がある場合がある。これらの限界より下で排出を維持できないことは、罰金をもたらす、又は更に、オペレータにＤＬＥエンジンを使えなくさせる場合がある。コントローラは、火炎温度スケジュールに応じてＤＬＥエンジンのステージング弁及び圧縮機ブリードを調節する可能性がある。これらの火炎温度スケジュールは、マッピングされ保存されて、排出規制要件が満たされることを保証する可能性がある。
【０００３】
しかし、周囲温度の変化、燃料源の変化、及び／又はエンジンコンポーネントにおける小さな損傷によって、火炎温度スケジュールは、ＤＬＥエンジンの許容可能な挙動をもたらさない場合がある。火炎温度スケジュールと動作条件の不適合は、燃焼器フレームアウト及びエンジントリップをもたらす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３０２３３４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、乾式低排出エンジン内のバルク火炎温度を調節するためのシステム及び方法に関する。本開示の一実施形態によれば、方法が提供される。方法は、排気ガス温度（ＥＧＴ）を測定すること及びターゲットＥＧＴを決定することを含んでもよい。方法は、ＥＧＴ及びターゲットＥＧＴに少なくとも部分的に基づいてバイアスを計算すること及びバイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用することを含んでもよい。幾つかの実施形態において、バイアスは、ＤＬＥエンジンがブリード調節モードで稼働しているときにバルク火炎温度スケジュールに適用されてもよい。
【０００６】
幾つかの実施形態において、方法は、バルク火炎温度スケジュールに少なくとも部分的に基づいてＤＬＥエンジンの１つ又は複数のステージング弁及び圧縮機ブリードを調節することを更に含んでもよい。バルク火炎温度スケジュールは、１つ又は複数のステージング弁及び圧縮機ブリードのパラメータにマッピングされて、一酸化窒素及びＮＯｘ及びＣＯ排出を低減する。幾つかの実施形態において、ターゲットＥＧＴは、圧縮機空気流量パーセンテージ及び燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定される可能性がある。
【０００７】
幾つかの実施形態において、バイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用する前に、補正済みコア速度が測定されてもよい。方法は、更なるバイアスを決定するため、補正済みコア速度をコア速度ターゲットと比較することを続けてもよい。更なるバイアスは、補正済みコア速度がコア速度ターゲットに達するのを防止するために決定される可能性がある。方法は、更なるバイアスに少なくとも部分的に基づいてバイアスを調整することを続けてもよい。幾つかの実施形態において、バイアスを調整することは、バイアス及び更なるバイアスから最小値を選択することを含んでもよい。
【０００８】
幾つかの実施形態において、補正済みコア速度ターゲットは、燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。方法は、補正済みコア速度がコア速度ターゲット以上であると判定することを含んでもよい。判定に基づいて、ＤＬＥエンジンが、より低い燃焼器燃焼モードに選択的に切換えられてもよい。
【０００９】
本開示の別の実施形態によれば、ＤＬＥエンジンのバルク火炎温度を調節するためのシステムが提供される。システムは、プロセッサとプロセッサに通信可能に結合されたメモリとを含んでもよい。メモリは、プロセッサによって実行されると種々のオペレーションを実施する命令を記憶するように動作可能であってよい。オペレーションは、ＥＧＴを測定すること及びターゲットＥＧＴを決定することを含んでもよい。オペレーションは、ＥＧＴ及びターゲットＥＧＴに少なくとも部分的に基づいてバイアスを計算すること及びバイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用することを更に含んでもよい。
【００１０】
幾つかの実施形態において、プロセッサは、バルク火炎温度スケジュールに少なくとも部分的に基づいてＤＬＥエンジンに関連する１つ又は複数のステージング弁及び圧縮機ブリードを制御するように動作可能であってよい。バルク火炎温度スケジュールは、１つ又は複数のステージング弁及び圧縮機ブリードのパラメータにマッピングされて、一酸化窒素、ＮＯｘ、及びＣＯ排出を低減する。
【００１１】
