调节和控制超临界液化石油气燃料流以在燃气涡轮中操作的方法与流程

本公开整体涉及燃料调节和控制系统。更具体地讲，本公开涉及燃料调节系统、燃料控制系统和在超临界相中用液化石油气(LPG)燃料操作燃气涡轮的方法。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种燃料调节和控制系统，该燃料调节和控制系统提供被提供有液化石油气(LPG)的燃气涡轮的动态控制和稳态操作。该燃料调节和控制系统包括用于LPG燃料的存储器；燃料输送子系统，该燃料输送子系统将储存器连接到燃气涡轮；以及控制系统。该燃气涡轮包括燃气涡轮核心控制件，该燃气涡轮核心控制件向控制系统提供燃气涡轮的至少一种操作数据。燃料输送子系统包括用于感测燃料输送子系统中LPG燃料的至少一种属性的至少一个传感器，其中该至少一个传感器将关于LPG燃料的至少一种属性的数据提供给控制系统。控制系统分析关于LPG燃料的至少一个属性的数据和燃气涡轮的至少一种操作数据，以用于在动态和稳态条件下控制到该燃气涡轮的LPG燃料流。

本公开的第二方面提供液化石油气(LPG)燃料调节和输送方法。该方法包括在燃料输送子系统中将液体LPG燃料从储罐泵送到燃气涡轮；将该液体LPG燃料从液体LPG燃料转换成超临界LPG燃料；感测燃料输送子系统中的LPG燃料的至少一种属性，该感测向控制系统提供关于LPG燃料的至少一种属性的数据；以及由控制系统响应于燃气涡轮的燃料流需求来控制液体LPG燃料从液体LPG燃料到超临界LPG燃料的转换，以用于被提供有超临界LPG燃料的燃气涡轮的动态控制和稳态操作。

本公开的第三方面提供了燃料调节和控制系统，用于被提供有液化石油气(LPG)的燃气涡轮的动态控制和稳态操作。燃料调节和控制系统设有用于LPG燃料的存储器；以及燃料输送子系统，该燃料输送子系统将存储器连接到燃气涡轮，其中燃料输送系统包括汽化器/热交换器。该汽化器/热交换器具有施加到其上的热量以加热从燃料输送子系统输送到其中的液体LPG燃料从而将液体LPG燃料转换成超临界LPG燃料，其中施加到其上的热量基于燃气涡轮的LPG燃料需求的函数。提供了一种包括可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统。该燃料输送子系统还包括液体燃料计量阀(LFMV)，PLC与该LFMV连接使得PLC能够向LFMV提供操作指令以控制LPG燃料沿燃料输送子系统的流动。燃气涡轮包括燃气涡轮核心控制件，该燃气涡轮核心控制件向控制系统提供燃气涡轮的至少一种操作数据。燃料输送子系统包括用于感测燃料输送子系统中LPG燃料的至少一种属性的至少一个传感器，该至少一个传感器将LPG燃料的至少一种属性的数据提供给控制系统。控制系统分析LPG燃料的至少一种属性的数据和燃气涡轮的至少一种操作数据，以用于在动态和稳态条件下动态控制到燃气涡轮的LPG燃料流。用于感测燃料输送子系统中的LPG燃料的至少一种属性的至少一个传感器包括多个压力传感器、多个温度传感器和LPG燃料属性仪器，诸如具有色谱能力的气相色谱仪和/或气体量热仪，包括但不限于沃泊(Wobbe)指数计。此外，燃料输送子系统包括串联的低压泵和高压泵，被串联的低压泵和高压泵增加燃料输送子系统中LPG燃料的压力。燃料输送子系统包括连接到至少高压泵的电动马达变速设备，诸如变频驱动(VFD)或开关磁阻(SR)马达。PLC与VFD/SR连接使得PLC能够向VFD/SR提供操作指令以控制至少高压泵的操作。

本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1示出了根据本公开的实施方案的燃料调节和控制系统的示意图；并且

图2示出了本公开所体现的燃料调节和控制系统的控制模式的示意图。

应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。

具体实施方式

首先，为了清楚地描述当前技术，当提及和描述用于发电厂的燃料调节和控制系统内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在可能范围内，通用行业术语将以与术语的接受含义一致的方式来使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。

