ES2935397T3 - Método y aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas - Google Patents

Método y aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas Download PDF

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Abstract

Un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas, comprendiendo el método: controlar la rotación de un compresor de baja presión usando una primera máquina eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor de baja presión; y controlar la rotación de un compresor de alta presión usando una segunda máquina eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor de alta presión mientras se incrementa la velocidad angular del compresor de baja presión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas
Campo tecnológico
La presente divulgación se refiere a métodos y aparatos para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas.
Antecedentes
Los motores de turbina de gas suelen tener un proceso de arranque o reencendido en el que se aumenta la velocidad angular de un compresor de alta presión antes de la ignición dentro del equipo de combustión del motor de turbina de gas. A bajas velocidades, el compresor de alta presión puede experimentar una perturbación conocida como “pérdida frontal”. Si la pérdida frontal degenera en una pérdida rotacional de una sola celda, el proceso de encendido o reencendido puede retrasarse o puede ser necesario cancelarlo.
Para evitar la “pérdida frontal” del compresor de alta presión, se puede usar una purga de inicio en el compresor de alta presión para expulsar el aire del compresor de alta presión, lo que permite un mayor flujo en las fases anteriores del compresor de alta presión y evita la estrangulación en las fases posteriores del compresor de alta presión. Sin embargo, la purga de arranque puede aumentar la salida de ruido del motor de turbina de gas durante el proceso de arranque o reencendido y puede agregar peso al motor de turbina de gas, reduciendo el consumo de combustible específico del freno.
El documento EP1908941 se refiere a un método para ensamblar un motor de turbina de gas que incluye un motor de turbina de gas central, una turbina de baja presión, un arrancador y un generador. El método incluye acoplar un arrancador al motor de turbina de gas central y acoplar un generador a la turbina de baja presión.
El documento US2007/151258 se refiere a un motor de propulsión de turbina de gas turboventilador que incluye una transmisión multivelocidad entre las turbinas de alta y baja presión y los generadores de arranque asociados de alta y baja presión. La transmisión multivelocidad reduce el rango de velocidad de operación desde la turbina de baja presión hasta su generador de arranque asociado, y es configurable para permitir que el generador de arranque asociado con la turbina de baja presión suministre par de arranque al motor.
El documento WO95/02120 se refiere a un motor de turbina de gas multibobina para una aplicación aeronáutica que incluye un sistema de transmisión que es operativo para transferir potencia entre bobinas de motor relativamente rotatorias. En un primer modo, el sistema de transmisión está operativo para transferir potencia desde la bobina de baja presión del motor a su bobina de alta presión y mejorar así las características de reencendido en vuelo del motor; en un segundo modo, es operativo transferir potencia desde la bobina de presión intermedia del motor a su bobina de alta presión para mejorar el desempeño de velocidad parcial del motor; y en un tercer modo para transferir potencia desde la bobina de alta presión del motor a su bobina de presión intermedia para ayudar en el arranque en tierra. Con cada árbol hay una máquina de desplazamiento de flujo asociada que funciona como bomba o motor. En otras realizaciones, se emplea un diferencial para la transferencia de potencia entre bobinas.
Breve resumen
Según un primer aspecto, se proporciona un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas, el método comprende: controlar la rotación de un compresor de baja presión usando una primera máquina eléctrica para aumentar velocidad angular del compresor de baja presión; determinar si una presión de salida del compresor de baja presión es igual o mayor que una presión de salida umbral; si la presión de salida del compresor de baja presión no es igual o mayor que el umbral de presión de salida, controlar la rotación de un compresor de alta presión utilizando una segunda máquina eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor de alta presión mientras que se aumenta la velocidad angular del compresor de baja presión; y si la presión de salida del compresor de baja presión es igual o mayor que la presión existente, controlar la rotación del compresor de alta presión utilizando la segunda máquina eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor de alta presión.
El método puede comprender, además: controlar la apertura de una pluralidad de paletas variables del compresor de alta presión.