幾つかの実施形態において、バイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用する前に、プロセッサによって実行されるスケジュールオペレーションは、補正済みコア速度を更に測定してもよい。補正済みコア速度は、更なるバイアスを決定するため、コア速度ターゲットと比較されてもよい。更なるバイアスは、補正済みコア速度の発生を最小にするために、又はそうでなければ、補正済みコア速度がコア速度ターゲットに達するのを防止するために決定される可能性がある。バイアスは、更なるバイアスに少なくとも部分的に基づいて調整されてもよい。幾つかの実施形態において、補正済みコア速度ターゲットは、燃焼器燃焼モードに少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。
【００１２】
他の実施形態、特徴、及び態様は、添付図面に関連して行われる以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態によるバルク火炎温度を調節するための方法及びシステムが実装される可能性がある例示的な環境を示すブロック線図である。
【図２】本開示の一実施形態によるバルク火炎温度を調節するためのコントローラを示すブロック線図である。
【図３】本開示の一実施形態によるバルク火炎温度を調節するための方法を示すフローチャートである。
【図４】本開示の一実施形態によるＤＬＥエンジンを制御するための例示的なコントローラを示すブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面に対する参照を含む。図面は、例示的な実施形態による例証を示す。本明細書で「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」とも呼ばれるこれらの例示的な実施形態は、当業者が本主題を実施することを可能にするのに十分に詳細に述べられる。特許請求される主題の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態が組合わされてもよい、他の実施形態が利用されてもよい、又は、構造的、論理的、及び電気的変更が行われてもよい。したがって、以下の詳細な説明は、制限的な意味で考えられず、その範囲は、添付特許請求及びその均等物によって規定される。
【００１５】
本明細書で述べる或る実施形態は、乾式低排出（ＤＬＥ）エンジン内のバルク火炎温度を調節するためのシステム及び方法に関する。或る実施形態は、周囲条件が変化したときにバルク火炎温度スケジュールを補正して、フレームアウト及びエンジントリップの発生を最小にする、又はそうでなければ、フレームアウト及びエンジントリップを防止することを可能にしてもよい。以下は、ＤＬＥエンジン内のバルク火炎温度を調節するためのシステム及び方法に関連する種々の例示的な実施形態の詳細な説明を提供する。
【００１６】
ここで図１を参照すると、ブロック線図は、１つ又は複数の例示的な実施形態による、ＤＬＥエンジン内のバルク火炎温度を調節するための方法及びシステムを実装するのに適した例示的なシステム環境１００を示す。特に、システム環境１００は、ガスタービンエンジン１１０を含んでもよく、ガスタービンエンジン１１０は、次に、圧縮機１２０、燃焼器１３０、圧縮機１２０に結合されたタービン１４０、及びコントローラ４００を含んでもよい。エンジン１１０は、発電機を駆動してもよく、発電機は、電力を生成し、電力を、ブレーカを介して電気グリッドに供給する。
【００１７】
幾つかの実施形態において、燃焼器１３０は、燃焼火炎温度を下げるため、空気を希釈剤として使用する場合がある希薄予混合燃焼器又は超低排出燃焼器を含んでもよい。更に、燃焼器に入る前に燃料及び空気を予混合することは、ＮＯｘ排出を低減する場合がある。例示的な超低排出燃焼器は、乾式低ＮＯｘ（ＤＬＮ：ｄｒｙ  ｌｏｗ  ＮＯｘ）燃焼器を含んでもよい。
【００１８】
超低排出燃焼器、例えば、ＤＬＮ燃焼システムを有するガスタービンエンジンは、エンジン排出がタービン製造業者によって確立される限界内になるように、また、ガスタービンが、或る運転性境界（例えば、希薄ブローアウト、燃焼ダイナミクス、及び他のパラメータ）内で運転することを保証するために、比較的精密な制御を必要とする場合がある。超低排出燃焼器用の制御システムは、一般に、非常に正確でかつ較正済みの排出センサを必要とする。圧縮機１２０、燃焼器１３０、及びタービン１４０は、コントローラ４００に結合されてもよい。エンジン１１０の動作は、コントローラ４００によって管理されてもよい。コントローラ４００は、プロセッサ（複数可）を有するコンピュータシステムを含んでもよく、プロセッサ（複数可）は、センサ入力、伝達関数出力、及び人間オペレータからの命令を使用して、エンジン１１０の動作を制御するプログラムを実行する。コントローラ４００は、エンジン燃焼制御システムを含んでもよく、また、タービン運転中に燃焼を管理するように構成されてもよい。
