[发明专利]用于加热蒸汽涡轮机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于加热(warming up)蒸汽涡轮机的系统和方法。

背景技术

常规联合循环发电机组大体上包括燃气涡轮机、热回收蒸汽发生器(HRSG)和蒸汽涡轮机。来自燃气涡轮机的废气(排气)可以用于生成蒸汽，蒸汽又在蒸汽涡轮机中膨胀以产生功。例如，蒸汽在蒸汽涡轮机中的膨胀可以旋转连接到发电机的转子以产生电力。

特别在蒸汽涡轮机的加热/热启动(heat-up)期间，蒸汽涡轮机和转子可能受到显著的瞬时热(thermal transients)。瞬时热又可以产生沿着转子的显著热应力，如果不小心地控制，该热应力可能减小转子的低循环疲劳、和/或可使用寿命。因此，加热/热启动限制可以应用于蒸汽涡轮机，以保证不超过蒸汽涡轮机和/或转子的最大设计加热率。由于来自燃气涡轮机的废气典型地用于加热蒸汽涡轮机，因此加热限制又可以应用于燃气涡轮机。在许多情况下，应用于燃气涡轮机的加热限制不与燃气涡轮机的实际测量参数关联，而是变为“替代”限制(“surrogate”limits)，如果满足，将保证也不超过实际限制。替代限制例如可以包括对燃气涡轮机的功率输出、和/或至燃气涡轮机的燃料流量的限制或保持。

尽管有效地限制蒸汽涡轮机和转子的加热率，但是在一些情况下应用于燃气涡轮机的替代限制可能由于局部操作条件的变化而不太精确、和/或成为非必要地限制。例如，对于给定的功率输出和/或燃料流量，环境温度或湿度的变化可能产生燃气涡轮机废气温度和/或废气流率的相应变化。因此，对燃气涡轮机的功率输出、和/或至燃气涡轮机的燃料流量的替代限制，可能不会产生为获得蒸汽涡轮机中的最佳加热率所期望的废气温度、和/或至热回收蒸汽发生器的废气流率。所以，用于加热蒸汽涡轮机和转子的改进系统和方法将是有用的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下描述中进行阐述，或者可以从该描述显而易见，或者可以通过本发明的实施而获悉。

本发明的一个实施例是一种用于加热蒸汽涡轮机的系统，该系统包括燃气涡轮机和可操作地连接到燃气涡轮机的控制器。控制器被编程为接收多个被测量输入信号，并且控制燃气涡轮机以产生具有期望能量的废气。第一被测量输入信号反映燃气涡轮机的被测量操作参数，并且第二被测量输入信号反映蒸汽涡轮机的操作参数。

本发明的另一个实施例是一种用于加热蒸汽涡轮机的方法，该方法包括：将多个被测量输入信号发送到控制器，其中第一被测量输入信号反映燃气涡轮机的被测量操作参数，并且第二被测量输入信号反映蒸汽涡轮机的操作参数。该方法还包括：基于多个被测量输入信号控制燃气涡轮机，并且产生来自燃气涡轮机的废气，其中废气具有期望能量。

附图说明

更特别地在说明书的剩余部分中阐述了包括对于本领域的普通技术人员来说是本发明的最佳模式的本发明的完整和允许公开，包括参考附图，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的示例性联合循环发电机组的简化方块图；

图2是根据本发明的一个实施例的蒸汽涡轮机的冷启动的示例性温度-流量分布；以及

图3是根据本发明的备选实施例的蒸汽涡轮机的热启动的示例性温度-流量分布。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的实施例，所述实施例的一个或多个例子在附图中示出。详细描述使用数字和字母标示来表示附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标示用于表示本发明的相似或类似部件。当在本说明书中使用时，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换地使用以使一个部件与另一个区分开并且不旨在表示单独的部件的位置或重要性。另外，术语“上游”和“下游”表示流体路径中的部件的相对位置。例如，如果流体从部件A流动到部件B，则部件A在部件B的上游。相反地，如果部件B接收来自部件A的流体流动，则部件B在部件A的下游。

每个例子作为本发明的解释而不是作为本发明的限制而被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本发明中进行修改和变化而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施例以产生又一个实施例。因此，本发明旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变型。