JP2015509565A - 乾式低窒素酸化物(dln)と拡散燃焼をリアルタイムで監視するための方法とシステム - Google Patents
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Abstract
Description
複数のルールセットをメモリデバイスに保存することであって、ルールセットは、ガスタービンの動作と関連したものであり、ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも1つのルールを含み、関係式は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードから、NOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも1つに固有のものである、保存すること、
ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信することであって、データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードから、NOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも1つに影響を及ぼすパラメータに関するものである、受信すること、
受信されたデータを用いて燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
判断された圧力低下が所定の閾値範囲に対応している場合、ガスタービンの負荷を減少させずに、第1のモードから第2のモードにガスタービンの動作モードを移行するようにガスタービンのオペレータに推奨すること、
を含む方法が提供される。
複数のルールセットをメモリデバイスに保存させ、ここで、ルールセットは、ガスタービンの出力と関連したものであり、ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも1つのルールを含み、関係式は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードから、NOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも1つに固有のものであり、
ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信させ、ここで、データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードから、NOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行、のうちの少なくとも1つに影響を及ぼすパラメータに関するものであり、
ガスタービンの排気流に対応付けられた1つまたは複数の温度センサから複数の温度出力を受信させ、
受信された複数の温度出力を用いて、ガスタービンの排気流の温度スプレッドを判断させる。
排気温度スプレッド(TTXSP1*)
高圧タービン速度−百分率(TNH*)
低圧タービン速度−百分率(TNL*)
絶対圧力圧縮機の排気(PCD_abs*)
周囲圧力(AFPAP*)
排気スプレッドルールセットは、スワラ角度およびコールド/ホットスポット評価を出力するように設定されている。ディフューザ406のまわりの温度スプレッドの考えられる原因位置を識別するために出力が使用される。排気スプレッドルールセットは、スワラ角度が所定の閾値範囲を越えると、または、温度スプレッド異常の別の指標が検出されると、障害追跡が実施される工程を出力するように設定される。例えば、排気スプレッドルールセットは、例えば、1.排気温度プロファイル内のホットスポットとコールドスポットを正しく特定すること、2.ガススワラ角度を通じて排気温度の異常から特定の燃焼室位置を追跡すること、3.種々の燃焼パターンを生じる可能性のあるハードウェアを特定すること、を含む障害追跡工程を出力してもよい。
平均排気温度(TTXM*)
排気温度スプレッド(TTXSP1*)
排気温度スプレッド限界(TTXSPL*)
燃焼基準温度(CTF*)
排気温度熱電対の測定値(TTXD_1、...TTXD_13*)
監視異常を知らせるために使用される閾値は、主として燃焼モードとガスタービンエンジンの負荷によって決まる。例えば、下記が掲げられる。
一次モード:45°F(約7.2℃)
希薄−希薄モード:(TTXM−CTF)*0.075+30°F(−1.1℃)
予混合−安定状態モード:75°F(約23.9℃)
拡張希薄−希薄モード負荷:80°F(約26.7℃)
DLN−1燃焼監視ルールセットは、これらに限定されるものではないが警報、破損した熱電対の検査または閉塞したバーナの検査などの指示を出力する。DLN−1燃焼監視ルールセットは、例えば下記の障害追跡用の工程も出力する。
2.既知の閾値を通じて排気温度の異常を追跡する
3.一次バーナおよび二次バーナの関与を調査する
DLN−1燃焼監視ルールセットの適用法は、排気温度データを分析することによってコールド領域を特定すること、最も冷たい/最も熱い熱電対と、排気プレナム内のその対応位置とを選択すること、コールド/ホットスポットの存在を評価すること、25°F(約−3.9℃)より高い任意の急激なスプレッド増加を検出すること、(S1)スプレッド#1(TTXSP1)=最も熱い熱電対の温度−最も冷たい熱電対の温度、(S2)スプレッド#2(TTXSP2)=最も熱い熱電対の温度−2番目に冷たい熱電対の温度を計算すること、隣接する熱電対の整合性を検査すること、関連条件下(一次HL、二次、…)のスプレッドを記録すること、DLN−1燃焼器の優れた実行例から閾値を定めること、両スプレッドと所与の閾値を比較すること、を含む。
FD論理信号(L28FDA,...L28FDH)
