專利名稱：渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值的方法。該過程量例如但非必要地能夠是由渦輪機產(chǎn)生的質(zhì)量流率。此外，本發(fā)明涉及渦輪機、包括兩個或更多個渦輪機的渦輪機系統(tǒng)、以及用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值的計算機程序。
背景技術(shù)：
在許多應用中，需要估計或測量表征渦輪機的操作的一個或多個過程量，所述渦 輪機能夠是例如渦輪鼓風機、渦輪壓縮機或泵。例如，可能需要這些過程量的估計值來控制渦輪鼓風機、渦輪壓縮機或泵，使得能夠借助足夠的安全裕量來避免已知為喘振和失速的不穩(wěn)定或振蕩流動狀況，和/或能夠?qū)⑿时３衷诳山邮芊秶鷥?nèi)。例如，結(jié)合渦輪壓縮機，操作能夠以下述過程量來表征由渦輪壓縮機產(chǎn)生的質(zhì)量流率(kg/s)或體積流率(m3/s)；引向渦輪壓縮機的葉輪的扭矩(Nm);葉輪的旋轉(zhuǎn)速度(1/s);由渦輪壓縮機產(chǎn)生的壓力升高(Pa);在渦輪壓縮機的入口(S卩，抽吸側(cè))處的溫度(K);在渦輪壓縮機的出口(S卩，輸出側(cè))處的溫度(K);以及，與被壓縮的氣體的屬性相關(guān)的參數(shù)，例如氣體常數(shù)。一些過程量能夠使用相對昂貴的有效測量設備以實踐中足夠的精度來測量。然而，測量一些其他過程量可能需要復雜且相當昂貴的設備，和/或一些過程量甚至可能是不可測量的。例如，以足夠精度來測量質(zhì)量流率或體積流率可能是很有挑戰(zhàn)性的工作。由于上述原因，趨向于開發(fā)出這樣的方法，在該方法中，過程量的一部分被測量，并且其余過程量或其他特征值中的一個或多個基于所述測量值并且還可能基于預先表格化的數(shù)據(jù)被計算。公布US5508943公開了一種使用在壓縮機處理系統(tǒng)的不同部位處執(zhí)行的測量來計算渦輪壓縮機的操作點相對于喘振極限值的接近程度的方法。在所公開的方法中，重要的是，該計算對于抽吸狀況、尤其是氣體成分而言是不變的。用于該方法中的各種假設在一些情況下可能影響精度，這取決于這些假設在每種情況下的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
下述內(nèi)容示出了簡要概述，以便提供對本發(fā)明的一些方面的基本理解。該概述并不是對本發(fā)明的外延概述。該概述既不旨在確認本發(fā)明的重要或關(guān)鍵要素，也不旨在描述本發(fā)明的范圍。下述概述僅以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為對示例出本發(fā)明實施方式的更詳細說明的開端。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值的新的方法，所述渦輪機包括腔和葉輪，所述腔具有用于使流體移動的入口和出口，所述葉輪設置在所述腔中，用于使所述流體移動。所述渦輪機能夠是例如渦輪鼓風機、渦輪壓縮機或泵。所述方法包括
-測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量；以及
-基于所述第一過程量的測量值，以及基于在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值。所述基準表和所述第一過程量的測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到。在所述估計值的計算中，給數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的子集賦予較大權(quán)重，而給數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的另外子集賦予較小的權(quán)重。與每個子集相關(guān)的誤差估計值與如下標量積成比例，所述標量積是估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。在該文獻中，詞語“成比例”的含義不局限于意指僅成正比例，即恒定系數(shù)，還意指根據(jù)任何增函數(shù)(例如，正參數(shù)的平方)成比例。由于能夠基于數(shù)據(jù)值集合的不同子集來獲得該估計值，因此在估計值的計算中，在每種情況下具有較大方差和/或估計值相對于其的靈敏度更大的那些測量值和/或在基 準表中表格化的值能夠以較小權(quán)重被使用，或者甚至被忽略。因此，在存在比獲得估計值所需的數(shù)據(jù)更多數(shù)據(jù)的意義上，該估計任務是過度設置(over-pose )的，并且由該過度設置提供的可能性被用于最小化該估計值的誤差。能夠使用公知的數(shù)學方法來執(zhí)行估計值的計算。示例化的直接計算方法使得首先使用由測量值和在基準表中表格化的值表示的數(shù)據(jù)值的不同子集來計算數(shù)個預估值。