專利名稱：燃氣透平及其聯(lián)合設備與壓力調(diào)節(jié)方法及計算機程序的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣透平，其動態(tài)和靜態(tài)葉片可被充分冷卻，從而可使其運行故障被減少到最小程度。本發(fā)明還涉及燃氣透平聯(lián)合設備、冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法以及可在計算機上實現(xiàn)所述方法的計算機程序。
現(xiàn)有技術(shù)采用來自壓縮機的空氣來冷卻透平的動態(tài)和靜態(tài)葉片。但若采用壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)，則由透平中取出的功將要減少。如果采用蒸氣來取代空氣作為冷卻介質(zhì)，則可節(jié)省用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻空氣，同時使透平可利用的功增加相應數(shù)量，從而提高產(chǎn)生效率。


圖15為一個采用蒸氣冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的燃氣透平的部分剖視圖。圖16框圖表明一個采用蒸氣冷卻高溫部件的燃氣透平聯(lián)合設備。在這一燃氣透平聯(lián)合發(fā)電設備中，燃氣透平排氣中包含的熱能可被熱再生蒸氣發(fā)生器(HRSG)370重復利用。由燃氣透平再利用排氣中熱量所產(chǎn)生的高溫高壓蒸氣首先用于驅(qū)動高壓蒸氣透平350，從而使與其相連的發(fā)電機355進行發(fā)電。
使高壓蒸氣透平350運轉(zhuǎn)的蒸氣通過配置在燃氣透平主軸310中的蒸氣供給管道311引導到動態(tài)葉片321。蒸氣還通過配置在燃氣透平室外的蒸氣供給口330供給到靜態(tài)葉片325。在動態(tài)葉片321和靜態(tài)葉片325中分別配置有冷卻介質(zhì)的相應流通通道，被引導到動態(tài)葉片321和靜態(tài)葉片325的蒸氣在流過這一冷卻介質(zhì)通道的同時通過通道的內(nèi)表面吸收燃氣中的熱量，然后排放到流通通道之外。此后，對動態(tài)葉片321進行冷卻的蒸氣通過配置在燃氣透平主軸310中的蒸氣再利用管道312被引導到透平外，對靜態(tài)葉片325進行冷卻的蒸氣由蒸氣再利用出口331被引導到透平外。
所述冷卻蒸氣被引導到混合室360并在此與冷卻燃燒室尾管等部件的冷卻蒸氣混合，混合后的蒸氣被用作驅(qū)動中壓蒸氣透平351和低壓蒸氣透平352的工作介質(zhì)。驅(qū)動中壓蒸氣透平351和低壓蒸氣透平352的蒸氣被蒸氣冷凝器365冷凝成可循環(huán)利用的水，供給到HRSG370，再次重復上述過程。
當燃氣透平的負荷增加時，用于進行燃燒的空氣數(shù)量隨負載的增加而增加，從而使室內(nèi)壓力增高。如果室內(nèi)壓力高于動態(tài)和靜態(tài)葉片中的蒸氣壓力，燃氣可能會由配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片上的冷卻空氣孔反流到動態(tài)和靜態(tài)葉片中的冷卻介質(zhì)通道，從而使動態(tài)和靜態(tài)葉片過熱，引起燃氣透平出現(xiàn)故障(運行中止)。因此，需要對其進行控制，使室內(nèi)壓力一直處于小于動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的狀態(tài)下。
但由于燃氣透平的熱容量小于HRSG的熱容量，室內(nèi)壓力會隨負載的增加而很快增加。另一方面，HRSG和蒸氣透平等蒸氣系統(tǒng)的熱容量較大，因為它們采用水作為工作介質(zhì)。因此，在負載發(fā)生變化時，蒸氣的供給可能不會立即反應和跟上這種變化。這樣，在應用蒸氣冷卻的現(xiàn)有技術(shù)燃氣透平中，冷卻蒸氣的供給不能迅速響應負載的變化，燃氣透平可能會因此而產(chǎn)生故障，特別是當負載急劇增加時。
如果動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻介質(zhì)通道的進口和出口之間的差壓較小，則冷卻蒸氣難于流通，動態(tài)和靜態(tài)葉片的過熱可能會引發(fā)故障。例如，在動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣透平下游或動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣供給系統(tǒng)上游出現(xiàn)某些異常時，動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻介質(zhì)通道進口和出口間的差壓可能變小，從而使流到動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣數(shù)量減少，動態(tài)和靜態(tài)葉片的過熱可能會引起燃氣透平出現(xiàn)故障。
日本專利NO.2,685,336號公開了一種可克服上述缺點的燃氣透平聯(lián)合設備。在這種燃氣透平聯(lián)合設備中，在檢測燃氣通道壓力工作參數(shù)的壓力檢測器信號上增加一個適當?shù)钠昧浚瑢⒋诵盘栕鳛檎魵鈮毫χ枚ㄐ盘栞敵?，從而可控制冷卻蒸氣的壓力不會降低到小于燃氣壓力加上偏置量的程度。但在這一燃氣透平聯(lián)合設備中，供給動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣流量由一個蒸氣流量控制裝置來進行控制，而所述控制裝置安裝在作為高溫部件的動態(tài)和靜態(tài)葉片的上游。因此，對蒸氣壓力的反應較慢，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力增長可能跟不上室內(nèi)壓力的增高。結(jié)果，由于燃氣的反流，燃氣透平的故障不能被有效減少。