此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如到涡轮发动机的燃料或通过涡轮的部件系统中的一者的燃料。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。

此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地说明。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。

在元件或层被称为“在…上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层的情况下，它可直接在另一个元件或层上、接合到、连接到或联接到另一个元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到另一个元件或层”、“直接连接到另一个元件或层”或“直接联接到另一个元件或层”时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

参考附图，图1示出了根据本公开的实施方案的燃料调节系统和控制系统10。该燃料调节系统和控制系统10包括燃料输送子系统100、包括可编程逻辑控制器(PLC)200的燃料和控制系统20，以及包括燃气涡轮发动机300(下文称为“燃气涡轮”)的涡轮机械。

在燃料调节系统和控制系统10中，液体LPG首先被转换或调节成超临界LPG，然后可基于该燃料调节系统和控制系统10的操作条件和需求而保持此相或被转换或调节成气态LPG。超临界LPG经由燃料输送子系统100朝向下游输送到燃气涡轮300。朝向下游流过调节系统和控制系统10的LPG燃料由燃料和控制系统20控制。

燃料输送子系统100包括用于液化石油气(LPG)的储罐102。如本文所述，一系列导管104、104L(用于液体燃料)、104SC(用于超临界燃料)、104G(用于气体燃料)互连该燃料输送子系统100的元件并将储罐102连接到燃气涡轮300。就燃料输送子系统100而言，LPG流是从燃料输送子系统100的最上游部件(储存罐102)朝向下游到燃料输送子系统100的末端(燃气涡轮300处)。

导管104L将储罐102连接到低压泵106和高压泵108。低压泵106和高压泵108有助于从储罐102抽出液体LPG并移动液体LPG燃料通过导管104L。另外，当液体LPG燃料沿导管104L朝向下游流动时，低压泵106和高压泵108增加了来自储罐102的对液体LPG燃料的总压力。

另外，当液体LPG燃料从储罐102中抽出时，液体LPG燃料流朝向下游移动，其中LPG燃料具有由至少一个燃料属性定义仪器测量的各种属性，该燃料属性定义仪器诸如但不限于气相色谱仪或气体量热仪(诸如沃伯指数计)或具有色谱能力的质谱仪(GC/WIM)126。在GC/WIM 126处，将液体LPG燃料的属性提供给燃料和控制系统20的可编程逻辑控制器(PLC)200。GC/WIM 126的燃料组成定义部件用于确定该液体LPG燃料的组成组分，包括但不限于定性和定量烃组成方面，诸如但不限于加热值、相对密度、蒸气压和马达辛烷数。GC/WIM 126的量热仪或沃伯指数部件测量液体LPG燃料气体的可互换性、液体LPG燃料的加热特性和液体LPG燃料输送能量的相对能力。来自GC/WIM 126的测量结果沿信号路径202馈送到PLC 200。信号路径202可以是来自GC/WIM 126(或本公开实施方案的任何提供数据的设备)的信号传输的任何形式。信号路径202向连接到燃料和控制系统20的元件提供并从其提供数据和信息/命令。

该燃料输送子系统100还包括电动马达变速设备，诸如但不限于连接到高压泵108的变频驱动器(VFD)或开关磁阻(SR)马达(VFD/SR)115。VFD/SR 115控制至少高压泵108的操作。在实施方案的某些方面，VFD/SR 115能够控制低压泵106和高压泵108两者。VFD/SR 115响应于沿信号路径202来自PLC 200的信号而控制至少高压泵108的操作，如本文所述。VFD/SR 115控制至少高压泵108的操作以在液体LPG燃料从高压泵108流动到压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0之后增加导管104L中的液体LPG燃料下游流的压力(下标“0”表示来自储罐102的“原始”液体LPG燃料)。