相対湿度信号(CMHUM)
FDルールセットの出力は、「火炎検出器変更中」および「調整すべき火炎検出器」などの警報を含むが、これに限定されるものではない。
中間バルブ圧力(FPG2*)
圧縮機吐き出し圧力(PCD*)
周囲圧力(AFPAP*)
燃料ガス温度(FGT2*)
ガス制御バルブ(GCV)、ストップ−レイショ(Stop−Ratio)バルブ(SRV)、ガス制御バルブ(GCV)の特徴−kvおよびXt
二次バーナ有効範囲
直接移行ルールセット出力:
GCV下流の圧力
燃料ガス流量推定
EXT−LLからPREMIXへ直接移行するためのユニット機能の指示
DLN−1の動作は、開始時から最大負荷まで、マルチゾーン燃焼ライナで5種類の燃焼モードに関わる。安定した火炎の活動による最良の性能および排気を得るために相異なるゾーンへの燃料および火炎の配分はタービンの速度および負荷の状態に対応させる。
k=cp/cvは、ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つであり、
Rは、燃料ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つであり、
Aev=(表または相関性からの)ストロークの関数としての有効面積
第2の工程−二次ノズルのみに供給されるときの、一次燃料ノズル圧力[P8]1010の計算。
PCC=PCD(1−PLF)−PLFあり約4%
T8=FGT燃料ガスの温度、
Rは、最も希薄なガスの1つであり、
Aeff=バーナ全体の圧力比の関数としての有効面積であり、
k=cp/cvは、ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つであり、
Rは、ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つである。
Cv=0%でGSVは開
k=cp/cvは、ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つであり、
Sgは、燃料ジョブCSOからの最も希薄なガスの1つである。
(a)複数のルールセットを前記メモリデバイスに保存すること、
ここで、
前記ルールセットは、前記ガスタービンの前記動作に関連するものであり、リアルタイムデータ入力に関連するリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも1つのルールを含み、
前記関係式は、前記ガスタービンの排気流の温度スプレッド、前記排気流のスワラ角度、前記ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードからのNOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行のうちの少なくとも1つに固有のものである、
(b)ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信すること、
ここで、
データ入力は、ガスタービンの排気流の温度スプレッド、排気流のスワラ角度、ガスタービンの複数の火炎検出器の正常性、第1の動作モードからのNOXがより少ない第2の動作モードへのガスタービンの移行のうちの少なくとも1つに影響を及ぼすパラメータに関連するものである、
(c)受信されたデータを用いて燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
(d)判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
(e)確認された圧力低下が所定の閾値範囲に対応している場合、ガスタービンの負荷を減少させずに、第1のモードから第2のモードにガスタービンの動作モードを移行するようにガスタービンのオペレータに推奨すること。コンピュータ可読コード手段を備える、そのような結果として得られるプログラムは、いずれも1つまたは複数のコンピュータ可読媒体内に具現化または提供され得るものであり、それによって、本開示の上述の実施形態によるコンピュータプログラム製品すなわち製造物品を構成する。コンピュータ可読媒体として、例えば、固定型の(ハード)ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ(ROM)などの半導体メモリ、および/あるいはインターネットまたは他の通信ネットワークもしくはリンクなどの任意の送信/受信媒体が掲げられるが、これに限定されるものではない。コンピュータコードが入っている製造物品は、このコードを1つの媒体から直接的に実行することによって、1つの媒体から別の媒体にこのコードをコピーすることによって、または、ネットワークを介してこのコードを送信することによって、作成および/または使用できる。
102 遠隔監視および診断センタ
104 第1の拠点
106 プロセスアナライザ
108 機器監視システム
110 機器ローカル制御センタ
112 監視および警報パネル
114 インテリジェント監視および診断システム
116 ネットワーク
118 専用ネットワーク
120 無線リンク
122 インターネット
124 第2の拠点
126 第nの拠点
200 ネットワークアーキテクチャ
201 分散制御システム
202 サーバグレードのコンピュータ
203 ネットワークバックボーン
204 クライアントシステム
205 プロセッサ
206 データベースサーバ
207 無線基地局
208 アプリケーションサーバ
209 制御システム
210 ウェブサーバ
212 ファクスサーバ
213 LMDS
214 ディレクトリサーバ
216 メールサーバ
220 データ記憶装置
222 ワークステーション
226 インタイーネットリンク
228 クライアントシステム
230 サービスプロバイダ
232 ワークステーション
234 マネージャワークステーション
