سيستم كنترلي كمپرسور هوا معرفي شده در اين نوآوري، يك سيستم كنترل جامع با هدف جلوگيري از رخداد پديده هايي مثل سرج و استال و حفظ پايداري سيستم در تمام محدوده عملكرد طراحي شده است. ناپايداري هاي مذكور به علت اِعمال بارهاي مكانيكي و حرارتي بزرگ بر پره ها ميتوانند منجر به تخريب كمپرسور گردند. بنابراين جلوگيري از ورود به چنين محدوده هايي از ناپايداري ميتواند روي راندمان، عمر قطعات و در نهايت هزينه هاي پروژه تأثيرات مطلوبي بگذارد. به همين منظور در طراحي و نوآوري حاضر سيستم كنترل يكپارچه به منظور كنترل موقعيت شيرهاي برچين كم‌فشار و پرفشار و پره‌هاي راهنماي ورودي كمپرسور طراحي و توسعه داده شد. در اين طراحي به منظور افزايش مقاومت سيستم موقعيت اين اجزا به صورت تابعي از دور محور كمپرسور و نيز دماي هواي ورودي به آن استخراج شد. با توجه به نرخ تغييرات سريع موقعيت پره‌هاي راهنما با دور و دماي ورودي كمپرسور در ابتداي بارگذاري تا باركامل، در اين نوآوري از يك سيستم سوئچينگ با دو كنترلر تناسبي و تناسبي-انتگرالي به منظور تسريع پاسخ سيستم و صفر كردن فراجهش استفاده شد. همچنين سيستم مورد ادعا ضمن حفظ پايداري سيستم، ميزان توليد آلاينده ها را با كنترل موقعيت شير برچين پرفشار و دبي هواي ورودي به محفظه احتراق و در نتيجه كنترل دماي شعله تا حد مطلوبي در بار جزئي كاهش مي‌دهد.

سيستم كنترلي يكپارچه توربين گاز دومحوره معرفي شده در اين نو¬آوري، سيستم كامل و فشرده¬اي است كه تمام جزئيات توربين در آن گنجانده شده است. مشخصه¬هايي همچون دما، فشار و سرعت در نقاط مختلف توربين گاز جهت كنترل اين سيستم پيچيده مورد استفاده قرار مي¬گيرد. كنترل وضعيت پايدار توربين در سرعت و بار مطلوب، ممانعت از ورود سيستم به محدوده¬هاي ناپايدار، حفظ پايداري شعله با حداقل آلايندگي، محدود كردن دماي ورودي توربين و محدود كردن نسبت فشار شيرهاي سوخت به منظور حفظ عملكرد پايدار آن‌ها مجموعه نكاتي هستند كه در طراحي اين سيستم كنترلي در نظر گرفته شده‌اند. بر اين اساس، سيستم كنترلي از چندين تنظيم كننده تشكيل شده است تا جريان سوخت مورد نياز براي محفظه احتراق را تأمين كند. از طرفي شرايط راه¬اندازي و توقف توربين گاز همواره مقارن با سرعت¬هاي اندك شفت مي-باشد. در اين سرعت¬هاي اندك، همواره امكان رخداد پديده¬هاي نامطلوبي نظير سرج و استال در كمپرسور هوا وجود دارد. روش¬هاي گوناگوني براي مواجهه با اين پديده¬هاي نامطلوب تاكنون ارائه شده است. در اين نوآوري، شير برچين كم¬فشار و شير برچين پرفشار جهت جلوگيري از پديده¬هاي سرج و استال طراحي شده است. از پره‌هاي راهنماي ورودي نيز جهت كنترل دبي هواي ورودي و جلوگيري از سرج و استال سيستم در تمام بازه عملكرد آن استفاده شد، براي اين منظور علاوه بر دور محور كمپرسور از دماي هواي ورودي نيز براي اصلاح موقعيت آن استفاده شد. در نهايت با طراحي كنترلر ACPL فشار خروجي كمپرسور با تنظيم جريان گرمايي محدود شده و از بروز سرج جلوگيري شد. عملا در بار كامل و زماني كه پره‌هاي راهنماي ورودي در بازشدگي كامل هستند، كنترلر ACPL كنترل سرج را به عهده دارد.