燃料输送子系统100还包括从泵106和高压泵108在导管104L中朝向下游流动的液体LPG燃料，该导管延伸经过一系列传感器(压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0)。压力传感器110 PT0和温度传感器112TE0在液体LPG燃料流过泵106、108之后对液体LPG燃料进行测量。压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0中的每个传感器沿信号路径202向燃料和控制系统20和PLC 200提供液体LPG属性信息和反馈(为了便于描述、说明和理解，并未示出所有路径202)。因此，液体LPG燃料通过燃料调节系统和控制系统10的流动受到管理和控制。压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0都包括嵌入式发射器启用部件，其使得液体LPG属性信息和反馈能够沿信号路径202发送到燃料和控制系统20以及PLC 200。

燃料导管104L从低压泵106和高压泵108将该液体LPG流朝向下游引导至液体燃料计量值(LFMV)114。LFMV 114由可编程逻辑控制器(PLC)200控制以允许液体LPG燃料以一定量流过其中，该量使得该液体LPG燃料能够在汽化器/换热器120中转化为超临界LPG燃料，如本文所述。LFMV 114计量下游的液体LPG燃料流，并且能够稳定地控制流速。LFMV 114可包括现在已知或下文出现的计量阀的任何构型，该计量阀能够计量液体LPG燃料流并稳定控制沿导管104L朝向下游的液体LPG燃料的流速。

从LFMV 114开始，在燃料输送子系统100中，液体LPG燃料沿导管104L朝向下游流动并经过压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL，其中“L”表示液体LPG燃料的“液体”。与压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0一样，压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200提供液体LPG属性信息和反馈。因此，通过燃料调节系统和控制系统10以及燃料输送子系统100的液体LPG燃料的朝向下游的流动受到管理和控制。压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL两者都包括嵌入式发射器启用部件，其使得液体LPG燃料属性信息和反馈能够沿信号路径202到达燃料和控制系统20以及PLC 200。

导管104L朝向下游引导至燃料输送子系统100中的反应器或汽化器/热交换器120。根据本公开的实施方案，燃料输送子系统100的汽化器/热交换器120可包括已知或下文出现的汽化器/热交换器120构型。根据实施方案的已知或下文出现的汽化器/热交换器120构型至少包括刚性非膨胀型壁，该刚性非膨胀型壁足够严密以承受其中的高压。根据实施方案的各方面，燃料输送子系统100中的汽化器/热交换器120构型使得热量能够施加到汽化器/热交换器120的内容物。热量可施加在汽化器/热交换器120内部或施加在汽化器/热交换器120的外部，并且经由正常热动力学通过壁传递。该施加的热量的源140可从(但不限于)电源获得，诸如(但不限于)电阻或伴热回路；该热源140可从外部引发的高温流体流(诸如但不限于油或水蒸汽(蒸汽))获得能量。

在汽化器/热交换器120中，热量被施加到汽化器/热交换器120壁的非膨胀型范围中的液体LPG燃料。当在高温下无膨胀时，在基本热动力学原理下，将该液体LPG燃料置于压力和温度的特定条件下，其中获得该液体LPG燃料的临界点。当该液体LPG燃料经受高于其临界点的压力和温度时，则液体LPG燃料为“超临界”。当LPG燃料在其临界温度以上加热并且在高于其临界压力下压缩时，该LPG燃料为“超临界”。在超临界区域中，LPG燃料现在是超临界LPG燃料，其表现出特定超临界属性并且具有介于液体和气体之间的中间行为。具体地讲，超临界流体(SCF)具有诸如类液密度、类气粘度、和介于液体和气体之间的扩散值之类的属性。

此外，燃料输送子系统100的汽化器/热交换器120沿信号路径202连接到燃料和控制系统20以及PLC 200，以接收和发送信息。汽化器/热交换器120沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200发送信息，诸如汽化器/热交换器120的温度和压力，以在该燃料和控制系统20以及PLC 200中帮助控制汽化器/热交换器120以及整个调节系统和控制系统10。具体地讲，汽化器/热交换器120向燃料和控制系统20以及PLC 200提供信息以向VFD 115和LFMV 114中的至少一者提供控制和操作参数。另外，汽化器/热交换器向PLC 200提供信息，以通过根据其操作原理调节从热源140进入的热需求来控制施加到液体LPG以将其转换为超临界LPG的热量。这可以是但不限于通过电阻或伴热调节电流，调节进入的高温流体诸如但不限于蒸汽或油的流动。