【００１９】
エンジン１１０の動作は、コントローラ４００が、所望のサイクル適合ポイントを達成する（例えば、運転境界を観測しながら、所望の出力及び発熱率を生成する）よう、総燃料流量、圧縮機入口ガスベーン（ＩＧＶ：ｉｎｌｅｔ  ｇａｓ  ｖａｎｅ）、入口ブリード熱（ＩＢＨ：ｉｎｌｅｔ  ｂｌｅｅｄ  ｈｅａｔ）、及び燃焼器燃料スプリットを設定するよう要求する場合がある。総燃料流量及びＩＧＶ位置は、所望の結果を達成するときの支配的エフェクタとして働いてもよい。典型的な部分負荷制御モードは、燃料流量及びＩＧＶ角度を設定することを含み、それにより、負荷（発電機出力）要求を満たし、排気温度プロファイル（温度制御曲線）を観測する。ベース負荷運転が達成されると、ＩＧＶは、通常、最大物理的限界角度になる。ベース負荷において、燃料流量だけが、一般に調整されて、排出限界及び他のガスタービン運転限界を満たすために必要とされる排気温度プロファイルを観測する。
【００２０】
或る実施形態において、エンジン１１０は、燃料コントローラ１５０（図示せず）を含む場合がある。燃料コントローラ１５０は、燃料供給部から燃焼器１３０に流れる燃料を調節するように構成されてもよい。燃料コントローラは、同様に、燃焼器１３０のために燃料のタイプを選択してもよい。更に、燃料コントローラは、同様に、燃焼器１３０の種々の燃料回路（リング）に流れる燃料の部分を決定する燃料スプリットコマンドを生成し実装してもよい。燃料スプリットコマンドは、各燃料回路についての燃料スプリットパーセンテージに対応してもよく、燃料スプリットパーセンテージは、燃焼器１３０に送出される燃料の総量のどれだけのパーセンテージが、特定の燃料回路を通して供給されるかを規定する。燃料コントローラ１５０が、コントローラ４００と別に、又は、コントローラ４００の一体型コンポーネントとして埋め込まれてもよいことが認識されるべきである。
【００２１】
本開示の更なる実施形態によれば、エンジン１１０の動作は、エンジン１１０の種々の条件を検出し、環境のパラメータを検知する１つ又は複数のセンサ１６０によってモニターされてもよい。例えば、温度センサは、エンジン１１０を囲む周囲温度、圧縮機放出温度、タービン排気ガス温度（ＥＧＴ：ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）をモニターし、他の温度測定を実施してもよい。圧力センサは、周囲圧力、圧縮機入口及び出口における、タービン排気部における、並びに、ガスストリーム内の他の場所における静的及び動的圧力レベルをモニターしてもよい。更に、湿度センサ（例えば、湿式及び乾式バルブ温度計）は、圧縮機の入口ダクト内の周囲湿度を測定してもよい。センサは、同様に、ガスタービン１１０の運転に関連する種々のパラメータを検知する、流量センサ、速度センサ、火炎検出器センサ、弁位置センサ、ガイドベーン角度センサを含んでもよい。本明細書で使用されるとき、用語「運転条件（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）」は、燃料スプリット、負荷、及びタービン運転に適用される他の条件を含む可能性があり、一方、「運転データ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｄａｔａ）」及び同様な用語は、基準条件とエンジン応答との間の依存性を示すために使用される可能性がある、エンジン１１０の規定済み場所における温度、圧力、及び流量等のエンジン１１０の影響するパラメータを規定するために使用される可能性があるアイテムを含む可能性がある。或る例示的な実施形態において、排出センサは、タービン排気部内の排出レベルを測定し、制御アルゴリズムによって使用されるフィードバックデータを提供するために設けられてもよい。例えば、タービン排気部における排出センサは、タービン排気温度要求を決定するときに適用されてもよい目下の排出レベルに関するデータを提供する。
【００２２】