El método puede comprender, además: controlar el cierre de uno o más orificios de purga del compresor de alta presión.
El método puede comprender, además: controlar la ignición dentro de una cámara de combustión del motor de turbina de gas.
El método puede comprender, además: controlar la primera máquina eléctrica y la segunda máquina eléctrica para que funcionen como generadores eléctricos, después de controlar la ignición dentro de la cámara de combustión del motor de turbina de gas. El método puede comprender, además: controlar el movimiento de un ventilador de paso variable del motor de turbina de gas a una posición inactiva.
El método puede comprender, además: controlar un embrague de una caja de cambios del motor de turbina de gas para desacoplar la transmisión de potencia desde una sección de turbina del motor de turbina de gas a un ventilador del motor de turbina de gas.
El método puede comprender, además: controlar la restricción del flujo de aire a través de un conducto de derivación del motor de turbina de gas.
Según otro aspecto, se proporciona un motor de turbina de gas, según las características de la reivindicación 9, que comprende un aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido del motor de turbina de gas, el aparato comprende un controlador configurado para: controlar la rotación de un compresor de baja presión utilizando una primera máquina eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor de baja presión; y controlar la rotación de un compresor de alta presión usando una segunda máquina eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor de alta presión mientras se incrementa la velocidad angular del compresor de baja presión.
El controlador puede configurarse para: controlar la apertura de una pluralidad de paletas variables del compresor de alta presión.
El controlador puede configurarse para: controlar el cierre de uno o más orificios de purga del compresor de alta presión.
El controlador puede configurarse para: controlar la ignición dentro de una cámara de combustión del motor de turbina de gas.
El controlador puede configurarse para: controlar la primera máquina eléctrica y la segunda máquina eléctrica para que funcionen como generadores eléctricos, después de controlar la ignición dentro de la cámara de combustión del motor de turbina de gas. El controlador puede configurarse para: controlar el movimiento de un ventilador de paso variable del motor de turbina de gas a una posición inactiva.
El controlador puede configurarse para: controlar un embrague de una caja de cambios del motor de turbina de gas para desacoplar la transmisión de potencia desde una sección de turbina del motor de turbina de gas a un ventilador del motor de turbina de gas.
El controlador puede configurarse para: controlar la restricción del flujo de aire a través de un conducto de derivación del motor de turbina de gas.
Breve descripción
Las realizaciones se describirán ahora solo a modo de ejemplo, con referencia a las Figuras, en las que:
La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de un aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas según diversos ejemplos;
La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas según un primer ejemplo; y
La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas según un segundo ejemplo.
Descripción detallada
En la siguiente descripción, los términos “conectado” y “acoplado” significan conectado y acoplado operativamente. Debe apreciarse que puede haber cualquier número de componentes intermedios entre las características mencionadas, incluidos componentes que no intervienen.
La Figura 1 ilustra el aparato 10 para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor 12 de turbina de gas según diversos ejemplos. El aparato 10 incluye un controlador 14, una primera máquina 16 eléctrica, una segunda máquina 18 eléctrica, una disposición 20 de accionador, una disposición 22 de sensor y una carga 23.
En algunos ejemplos, el aparato 10 puede ser un módulo. Como se usa en este documento, la expresión “módulo” se refiere a un dispositivo o aparato en el que se incluyen una o más características en un momento posterior y, posiblemente, por otro fabricante o por un usuario final. Por ejemplo, cuando el aparato 10 es un módulo, el aparato 10 solo puede incluir el controlador 14 y las características restantes (tal como la primera máquina 16 eléctrica, la segunda máquina 18 eléctrica, la disposición 20 del accionador, la disposición 22 del sensor, y la carga 23) puede ser añadida por otro fabricante o por un usuario final.