اختراع طراحي سيستم كنترل سوخت رساني محفظه احتراق توربين گاز شامل طراحي كامل سيستم كنترلي سوخت رساني محفظه احتراق توربين گاز مي باشد. كمينه كردن آلايندگي‏هاي Nox و CO به كمتر از ppm 25، حفظ پايداري شعله در تمام بازه عملكرد از استارت تا خاموشي و امكان تطبيق سيستم با تغيير نوع سوخت مجموعه مواردي هستند كه در اين نوآوري حاصل شده‌اند. براي اين مهم در سيستم جديد، سوخت از دو مسير مجزا به برنرها هدايت شده و قابليت تشكيل شعله Diffusion از سوخت مسير اوليه و تشكيل شعله Premix از مسير ثانويه و نيز تركيبي از اين حالات را دارد. با علم به اينكه شعله Diffusion از پايداري بالايي برخوردار بوده اما آلايندگي بالايي دارد و بالعكس شعله Premix از سطح آلايندگي پاييني برخوردار بوده اما شعله‌اي ناپايدار است؛ در اين نوآوري با تنظيم نسبت سوخت بين شيرهاي اوليه و ثانويه علاوه بر تشكيل شعله پايدار، دماي شعله در محدوده بهينه (مطابق شكل 1.2) به منظور كمينه كردن آلودگي تنظيم شد. اين مهم براي توربين IGT25 عملياتي شده كه نرخ توزيع سوخت در دو مسير مطابق شكل2.2 به دست آمد. با توجه به اين شكل در ابتداي راه‌اندازي كه حاشيه پايداري شعله كم است، سوخت صرفا از مسير اوليه تزريق شده و شعله Diffusion و پايدار دارد. در ادامه با افزايش دماي شعله (بار) تا بار كامل از يك شعله تركيبي استفاده شده است. در اين طراحي با كنترل بهينه نسبت سوخت دو مسير، شعله‌اي پايدار با كمترين سطح آلايندگي حاصل شده است. از جمله قابليت‌هاي ديگر در طرح جديد امكان تطبيق بهينه شعله (بسته به شرايط مختلف) از يك حالت به حالت ديگر است. هم‌چنين با تحليل مدل شيرهاي سوخت به صورت نازل همگرا- واگرا تدابيري انديشيده شد كه عملكرد مناسب سيستم كنترل در هر دو ناحيه چوك و زيرصوت برآورده شده و از ناپايداري سيستم جلوگيري شود. در اين طراحي با استفاده از يك ساختار كنترلي بهينه براي هر شير علاوه بر حفظ سيستم در محدوده پايدار سعي در كاهش نوسانات و افزايش عملكرد كنترلي شد. با توجه به تاثير زياد نوع سوخت در رفتار ديناميكي مجموعه، سيستم طراحي شده قابليت تطبيق اتوماتيك با نوع سوخت ايستگاه را داشته و صرفاً با وارد شدن مشخصات سوخت ايستگاه، اصلاحات لازم در كنترلر به صورت اتوماتيك انجام خواهد پذيرفت كه هدف از اين مهم دستيابي به عملكرد بالا و نيز تضمين پايداري و كاهش نوسانات است.

اختراع روش تعيين محدوده پايداري استاتيكي محفظه احتراق توربين گاز، روشي نوين جهت تعيين كمي محدوده خاموشي شعله و ارزيابي كيفي رفتار شعله در نزديكي شرايط خاموشي است كه كاربرد آن در تحليل، طراحي و بهينه‌سازي محفظه‌هاي احتراق توربين‌هاي گاز مي‌باشد. اساس اين روش مبتني بر شبيه‌سازي عددي جريان واكنشي در محفظه احتراق توربين گاز با استفاده از ابزار ديناميك سيالات محاسباتي، استفاده از نتايج شبيه‌سازي عددي جريان واكنشي در محفظه احتراق و پس‌پردازش نتايج مزبور، و در نهايت تخمين محدوده خاموشي و يا ارزيابي فرآيند خاموشي بر مبناي خروجي‌هاي پس‌پردازش نتايج شبيه‌سازي عددي مي‌باشد. با تلفيق روش تعيين كمي محدوده خاموشي شعله و روش ارزيابي كيفي رفتار شعله در نزديكي شرايط خاموشي مورد ادعا، محدوده و رفتار پايداري شعله آشفته در هر نوع محفظه احتراق توربين گاز كه در آن از نواحي بازچرخش جهت پايدارسازي شعله استفاده شده، با دقت مطلوب كاربردهاي مهندسي پيش‌بيني مي‌گردد.