幾つかの実施形態において、コントローラ４００は、火炎温度スケジュールに応じてステージング弁１７０及び圧縮機ブリード１８０を調節してもよい。火炎温度スケジュールは、修正され、サイト上に、例えば、コントローラ４００のメモリ内に保存される可能性がある。火炎温度スケジュールは、エンジンのための排出要件を保証するために使用される可能性がある。周囲条件の変化、エンジンのタービン及びエンジンの圧縮機の内部の変化及び／又は小さな損傷によって、所与の周囲条件においてマッピングされた火炎温度スケジュールは、周囲条件及び／又はエンジンの状態が変化すると、エンジンの許容可能な挙動を生成しない場合がある。これは、燃焼器の部分的又は全体的フレームアウトをもたらし、それにより、エンジントリップを引起す場合がある。例えば、コントローラ４００は、リング間の燃料流量を変更することによって燃焼器内の１つ又は複数のリングが冷たいこと（部分的フレームアウト）を検出するように動作可能であってよい。エンジンが部分的フレームアウトに陥ったと判定すると、コントローラは、リング間の燃料スプリットを変更することによって補正動作を実施するように動作可能であってよい。同じ火炎温度を維持し、エンジンが同じ量の電力を生成することを維持するため、コントローラ４００は、１つ又は複数のリングに対する燃料流量を増加させてもよい。余分の量の燃料に適合するため、燃焼器に対する空気流量は、同様に、圧縮機ブリードを閉鎖することによって増加される可能性がある。幾つかの状況において、燃焼器内への空気流量を増加させることは、部分的フレームアウト（燃焼器内の１つ又は少数のリングが点火しないとき）を全体的フレームアウト（燃焼器内の全てのリングが点火しないとき）まで広める場合がある。
【００２３】
本開示の種々の実施形態において、部分的フレームアウトであると判定すると、コントローラ４００は、異なる補正動作を実施するように動作可能であってよい。リング間で燃料流量を単に再分配する代わりに、コントローラは、バルク火炎温度を上げるように動作可能である可能性がある。バルク火炎温度は、燃焼器内の全てのリングであって、リングが異なる（小さな、中程度の、大きな）サイズを有する、全てのリングについての総燃料流量、総空気流量、及び計算された火炎温度の計算された加重平均として決定される可能性がある。バルク火炎温度を上げることは、燃焼器ブリードに、クローズダウンさせる代わりに、オープンアップさせる場合がある。燃焼器リングをオープンアップする結果として、空気流量が減少し、それにより、エンジンが、全体的フレームアウトを受けることを防止し、また更に、エンジンを、部分的フレームアウトから完全に点火した状態にもたらす場合がある。
【００２４】
幾つかの実施形態において、バルク火炎温度を維持し、全てのリングを点火した状態に維持するため、コントローラ４００は、ＥＧＴをモニターするように動作可能であってよい。所与の燃焼モード、例えば、全てのリングが点火しているＡＢＣモードにおけるエンジンの運転中に、コントローラは、バルク火炎温度をバイアスし、燃焼器ブリードを調節して、燃焼器の所与の燃焼モードについてターゲットＥＧＴを維持してもよい。ターゲットＥＧＴを維持するために圧縮機ブリードを調節することは、エンジンの排出を所望の範囲内に維持すること、及び、エンジンを部分的フレームアウトから保護することを可能にする場合がある。このアプローチは、同様に、周囲条件の季節的変化、及び／又は、エンジンのタービン、燃焼器等の小さな損傷によるエンジンの状態の変化に応じて燃焼器火炎温度スケジュールを再マッピングする必要性をなくす場合がある。
【００２５】
本明細書で述べる技術は、同様に、エンジンによって使用される異なる燃料源に切換えることによって、特に燃料が異なる加熱値を有するときに、火炎温度スケジュールを再マッピングする必要性をなくす場合がある。通常、コントローラ４００がガスクロマトグラフから燃料の加熱値に関する更新情報を受信できる前に、或る期間（例えば、約６分）が存在する。この期間の間に、エンジンは、燃料の加熱値が高い値から低い値に変化し、コントローラが燃料のこの変化を認識しない場合、部分的フレームアウト及び燃焼器アコースティクスを受ける場合がある。コントローラは、ＥＧＴをモニターし、ＥＧＴが燃料の品質の変化によってターゲット値から下がると、コントローラは、バルク火炎温度スケジュールを上げ、それにより、燃焼器ブリードにオープンアップさせる場合がある。これは、燃料品質が変化した瞬間からコントローラが燃料の更新済み加熱値を受信する瞬間までの期間の間にエンジンが正常に動作することを可能にする場合がある。
【００２６】
幾つかの実施形態において、コントローラ４００は、タービンスプールの物理的コア速度をモニターし、コア速度が所定のコア速度限界に達すると、エンジンをより高い燃焼モードの稼働からより低い燃焼モードの稼働に切換えるように構成されてもよい。コア速度限界は、燃焼モードに基づいて決定され、高圧圧縮機温度に相関付けられる可能性がある。通常、コア速度は、冷たい周囲条件において、例えば、周囲温度が華氏約０度より下がると、コア速度限界まで増加してもよい。或る実施形態において、コア速度がコア速度限界に達しようとすると、コントローラは、燃料流量を迅速に減少させて、コア速度がコア速度限界を超えないことを保証するように動作可能である。これは、エンジンを、次のバーナモードまで、例えば、３つ全てのリングが点火されるＡＢＣモードから２つのリングだけが点火されるＡＢモードまで下げるようにディレーティングしてもよい。コア速度限界で稼働するコア速度を回避するため、コントローラ４００は、バルク火炎温度を減少させ、次に、圧縮機ブリードを閉鎖するように構成されてもよい。ブリードを閉鎖することは、コア速度を下げること、及び結果として、コア速度がコア速度限界で稼働することを防止することを引起す場合がある。