La Figura 1 también ilustra una vista en sección transversal de la mitad superior del motor 12 de turbina de gas. El motor 12 de turbina de gas tiene un eje 24 de rotación principal y comprende una entrada 26 de aire y un ventilador 28 propulsor que genera dos flujos de aire, A y B. El motor 12 de turbina de gas comprende un motor 30 central que tiene, en flujo axial A, un compresor 32 de baja de presión, un compresor 34 de alta presión, equipo 36 de combustión, una turbina 38 de alta presión, una turbina 40 de baja presión y una boquilla 42 de escape de núcleo. Una góndola 44 rodea el motor 12 de turbina de gas y define, en flujo axial B, un conducto 46 de derivación y una boquilla 48 de escape de derivación. El ventilador 28 está unido a la turbina 40 de baja presión y es accionado por ella a través de un árbol 50 y una caja de cambios 52 epicicloidal.
En funcionamiento, el aire en el flujo de aire central A es acelerado y comprimido por el compresor 32 de baja presión y dirigido al compresor 34 de alta presión donde tiene lugar una mayor compresión. El aire comprimido que sale del compresor 34 de alta presión se dirige al equipo 36 de combustión donde se mezcla con combustible y la mezcla se quema. Los productos de combustión calientes resultantes luego se expanden y, por lo tanto, impulsan las turbinas 38, 40 de alta y baja presión, antes de ser expulsados a través de la boquilla 42 para proporcionar empuje propulsor. La turbina 38 de alta presión impulsa el compresor 34 de alta presión a través de un árbol 54. El ventilador 28 proporciona la mayor parte del empuje de propulsión. La caja de cambios 52 epicicloidal es una caja de cambios reductora y permite que el ventilador 28 rote a una velocidad de rotación más baja que la turbina 40 de baja presión.
Adicional o alternativamente, la caja de cambios 52 puede accionar componentes adicionales y/o alternativos (por ejemplo, el compresor de baja presión y/o un compresor de refuerzo, o una hélice (aerodinámica o hidráulica)). En algunos ejemplos, la caja de cambios 52 puede accionar un generador eléctrico en lugar del ventilador 28, y puede ser una caja de cambios que aumenta la velocidad.
Adicional o alternativamente, dichos motores pueden tener un número alternativo de compresores y/o turbinas y/o un número alternativo de árboles de interconexión. En algunos ejemplos, el motor 12 de turbina de gas puede no comprender la caja de cambios 52 y, en cambio, puede comprender un accionamiento directo entre la turbina 40 de baja presión y el ventilador 28.
El controlador 14, la primera máquina 16 eléctrica, la segunda máquina 18 eléctrica, la disposición 20 del accionador y la disposición 22 del sensor pueden acoplarse entre sí a través de un enlace inalámbrico y pueden comprender un circuito transceptor y una o más antenas. Adicional o alternativamente, el controlador 14, la primera máquina 16 eléctrica, la segunda máquina 18 eléctrica, la disposición 20 del accionador y la disposición 22 del sensor pueden acoplarse entre sí a través de un enlace por cable y pueden comprender conectores (como una toma de un bus serial universal (USB)). Debe apreciarse que el controlador 14, la primera máquina 16 eléctrica, la segunda máquina 18 eléctrica, la disposición 20 del accionador y la disposición 22 de sensor pueden acoplarse entre sí a través de cualquier combinación de enlaces cableados e inalámbricos.
El controlador 14 puede comprender cualquier circuito adecuado para provocar la ejecución de los métodos descritos en este documento y como se ilustra en las Figuras 2 y 3. El controlador 14 puede comprender: circuitos de control; y/o circuitos del procesador; y/o al menos un circuito integrado de aplicación específica (ASIC); y/o al menos una matriz de puertas programables en campo (FPGA); y/o arquitecturas de uno o varios procesadores; y/o arquitecturas secuenciales/paralelas; y/o al menos un controlador lógico programable (PLC); y/o al menos un microprocesador; y/o al menos un microcontrolador; y/o una unidad central de procesamiento (CPU); y/o una unidad de procesamiento de gráficos (GPU), para realizar los métodos. En algunos ejemplos, el controlador 14 puede ser un controlador de motor digital de autoridad completa (FADEC), un controlador de motor electrónico (EEC) o una unidad de control de motor (ECU).