在下一步驟中，這些預估值中的每個被再計算一次或多次，使得在某個預估值的每次再計算中，向所述數(shù)據(jù)值中的一個設置變化。預估值的變化相對于數(shù)據(jù)值的相應變化的比表示了該預估值相對于該數(shù)據(jù)值的靈敏度。每個預估值的誤差估計值能夠被計算為預估值的靈敏度的平方的矢量與用于計算該預估值的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。最終估計值是預估值中的具有最小誤差估計值的特定一個。用于計算該估計值的上述方法以特定于情形的方式使其自身適應于占主導的情形。用于計算該估計值的另一示例性方法是構(gòu)造用于過度設置的估計任務的卡曼濾波器，限定卡曼濾波器的起點，并且執(zhí)行用于獲得該估計值的卡曼濾波器的第一步驟。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種新的渦輪機，該渦輪機例如能夠是渦輪鼓風機、渦輪壓縮機或泵。該渦輪機包括
-腔，所述腔具有用于使流體移動的入口和出口；
-葉輪，所述葉輪設置在所述腔中以使所述流體移動；
-用于測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備；以及
-處理器，所述處理器用來基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表來計算與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值。所述基準表和所述第一過程量的所述測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即該估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到，并且所述處理器設置成，在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重。與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與如下標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種新的渦輪機系統(tǒng)，所述渦輪機系統(tǒng)包括用于使流體移動的入口和出口以及至少兩個渦輪機，每個渦輪機包括
-腔，所述腔被連接在所述入口和出口之間；
-葉輪，所述葉輪設置在所述腔中以使所述流體移動；以及 -用于測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備。所述渦輪機系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器設置成，基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算用于每個渦輪機的與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值。所述基準表和所述第一過程量的所述測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即該估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到，并且所述處理器設 置成，在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重。所述處理器還設置成啟動以及停止所述渦輪機中的一個或多個，以便將與運轉(zhuǎn)的渦輪機相關(guān)的所述估計值保持在期望范圍上。例如，估計值能夠是渦輪機的質(zhì)量流率的估計值，并且如果總質(zhì)量流率(即，這些渦輪機的質(zhì)量流率之和)下降以使得不再可能在優(yōu)選操作區(qū)域(例如，對應于充分效率的操作區(qū)域)上運行全部運轉(zhuǎn)的渦輪機，那么使這些渦輪機中的一個或多個停止。相應地，如果總質(zhì)量流率增加以使得不可能在優(yōu)選操作區(qū)域中僅運行已經(jīng)運轉(zhuǎn)的渦輪機，那么這些渦輪機中的一個或多個能夠被啟動。作為另一示例，可能的是，估計值是渦輪機的等熵效率的估計值，并且處理器設置成，控制渦輪機的旋轉(zhuǎn)速度和/或運轉(zhuǎn)的渦輪機的數(shù)量，以便最小化這些渦輪機的損失之和，即最大化總效率。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種新的計算機程序，所述計算機程序用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值，所述渦輪機包括腔，所述腔具有用于使流體移動的入口和出口 ；葉輪，所述葉輪設置在所述腔中，用于使所述流體移動；以及，用于測量與渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備。