此时的超临界LPG燃料从燃料输送子系统100中的汽化器/热交换器120离开导管104SC。然后超临界LPG燃料朝向下游流动到另一组传感器，即压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC(其中“SC”表示超临界)。与上述传感器组一样，压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200提供LPG燃料属性信息和反馈。然而，在汽化器/热交换器120之后的燃料调节系统和控制系统10中的该位置处，压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200提供超临界LPG燃料属性信息和反馈。因此，液体LPG燃料通过燃料调节系统和控制系统10(包括燃料输送子系统100)的流动由压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC来管理和控制，该压力传感器和温度传感器也包括嵌入式发射器启用部件，该部件使得超临界LPG燃料属性信息和反馈能够沿信号路径202到达燃料和控制系统20以及PLC 200，以控制燃料调节系统和控制系统10以及燃料输送子系统100，如本文所述。

超临界LPG燃料通过燃料输送子系统100的导管104SC朝向下游流动，其中至少一个截流值(SOV)130定位在燃料和控制系统20中。SOV130允许超临界LPG燃料的流动在产生超临界LPG燃料之后停止。在实施方案的一个方面，SOV 130允许超临界LPG燃料的流动通过致动SOV 130手动停止。另选地，当调节系统和控制系统10中的任何状况被以下一系列传感器中的任一个传感器感测为异常时，SOV 130允许超临界LPG燃料的流动经由来自燃料和控制系统20的信号而停止：压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0、压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL；压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC；和/或压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC(将在下文描述)。另外，除此之外或另选地，SOV 130允许超临界LPG燃料在燃料和控制系统20中的流动经由来自燃料和控制系统20的信号而停止。根据实施方案的某些方面，LPG燃料的停止可以是因为在任何燃料输送子系统100位置处由连接到燃料和控制系统20的PLC 200的元件(包括但不限于GC/WIM 126、VFD/SR 115、LFMV 114、汽化器/热交换器120和/或热源140)感测到的任何异常状况。此外，SOV 130允许燃料和控制系统20中超临界LPG燃料的流动通过来自控制系统20的信号因为燃气涡轮(GT)子系统300在任何条件下经由GT核心控制件206(将在下文描述)感测到的异常状况而停止。此外，如果出于操作或安全相关条件的需要和合理性，燃料和控制系统20中可存在多个SOV 130部件。

随着超临界LPG燃料朝向下游流过燃料和控制系统20中的SOV 130，超临界LPG燃料然后流过另一系列传感器，即压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC(其中“SC”表示超临界)。与根据本公开的方面的其他传感器一样，压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC中的每一者经由信号线202连接到燃料和控制系统20。压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC中的每一者沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200提供LPG燃料属性信息和反馈，并且使得燃料和控制系统20能够适当地限定和管理LPG燃料在其液体、气体和/或超临界状态下通过燃料调节系统和控制系统10的流动，如本文所述。

在超临界LPG燃料通过一系列传感器(压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC)之后，导管104SC中的超临界LPG燃料朝向下游流动至燃料和控制系统20的燃料控制阀(FCV)136。FCV 136允许超临界LPG燃料以适当的速率受控流动，如燃料和控制系统20在被提供来自燃料调节系统和控制系统10部件的输入时所确定，如本文所述。在燃料输送子系统100的FCV 136处，FCV 136允许燃料根据燃气涡轮300在感测的操作条件下操作所需的燃料需求从其中通过。燃气涡轮300在感测的操作条件下操作所需的燃料需求由燃气涡轮核心控制件206提供。