En diversos ejemplos, el controlador 14 puede comprender al menos un procesador 56 y al menos una memoria 58. La memoria 58 almacena un programa 60 informático que comprende instrucciones legibles por ordenador que, cuando son leídas por el procesador 56, provocan la ejecución de los métodos descritos en este documento, y como se ilustra en las Figuras 2 y 3. El programa 60 informático puede ser software o firmware, o puede ser una combinación de software y firmware.
El procesador 56 puede estar ubicado en el motor 12 de turbina de gas, o puede estar ubicado lejos del motor 12 de turbina de gas, o puede estar distribuido entre el motor 12 de turbina de gas y una ubicación alejada del motor 12 de turbina de gas. El procesador 56 puede incluir al menos un microprocesador y puede comprender un procesador de un solo núcleo, puede comprender múltiples núcleos de procesador (tal como un procesador de doble núcleo o un procesador de cuatro núcleos) o puede comprender una pluralidad de procesadores (al menos uno de los cuales puede comprender múltiples núcleos de procesador).
La memoria 58 puede estar ubicada en el motor 12 de turbina de gas, o puede estar ubicada lejos del motor 12 de turbina de gas, o puede estar distribuida entre el motor 12 de turbina de gas y una ubicación alejada del motor 12 de turbina de gas. La memoria 58 puede ser cualquier medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio adecuado, dispositivo o dispositivos de almacenamiento de datos, y puede comprender un disco duro y/o una memoria de estado sólido (como una memoria flash). La memoria 58 puede ser una memoria permanente no extraíble, o puede ser una memoria extraíble (tal como una unidad flash de bus serie universal (USB) o una tarjeta digital segura). La memoria 58 puede incluir: memoria local empleada durante la ejecución real del programa informático; almacenamiento masivo; y memorias caché que proporcionan almacenamiento temporal de al menos algún código de programa legible por ordenador o utilizable por ordenador para reducir el número de veces que el código puede recuperarse del almacenamiento masivo durante la ejecución del código.
El programa 60 informático puede almacenarse en un medio 62 de almacenamiento no transitorio legible por ordenador. El programa 60 informático puede transferirse desde el medio 62 de almacenamiento no transitorio legible por ordenador a la memoria 58. El medio 60 de almacenamiento no transitorio legible por ordenador puede ser, por ejemplo, una unidad flash USB, una tarjeta digital segura (SD), un disco óptico (tal como un disco compacto (CD), un disco versátil digital (DVD) o un Disco de Blu-ray). En algunos ejemplos, el programa 60 informático puede transferirse a la memoria 58 a través de una señal 64 (tal como una señal inalámbrica o una señal cableada).
Los dispositivos de entrada/salida pueden acoplarse al controlador 14 directamente o a través de controladores de entrada/salida intermedios. También se pueden acoplar diversos adaptadores de comunicación al controlador 14 para permitir que el aparato 10 se acople a otros aparatos o impresoras remotas o dispositivos de almacenamiento a través de redes privadas o públicas intermedias. Los ejemplos no limitantes incluyen módems y adaptadores de red de tales adaptadores de comunicación.
La primera máquina 16 eléctrica está configurada para controlar la velocidad angular del compresor 32 de baja presión. La primera máquina 16 eléctrica puede montarse directamente en el árbol 50 (por ejemplo, un rotor de la primera máquina 16 eléctrica puede fijarse al árbol 50 y apoyarse en él). Alternativamente, la primera máquina 16 eléctrica puede montarse en una ubicación alejada del árbol 50 (tal como en una carcasa de núcleo o en una carcasa de ventilador) y puede acoplarse al árbol 50 a través de engranajes y uno o más árboles adicionales. Alternativamente, el árbol 50 puede incluir una porción que forma el rotor de la primera máquina 16 eléctrica (es decir, el rotor de la primera máquina 16 eléctrica puede ser integral y parte del árbol 50).