所述計算機程序包括用于控制可編程處理器的計算機可執(zhí)行指令，以基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算與該渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值。所述基準表和所述第一過程量的測量值代表了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集被獲得，并且所述計算機程序包括了用于控制可編程處理器的計算機可執(zhí)行指令，以在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重，其中與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與如下標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種新的計算機程序產(chǎn)品。所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀介質(zhì)，例如光盤(“CD”)，所述計算機可讀介質(zhì)編碼有根據(jù)本發(fā)明實施方式的計算機程序。在所附的從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的許多示例性實施方式。通過結(jié)合附圖閱讀的對具體示例性實施方式的下述說明，將最好地理解本發(fā)明的涉及構(gòu)造和操作方法的各個示例性實施方式、以及本發(fā)明的附加目的和優(yōu)勢。
措詞“包括”在本文獻中被用作開放式的限定詞，其既不排除也不要求存在未被陳述的特征。在從屬權(quán)利要求中陳述的特征能夠被彼此自由地組合，除非在本文以其他方式明確地聲明。


本發(fā)明的示例性實施方式及其優(yōu)勢在下文參考附圖被更詳細地描述，在附圖中 圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的渦輪機的示意 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的渦輪機系統(tǒng)的示意圖；以及 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值的方法的流程圖。
具體實施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的渦輪機100的示意圖。該渦輪機包括腔101，該腔具有用于使流體移動的入口 102和出口 103。在圖I中，腔101以截面圖被示出。該渦輪機包括葉輪104，該葉輪設置在該腔中以使流體移動。葉輪借助電動馬達112來驅(qū)動，所述電動馬達裝設有連接到電力網(wǎng)絡111的靜態(tài)變頻器110。電動馬達例如能夠是感應馬達、永磁體同步馬達、無刷DC馬達或磁阻馬達。還可能的是，葉輪由燃燒發(fā)動機驅(qū)動。在如圖I所示的示例性渦輪機中，葉輪被直接連接到電動馬達的軸113。然而，還可能的是，在葉輪與用于驅(qū)動該葉輪的馬達之間具有齒輪。電動馬達能夠是具有實心轉(zhuǎn)子的高速感應馬達。在該文獻中，術(shù)語“高速”是指馬達的旋轉(zhuǎn)速度大于5000 rpm。渦輪機包括用于測量與該渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備。該設備包括第一傳感器105，其用于測量入口溫度和入口壓力；以及第二傳感器106，其用于測量出口壓力并且還可能測量出口溫度。該設備還包括靜態(tài)變頻器110的那些部件107，所述部件107設置成產(chǎn)生葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的估計值以及引向該葉輪的扭矩的估計值。因此，在該情況下，被測量的那些第一過程量是
-引向葉輪的扭矩M ;
-葉輪的旋轉(zhuǎn)速度Q ；
-入口處的壓力Pin;
-出口處的壓力Pwt ;以及 -入口處的溫度Tin。扭矩M和旋轉(zhuǎn)速度Q通常但非必要地以間接方式被測量，使得首先測量至電動馬達112的電功率，并且然后通過從測得的電功率減去電動馬達的估計損失從而得到引向葉輪104的機械功率的估計值。基于供應到電動馬達的電壓的頻率來得到旋轉(zhuǎn)速度Q的估計值，并且扭矩M的估計值作為機械功率相對于旋轉(zhuǎn)速度的比被得到。渦輪機包括處理器108，該處理器用來基于上述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口溫度、預定入口壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算與渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值。處理器108能夠是單個處理器單元或者數(shù)個互連處理器單元的組合。此外，該處理器能夠包括一個或多個可編程電路和/或一個或多個專用電路?；鶞时肀淮鎯υ谀軌蜃鳛闇u輪機的一體部分的存儲器109中，或者存儲在能夠連接到處理器108的外部裝置中。