按本發(fā)明的一個方面，所提供的燃氣透平包括至少一個處于高溫和需要冷卻的高溫部件；一個向高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置；一個配置在高溫部件下游、用于調(diào)節(jié)供給高溫部件的冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；以及一個控制裝置，所述控制裝置根據(jù)冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
在所述具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平中，為使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片等高溫部件的蒸氣壓力大于室內(nèi)壓力，在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游配置了用于調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置-例如閥門等。在現(xiàn)有技術(shù)中，閥門等裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的上游，以控制動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力并使其高于室內(nèi)壓力。但是，由于位于動態(tài)和靜態(tài)葉片上游的HRSG等冷卻蒸氣供給裝置具有較大的熱容量，對這些裝置供給的蒸氣流量和壓力難于進行調(diào)節(jié)和變化。這樣，冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力主要取決于動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游情況。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，即使配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片上游的調(diào)節(jié)裝置進行調(diào)節(jié)，冷卻蒸氣壓力也難于改變。
在本發(fā)明的燃氣透平中，由于閥門等調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游，因此可在較大的范圍內(nèi)對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力進行調(diào)節(jié)和控制。結(jié)果，隨著室內(nèi)壓力的波動，動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力均可控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平的故障停機，保證其穩(wěn)定運行。例如，對冷卻蒸氣壓力的控制方法可以是使冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力之間的比值保持為一個定值，使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力總是高于室內(nèi)壓力。燃氣透平中需要冷卻的高溫部件包括動態(tài)葉片、靜態(tài)葉片、轉(zhuǎn)盤、透平主軸等，但本發(fā)明特別針對燃氣透平中動態(tài)葉片和靜態(tài)葉片的冷卻問題。
高溫部件的下游指的是高溫部件出口和蒸氣冷凝器之間的部分。也就是說，冷卻高溫部件的蒸氣在該處由氣態(tài)恢復到液態(tài)。蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置可配置在所述區(qū)域內(nèi)的任何一處，但最好配置在中壓蒸氣透平和低壓蒸氣透平等大量消耗蒸氣的裝置之前。因為，如果有一個大量消耗蒸氣的裝置位于蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置的下游，在對蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置進行調(diào)節(jié)時，蒸氣將很快流入下游裝置，使上游壓力迅速變化。例如，最好采用IP-GV30和IP-TB40作為高溫部件冷卻蒸氣的壓力調(diào)節(jié)裝置，將它們配置在作為高溫部件的動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游和中壓蒸氣透平的上游。在中間還可插入配置一個中間加熱器。即使在這種情況下，當對IP-GV等裝置進行調(diào)節(jié)時，蒸氣也將很快流入到下游裝置，從而使上游蒸氣壓力很快產(chǎn)生變化。
在冷卻作為高溫部件的動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣被分流并流入蒸氣冷凝器時，動態(tài)和靜態(tài)葉片出口到蒸氣冷凝器的部分成為高溫部件的下游。在這種情況下，調(diào)節(jié)分流到蒸氣冷凝器的冷卻蒸氣流量的閥門等裝置成為高溫部件冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置。在蒸氣冷凝器中，當蒸氣恢復為液態(tài)水時產(chǎn)生壓力陡降，因此最好將蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置配置在高溫部件的下游和蒸氣冷凝器的上游，以調(diào)節(jié)壓力和使上游壓力產(chǎn)生快速變化。在冷卻蒸氣被分流后，蒸氣不僅被送至蒸氣冷凝器，還被送至中壓蒸氣透平。
按本發(fā)明的另一個方面，所提供的燃氣透平包括至少一個處于高溫和需要冷卻的高溫部件；一個向高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置；一個配置在高溫部件下游、用于分流冷卻蒸氣的分流通道；一個通過改變流入分流通道的冷卻蒸氣數(shù)量而調(diào)節(jié)供給高溫部件的冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；以及一個控制裝置，所述控制裝置根據(jù)冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
