СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ РАБОЧУЮ СРЕДУ

1. Способ регулирования работы энергетической установки, включающей рабочую среду, где энергетическая установка включает систему сгорания, содержащую верхнюю по потоку камеру сгорания, функционально соединенную с турбиной высокого давления, и нижнюю по потоку камеру сгорания, функционально соединенную с турбиной низкого давления, включающий следующие стадии:
подачу сжатого окислителя по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
подачу топлива по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
сжигание топлива со сжатым окислителем в верхней по потоку и нижней по потоку камерах сгорания;
обеспечение рециркуляции рабочей среды;
регулирование работы энергетической установки таким образом, что по меньшей мере периодически, одна из верхней по потоку и нижней по потоку камер сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении, и
извлечение рабочей среды из точки отбора, расположенной относительно той из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания, которая работает при предпочтительном стехиометрическом отношении.
2. Способ по п.1, в котором обеспечивают рециркуляции рабочей среды, выпускаемой из турбины низкого давления, дополнительно включающий стадии:
сжатие рециркулируемой рабочей среды для ввода в верхнюю по потоку камеру сгорания и
направление рабочей среды, выпускаемой из турбины высокого давления, на вход в нижнюю по потоку камеру сгорания.
3. Способ по п.2, в котором стадия рециркуляции рабочей среды включает пропускание рабочей среды через контур рециркуляции, включающий:
рециркуляционный компрессор, расположенный в заданном исходном положении в контуре рециркуляции, причем рециркуляционный компрессор предназначен для приема рециркулируемой рабочей среды, выпускаемой из турбины низкого давления для ее сжатия;
верхнюю по потоку камеру сгорания, расположенную ниже по потоку относительно рециркуляционного компрессора и предназначенную для приема рабочей среды, сжатой посредством рециркуляционного компрессора;
турбину высокого давления, расположенную ниже по потоку от верхней по потоку камеры сгорания и предназначенную для расширения поступающей из указанной камеры сгорания рабочей среды;
нижнюю по потоку камеру сгорания, расположенную ниже по потоку относительно турбины высокого давления и предназначенную для приема рабочей среды из указанной турбины;
турбину низкого давления, расположенную ниже по потоку от нижней по потоку камеры сгорания и предназначенную для расширения поступающей из указанной камеры сгорания рабочей среды, и
рециркуляционный трубопровод, предназначенный для направления рабочей среды, выпускаемой из турбины низкого давления в рециркуляционный компрессор.
4. Способ по п.3, в котором та из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания, которая работает в предпочтительном стехиометрическом отношении, представляет собой стехиометрическую камеру сгорания, а другая камера сгорания представляет собой нестехиометрическую камеру сгорания, дополнительно включающий стадии:
обеспечение компрессора для окислителя для подачи сжатого окислителя по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания, и
обеспечение средства регулируемого извлечения рабочей среды из точки отбора, которая расположена в контуре рециркуляции ниже по потоку от стехиометрической камеры сгорания и выше по потоку от нестехиометрической камеры сгорания.
5. Способ по п.1, дополнительно включающий следующие стадии: пропускание рабочей среды через парогенератор-рекуператор, расположенный в рециркуляционном трубопроводе, и
пропускание рабочей среды через по меньшей мере одно из устройств, включающих холодильник и вентилятор, расположенных в рециркуляционном трубопроводе;
где парогенератор-рекуператор сконструирован так, что пропускаемая через него рабочая среда составляет источник тепла для расположенного в нем бойлера;
холодильник включает средства регулируемого извлечения тепла из пропускаемой через него рабочей среды, чтобы достичь требуемой температуры рабочей среды в рециркуляционном компрессоре, и
вентилятор включает средства обеспечения регулируемой циркуляции отработанных газов, чтобы достичь требуемого давления рабочей среды в рециркуляционном компрессоре.