روش مورد ادعا مربوط است به چيدمان‌هاي مختلف تزريق چندمرحله‌اي سوخت در محفظه‌هاي احتراق موتورهاي توربين گاز به منظور كنترل ميزان آلاينده‌ها و حاشيه پايداري شعله در كل محدوده كاري پايا و گذراي توربين، در شرايط محيطي متنوع و با استفاده از سوخت‌هاي مختلف. با استفاده از تزريق چندمرحله‌اي سوخت همچنين مي‌توان عملكرد اشتعال، ميزان راندمان احتراق و پروفيل دماي خروجي محفظه در شرايط كاري مختلف را نيز بهينه نمود. در چيدمان عمومي روش مورد ادعا، فضاي احتراق شامل يك يا چند محفظه احتراق و هر محفظه شامل يك يا چند مجموعه برنر و هر برنر شامل يك يا چند مسير سوخت مجزا بوده و مقدار سوخت مسيرهاي سوخت‌رساني مختلف بر حسب نيازمندي‌هاي كاربردي موتور توسط سيستم كنترل آن تعيين مي‌گردد. با تلفيق روش‌هاي تزريق چندمرحله‌اي سوخت، كاركرد موتور در شرايط مختلف بهينه مي‌شود. اساس روش مورد ادعا مبتني است بر تنظيم دبي سوخت مسيرهاي مختلف سوخت‌رساني منتهي به فضاي هندسي مربوط به احتراق، بر مبناي يك استراتژي تقسيم سوخت معين. استراتژي تقسيم سوخت محفظه به عنوان بخشي از واحد كنترل موتور، نحوه تقسيم سوخت (يا سوخت‌هاي مختلف) بين نواحي گوناگون فضاي احتراق را برحسب مجموعه داده‌هاي عملكردي موتور و شرايط محيط كاري آن تعيين مي‌كند. با استفاده از اين روش، نحوه توزيع سوخت (و لذا استوكيومتري) در نواحي مختلف فضاي احتراق كنترل شده و كاركرد موتور در شرايط مختلف بهينه مي‌گردد. روش مورد ادعا قابل اعمال به كليه انواع توربين‌هاي گاز زميني و هوايي در سايزهاي ميكرو تا ماكرو بوده و مي‌تواند به همراه رويكردهاي كنترل توزيع هواي ورودي و يا به تنهايي مورد استفاده قرار گيرد. همچنين روش مزبور قابل اعمال به پيكربندي‌هاي گوناگون سيكل توربين و نيز پيكربندي‌هاي مختلف محفظه احتراق مي‌باشد.

در اين اختراع، يك روش جديد براي توليد روتور در بخش كمپرسور محوري توربين گاز ارائه شده است. در اين روش ابتدا ديسك‌ها تا اندازه نهايي ماشين¬كاري مي‌شوند و سطوح مورد نظر براي اتصال جوش‌ها با دقت لازم ماشين¬كاري نهايي مي‌شوند. سپس، پيش از انجام جوشكاري پرتو الكتروني، قطعات به گونه‌اي روي هم چيده مي‌شوند كه كمترين ميزان لنگي نسبت به محور روتور حاصل شود. در مرحله جوشكاري نيز موقعيت شروع جوش در هر اتصال به گونه‌اي نسبت به ساير اتصال‌ها تنظيم مي‌شود كه هم‌افزايي اعوجاج جوش‌هاي مختلف به حداقل برسد. پس از انجام جوشكاري، سطوح مبنا براي ماشين-كاري به گونه‌اي اصلاح مي‌شوند و موقعيت محور روتور به گونه‌اي تغيير داده مي‌شود كه لنگي ايجاد شده در اثر جوشكاري به حداقل برسد.