【００２７】
図２は、例示的な実施形態による、エンジン内のバルク火炎温度を調節するためのコントローラ２００を示す。例示的なコントローラ２００は、ターゲットスケジュールモジュール２１０、加算モジュール２３５及び２４５、利得及び不感帯制限モジュール２２０及び２３０、最小選択モジュール２４０、積分器モジュール２５０、及び権限制限モジュール２６０を含んでもよい。幾つかの実施形態において、コントローラ２００は、コントローラ２００の動作のために必要なより少数の又は異なるモジュールを有する場合がある。例えば、幾つかの実施形態において、モジュール２４５及び２３０は、オプションである可能性があり、コントローラ２００は、ＥＧＴ入力だけに基づいてバルク火炎温度を調節するように動作可能である可能性がある。代替的に、他の実施形態において、モジュール２１０、２３５、及び２２０は、オプションであってよく、コントローラ２００は、コア速度だけに基づいてバルク火炎温度を調節するように動作可能であってよい。図２に示す例において、コントローラ２００は、ＥＧＴとコア速度の両方に基づいてバルク火炎温度を調節するように動作可能である。幾つかの実施形態において、バルク火炎温度を調節するためのコントローラ２００は、コントローラ４００に通信可能に結合されてもよい。他の実施形態において、コントローラ２００のモジュールは、コントローラ４００に一体化されてもよい。
【００２８】
ターゲットスケジュールモジュール２１０は、目下の燃焼モード要求及び圧縮機ブリードパーセンテージについてターゲットＥＧＴ値を決定するように構成される可能性がある。幾つかの実施形態において、バーナ要求は、３つのリングのうちのどのリングが燃焼しているかを記述する０〜１５の数字を含む。バーナ要求１５は、３つ全てのリングが点火されるときのトップバーナモードを含んでもよい。圧縮機ブリードパーセンテージは、０％〜１００％の正規化された数字である。許容される空気流量の総量は、燃焼モード要求に依存する可能性がある。
【００２９】
加算モジュール２３５は、プローブからの実際の（フィードバック）ＥＧＴを受信し、モジュール２１０からのＥＧＴをターゲットに定め、ターゲットＥＧＴと実際のＥＧＴとの差を計算するように構成可能である可能性がある。その差は、利得及び不感帯制限モジュール２２０に提供される可能性がある。モジュール２２０は、ターゲットＥＧＴと実際のＥＧＴとの差並びに所定の不感帯制限及び利得に基づいてバルク火炎温度について第１のエラー値を決定するように構成可能である可能性がある。
【００３０】
加算モジュール２４５は、補正済みコア速度、補正済みコア速度ターゲットを受信し、補正済みコア速度ターゲットと補正済みコア速度との差を計算するように構成可能である可能性がある。その差は、利得及び不感帯制限モジュール２３０に提供されて、コア速度とコア速度ターゲットとの差に基づいてバルク火炎温度について第２のエラー値を決定する可能性がある。第２のエラー値は、バルク火炎温度にバイアスを適用するときに、コア速度がコア速度ターゲットに達するのを防止するマージンを提供する可能性がある。
【００３１】
最小選択モジュール２４０は、モジュール２２０から第１のエラー値を、また、モジュール２３０から第２のエラー値を受信し、受信した値に基づいて、バルク火炎温度を補正するために許容可能な最小エラー値を決定するように構成可能である可能性がある。最小エラー値の選択は、バルク火炎温度に大き過ぎるバイアスを適用することであって、それにより、大き過ぎるバイアスの適用が、補正済みコア速度を補正済みコア速度ターゲットに達するようにさせ、結果として、エンジンをより低い燃焼モードに切換える、大き過ぎるバイアスを適用することを回避するために実施される可能性がある。
【００３２】
積分器２５０は、最小選択モジュール２４０から最小エラー値を受信し、その値をバルク火炎温度用のバイアスになるよう積分するように構成可能である可能性がある。幾つかの実施形態において、最小エラー値は、エンジンがブリード調節モードで稼働しているときにだけ、バイアスになるよう積分される可能性がある。バルク火炎温度用のバイアスは、バイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用するため、権限制限モジュール２６０を介してコントローラ４００の更なるモジュールに提供される可能性がある。
【００３３】