6. Способ по п.4, в котором энергетическая установка дополнительно включает:
средства регулируемого изменения количества топлива, подаваемого по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
средства регулируемого изменения количества сжатого окислителя, подаваемого с помощью компрессора для окислителя по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
где предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение приблизительно равное 1,0, и
стадия регулирования работы энергетической установки таким образом, что по меньшей мере одна из верхней по потоку и нижней по потоку камер сгорания работает в предпочтительном стехиометрическом отношении, включает следующие стадии:
изменение количества топлива, подаваемого по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания; и
изменение количества сжатого окислителя, подаваемого с помощью компрессора для окислителя по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания.
7. Способ по п.4, в котором энергетическая установка дополнительно включает:
средства регулируемого изменения количества топлива, подаваемого по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
средства регулируемого изменения количества сжатого окислителя, подаваемого с помощью компрессора для окислителя по меньшей мере в одну из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания;
где по меньшей мере одно из количества топлива и количества сжатого окислителя изменяют так, что стехиометрическая камера сгорания работает в предпочтительном стехиометрическом отношении.
8. Способ по п.6, в котором стадия регулирования работы энергетической установки таким образом, что стехиометрическая камера сгорания работает в предпочтительном стехиометрическом отношении, включает использование механизма управления с контуром обратной связи;
где стадия использования механизма управления с контуром обратной связи включает:
измерение технологического параметра энергетической установки и
изменение управляющего сигнала энергетической установки на основе измерения технологического параметра.
9. Способ по п.8, дополнительно включающий следующие стадии: расчет текущего стехиометрического отношения в стехиометрической камере сгорания на основе измеренного технологического параметра и
определение, равно ли текущее стехиометрическое отношение предпочтительному стехиометрическому отношению, и если оно не равно, определение того, указывает ли текущее стехиометрическое отношение на избыток топлива или избыток окислителя при горении в стехиометрической камере сгорания.
10. Способ по п.9, дополнительно включающий следующие стадии:
когда установлено, что текущее стехиометрическое отношение не равно предпочтительному стехиометрическому соотношению, расчет уровня ошибки, исходя из разности между текущим стехиометрическим отношением и предпочтительным стехиометрическим отношением, и
выбор управляющего сигнала;
где управляющий сигнал представляет собой управляющий сигнал, рассчитанный для требуемого изменения текущего стехиометрического отношения в стехиометрической камере сгорания; и
выбор управляющего сигнала основан на рассчитанном уровне ошибки и на том, показывает ли текущее стехиометрическое отношение наличие избытка топлива или избытка окислителя при горении в стехиометрической камере сгорания.
11. Способ по п.10, дополнительно включающий стадию выбора величины отклонения управляющего сигнала;
где величина отклонения управляющего сигнала представляет собой величину изменения текущего установочного параметра управляющего сигнала;
где выбор величины отклонения основан на снижении уровня ошибки требуемым образом.
12. Способ по п.11, дополнительно включающий следующие стадии:
измерение других технологических параметров энергетической установки и определение текущих рабочих условий энергетической установки на основе измерения других технологических параметров;
при текущих рабочих условиях энергетической установки, определение того, может ли изменение выбранного управляющего сигнала на выбранную величину отклонения привести к нежелательному режиму работы энергетической установки, и
изменение управляющего сигнала на величину отклонения, если установлено, что изменение выбранного управляющего сигнала на выбранную величину отклонения не приведет нежелательный режим работы энергетической установки.
13. Способ по п.12, дополнительно включающий следующие стадии:
если установлено, что изменение управляющего сигнала на величину отклонения может привести к нежелательному режиму работы энергетической установки, повторение стадий выбора управляющего сигнала и величины отклонения, где каждое повторение включает по меньшей мере один заново выбираемый управляющий сигнал и заново выбираемую величину отклонения до тех пор, пока не будут найдены такие управляющий сигнал и величина отклонения, которые в сочетании не приведут к нежелательному режиму работы, и
после обнаружения таковых, изменение управляющего сигнала на величину отклонения.
14. Способ по п.12, в котором нежелательный режим работы включает такой режим, который приводит к несоблюдению технологический ограничений энергетической установки.