所述燃氣透平包括一個配置在燃氣透平動態(tài)或靜態(tài)葉片下游的冷卻蒸氣分流通道。為控制冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力，最好在盡可能接近控制對象的處所配置一個閥門等一類的壓力調(diào)節(jié)裝置，以便對壓力進行控制。在所述燃氣透平中，冷卻蒸氣被引入配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游和進入混合室和HRSG之前部位的冷卻蒸氣分流通道，借此可對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力進行調(diào)節(jié)。在這種結(jié)構(gòu)安排下，由于動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力可比上述燃氣透平得到更快的調(diào)節(jié)，即使在室內(nèi)空氣壓力突然升高的情況下，也可使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力迅速隨之升高。這樣，就可減少燃氣透平的故障停機，使其可穩(wěn)定的運行。
按本發(fā)明的再一個方面，所提供的控制裝置可調(diào)節(jié)供給燃氣透平中需要冷卻的高溫部件的冷卻蒸氣壓力。所述燃氣透平包括一個向高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置；一個用于調(diào)節(jié)冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置。控制裝置包括一個處理器，所述處理器可對冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力進行比較并產(chǎn)生和輸出一個使調(diào)節(jié)裝置運作的信號，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平，即控制裝置根據(jù)處理器的輸出信號來控制所述調(diào)節(jié)裝置。
所述控制裝置控制具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平，在所述燃氣透平中，閥門等動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游?？刂蒲b置比較室內(nèi)壓力與冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力，并根據(jù)比較的結(jié)果控制動態(tài)和靜態(tài)葉片的調(diào)節(jié)裝置。由于閥門等壓力調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游，控制裝置對調(diào)節(jié)裝置的控制可使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力，對冷卻蒸氣壓力的控制具有良好的響應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。這樣，在室內(nèi)壓力有波動的情況下，冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力總是被控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平的故障停機，使其可穩(wěn)定運行。
按本發(fā)明的再一個方面，所提供的控制裝置可調(diào)節(jié)供給燃氣透平中動態(tài)或靜態(tài)葉片等需要冷卻部件的冷卻蒸氣壓力。所述燃氣透平包括一個向高溫部件供給蒸氣的蒸氣供給裝置；一個調(diào)節(jié)冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置；以及一個測量冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置。所述控制裝置包括一個計算器，所述計算器可計算冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力之間的差異，并可根據(jù)它們之間壓力差的變化率置定調(diào)節(jié)裝置的運作速率，即所述控制裝置根據(jù)計算器的信號控制所述調(diào)節(jié)裝置。
所述控制裝置控制具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平，在所述燃氣透平中，閥門等動態(tài)和靜態(tài)葉片調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游。所述控制裝置根據(jù)動態(tài)和靜態(tài)葉片中的壓力與室內(nèi)壓力之間的壓力差確定調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)速度，并按該調(diào)節(jié)速度控制調(diào)節(jié)裝置。例如，當控制裝置判定室內(nèi)壓力突然增加、動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力與室內(nèi)壓力之差的變化大于某一置定值時，所述控制裝置控制作為調(diào)節(jié)裝置的閥門很快開通或關(guān)閉。如上所述，在室內(nèi)壓力急劇升高并接近用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力時，閥門快速開通或關(guān)閉，從而使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力快速變化。這樣，在室內(nèi)壓力發(fā)生突然變化的情況下，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力也可保持高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少出現(xiàn)故障的可能性。不僅對閥門等冷卻蒸氣壓力控制裝置的調(diào)節(jié)速度可以進行控制，而且還可對閥門開通或關(guān)閉的程度進行控制。這樣，對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力可進行更快地調(diào)節(jié)，從而可進一步減少燃氣透平出現(xiàn)故障的可能性。