該基準表以及這些第一過程量的測量值代表了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即使得基于該數(shù)據(jù)值集合的不同子集能夠獲得第二過程量的估計值。由于基于數(shù)據(jù)值集合的不同子集能夠獲得該估計值，因此在該估計值的計算中，在每種情況下都具有較大偏差和/或估計值相對于其的靈敏度更高的那些測量值或在基準表中表格化的值能夠以較小的權(quán)重被使用，或者甚至被忽略。因此，在存在比用于獲得估計值所必需的數(shù)據(jù)更多的數(shù)據(jù)的意義上，該估計任務是過度設置的，并且由該過度設置提供的可能性被用于使得估計值的誤差最小化。能夠使用已知的數(shù)學方法來實施估計值的計算。在下文中描述了幾個示例。在根據(jù)本發(fā)明實施方式的渦輪機中，處理器108被設置成基于由第一過程量的測量值和在基準表中表格化的值表示的數(shù)據(jù)值的不同子集，計算用于第二過程量的數(shù)個預估值Ep E2、…、En。處理器108還設置成再計算所述預估值中的每一個預估值一次或多次，使得在某個預估值的每次再計算中，向所考慮的預估值所用的數(shù)據(jù)值中的一個設置變化。處理器108還設置成計算預估值的變化相對于數(shù)據(jù)值的相關(guān)變化的比， 即AE1/A Vp AE1/ A v2>…、AE2/ Av1^ AE2/Av2…等。這些商代表了預估值相對于數(shù)據(jù)值的靈敏度。處理器108還設置成計算每個預估值的誤差估計值，使得誤差估計值是(AEjMvI)2 x Oi2 + (AE|/AV2)2 x g22 + ... + (AEjZAvm)2 x crm2,其中，i = I, 2, 或n，并且Q12, o22, ...，(^2是用于預估值數(shù)據(jù)值Vl，v2, ...Vm的方差。因此，誤差估計值是靈敏度的平方的矢量((AElZAv1)2, (AEsZAv2)2, ... , (AEiMvm)2)與方差矢量(O12, O22, ...，Om2)的標量積。處理器108還設置成，將用于第二過程量的最終估計值E選擇為預估值E1, E2, ...，En中的具有最小誤差估計值的一個特定值。在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的渦輪機中，處理器108設置成構(gòu)造用于過度設置的估計任務的卡曼濾波器，限定卡曼濾波器的起點，并且執(zhí)行卡曼濾波器的用于獲得估計值的第一步驟。關(guān)于卡曼濾波器的更詳細信息能夠從例如R. E. Kalman, 1960. "A newapproach to linear filtering and prediction problems", Transactions of the ASME-Journal of Basic Engineering 82, Series D: 35-45 中找至丨J。根據(jù)本發(fā)明實施方式的渦輪機是用于使氣體移動的渦輪壓縮機。在該情況下，在入口處的預先限定的流體屬性能夠被限定為對應于氣體常數(shù)的預定值。根據(jù)本發(fā)明實施方式的渦輪機是用于使液體流動的泵。在該情況下，在入口處的預先限定的流體屬性能夠被限定為對應于該液體的預定密度。在下文中，更詳細地描述了與下述示例性情況相關(guān)的操作原理，在所述情況中，渦輪機是渦輪壓縮機，并且處理器108設置成計算由渦輪壓縮機產(chǎn)生的質(zhì)量流率qm(kg/S)的估計值。因此，在該示例性情況中，待被估計的第二過程量是質(zhì)量流率。為了描述操作原理，假定基準表包含了等熵效率nis的表格化值、在基準入口狀況下根據(jù)質(zhì)量流率qm變化的旋轉(zhuǎn)速度Q (1/s)的表格化值、以及在基準入口狀況下的壓力比H。因此，基準表能夠被表示為如下形式
%0 = Tlis0(qm0，mhOo = Oo(C|mO, Tto),其中，下標“0”是指基準入口狀況，并且壓力比是P()ut/Pin。用于計算質(zhì)量流率qm的估計值的示例性方法在下文被示出，以用于描述性目的。在這些示例中，由基準表以及第一過程量的測量值表示的數(shù)據(jù)值的集合包含下述數(shù)據(jù)值
-引向葉輪的測量扭矩M ;
-葉輪的測量旋轉(zhuǎn)速度Q ；
-入口處的測量壓力Pin;
-測量的壓力升高A p = pout - pin ；
-入口處的測量溫度Tin;
-在基準入口狀況下的表格化等熵效率nis。= nis0(qffl0, ^0);以及 -在基準入口狀況下的表格化旋轉(zhuǎn)速度(qm0, ^ o)。 假定基準入口狀況和實際操作狀況彼此在運動學上類似，即速度矢量的方向相同并且馬赫數(shù)(Mach’s number)相同。在實際操作狀況以及在基準入口狀況中的旋轉(zhuǎn)速度、質(zhì)量流率、壓力比和扭矩被認為以下述方式相關(guān)聯(lián)
Q =Ho)ksTR:(1a)
kP
q =qm0^.