図３は、例示的な実施形態による、エンジン内のバルク火炎温度を調節するための方法３００を示す。例示的な方法３００は、上記図２を参照して述べたコントローラ２００を使用して、上記図１を参照して述べたエンジン１１０内に実装されてもよい。方法３００は、ＥＧＴを測定することを含むオペレーション３０２で開始してもよい。オペレーション３０４にて、方法３００は、ターゲットＥＧＴを決定することを含んでもよい。ターゲットＥＧＴは、エンジンの目下の燃焼モード及び圧縮機ブリードパーセンテージに基づいて決定される可能性がある。オペレーション３０６にて、方法３００は、ＥＧＴ及びターゲットＥＧＴに少なくとも基づいてバルク火炎温度に対するバイアスを計算することを続けてもよい。
【００３４】
オプションのオペレーション３０８〜３１２において、バイアスは、補正済みコア速度に少なくとも基づいて調整される可能性がある。オペレーション３０８にて、方法３００は、補正済みコア速度を測定することを含んでもよい。オペレーション３１０にて、方法３００は、更なるバイアスを決定するため、補正済みコア速度を補正済みコア速度ターゲットと比較することを続けてもよい。補正済みコア速度ターゲットは、目下の燃焼モード及び高圧圧縮機温度に少なくとも基づく可能性がある。オペレーション３１２にて、方法３００は、更なるバイアスに基づいてバイアスを調整することを続けてもよい。オペレーション３１４にて、方法３００は、バイアスをバルク火炎温度スケジュールに適用することで終了してもよい。
【００３５】
図４は、本開示の実施形態による、バルク火炎温度を調節するための例示的なコントローラ４００を示すブロック線図を示す。より具体的には、コントローラ４００の要素を使用して、ガスタービンが稼働している間に、所定の燃焼運転境界内で、ガスタービンに関連する運転データを自動的に採取しながら、複数の運転条件下でガスタービンを稼働させ、運転データを記憶し、運転データに基づいて１つ又は複数の所定の燃焼伝達関数についての定数のセットを生成し、ガスタービンの試運転中に使用される、ガスタービン燃焼制御システムの定数のセットを記憶してもよい。コントローラ４００は、プログラム式ロジック４２０（例えば、ソフトウェア）を記憶するメモリ４１０を含んでもよく、また、ガスタービンに関連する運転データ、定数のセット等のようなデータ４３０を記憶してもよい。メモリ４１０は、同様に、オペレーティングシステム４４０を含んでもよい。
【００３６】
プロセッサ４５０は、オペレーティングシステム４４０を利用して、プログラム式ロジック４２０を実行してもよく、また、そうするときに、同様に、データ４３０を利用してもよい。データバス４６０は、メモリ４１０とプロセッサ４５０との間の通信を提供してもよい。ユーザは、キーボード、マウス、制御パネル、又はコントローラ４００へ／からデータを通信することが可能な任意の他のデバイス等の少なくとも１つのユーザインタフェースデバイス４７０を介してコントローラ４００にインタフェースしてもよい。コントローラ４００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース４８０を介して、動作中に、オンラインでガスタービン燃焼制御システムと通信状態にあると共に、非動作中に、オフラインでガスタービン燃焼制御システムと通信状態にあってもよい。更に、他の外部デバイス或は複数の他のガスタービン又は燃焼器が、Ｉ／Ｏインタフェース４８０を介してコントローラ４００と通信状態にあってよいことが認識されるべきである。示す実施形態において、コントローラ４００は、ガスタービンに対してリモートに位置してもよい。しかし、コントローラ４００は、ガスタービンと同じ場所にあってよい、又は更に、ガスタービンと一体化されてもよい。更に、コントローラ４００及びそれにより実装されるプログラム式ロジック４２０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はその任意の組合せを含んでもよい。複数のコントローラ４００が使用されてもよく、それにより、本明細書で述べる異なるフィーチャが１つ又は複数の異なるコントローラ４００上で実行されてもよいことが同様に認識されるべきである。
【００３７】
例示的な実施形態による、システム、方法、装置、及びコンピュータプログラム製品のブロック線図に対して参照が行われる。ブロック線図のブロックの少なくとも一部及びブロック線図内のブロックの組合せがコンピュータプログラム命令によって少なくとも部分的に実装されてもよいことが理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、専用ハードウェアベースコンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードされて、コンピュータ又は他のプログラマブルデータコンピュータ上で実行される命令が、論じられるブロック線図のブロックの少なくとも一部又はブロック線図内のブロックの組合せの機能を実装するための手段を生成するような機械を生成する。