以下描述燃气涡轮核心控制件206和燃气涡轮核心控制件206感测到的状况的进一步细节。为了便于理解，燃气涡轮核心控制件206感测燃气涡轮300中的状况，包括但不限于压缩机306排放压力、压缩机306速度、燃烧器304点火工况、低压涡轮压力、燃烧器304压力、燃气涡轮速度、负载310需求、动力涡轮308的温度和压力，以及现在已知或下文确定的其他此类燃气涡轮300的操作变量。由燃气涡轮核心控制件206感测的燃气涡轮300的特性提供的感测状况被提供给燃料和控制系统20的流量控制模块138。在燃料和控制系统20中，由燃气涡轮核心控制件206感测的燃气涡轮300的特性提供的感测状况通过算法210进行分析和评估(连同分别由PT 132SC和TE 134SC给出的超临界压力和温度，以及由GC/WIM 126测量和定义的LPG燃料组成)。可向燃料输送子系统100的部件提供反馈以用于增强和动态的操作，包括基于实时数据的动态操作。如本文所用，动态操作包括燃料和控制系统20分析和评估实时数据所需的操作修改。在所述实施方案的某些方面，可向其提供反馈以用于增强和动态的操作的燃料输送子系统100的部件包括但不限于低压泵106和高压泵108、LFMV 114、汽化器/热交换器120、来自汽化器/热交换器120的数据、热源140、来自热源140的数据以及FCV 136。

在燃料和控制系统20的FCV 136处，超临界LPG燃料流被节流以满足导管104G/104SC中GT 300下游的LPG燃料需求(此处“G”表示气态，并且“SC”表示超临界)；根据GT 300的操作条件，该燃料可为气相或超临界相。气体/超临界LPG燃料从导管104/104G/104SC馈送到燃气涡轮300的气体歧管302。在气体歧管302处，气体/超临界LPG燃料在所有燃料喷嘴/预混合器312之间分配。在一些情况下，气体/超临界LPG燃料在燃料喷嘴/预混合器内部与来自压缩机306的压缩流体(通常为空气)在进入燃烧器304之前组合。在一些情况下，气体/超临界LPG燃料与来自燃烧器304处的压缩机306的压缩流体(通常为空气)组合。然后在燃烧器304中点燃气体/超临界LPG燃料和压缩空气。此时点燃和膨胀的气体/超临界LPG燃料从燃烧器304被引导到(气体)动力涡轮308，其中气体动力涡轮308的旋转运动被传递到转子或轴309/311。转子或轴309从气体动力涡轮308机械连接到压缩机306以使压缩机306旋转。在一些情况下，转子或轴309可独立于转子或轴309/311以连接到负载310，该负载由转子或轴309/311的旋转驱动。此外，309/311可表示多个轴，所有轴都能够以不同的速度旋转，这取决于燃气涡轮(GT)300的设计和操作原理。负载310可以是任何适当的负载，诸如但不限于发电机、泵、另一个涡轮、机器或现在已知或下文出现的任何其他负载。

参照图1和图2，现在将描述燃料和控制系统20及其与燃料调节系统和控制系统10以及燃料输送子系统100的部件的相互作用。如所描述的，燃料和控制系统20包括PLC 200。PLC 200连接到燃料调节系统和控制系统10的多个元件，包括但不限于：一系列传感器，即压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0、压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL；压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC；和/或压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC；GC/WIM 126；VFD/SR 115以及通过VFD/SR 115的低压泵106和高压泵108；LFMV 114；汽化器/热交换器120；热源140；SOV 130、FCV 136和通过燃气涡轮核心控制件206的燃气涡轮300。如上所述，信号路径202将上述元件与燃料和控制系统20以及燃料调节系统和控制系统10的部件互连。

燃料和控制系统20包括PLC 200。PLC 200是可编程逻辑控制器，其被配置用于燃料调节系统和控制系统10的使用控制。在实施方案的一个方面，PLC 200可包括具有限制输入和输出(I/O)的小型模块化设备。在实施方案的其他方面，PLC 200可以包括大型设备，并且在其他方面，PLC 200可以联网到结合了燃料调节系统和控制系统10的发电厂的其他PLC和其他系统。PLC 200提供灵活、坚固且直接的控制器，在发电厂的恶劣环境中具有高可靠的自动化。在实施方案的各方面，PLC 200可以是任何现在已知的PLC或下文出现的PLC。

燃料和控制系统20包括流量控制模块138。流量控制模块138连接到FCV 136，并且从算法210接收数据，如本文所述。流量控制模块138连接到FCV 136以控制FCV 136的定位，从而在燃料调节系统和控制系统10中使超临界LPG燃料在被提供来自燃料调节系统和控制系统10的输入时以如燃料和控制系统20所指定的适当速率朝向下游流动。具体地讲，当由燃气涡轮核心控制件206确定的燃料需求确定燃气涡轮300在感测条件下操作所需的燃料需求时，FCV 136允许燃料从其中通过。