El controlador 14 está configurado para controlar el funcionamiento de la primera máquina 16 eléctrica. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar el suministro de energía eléctrica a la primera máquina 16 eléctrica para hacer que la primera máquina 16 eléctrica funcione como un motor eléctrico. A modo de otro ejemplo, el controlador 14 puede conectar la primera máquina 16 eléctrica a la carga 66 para permitir que la primera máquina 16 eléctrica funcione como un generador eléctrico.
La segunda máquina 18 eléctrica está configurada para controlar la velocidad angular del compresor 34 de alta presión. La segunda máquina 18 eléctrica puede montarse directamente en el árbol 54 (por ejemplo, un rotor de la segunda máquina 18 eléctrica puede fijarse al árbol 54 y apoyarse en él). Alternativamente, la segunda máquina 18 eléctrica puede montarse en una ubicación alejada del árbol 54 (tal como en una carcasa de núcleo o en una carcasa de ventilador) y acoplarse al árbol 54 a través de engranajes y uno o más árboles adicionales. Alternativamente, el árbol 54 puede incluir una porción que forma el rotor de la segunda máquina 18 eléctrica (es decir, el rotor de la segunda máquina 18 eléctrica puede ser integral y parte del árbol 54).
El controlador 14 está configurado para controlar el funcionamiento de la segunda máquina 18 eléctrica. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar el suministro de energía eléctrica a la segunda máquina 18 eléctrica para hacer que la segunda máquina 18 eléctrica funcione como un motor eléctrico. A modo de otro ejemplo, el controlador 14 puede conectar la segunda máquina 18 eléctrica a una carga para permitir que la segunda máquina 18 eléctrica funcione como un generador eléctrico.
La disposición 20 del accionador puede comprender cualquier accionador o accionadores adecuados para permitir el control de al menos una parte del motor 12 de turbina de gas. Por ejemplo, la disposición 20 del accionador puede comprender uno o más servomotores y/o una o más válvulas de solenoide. El controlador 14 está configurado para controlar el funcionamiento de la disposición 20 del accionador.
Por ejemplo, cuando el ventilador 28 es un ventilador de paso variable, la disposición 20 del accionador puede incluir un servomotor para variar el paso del ventilador (por ejemplo, entre una posición inactiva y una posición operativa). En otro ejemplo, donde la caja de cambios 52 incluye un embrague 66, la disposición 20 del accionador puede incluir un servomotor para mover el embrague 66 entre una primera posición que conecta el ventilador 28 a la turbina 40 de baja presión y una segunda posición que desconecta el ventilador 28 de la turbina 40 de baja presión. En otro ejemplo, la disposición 20 del accionador puede incluir un servomotor para mover un miembro (como una paleta) para restringir el flujo de aire B a través del conducto 46 de derivación. En otro ejemplo, la disposición 20 del accionador puede incluir un servomotor para mover una pluralidad de paletas 68 dentro del compresor 34 de alta presión entre una posición abierta y una posición cerrada. En otro ejemplo, la disposición 20 del accionador puede incluir una o más válvulas de solenoide para abrir y cerrar uno o más puertos 70 de purga del compresor 34 de alta presión.
La disposición 22 del sensor puede incluir cualquier sensor o sensores adecuados para detectar una o más propiedades del motor 12 de turbina de gas. Por ejemplo, la disposición 22 del sensor puede incluir un primer sensor para detectar la velocidad angular del compresor 32 de baja presión y un segundo sensor para detectar la velocidad angular del compresor 34 de alta presión. El controlador 14 está configurado para recibir datos de la disposición 22 del sensor.