ksi.r(1b)
Tt = JlCh(1 c)
rvSTR %l T D sLc _ Pin
!Vpj
Pi—(ie)
R0Cd (疋4^ -1)
其中，R是氣體常數(shù)，cp是在恒定壓力下的比熱。在該文獻中，系數(shù)kSTK和kp分別被稱為溫度因子和壓力因子。如能夠看到的那樣，在實際狀況下以及在基準入口狀況下，壓力比被認為都是相同的。因此，在下文中，下標“0”從壓力比中被刪除。方程(la - If)的基礎(chǔ)能夠從渦輪機領(lǐng)域的基本手冊找到。在基準入口狀況下，扭矩Mtl能夠表述為
M °
^^0 C^IhtB ,^^ImO ,瓦)《2)
將方程(2)替代到方程(If)中得到實際操作狀況中的扭矩
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(100)，所述渦輪機包括 -腔(101)，所述腔具有用于使流體移動的入口(102)和出口(103)； -葉輪(104)，所述葉輪設置在所述腔中以使所述流體移動； -用于測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備(105-107);以及-處理器(108)，所述處理器用來基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在所述入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值；其特征在于，所述基準表和所述第一過程量的所述測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即，所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到，并且所述處理器設置成，在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重，以提高所述估計值的精度，與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與這樣的標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機，其中，為了向所述第一子集賦予比所述第二子集更大的權(quán)重，所述處理器設置成使用由所述基準表的值表示的數(shù)據(jù)值以及由所述第一過程量的測量值的表示的數(shù)據(jù)值的方差或其他誤差指標。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機，其中，所述處理器設置成借助所述數(shù)據(jù)值的不同值來計算所述估計值，以便獲得與所述數(shù)據(jù)值變化對應的估計值變化，所述估計值變化與每個數(shù)據(jù)值變化的比代表了所述估計值相對于所述數(shù)據(jù)值的靈敏度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機，其中，所述渦輪機是用于使氣體移動的渦輪壓縮機，在所述入口處的所述預定流體屬性對應于氣體常數(shù)的預定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機，其中，所述渦輪機是用于使液體移動的泵，在所述入口處的所述預定流體屬性對應于所述液體的預定密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪機，其中，所述第一過程量是 -引向所述葉輪的扭矩； -所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度； -所述氣體的壓力升高； -所述氣體的入口壓力；以及 -所述氣體的入口溫度， 且其中，所述基準表包含有根據(jù)在基準入口狀況下的質(zhì)量流率和壓力比而變化的所述基準入口狀況下的等熵效率和旋轉(zhuǎn)速度的表格化值，且其中，所述第二過程量是實際操作狀況下的質(zhì)量流率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪機，其中，所述第一過程量是 -引向所述葉輪的扭矩； -所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度； -所述氣體的壓力升高； -所述氣體的入口壓力；以及 -所述氣體的入口溫度，且其中，所述基準表包括有根據(jù)基準入口狀況下的扭矩和壓力比而變化的所述基準入口狀況下的質(zhì)量流率的表格化值和旋轉(zhuǎn)速度的表格化值，且其中，所述第二過程量是實際操作狀況下的質(zhì)量流率。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的渦輪機，其中，所述處理器設置成基于所述第二過程量的估計值來控制所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的渦輪機，其中，所述處理器設置成基于所述第二過程量的估計值來控制下述列表中的至少一項一個或多個入口導葉；一個或多個出口導葉；一個或多個擴散器導葉。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的渦輪機，其中，所述渦輪機包括用于使所述葉輪旋轉(zhuǎn)的電動馬達(112)，并且所述葉輪直接連接到所述電動馬達的軸(113)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪機，其中，所述渦輪機包括靜態(tài)變頻器(110)，所述靜態(tài)變頻器用于向所述電動馬達(112)供應電功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的渦輪機，其中，所述處理器設置成產(chǎn)生用于所述一個或多個其他渦輪機的啟動和停止指令，以便保持所述估計值在期望范圍上。
13.一種用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值的方法，所述渦輪機包括腔和葉輪，所述腔具有用于使流體移動的入口和出口，所述葉輪設置在所述腔中，用于使所述流體移動，所述方法包括 -測量(301)與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量；以及 -基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在所述入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算(302)與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值； 其特征在于，所述基準表和所述第一過程量的測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即，所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到，并且在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重，以提高所述估計值的精度，與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與這樣的標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過使用由所述基準表的值表示的數(shù)據(jù)值以及由所述第一過程量的測量值表示的數(shù)據(jù)值兩者的方差或其他誤差指標，所述第一子集與所述第二子集相比被賦予更大的權(quán)重。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，借助所述數(shù)據(jù)值的不同值來計算所述估計值，以便獲得與所述數(shù)據(jù)值變化對應的估計值變化，所述估計值變化與每個數(shù)據(jù)值變化的比代表了所述估計值相對于所述數(shù)據(jù)值的靈敏度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述渦輪機是用于使氣體移動的渦輪壓縮機，并且在所述入口處的預定流體屬性對應于氣體常數(shù)的預定值。