【００３８】
これらのコンピュータプログラム命令は、同様に、コンピュータ可読メモリに記憶されてもよく、コンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読メモリに記憶される命令が、１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実装する命令手段を含む製造品を生成するように特定の方法で機能するよう、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に指示する可能性がある。コンピュータプログラム命令は、同様に、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードされて、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実施される一連の動作ステップが、１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実装するためのステップを、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令が提供するようなコンピュータ実装式プロセスを生成するようにさせる。
【００３９】
本明細書で述べるシステムの１つ又は複数のコンポーネント及び方法の１つ又は複数の要素は、コンピュータのオペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションプログラムを通して実装されてもよい。それらは、同様に、手持ち式デバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの又はプログラマブルな消費者向け電気機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む他のコンピュータシステム構成によって実施されてもよい。
【００４０】
本明細書で述べるシステム及び方法のコンポーネントであるアプリケーションプログラムは、或る抽象データ型を実装し、或るタスク又は動作を実施する、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含んでもよい。分散コンピューティング環境において、アプリケーションプログラムは、（全体的に又は部分的に）ローカルメモリ内に又は他のストレージ内に位置してもよい。更に又は代替的に、アプリケーションプログラムは、（全体的に又は部分的に）リモートメモリ内に又はストレージ内に位置して、通信ネットワークを通してリンクされるリモート処理デバイスによってタスクが実施される状況を可能にしてもよい。
【００４１】
これらの説明が関連する本明細書で述べる例示的な説明の多くの修正形態及び他の実施形態が思い浮かび、教示の利益が上記説明及び関連する図面において提示されている。そのため、本開示が多くの形態で具現化されてもよく、また、上述した例示的な実施形態に限定されるべきでないことが認識されるであろう。
【００４２】
したがって、本開示が、開示される特定の実施形態に限定されないこと、及び、修正形態及び他の実施形態が添付特許請求の範囲内に含まれることを意図することが理解される。特定の用語が本明細書で使用されるが、特定の用語は、制限のためではなく、一般的かつ記述的な意味でのみ使用される。
【符号の説明】
【００４３】
１００  システム環境
１１０  ガスタービンエンジン
１２０  圧縮機
１３０  燃焼器
１４０  タービン
１５０  燃料コントローラ
１６０  センサ
１７０  弁
１８０  ブリード
２００  コントローラ
２１０  ターゲットスケジュールモジュール
２２０、２３０  利得及び不感帯制限モジュール
２３５、２４５  加算モジュール
２４０  最小選択モジュール
２５０  積分器モジュール
２６０  権限限界モジュール
４００  コントローラ
４１０  メモリ
４２０  プログラム式ロジック
４３０  データ
４４０  オペレーティングシステム
４５０  プロセッサ
４６０  データバス
４７０  ユーザインタフェースデバイス
４８０  Ｉ／Ｏインタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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