15. Способ по п.10, в котором стадия измерения по меньшей мере одного технологического параметра включает измерение количества сжатого окислителя и количества топлива, подаваемых в стехиометрическую камеру сгорания, и
управляющий сигнал включает по меньшей мере один из следующих параметров: первое количество топлива, подаваемое в верхнюю по потоку камеру сгорания; количество топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания; количество сжатого окислителя, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, и количество сжатого окислителя, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания, и
стадия расчета текущего стехиометрического отношения в стехиометрической камере сгорания основана на сравнении измеренного количества сжатого окислителя, подаваемого в стехиометрическую камеру сгорания, и измеренного количества топлива, подаваемого в стехиометрическую камеру сгорания.
16. Способ по п.15, в котором стадия измерения по меньшей мере одного технологического параметра включает измерение количества сжатого окислителя, подаваемого в нестехиометрическую камеру сгорания, и количества топлива, подаваемого в нестехиометрическую камеру сгорания;
дополнительно включающий стадию определения, исходя из измеренного количества сжатого окислителя и измеренного количества топлива, подаваемых в нестехиометрическую камеру сгорания, какой избыток окислителя или избыток топлива присутствует в рабочей среде, выходящей из нестехиометрической камеры сгорания;
где стадия расчета текущего стехиометрического отношения в стехиометрической камере сгорания включает сравнение как измеренного количества кислорода, подаваемого в стехиометрическую камеру сгорания, так и избыточного количества окислителя, наличие которого определено в рабочей среде, поступающей в стехиометрическую камеру сгорания, как с измеренным количеством топлива, подаваемым в стехиометрическую камеру сгорания, так и с количеством неизрасходованного топлива, наличие которого определено в рабочей среде, поступающей в стехиометрическую камеру сгорания.
17. Способ по п.10, в котором измерение технологического параметра включает измерение содержания рабочей среды в позиции контура рециркуляции, расположенной ниже по потоку от стехиометрической камеры сгорания и выше по потоку от точки отбора, и
управляющий сигнал включает по меньшей мере один из следующих параметров: количество топлива, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания; количество топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания; количество сжатого окислителя, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, и количество сжатого окислителя, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания.
18. Способ по п.17, в котором измерение содержания рабочей среды включает измерение по меньшей мере одного из следующих параметров: содержания окислителя и содержания неизрасходованного топлива в рабочей среде;
дополнительно включающий стадию расчета текущего стехиометрического отношения в стехиометрической камере сгорания, исходя из измерения по меньшей мере одного из следующих параметров: содержания окислителя и содержания неизрасходованного топлива в рабочей среде.
19. Способ по п.4, дополнительно включающий стадию регулирования извлечения рабочей среды из точки отбора таким образом, что извлечение осуществляют только тогда, когда стехиометрическая камера сгорания работает в предпочтительном стехиометрическом отношении.
20. Способ по п.6, в котором предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение от 0,75 до 1,25.
21. Способ по п.6, в котором предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение от 0,9 до 1,1.
22. Способ по п.6, в котором предпочтительное стехиометрическое соотношение включает стехиометрическое отношение от 1,0 до 1,1.
23. Способ по п.6, включающий подачу сжатого окислителя как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания;
дополнительно включающий стадию подачи сжатого окислителя при первом уровне давления в верхнюю по потоку камеру сгорания и при втором уровне давления в нижнюю по потоку камеру сгорания;
где первый уровень давления включает предпочтительный уровень давления ввода, исходя из давления рабочей среды в верхней по потоку камере сгорания, и
второй уровень давления включает предпочтительный уровень давления ввода, исходя из давления рабочей среды в нижней по потоку камере сгорания.
24. Способ по п.23, в котором стадия подачи сжатого окислителя при первом уровне давления и втором уровне давления включает извлечение сжатого окислителя из компрессора для окислителя в первой позиции, которая предпочтительна для обеспечения первого уровня давления, и во второй позиции, которая предпочтительна для обеспечения второго уровня давления, и где первый уровень давления выше, чем второй уровень давления.
25. Способ по п.23, в котором стадия подачи сжатого окислителя при первом уровне давления и втором уровне давления включает эксплуатацию бустерного компрессора для увеличения давления сжатого окислителя, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания.