流量控制模块138接收来自燃料调节系统和控制系统10中燃料输送子系统100的各个部件的输入。流量控制模块138连接到作为燃料和控制系统20的部件的算法210。如图2所示，算法210从PLC 200接收关于燃料组合物xi数据的信号和数据，其中燃料组合物xi数据源自GC/WIM 126。此外，算法210从一系列传感器接收压力p和温度T的信号和数据：压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0、压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL；压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC；和/或压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC。该来自一系列传感器的压力p和温度T的信号和数据可由算法210根据需要用于系统控制目的。

算法210提供比重SG、比热比k和较低热值LHV的估计值的输出。该比重SG和比热比k被提供给流量控制模块138。流量控制模块138还设有由PT 132SC给出的压力p1，或者出于本公开的目的，可由专用于向流量控制件138馈送该值的任何附加压力传感器单独给出。该压力p1表示FCV 136的入口压力；并且与该比重SG、比热比k、气体燃料温度T和来自燃气涡轮核心控制件206的燃料需求一起用于限定该阀的位置。因此，燃料和控制系统20的流量控制模块138结合燃料调节系统和控制系统10的PLC 200可确定燃料输送子系统100的LFMV 114针对燃气涡轮300所需的燃料需求定位，其中燃气涡轮300所需的燃料需求从燃气涡轮核心控制件206提供到燃料和控制系统20的流量控制模块138以及燃料调节系统和控制系统10的PLC 200。此外，燃料和控制系统20的流量控制模块138与燃料调节系统和控制系统10的PLC 200结合可根据在FCV 136处遇到的超临界条件来确定针对燃气涡轮300所需的燃料需求的FCV 136定位，其中燃气涡轮300所需的燃料需求从燃气涡轮核心控制件206提供到燃料和控制系统20的流量控制模块138。

此外，根据实施方案的其他方面，具有流量控制模块138的燃料和控制系统20与PLC 200和算法210结合可确定优选的温度或热量“Q”以从热源140施加到汽化器/热交换器120。从热源140向汽化器/热交换器120施加确定的优选温度或热量“Q”可使得汽化器/热交换器120能够以高效率水平工作，以在所需温度下将液体LPG燃料转换为超临界LPG燃料。从热源140施加到汽化器/热交换器120的优选温度或热量“Q”可根据工艺变量的函数“f”来确定，该工艺变量诸如但不限于温度、压力和LPG流量需求。换句话讲，Q＝F(LPG需求)。此外，应用于汽化器/热交换器120的温度或热量“Q”可根据一个或多个标准燃料属性特性的函数来确定，该特性包括但不限于比体积v、比热cp、绝对粘度η、导热率λ和比焓h、临界温度Tc和/或临界压力pc。此外，该温度或热量“Q”可基于热源140的操作原理作为一个或多个可操作性变量的函数来确定，该可操作性变量包括但不限于关于电加热器的电阻，或进入的高温流体诸如蒸汽或油的热传导和对流参数。

此外，燃料和控制20可利用数据来确定燃料输送子系统100及其部件的所需实时操作条件。利用限定整个燃料调节系统和控制系统10以及燃料输送子系统100的实时操作条件的实时数据，可使用所感测的燃料压力、温度和组成(包括用于设定期望的FCV 136位置的FCV 136入口处的那些值)根据瞬时和实时值将FCV 136设定到期望位置。FCV 136的期望位置允许超临界LPG以适当的量通过其中以在动态和稳态条件下操作燃气涡轮300。

因此，本公开的实施方案提供了燃料调节系统和控制系统10、燃料和控制系统20，以及在超临界相中用LPG燃料操作燃气涡轮的相关方法。该实施方案包括燃料和控制系统20以及为该实施方案提供动态燃气涡轮燃料控制的具有超临界LPG属性的相关联的算法210启用软件。此外，如本文所述，在燃料调节系统和控制系统10中管理流可导致燃料调节系统和控制系统10以及处理超临界LPG燃料的燃料输送子系统100部件的耐久性增强。另外，能够评估热动力学燃料属性和LPG组成的仪器诸如气相色谱仪和量热仪(诸如沃伯指数计WIM)还使得燃料调节系统和控制系统10以及燃料输送子系统100能够在燃气涡轮300操作期间自动实时动态调节燃料流。

