[发明专利]监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统

说明书

技术领域

本主题大体而言涉及燃气涡轮，且更特定而言涉及用于监视流体分离和/或监视阀健康的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮系统广泛地用于诸如功率发生的领域中。常规燃气涡轮系统包括压缩机、一个或多个燃烧器和涡轮。压缩空气在压缩机中生成且提供给燃烧器，在燃烧器中压缩空气与燃料混合并燃烧。热燃烧气体从燃烧器流到涡轮以便驱动燃气涡轮系统并生成功率。

在燃气涡轮系统中，燃料系统向燃烧器供应燃料。为了避免在燃烧器外部的非计划燃烧，燃料系统配置成分隔载运燃料的管道与载运诸如热空气或二次燃料的其它系统流体的管道。在许多燃气涡轮系统中，燃料系统利用惰性气体来分隔燃料与其它系统流体。在这样的燃气涡轮系统中，为了维持在燃料与其它系统流体之间的流体分离，燃料系统利用惰性气体来填充在载运燃料的管道与载运其它系统流体的管道之间的腔，且将惰性气体维持在高于燃料和其它系统流体压力的压力下。

目前，为了维持在燃气涡轮中的流体分离，分离燃料与其它系统流体的惰性气体可保持在恒定的预定压力。通过根据涡轮操作状态的最坏情况，向燃料和其它系统流体的历史最大压力添加安全裕度来确定预定压力。这种方法常常导致很高且过于保守的惰性气体压力要求，因为许多因素可影响到燃料和其它系统流体(例如进入涡轮的周围空气温度)的压力和在涡轮上的负荷。而当前方法的高惰性气体压力要求也导致了高惰性气体流率，较高的高压惰性气体存储要求和对于系统操作的不灵活的控制限制。

因此，需要用于监视燃气涡轮中的流体分离的新系统和方法，其考虑了惰性气体的所需压力的变化。

此外，在燃料系统内，阀用于控制燃料和其它系统流体的流动。这些阀的维护对于燃气涡轮系统的操作效率和安全性而言是至关重要的。例如，泄漏的阀可导致涡轮系统的计划外停机或者燃料与其它系统流体的危险混合。在目前，物理检查为确定燃料系统中阀的维护状态的主要方法。但物理检查为昂贵的且耗时的，因为它们常常需要使涡轮不操作。而且，难以经由物理检查来解决某些阀维护问题。

因此，需要用于监视在燃气涡轮中阀的健康以避免成本较高的停机的新系统和方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

在一个实施例中，一种用于监视燃气涡轮中的流体分离的方法，燃气涡轮具有与隔离腔流体连通的第一流体源腔和第二流体源腔。该方法包括：获得在第一流体源腔与隔离腔之间的压差；以及，比较压差与预定值。

在另一实施例中，本主题公开了一种燃气涡轮，其包括燃料腔，其具有包含在其中的燃料；流体腔，其具有包含在其中的流体；惰性腔，其与燃料腔和流体腔流动连通，惰性腔配置成选择性地维持在燃料与该流体之间的流体分离。该燃气涡轮还包括控制器，其配置成获得在燃料腔与惰性腔之间的压差。控制器还配置成比较压差与预定值。

在另一实施例中，本主题公开了一种用于监视阀的健康的方法。该方法包括：获得隔离腔和流体源腔中的至少一个的多个流体参数测量，隔离腔与源腔流动连通；确定多个流体参数测量随着时间的趋势；以及至少部分地基于流体参数测量随着时间的趋势来确立阀的维护状态。

在又一实施例中，本主题公开了一种燃气涡轮，其具有：源腔；隔离腔，其与源腔流动连通；以及，阀，其配置成选择性地调整在隔离腔与分离腔之间的流体流动。该燃气涡轮还具有控制器，其配置成获得在隔离腔与源腔中的至少一个的多个流体参数测量。控制器还配置成确定多个流体参数测量随着时间的趋势并且至少部分地基于流体参数测量随着时间的趋势来确立用于阀的维护状态。

参考下文的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将会更好地理解。合并于本说明书中并构成说明书的部分的附图示出了本发明的实施例且与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域技术人员的本发明的全面并可实施的公开，包括其最佳实施方式，参考附图在说明书中陈述，在附图中：

图1示出了根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮的燃料系统的框图，其中燃料系统的所有阀处于打开配置；

图2示出了处于正常操作模式的图1的燃料系统的框图，其中用黑色填充所标注的特定阀处于关闭配置；

图3示出了处于惰性净化(purge)模式的图1的燃料系统的框图，其中用黑色填充所标注的特定阀处于关闭配置；

图4示出了根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮的框图，其配置成隔离第一流体与第二流体；