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述渦輪機是用于使液體移動的泵，在所述入口處的預定流體屬性對應于所述液體的預定密度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一過程量是 -引向所述葉輪的扭矩；-所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度； -所述氣體的壓力升高； -所述氣體的入口壓力；以及 -所述氣體的入口溫度， 且其中，所述基準表包含有根據(jù)在基準入口狀況下的質(zhì)量流率和壓力比而變化的所述基準入口狀況下的等熵效率和旋轉(zhuǎn)速度的表格化值，且其中，所述第二過程量是實際操作狀況下的質(zhì)量流率。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一過程量是 -引向所述葉輪的扭矩； -所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度； -所述氣體的壓力升高； -所述氣體的入口壓力；以及 -所述氣體的入口溫度， 且其中，所述基準表包括有根據(jù)基準入口狀況下的扭矩和壓力比而變化的所述基準入口狀況下的質(zhì)量流率和旋轉(zhuǎn)速度的表格化值，且其中，所述第二過程量是實際操作狀況下的質(zhì)量流率。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中任一項所述的方法，其中，所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度基于所述第二過程量的估計值被控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項所述的方法，其中，基于所述第二過程量的估計值來控制下述列表中的至少一項一個或多個入口導葉；一個或多個出口導葉；一個或多個擴散器導葉。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至21中任一項所述的方法，其中，產(chǎn)生用于一個或多個其他渦輪機的啟動和停止指令，以便保持所述估計值在期望范圍上。
23.一種渦輪機系統(tǒng)，所述渦輪機系統(tǒng)包括用于使流體移動的入口(202)和出口(203)以及至少兩個渦輪機(200，220，230)，每個渦輪機包括 -腔，所述腔被連接在所述入口和所述出口之間； -葉輪，所述葉輪設置在所述腔中以使所述流體移動； -用于測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備； 所述渦輪機系統(tǒng)還包括處理器(208)，所述處理器用來基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在所述入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算用于每個渦輪機的與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值，其特征在于，所述基準表和所述第一過程量的所述測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即，所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到，并且所述處理器設置成，在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重，以提高所述估計值的精度，與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與這樣的標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積，并且所述處理器設置成啟動以及停止所述渦輪機中的一個或多個，以便將與運轉(zhuǎn)的渦輪機相關(guān)的所述估計值保持在期望范圍上。
24.一種計算機程序，所述計算機程序用于獲得與渦輪機相關(guān)的過程量的估計值，所述渦輪機包括腔，所述腔具有用于使流體移動的入口和出口 ；葉輪，所述葉輪設置在所述腔中，用于使所述流體移動；以及用于測量與所述渦輪機相關(guān)的第一過程量的設備，所述計算機程序包括用于控制可編程處理器的計算機可執(zhí)行指令，以基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在所述入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算與所述渦輪機相關(guān)的第二過程量的估計值，其特征在于，所述基準表和所述第一過程量的測量值代表了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即，所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集被獲得，并且所述計算機程序包括用于控制所述可編程處理器的計算機可執(zhí)行指令，以在所述估計值的計算中，給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較小誤差估計值的第一子集賦予較大權(quán)重，而給所述數(shù)據(jù)值集合中的具有較大誤差估計值的第二子集賦予較小的權(quán)重，以提高所述估計值的精度，與每個子集相關(guān)的所述誤差估計值與這樣的標量積成比例，所述標量積是所述估計值相對于所述子集的數(shù)據(jù)值的靈敏度的平方的矢量與所述子集的數(shù)據(jù)值的方差的矢量的標量積。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的計算機程序，還包括用于控制所述可編程處理器以基于所 述第二過程量的估計值來控制所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的計算機可執(zhí)行指令。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的計算機程序，還包括用于控制所述可編程處理器以產(chǎn)生用于一個或多個其他渦輪機的啟動和停止指令從而將所述估計值保持在期望范圍上的計算機可執(zhí)行指令。
27.一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀介質(zhì)被編碼有根據(jù)權(quán)利要求24至26中任一項所述的計算機程序。
全文摘要
一種用于獲得渦輪機的過程量的估計值的方法包括測量(301)第一過程量；以及，基于所述第一過程量的測量值以及在基準入口狀況中占主導的對應于預定入口流體溫度、預定入口流體壓力和在入口處的預定流體屬性的過程量之間的相互關(guān)系的基準表，計算(302)第二過程量的估計值，所述第二過程量例如是質(zhì)量流率。所述基準表和所述第一過程量的測量值表示了這樣的數(shù)據(jù)值集合，即，所述估計值能夠基于所述數(shù)據(jù)值集合的不同子集來得到。因此，在存在比獲得估計值所必需的數(shù)據(jù)更多的數(shù)據(jù)的意義上，該估計任務是過度設置的。在估計值的計算中，數(shù)據(jù)中的具有較小誤差貢獻的這種部分被賦予更大的權(quán)重。
文檔編號F04D27/02GK102971539SQ201180029490
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者A.羅伊納南, E.蘭托, V.托米拉 申請人:蘇舍泵技術(shù)有限公司