26. Способ по п.17, дополнительно включающий стадии:
обеспечения нагрузки;
обеспечение общего вала, и
посредством общего вала, функциональное соединение генератора, компрессора для окислителя, рециркуляционного компрессора, турбины высокого давления и турбины низкого давления таким образом, что турбина высокого давления и турбина низкого давления приводят в действие генератор, компрессор для окислителя и рециркуляционный компрессор.
27. Способ по п.26, в котором нагрузка включает генератор и, на общем валу, рециркуляционный компрессор расположен между турбиной высокого давления и компрессором для окислителя, а турбина высокого давления расположена между турбиной низкого давления и рециркуляционным компрессором.
28. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя в верхнюю по потоку камеру сгорания, но не в нижнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, где нижняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
29. Способ по п.28, в котором количество сжатого окислителя, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, изменяют таким образом, что избыточное количество окислителя присутствует в рабочей среде, протекающей из верхней по потоку камеры сгорания в нижнюю по потоку камеру сгорания, и количество сжатого окислителя, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, составляет количество, рассчитанное исходя из количества топлива, подаваемого как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, и предпочтительного стехиометрического отношения для стехиометрической камеры сгорания.
30. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива в верхнюю по потоку камеру сгорания, но не в нижнюю по потоку камеру сгорания, где нижняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
31. Способ по п.30, в котором количество топлива, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, изменяют таким образом, что избыточное количества топлива присутствует в рабочей среде, протекающей из верхней по потоку камеры сгорания в нижнюю по потоку камеру сгорания, и количество топлива, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания, составляет количество, рассчитанное исходя из количества окислителя, подаваемого как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, и предпочтительного стехиометрического отношения для стехиометрической камеры сгорания.
32. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, где верхняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
33. Способ по п.32, в котором по меньшей мере одно из количества топлива и количества окислителя, подаваемых в верхнюю по потоку камеру сгорания изменяют, исходя из следующих параметров: количества другого компонента, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания; предпочтительного стехиометрического отношения и избыточного количества топлива или избыточного количества окислителя, присутствующего в рабочей среде, протекающей из нижней по потоку камеры сгорания в верхнюю по потоку камеру сгорания.
34. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, где нижняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
35. Способ по п.34, в котором по меньшей мере одно из количества топлива и количества окислителя, подаваемых в нижнюю по потоку камеру сгорания изменяют, исходя из следующих параметров: количества другого компонента, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания; предпочтительного стехиометрического отношения и избыточного количества топлива или избыточного количества окислителя, присутствующего в рабочей среде, протекающей из верхней по потоку камеры сгорания в нижнюю по потоку камеру сгорания.
36. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива в нижнюю по потоку камеру сгорания, но не в верхнюю по потоку камеру сгорания, где верхняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
37. Способ по п.36, в котором количество топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания, изменяют таким образом, что избыточное количество топлива присутствует в рабочей среде, протекающей из нижней по потоку камеры сгорания в верхнюю по потоку камеру сгорания, и количество топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания, составляет количество, рассчитанное исходя из количества окислителя, подаваемого как в верхнюю по потоку, так и в нижнюю по потоку камеры сгорания, и предпочтительного стехиометрического отношения для стехиометрической камеры сгорания.
38. Способ по п.17, включающий подачу сжатого окислителя в нижнюю по потоку камеру сгорания, но не в верхнюю по потоку камеру сгорания; подачу топлива как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, где верхняя по потоку камера сгорания представляет собой стехиометрическую камеру сгорания.
39. Способ по п.38, в котором количество сжатого окислителя, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания, изменяют таким образом, что избыточное количество окислителя присутствует в рабочей среде, протекающей из нижней по потоку камеры сгорания в верхнюю по потоку камеру сгорания, и количество сжатого окислителя, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания, составляет количество, рассчитанное исходя из количества топлива, подаваемого как в верхнюю по потоку камеру сгорания, так и в нижнюю по потоку камеру сгорания, и предпочтительного стехиометрического отношения для стехиометрической камеры сгорания.