La carga 23 puede comprender una red eléctrica que está configurada para usar y/o almacenar energía eléctrica generada por al menos la segunda máquina 18 eléctrica. Por ejemplo, la carga 23 puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica (tal como una batería o un supercondensador) que está configurado para almacenar energía eléctrica generada por al menos la segunda máquina 18 eléctrica. A modo de otro ejemplo, la carga 23 puede alternativa o adicionalmente comprender uno o más dispositivos electrónicos que funcionan con la energía eléctrica suministrada desde al menos la segunda máquina 18 eléctrica.
La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas según un primer ejemplo.
En el bloque 72, el método puede incluir controlar la apertura de una pluralidad de paletas 68 variables del compresor 34 de alta presión. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar la disposición 20 del accionador para abrir una pluralidad de paletas guía de entrada variables (VIGV) y/o una pluralidad de paletas de estator variables (VSV) del compresor 34 de alta presión.
En el bloque 74, el método puede incluir controlar el cierre de uno o más puertos 70 de purga del compresor 34 de alta presión. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar la disposición 34 del accionador para cerrar uno o más de los puertos 70 de purga del compresor 34 de alta presión.
En el bloque 76, el método incluye controlar la rotación del compresor 32 de baja presión utilizando la primera máquina 16 eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor 32 de baja presión. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar el suministro de energía eléctrica a la primera máquina 16 eléctrica para permitir que la primera máquina 16 eléctrica funcione como un motor eléctri
presión (en otras palabras, el controlador 14 controla la primera máquina 16 eléctrica para accionar el compresor 32 de baja presión para acelerar el compresor 32 de baja presión). En funcionamiento, la rotación del compresor 32 de baja presión aumenta la presión en la entrada del compresor 34 de alta presión a una presión por encima de la presión ambiental.
En el bloque 78, el método incluye controlar la rotación del compresor 34 de alta presión utilizando la segunda máquina 18 eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor 34 de alta presión mientras que la primera máquina 16 eléctrica aumenta la velocidad angular del compresor 32 de baja presión. Por ejemplo, el controlador 14 puede conectar la segunda máquina 18 eléctrica a la carga 23 para permitir que la segunda máquina 18 eléctrica funcione como un generador eléctrico y así extraer energía del compresor 34 de alta presión. A modo de otro ejemplo, el controlador 14 puede conectar la salida de la segunda máquina 18 eléctrica a la entrada de la primera máquina 16 eléctrica para permitir que la segunda máquina 18 eléctrica funcione como un generador eléctrico y proporcione energía eléctrica a la primera máquina 16 eléctrica para accionar el compresor 32 de baja presión. En algunos ejemplos, el controlador 14 puede controlar la aceleración angular del compresor 34 de alta presión de modo que la velocidad angular del compresor 34 de alta presión no supere una velocidad umbral.
Debe apreciarse que, en algunos ejemplos, los bloques 76 y 78 pueden realizarse simultáneamente. En otros ejemplos, el bloque 78 puede iniciarse antes del inicio del bloque 76 (es decir, la segunda máquina 18 eléctrica puede conectarse a la carga 23 o a la primera máquina 32 eléctrica antes de que la primera máquina 16 eléctrica acelere el compresor 32 de baja presión).
En el bloque 80, el método incluye determinar si una presión de salida del compresor 32 de baja presión es mayor o igual que una presión de salida umbral. Por ejemplo, el controlador 14 puede recibir mediciones de par y velocidad angular del compresor 32 de baja presión y el compresor 34 de alta presión desde la disposición 22 del sensor y determinar la presión de salida del compresor 32 de baja presión utilizando las mediciones recibidas. En otro ejemplo, el controlador 14 puede recibir datos de presión de un sensor de presión colocado a la salida del compresor 32 de baja presión y luego determinar si la presión medida es igual o mayor que el umbral de presión de salida. En otro ejemplo, la disposición 22 de sensor puede no ser necesaria para el funcionamiento del bloque 80 ya que el controlador 14 puede determinar el par y la velocidad angular del compresor 32 de baja presión y el compresor 34 de alta presión a partir de los datos de control para la primera y segundas máquinas 16, 18 eléctricas. En particular, la velocidad de la primera máquina 16 eléctrica y la segunda máquina 18 eléctrica está directamente relacionada con la frecuencia eléctrica, y el par está relacionado con la corriente eléctrica y la potencia con el producto de corriente y voltaje. La presión de salida determinada puede compararse con un umbral de presión de salida almacenado en la memoria 58.