按本發(fā)明的再一個方面，為蒸氣冷卻燃氣透平中的高溫部件提供了一種冷卻蒸氣的壓力調(diào)節(jié)方法，所述方法可使高溫部件中的冷卻蒸氣壓力保持在高于燃氣透平室內(nèi)壓力的水平。所述方法包括測量冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力；比較冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力；和根據(jù)冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力之間的差異來控制冷卻蒸氣壓力。
這種冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法適用于具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平，在所述燃氣透平中，閥門等用于調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游。在所述方法中，對調(diào)節(jié)裝置進行控制，使用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力。由于通過控制配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片下游的閥門等壓力調(diào)節(jié)裝置可調(diào)節(jié)用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力，所以對動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力的控制具有良好的反應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。這樣，隨著室內(nèi)壓力的波動，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力可被控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少出現(xiàn)故障的可能性，使其穩(wěn)定運行。此外，通過一個程序可使計算機執(zhí)行所述冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法，即采用計算機來實現(xiàn)所述冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法。
按本發(fā)明的再一個方面，所提供的計算機程序使得可在計算機上實現(xiàn)本發(fā)明所述的冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法。
按本發(fā)明的再一個方面，所提供的燃氣透平聯(lián)合設備包括一個燃氣透平，所述燃氣透平包括至少一個處于高溫和需要冷卻的部件，所述燃氣透平排放出排氣；一個利用所述排氣產(chǎn)生蒸氣的蒸氣發(fā)生器；一個引導蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣到所述高溫部件的管道；一個配置在所述管道中和位于所述高溫部件下游的調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)管道中輸送到高溫部件的蒸氣壓力；一個用于測量高溫部件蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；一個根據(jù)蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置、使蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力的控制裝置；以及一個由所述蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣所驅(qū)動的蒸氣透平。
所述燃氣透平聯(lián)合設備為一個包含蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平聯(lián)合設備，在所述設備中，閥門等調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游。所述調(diào)節(jié)裝置由控制裝置進行控制，從而使用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力。由于在所述燃氣透平聯(lián)合設備中包括一個燃氣透平，而在所包括的燃氣透平中，閥門等配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片下游的壓力調(diào)節(jié)裝置受控調(diào)節(jié)用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力，因此對動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力控制具有良好的反應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。這樣，隨著室內(nèi)壓力的波動，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力可總被控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少出現(xiàn)故障的可能性，使設備能夠穩(wěn)定運行。由于整個設備可穩(wěn)定運行，所以即使在仲夏季節(jié)白天等情況下出現(xiàn)了電力需求的突然增加，燃氣透平也不會出現(xiàn)故障停機，從而可保證電力的穩(wěn)定供給。