236 クライアントシステム
240 データベース
242 対話型電子技術マニュアルサーバ
244 携帯型振動モニタ
245 携帯型プロセスデータコレクタ
246 オンラインモニタ
248 保護リレー
250 スイッチギヤ
280 ルールセット
282 入力
284 出力
286 第1の入力
288 出力
400 ガスタービンエンジン
402 燃焼室
404 低圧タービン
406 ディフューザ
408 熱電対
410 高スプレッド検出器
500 不確かさバンド
550 グラフ
552 x軸
554 y軸
556 ライン
600 火炎検出器回路
602 アナログ出力
604 デジタル出力
700 スクリーンキャプチャ
902 軸
904 ローディング動作エリア
906 アンローディング動作エリア
1000 燃料システム
1002 GCVバルブ
1004 GCV上流圧力
1006 SRV上流圧力
1008 二次燃料ノズル
1010 一次燃料ノズル圧力
1012 GCV下流
Claims (10)
- ユーザインタフェースおよびメモリデバイスに接続されたコンピュータデバイスを用いて実施される、ガスタービンの動作における燃焼異常を監視および診断するためのコンピュータ実施方法であって、
複数のルールセットを前記メモリデバイスに保存することであって、前記ルールセットは、前記ガスタービンの前記動作と関連したものであり、前記ルールセットは、リアルタイムデータ入力と関連したリアルタイムデータ出力の関係式として表現される少なくとも1つのルールを含み、前記関係式は、前記ガスタービンの排気流の温度スプレッド、前記排気流のスワラ角度、前記ガスタービンの複数の二次火炎検出器の正常性、第1の動作モードから、NOXがより少ない第2の動作モードへの前記ガスタービンの移行、のうちの少なくとも1つに固有のものである、保存すること、
前記ガスタービンに対応付けられた状態監視システムからリアルタイムデータ入力と履歴データ入力を受信することであって、前記データ入力は、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッド、前記排気流の前記スワラ角度、前記ガスタービンの前記複数の二次火炎検出器の前記正常性、前記第1の動作モードから、前記NOXがより少ない第2の動作モードへの前記ガスタービンの前記移行のうちの少なくとも1つに影響を及ぼすパラメータに関するものである、受信すること、
前記受信されたデータを用いて前記燃料ガスラインの圧力低下を判断すること、
前記判断された圧力低下を所定の閾値範囲と比較すること、および
前記判断された圧力低下が前記所定の閾値範囲に対応している場合、前記ガスタービンの負荷を減少させずに、前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに前記ガスタービンの動作モードを移行するように前記ガスタービンのオペレータに推奨すること、
を含む方法。 - 前記複数のルールセットを保存することは、ガスタービン移行ルールセットを保存することを含み、前記第1の動作モードは、拡張希薄−希薄(EXT−LL)モードであり、前記NOXがより少ない第2の動作モードは、予混合モードである、請求項1記載の方法。
- 少なくともいくつかの前記複数のフレーム検出器のアナログ信号出力を受信すること、
各アナログ信号出力を統計的に分析して前記アナログ信号のノイズ成分および前記信号の変化を識別すること、
前記分析に基づいて前記信号の正常性カウントメトリックを生成して複数の閾値を定めること、
最新のアナログ信号出力を前記複数の閾値それぞれと比較すること、および
前記複数の火炎検出器のうちの1つを交換する、前記複数の火炎検出器のうちの1つを調整する、前記複数の火炎検出器のうちの1つの動作を点検する、前記複数の火炎検出器のうちの1つのレンズを清掃する、のうちの少なくとも1つを実行するようにとの推奨を出力すること、
を更に含む、請求項1記載の方法。 - 前記ガスタービンの前記排気流の前記スワラ角度を判断すること、
前記判断されたスワラ角度を用いて障害のある燃焼器を判断すること、および
前記判断された障害のある燃焼器をオペレータに出力すること、
を更に含む、請求項1記載の方法。 - 前記の前記スワラ角度を判断することは、
前記ガスタービンの前記排気流に対応付けられた1つまたは複数の温度センサから複数の温度出力を受信すること、および
前記受信された前記複数の温度出力を用いて、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを判断すること、
を含む、請求項4記載の方法。 - 前記判断された温度スプレッドを所定の許容温度スプレッドに相関させて前記温度スプレッドの根源となっている燃焼器の識別情報を判断することを更に含む、請求項5記載の方法。
- 前記の前記ガスタービン排気流の前記温度スプレッドを判断することは、前記ガスタービンの排気ディフューザにおいて前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを判断することを含む、請求項5記載の方法。
- 前記の前記ガスタービン排気流の前記温度スプレッドを判断することは、前記ガスタービンの前記排気流の前記温度スプレッドを燃焼モードと負荷の関数として判断すること含む、請求項5記載の方法。
- 前記ガスタービンは複数の相異なる燃焼モードで動作可能であり、前記方法は前記相異なる燃焼モードそれぞれの温度スプレッド閾値を判断することを更に含む、請求項5記載の方法。
- 前記温度スプレッド閾値を、入ろうとしている前記燃焼モードへの前記移行と同時、および、入ろうとしている前記燃焼モードへの前記移行前、のうちの少なくとも1つ(のタイミング)で、入ろうとする燃焼モードに対応する値に設定することを更に含む、請求項9記載の方法。
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