Системы и способы управления потоком выхлопного газа в газотурбинных системах с рециркуляцией выхлопного газа - RU2016102635A
Код документа: RU2016102635A
Формула
1. Газотурбинная система с рециркуляцией выхлопного газа (EGR), содержащая:
компрессор выхлопного газа, расположенный вдоль тракта EGR и выполненный с возможностью сжатия рециркулированного выхлопного газа для производства разбавителя выхлопного газа, при этом компрессор выхлопного газа содержит секцию впуска, содержащую элемент управления потоком, выполненный с возможностью модуляции потока рециркулированного выхлопного газа в компрессор выхлопного газа на основе положения элемента управления потоком, причем положение элемента управления потоком способно изменяться от положения максимального открытия до положения минимального открытия;
рециркуляционный нагнетатель, расположенный вдоль тракта EGR и по потоку перед компрессором выхлопного газа, при этом рециркуляционный нагнетатель выполнен с возможностью направления потока рециркулированного выхлопного газа к секции впуска, причем поток рециркулированного выхлопного газа изменяется от минимального выхода нагнетателя до максимального выхода нагнетателя; и
контроллер, соединенный с элементом управления потоком и с рециркуляционным нагнетателем, при этом контроллер выполнен с возможностью управления положением элемента управления потоком на основе измеряемого или модулируемого параметра газотурбинной системы с EGR, причем контроллер выполнен с возможностью управления одним или более эксплуатационными параметрами рециркуляционного нагнетателя для управления потоком рециркулированного выхлопного газа к секции впуска на основе положения элемента управления потоком.
2. Газотурбинная система по п. 1, в которой элемент управления потоком содержит множество впускных направляющих лопаток.
3. Газотурбинная система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления одним или более эксплуатационными параметрами рециркуляционного нагнетателя для управления потоком рециркулированного выхлопного газа к секции впуска на основе положения элемента управления потоком относительно положения максимального открытия.
4. Газотурбинная система по п. 1, в которой измеряемый или модулируемый параметр представляет собой температуру выхлопа, температуру воспламенения или их совокупность газотурбинной системы с EGR.
5. Газотурбинная система по п. 1, в которой положение минимального открытия основано на ограничении по срыву компрессора выхлопного газа и ограничении минимального открытия элемента управления потоком, причем положение максимального открытия основано на ограничении максимального открытия элемента управления потоком.
6. Газотурбинная система по п. 1, в которой минимальный выход нагнетателя основан на ограничении по срыву рециркуляционного нагнетателя, ограничении минимального давления рециркуляционного нагнетателя и ограничении роста минимального давления рециркуляционного нагнетателя, причем максимальный выход нагнетателя основан на ограничении максимального давления в секции впуска.
7. Газотурбинная система по п. 1, в которой рециркуляционный нагнетатель содержит множество лопаток нагнетателя, причем один или более эксплуатационных параметров включает шаг множества лопаток нагнетателя, скорость вращения рециркуляционного нагнетателя, величину электрической мощности, подаваемой к рециркуляционному нагнетателю, или их совокупность.
8. Газотурбинная система по п. 1, содержащая камеру сгорания турбины, выполненную с возможностью сжигания топлива при наличии окислителя и разбавителя выхлопного газа с отношением эквивалентности между приблизительно 0,95 и 1,05.
9. Газотурбинная система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления одним или более эксплуатационными параметрами рециркуляционного нагнетателя для управления потоком рециркулированного выхлопного газа к секции впуска таким образом, что положение элемента управления потоком, в общем, остается в положении установленной точки.
10. Газотурбинная система по п. 9, в которой элемент управления потоком управляется контроллером с возможностью, в общем, оставаться в положении установленной точки до установки потока выхлопного газа на минимальном выходе нагнетателя или максимальном выходе нагнетателя контроллером.
11. Газотурбинная система по п. 9, в которой положение установленной точки больше приблизительно 75% диапазона от положения минимального открытия до положения максимального открытия.
12. Газотурбинная система по п. 9, в которой положение установленной точки больше приблизительно 90% диапазона от положения минимального открытия до положения максимального открытия.
13. Способ управления газотурбинной системой с рециркуляцией выхлопного газа (EGR), при котором:
регулируют угол множества впускных направляющих лопаток компрессора выхлопного газа газотурбинной системы с EGR, при этом множество впускных направляющих лопаток имеют первый диапазон движения, ограниченный минимальным углом и максимальным углом, причем угол регулируют на основе одного или более отслеживаемых или моделируемых параметров газотурбинной системы с EGR; и
регулируют шаг множества лопаток нагнетателя рециркуляционного нагнетателя, расположенного по потоку перед компрессором выхлопного газа, при этом множество лопаток нагнетателя имеют второй диапазон движения, ограниченный минимальным шагом и максимальным шагом, и шаг множества лопаток нагнетателя регулируют на основе по меньшей мере угла множества впускных направляющих лопаток.
14. Способ по п. 13, при котором при регулировке шага множества лопаток нагнетателя регулируют шаг множества лопаток нагнетателя на основе угла множества впускных направляющих лопаток относительно минимального угла множества впускных направляющих лопаток.
15. Способ по п. 13, при котором множество параметров представляет собой температуру выхлопа, температуру воспламенения газотурбинной системы с EGR или их совокупность.
16. Способ по п. 13, при котором шаг множества лопаток нагнетателя регулируют на основе по меньшей мере частично ограничения по срыву рециркуляционного нагнетателя, ограничения минимального давления рециркуляционного нагнетателя и ограничения роста минимального давления рециркуляционного нагнетателя.
17. Способ по п. 13, при котором при регулировании шага регулируют шаг таким образом, чтобы позволять углу множества впускных направляющих лопаток, по существу, оставаться на угле установленной точки.
18. Способ по п. 17, при котором угол установленной точки составляет менее приблизительно 20% второго диапазона движения множества впускных направляющих лопаток от минимального угла до максимального угла множества впускных направляющих лопаток.
19. Способ по п. 17, при котором угол установленной точки составляет приблизительно 5% диапазона движения множества впускных направляющих лопаток от минимального угла до максимального угла множества впускных направляющих лопаток.
20. Способ по п. 17, при котором в общем поддерживают угол множества впускных направляющих лопаток на угле установленной точки после того, как шаг множества лопаток нагнетателя отрегулировали до минимального шага или максимального шага.
21. Энергонезависимая считываемая компьютером среда, хранящая инструкции, выполняемые процессором электронного устройства, причем инструкции включают:
инструкции по регулировке угла множества впускных направляющих лопаток секции компрессора газотурбинной системы на основе одного или более моделируемых или измеряемых параметров газотурбинной системы, причем угол изменяется от минимального угла до максимального угла; и
инструкции по регулировке шага множества лопаток нагнетателя, соединенного по текучей среде с впуском секции компрессора, при этом шаг изменяется от минимального шага до максимального шага, причем шаг регулируется на основе угла множества впускных направляющих лопаток относительно минимального угла.
22. Среда по п. 21, в которой секция компрессора представляет собой секцию рециркуляционного компрессора, а нагнетатель представляет собой рециркуляционный нагнетатель турбинной системы с рециркуляцией выхлопного газа (EGR).
23. Среда по п. 21, в которой инструкции регулируют шаг множества лопаток нагнетателя для поддержания свободного пространства между углом множества впускных направляющих лопаток и минимальным углом.
24. Среда по п. 23, в которой свободное пространство меньше или равно приблизительно 10% диапазона угла множества впускных направляющих лопаток.
25. Среда по п. 23, в которой свободное пространство меньше или равно приблизительно 5% диапазона угла множества впускных направляющих лопаток.