Si la presión de salida determinada no es igual o mayor que la presión de salida umbral, el método vuelve al bloque 76.
Si la presión de salida determinada es igual o mayor que la presión de salida umbral, el método pasa al bloque 82.
En el bloque 82, el método puede incluir controlar la rotación del compresor 34 de alta presión utilizando la segunda máquina 18 eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor 34 de alta presión. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar el suministro de energía eléctrica a la segunda máquina 18 eléctrica para permitir que la segunda máquina 18 eléctrica funcione como un motor eléctri
presión.
En el bloque 84, el método puede incluir controlar la ignición dentro de una cámara de combustión del motor 12 de turbina de gas. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar una bomba de combustible para bombear combustible al equipo 36 de combustión y puede controlar el suministro de energía eléctrica a los encendedores en el equipo 36 de combustión para encender el combustible.
En el bloque 86, el método puede incluir controlar la primera máquina 16 eléctrica y la segunda máquina 18 eléctrica para que funcionen como generadores eléctricos. Por ejemplo, el controlador 14 puede conectar la primera máquina 16 eléctrica y la segunda máquina 18 eléctrica a la carga 23 para permitir que la primera máquina 16 eléctrica y la segunda máquina 18 eléctrica suministren energía eléctrica a la carga 23.
El aparato 10 y los métodos descritos anteriormente pueden proporcionar varias ventajas.
Primero, la activación del compresor 32 de baja presión y la restricción del compresor 34 de alta presión por la primera y segunda máquinas 16, 18 eléctricas en los bloques 76 y 78 respectivamente pueden reducir el impacto del arrastre inducido en el compresor 34 de alta presión y pueden evitar así en las etapas de aguas abajo del compresor 34 de alta presión el estrangulamiento y en las etapas de aguas arriba del compresor 34 de alta presión la pérdida y bombeo. Esto puede permitir que se minimice o elimine el uso de la purga de arranque del motor 12 de turbina de gas. En algunos ejemplos, el uso del aparato 10 y los métodos descritos anteriormente pueden permitir la fabricación de un motor de turbina de gas que comprende un compresor de alta presión sin purga de arranque.
En segundo lugar, la apertura de las paletas 68 y el cierre de los puertos 70 de purga en el compresor 34 de alta presión pueden ayudar al aumento de la presión a la salida del compresor de baja presión 34/la entrada al compresor 34 de alta presión.
En tercer lugar, el uso de la primera y segunda máquinas 16, 18 eléctricas como generadores eléctricos puede ventajosamente suministrar energía eléctrica a la red 23 eléctrica durante el arranque del motor 12 de turbina de gas.
La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas según un segundo ejemplo. El método ilustrado en la Figura 3 es similar al método ilustrado en la Figura 2 y cuando los bloques son similares, se utilizan los mismos números de referencia.
El método ilustrado en la Figura 3 difiere del método ilustrado en la Figura 2 en que el método ilustrado en la Figura 3 comprende además los bloques 88, 90 y 92. Debe apreciarse que los bloques 88, 90 y 92 se pueden realizar en cualquier orden y en cualquier momento antes del bloque 82.
En el bloque 88, el método puede incluir controlar el movimiento de un ventilador de paso variable del motor de turbina de gas a una posición inactiva. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar un servomotor de la disposición 20 del accionador para cambiar el paso del ventilador 28 a una posición inactiva.
En el bloque 90, el método puede incluir controlar un embrague de una caja de cambios del motor de turbina de gas para desacoplar la transmisión de potencia desde una sección de turbina a un ventilador. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar el embrague 66 para desacoplar el ventilador 28 de la turbina 40 de baja presión.
