[發明專利]用于確定排放特性的方法

有效

• 申請號: 201580057554.8
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN107077110B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: R·哈克內
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本發明涉及一種用于確定燃氣渦輪發動機(10)的排放特性的方法。為了提供燃氣渦輪發動機(10)的可靠操作，該方法包括以下步驟：通過使用反映燃氣渦輪發動機(10)的狀態特性的模型(102)，針對燃氣渦輪發動機(10)的至少一個選定第一狀態變量(P0、P1、P2、P3、P4、T0、T1、T2、T3、T4、T5、P2B、MCI、TFIRE、QF、QH、QT、SPLIT)參數化(100)燃氣渦輪發動機(10)的排放特性，以及通過使用該參數化(100)來確定燃氣渦輪發動機(10)的排放特性。

技術領域

本發明涉及一種用于確定燃氣渦輪發動機的排放特性的方法。本發明還涉及一種能夠利用這種方法操作的燃氣渦輪發動機。

背景技術

眾所周知，工業廠房不僅產生大量的能源，還產生可能對人類和環境有害的排放物，如氮氧化物(NO_x)和碳氧化物(CO)。因此，為減少這些污染物做了大量努力。因此，關鍵的是監測來自工廠的排放。而且，根據工廠的大小和適用的規定，連續監測排放水平(主要是NO_x)是某些工業燃燒過程的法定要求。

工廠排放的持續監測可以通過作為直接連續的排放測量方法的自動排放監測系統(AMS)進行，或者可以通過使用特征過程參數來計算(預測)排放水平的預測排放監測系統(PEMS)進行。在這兩種方法中，PEMS具有顯著較低的操作成本和操作的復雜度。然而，PEMS模型通常需要在現場進行大量的“訓練”和校準，并且只能在校準的操作/環境條件(見下文)下適用于特定的工廠。這樣的系統例如在EP1864193B1中描述。

由于PEMS模型通常由與原始設備制造商(OEM)相比可能沒有相同詳細產品知識的第三方生產，所以目前的PEMS模型通常會嚴重依賴現場的“訓練”(即神經網絡類型設置)和校準，并且模型因站點而異，即使對于相同的工廠配置也是如此。雖然可能存在基本模型，并具有一些基本燃燒特性，但該模型基本上是過程參數與排放水平之間基于經驗的關系。隨著時間的推移，發動機正常退化，這種模型通常需要進行定期的“重新校準”。在超出其校準范圍的環境和操作條件下，這些模型的準確度是有問題的。

本發明的第一個目的是提供一種用于確定燃氣渦輪發動機的排放特性的方法，利用該方法能夠減輕上述缺點，特別是提供燃氣渦輪發動機的時間有效和可靠的操作。

本發明的第二個目的是提供一種能夠可靠地操作并具有降低的排放水平的燃氣渦輪發動機。

這些目的可以通過根據獨立權利要求的主題的方法和燃氣渦輪發動機來解決。

發明內容

因此，本發明提供了一種用于確定燃氣渦輪發動機的排放特性的方法。

該方法還包括以下步驟：通過使用反映燃氣渦輪發動機的狀態特性的模型，來參數化針對燃氣渦輪發動機的至少一個選定第一狀態變量的燃氣渦輪發動機的排放特性，以及通過使用該參數化來確定燃氣渦輪發動機的排放特性。

由于本發明的方法，PEMS模型將能夠預測大范圍的輸入條件下的排放。此外，本發明的方法將允許在實際排放水平的優化中利用預測的排放水平。這將例如獲得燃燒器壓力動力學與低排放(例如NO_x)之間的平衡。此外，模型在更大范圍的輸入和操作條件下準確的置信度高于常規系統，特別是如果該模型基于化學動力學基礎。此外，PEMS模型相對獨立于站點特定配置，并且在現場要求最少的調整和“訓練”。有利的是，由于例如部件退化或對安裝(例如燃料、過濾器、燃燒器)的改變的影響，它還將適應在長時間段內發動機操作的變化。該模型被用來在選定條件下對排放特性做出預測。這導致表示這些條件的“標記(signature)”，其然后在PEMS模型中被使用。使用“標記”而不是模型本身意味著可以使用復雜(因此耗時)的模型來建模燃燒，但最終的基于站點的版本可以是更簡單且更快運行的軟件。