如本公开所体现的，燃料调节系统和控制系统10通过添加实时数据为燃气涡轮操作提供稳健性，该实时数据包括但不限于LPG密度、比热比、过热需求以及液相、气相和超临界相中的质量扩散范围的准确值。该实时数据可避免由燃料属性差异以及相应地操作波动引起的跳闸。此外，燃料调节系统和控制系统10可为燃气涡轮300操作提供多种LPG燃料组合物，包括但不限于包含甲烷、乙烷、己烷、戊烷、丙烷和丁烷中的至少一者的LPG燃料。

在实施方案中，燃料调节系统和控制系统10将液体LPG燃料从存储器或储罐102朝向下游输送到燃气涡轮300，同时将液体LPG燃料从液态转换为超临界状态。LPG燃料在燃料输送子系统100中流动并且该流动由燃料和控制系统20控制。导管104L中的液体LPG燃料流来自储罐102，具有向液体LPG燃料提供动力的低压泵106和高压泵108。如上所述，VFD/SR 115驱动高压泵108。VFD/SR 115通过来自燃料和控制系统20的信号驱动高压泵108。GC/WIM 126获得液体LPG燃料的组成信息，包括液体LPG燃料气体的可互换性、液体LPG燃料加热特性和液体LPG燃料在液体LPG燃料移动通过低压泵106和高压泵108之前输送能量的相对能力。在低压泵106和高压泵108之后，液体LPG燃料朝向下游流动到第一组传感器，即压力传感器110 PT0和温度传感器112 TE0。然后液体LPG燃料的流动由LFMV 114计量和控制，该LFMV允许朝向下游的流动，如由燃料和控制系统20所确定。在LFMV 114之后，液体LPG燃料的压力和温度由另一组传感器，即压力传感器116 PTL和温度传感器118 TEL感测。然后该液体LPG燃料进入反应器或汽化器/热交换器120。在汽化器/热交换器120中，通过热源140将热量施加到汽化器/热交换器120，以将液体LPG燃料加热至超临界LPG燃料。然后超临界LPG燃料朝向下游流动，并且再次使其压力和温度由压力传感器122 PTSC和温度传感器124 TESC感测，该传感器向燃料和控制系统20提供超临界LPG燃料热动力学属性信息和反馈。

超临界LPG燃料接下来在导管104SC中流动至SOV 130。在SOV 130之后，超临界LPG燃料的压力和温度再次由压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC感测，并且沿信号路径202向燃料和控制系统20以及PLC 200提供超临界LPG燃料热动力学属性信息和反馈，并且使燃料和控制系统20能够通过燃料调节系统和控制系统10管理超临界LPG燃料在其液体、气体和/或超临界状态下的流动。在压力传感器132 PTSC和温度传感器134 TESC之后，超临界LPG燃料随后以由燃料和控制系统20确定和控制的燃料需求量馈送通过FCV 136。流量控制模块138可基于关于燃气涡轮300及其部件的操作特性的燃气涡轮核心控制件206信息。

燃料调节系统和控制系统10结合燃料和控制系统20以及燃气涡轮300的操作信息和燃料需求使整个燃料调节系统和控制系统10能够提供液体LPG燃料到超临界LPG燃料的实时和动态控制和调节。因此，可使用感测的燃料压力、温度和组成特性中的至少一者根据瞬时、动态和实时的值，包括用于设置满足燃气涡轮300的燃料需求的期望FCV 136位置的FCV 136处的那些值，将FCV 136设置在期望位置。FCV 136的期望位置允许超临界LPG以适当的量通过其中以在动态和稳态条件下操作燃气涡轮300。

如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制可以可以组合和/或互换。除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个终止值，除非另外依赖于测量值的仪器的精度，否则可以指示所述值的 /-10％。

以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。