En el bloque 92, el método puede incluir el control de la restricción del flujo de aire a través de un conducto de derivación del motor de turbina de gas. Por ejemplo, el controlador 14 puede controlar la disposición 20 del accionador para mover un miembro (tal como una paleta) para restringir el flujo de aire B dentro del conducto 46 de derivación del motor 12 de turbina de gas.
Los métodos ilustrados en la Figura 3 pueden ser ventajosos porque los bloques 88, 90 y 92 pueden reducir la resistencia aerodinámica en el compresor 32 de baja presión y, por lo tanto, pueden ayudar con el aumento de presión a la salida del compresor 32 de baja presión/la entrada al compresor 34 de alta presión durante el arranque o el proceso de reencendido.
Se entenderá que la invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente y se pueden realizar varias modificaciones y mejoras sin apartarse de los conceptos descritos en este documento.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor (12) de turbina de gas, el método comprende:
controlar la rotación de un compresor (32) de baja presión utilizando una primera máquina (16) eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor (32) de baja presión;
determinar si una presión de salida del compresor (32) de baja presión es igual o mayor que una presión de salida umbral;
si la presión de salida del compresor (32) de baja presión no es igual o mayor que la presión de salida umbral, controlar la rotación de un compresor (34) de alta presión usando una segunda máquina (18) eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor (34) de alta presión mientras se incrementa la velocidad angular del compresor (32) de baja presión; y
si la presión de salida del compresor (32) de baja presión es igual o mayor que la presión existente, controlar la rotación del compresor (34) de alta presión utilizando la segunda máquina (18) eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor (34) de alta presión.
2. Un método como se reivindicó en la reivindicación 1, que comprende, además: controlar la apertura de una pluralidad de paletas (68) variables del compresor (34) de alta presión.
3. Un método como se reivindicó en la reivindicación 1 o 2, que comprende, además: controlar el cierre de uno o más orificios (70) de purga del compresor (34) de alta presión.
4. Un método como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además: controlar el encendido dentro de una cámara (36) de combustión del motor (12) de turbina de gas.
5. Un método como se reivindicó en la reivindicación 4, que comprende, además: controlar la primera máquina (16) eléctrica y la segunda máquina (18) eléctrica para que funcionen como generadores eléctricos, después de controlar el encendido dentro de la cámara (36) de combustión del motor (12) de turbina de gas.
6. Un método como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además: controlar el movimiento de un ventilador (28) de paso variable del motor (12) de turbina de gas a una posición inactiva.
7. Un método como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además: controlar un embrague (66) de una caja de engranajes (52) del motor (12) de turbina de gas para desacoplar la transmisión de potencia desde una sección (40) de turbina del motor (12) de turbina de gas a un ventilador (28) del motor (12) de turbina de gas.
8. Un método como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además: controlar la restricción del flujo de aire a través de un conducto (46) de derivación del motor (12) de turbina de gas.
9. Motor de turbina de gas que comprende un compresor (32) de baja presión, un compresor (34) de alta presión y un aparato (10) para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido del motor (12) de turbina de gas, el aparato (10) comprende un controlador (14) configurado para:
controlar la rotación del compresor (32) de baja presión del motor de turbina de gas utilizando una primera máquina (16) eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor (32) de baja presión;
determinar si una presión de salida del compresor (32) de baja presión es igual o mayor que una presión de salida umbral;
si la presión de salida del compresor (32) de baja presión no es igual o mayor que la presión de salida umbral, controlar la rotación del compresor (34) de alta presión del motor de turbina de gas utilizando una segunda máquina (18) eléctrica para restringir la velocidad angular del compresor (34) de alta presión mientras que la velocidad angular del compresor (32) de baja presión aumenta;
si la presión de salida del compresor (32) de baja presión es igual o mayor que la presión de salida umbral, controlar la rotación del compresor (34) de alta presión utilizando la segunda máquina (18) eléctrica para aumentar la velocidad angular del compresor (34) de alta presión.
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