尤其用于电动驱动的机动车辆的燃气轮机系统、以及机动车辆和方法
一种尤其用于操纵电动驱动的机动车辆(300)中的发电机(320)的燃气轮机系统(100；310)包括至少一个燃气轮机(102)和至少一个控制单元(190)。燃气轮机(102)包括至少一个涡轮机叶轮(152)和至少一个燃烧室(120)，该至少一个燃烧室被设置成用于燃烧燃烧室中的燃料‑空气混合物并且与涡轮机叶轮(152)流体连接，以将气体流从燃烧室(120)引导至涡轮机叶轮(152)。燃气轮机(102)包括至少一个注水组件(142，144)，该至少一个注水组件被设计成向气体流添加水。控制单元(190)被设计成控制借助于注水组件(142，144)向气体流添加的水量。燃气轮机(102)被设计成在预设的第一运行类型中以至少接近化学计量的燃料‑空气混合物运行，其中由此产生的气体流的温度适用于在涡轮机叶轮(152)的区域中引起大于涡轮机叶轮(152)的临界温度的温度，并且控制单元(190)被设计成控制水量，使得涡轮机叶轮(152)的区域中的由此产生的水‑气体混合物的温度小于涡轮机叶轮(152)的临界温度并且大于阈值温度。
发明专利
CN202280085537.5
2022-11-16
CN118451245A
2024-08-05
F02C3/30(2006.01)
尼古拉斯·迈克尔·布罗达%霍尔格·阿恩特
尼古拉斯·迈克尔·布罗达;霍尔格·阿恩特
德国迪伦堡-曼德巴赫;
北京市汉坤律师事务所
王其文%张涛
德国;DE
1.一种尤其用于操纵电动驱动的机动车辆(300)中的发电机(320)的燃气轮机系统(100；310)，所述燃气轮机系统包括燃气轮机(102)和控制单元(190)， 其中，所述燃气轮机(102)包括至少一个涡轮机叶轮(152)和至少一个燃烧室(120)，所述至少一个燃烧室被设置成用于燃烧所述燃烧室中的燃料-空气混合物并且与所述涡轮机叶轮(152)流体连接，以将气体流从所述燃烧室(120)引导至所述涡轮机叶轮(152)， 其特征在于， 所述燃气轮机(102)包括至少一个注水组件(142，144)，所述至少一个注水组件被设计成向所述气体流添加水， 其中： 所述控制单元(190)被设计成控制借助于所述注水组件(142，144)向所述气体流添加的水量， 所述燃气轮机(102)被设计成在预设的第一运行类型中以第一燃料-空气混合物运行，其中，由此产生的所述气体流的温度适用于在所述涡轮机叶轮(152)的区域中引起大于所述涡轮机叶轮(152)的临界温度的温度，并且 所述控制单元(190)被设计成控制所述水量，使得所述涡轮机叶轮(152)的区域中的由此产生的水-气体混合物的温度小于所述涡轮机叶轮(152)的临界温度并且大于阈值温度。 2.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述注水组件(142，144)的注水区域(BW)相对于所述燃烧室(120)布置，使得所述注水区域(BW)中的气体流至少在很大程度上不再包含所述燃料-空气混合物的燃烧成分。 3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述第一燃料-空气混合物是至少近似化学计量的。 4.根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述阈值温度至少部分地由借助于所述注水组件(142，144)将水预热所需的温度确定。 5.根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述阈值温度至少部分地由用于将所述燃气轮机(102)的燃料预热和/或用于操纵所述燃气轮机系统的排气净化设备所需的温度确定。 6.根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统，其特征在于至少一个传感器(160)，所述至少一个传感器被设计成检测指示所述涡轮机叶轮(152)的区域中的温度的至少一个测量变量，其中，所述控制单元(190)被设计成至少部分地基于检测到的所述测量变量控制所述水量。 7.根据权利要求6所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述至少一个传感器(160)包括温度传感器，所述温度传感器布置在所述涡轮机叶轮(152)的区域中或其下游，并且所述控制单元(190)被设计成至少部分地基于借助于所述温度传感器检测到的温度控制所述水量。 8.根据权利要求6或7所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述至少一个传感器(160)包括氮氧化物传感器，并且所述控制单元(190)被设计成至少部分地基于所述氮氧化物传感器的信号控制所述水量。 9.根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述控制单元(190)被设计成，还至少部分地基于所述燃气轮机(102)的燃料通过量、所述燃气轮机(102)的空气通过量、所述燃气轮机(102)运行所凭借的燃料-空气混合物的混合比例、所述烟气的成分和/或所述燃烧室(120)内的压力控制所述水量。 10.根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述控制单元(190)被设计成还以如下方式控制所述水量，使得根据所述水量优化，尤其最大化所述燃气轮机的效率。 11.根据权利要求10所述的燃气轮机系统，其特征在于，所述燃气轮机的效率关于所述燃烧室中的运行过程的至少一个过程参数优化，尤其最大化。 12.根据权利要求11连同权利要求4所述的燃气轮机系统，其中，所述至少一个过程参数包括在进入所述燃烧室(120)时借助于所述注水组件(142，144)向所述气体流添加的水的注入温度，并且所述阈值温度至少近似地与用于至少将所述水量预热到所述注入温度所需的温度相对应。 13.根据权利要求12连同权利要求5所述的燃气轮机系统，其中，所述阈值温度至少近似地与还用于将所述燃料预热所需的温度相对应。 14.一种机动车辆(300)，所述机动车辆包括根据前述权利要求之一所述的燃气轮机系统(310)。 15.根据权利要求14所述的机动车辆，其特征在于至少一个电动驱动装置(342a，342b)和发电机(320)，所述发电机被设置成用于为所述至少一个电动驱动装置(342a，342b)发电，其中，所述燃气轮机系统(310)被布置成用于操纵所述发电机(320)。 16.根据权利要求15所述的机动车辆，其特征在于至少一个电能储存设备(330)，所述至少一个电能储存设备被设计成储存借助于所述发电机(320)产生的电能并且将储存的电能提供给所述至少一个电动驱动装置(342a，342b)。 17.一种用于操纵燃气轮机系统(100；310)的方法(400)，所述燃气轮机系统包括燃气轮机和控制单元，其中，所述燃气轮机包括：至少一个涡轮机叶轮；至少一个燃烧室，所述至少一个燃烧室被设置成用于燃烧所述燃烧室中的燃料-空气混合物并且与所述涡轮机叶轮流体连接，以将气体流从所述燃烧室引导至所述涡轮机叶轮；以及至少一个注水组件，所述至少一个注水组件被设计成向所述气体流添加水， 其中： 所述燃气轮机被设计成在预设的第一运行类型中以第一燃料-空气混合物运行，其中由此产生的气体流的温度适用于在所述涡轮机叶轮的区域中引起大于所述涡轮机叶轮的临界温度的温度， 其中，所述方法包括： 借助于所述控制单元接收(410)指示所述涡轮机叶轮的区域中的温度的至少一个输入信号； 借助于所述控制单元产生(420)用于控制借助于所述注水组件添加到所述气体流中的水量的控制信号，使得所述涡轮机叶轮的区域中的由此产生的水-气体混合物的温度小于所述涡轮机叶轮的临界温度并且大于阈值温度；以及 借助于所述控制单元将所述控制信号输出(430)至所述注水组件。 18.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码的部分，所述程序代码的部分在燃气轮机系统的控制单元的处理器装置上执行的情况下，使得所述控制单元执行根据权利要求17所述的方法。