按本發(fā)明的再一個方面，所提供的燃氣透平聯(lián)合設備包括一個燃氣透平，所述燃氣透平包括至少一個處于高溫和需要冷卻的部件，所述燃氣透平排放出排氣；一個利用所述排氣產(chǎn)生蒸氣的蒸氣發(fā)生器；一個引導蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣到所述高溫部件的管道；一個配置在所述管道中且位于所述高溫部件下游的用于對蒸氣進行分流的分流通道；一個配置在所述管道中和位于所述高溫部件下游的調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)分流到所述分流通道中的蒸氣數(shù)量；一個用于測量高溫部件蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；一個根據(jù)蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置、使蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力的控制裝置；以及一個由所述蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣所驅(qū)動的蒸氣透平。
所述燃氣透平聯(lián)合設備為一個包含蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平聯(lián)合設備，在所述設備中，閥門等調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游。所述調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)速度由動態(tài)和靜態(tài)葉片中的壓力與室內(nèi)壓力之間的差值確定，并按所確定的調(diào)節(jié)速度對所述調(diào)節(jié)裝置進行控制。例如，當室內(nèi)壓力突然增加時，室內(nèi)壓力將很快接近用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力，這時應使閥門很快地開啟或關(guān)閉，從而使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力很快產(chǎn)生相應的變化。這樣，在室內(nèi)壓力出現(xiàn)陡然變化時，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力也可保持高于室內(nèi)壓力的水平。從而可減少燃氣透平產(chǎn)生故障停機的可能性，使整個設備可以穩(wěn)定運行。特別是在電力需求突然增加和燃氣透平負載突然加大的情況下，也能保證電力的穩(wěn)定供應。
圖2為按本發(fā)明第一實施例燃氣透平的部分剖視圖。
圖3流程圖表明按本發(fā)明第一實施例的燃氣透平控制方法。
圖4框圖表明適用于本發(fā)明控制方法的控制裝置。
圖5A和圖5B曲線圖表明用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力與室內(nèi)壓力之間的相互關(guān)系。
圖6A和圖6B曲線為裕度壓力α函數(shù)的示例。
圖7流程圖表明按本發(fā)明第一實施例第一變型的燃氣透平控制方法。
圖8框圖表明可實現(xiàn)圖7所示控制方法的控制裝置。
圖9流程圖表明按本發(fā)明第一實施例第二變型的燃氣透平控制方法。
圖10框圖表明可實現(xiàn)圖9所示控制方法的控制裝置。
圖11A和圖11B流程圖表明控制方法。
圖12框圖表明按本發(fā)明第一實施例燃氣透平控制方法的一個示例。
圖13框圖表明按本發(fā)明第二實施例的采用蒸氣冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的燃氣透平冷卻系統(tǒng)。
圖14框圖表明本發(fā)明燃氣透平應用于燃氣透平聯(lián)合發(fā)電設備中的一個例子。
圖15為采用蒸氣冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的燃氣透平的部分剖視圖。
圖16框圖表明一個采用蒸氣冷卻高溫部件的燃氣透平聯(lián)合設備。
圖1為一個原理框圖，表明按本發(fā)明第一實施例采用蒸氣冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的一個燃氣透平。圖2為按本發(fā)明第一實施例燃氣透平的部分剖視圖。所述燃氣透平的特點在于，動態(tài)和靜態(tài)葉片入口處的冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。除動態(tài)和靜態(tài)葉片外，所述燃氣透平的高溫部件還包括燃燒室尾管、透平主軸或轉(zhuǎn)盤，但將本發(fā)明應用于冷卻動態(tài)葉片、靜態(tài)葉片和燃燒室尾管時，則更為有效。
在所述燃氣透平中，由來自HRSG的高壓蒸氣所驅(qū)動的高壓蒸氣透平(未畫出)的排氣被用作動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻介質(zhì)。但用作冷卻介質(zhì)的蒸氣并不局限于高壓蒸氣透平的排氣。例如，由配置在HRSG中的HP-SH(高壓過熱加熱器)所提供的高壓蒸氣也可作為冷卻介質(zhì)使用。在燃氣透平啟動時，缺乏用于驅(qū)動高壓蒸氣透平的足夠蒸氣。在這種情況下，可應用安裝在設備或工廠中的輔助蒸氣發(fā)生器所產(chǎn)生的輔助蒸氣。這種措施適用于下述各實施例。
高壓蒸氣透平(未畫出)所排放的蒸氣可通過動態(tài)葉片蒸氣流量調(diào)節(jié)閥10和靜態(tài)葉片蒸氣流量調(diào)節(jié)閥20進行流量調(diào)節(jié)。如圖2所示，供給動態(tài)葉片1的蒸氣通過配置在透平主軸75中的蒸氣供給通道71被供給到葉片內(nèi)的冷卻蒸氣通道，供給靜態(tài)葉片2的蒸氣通過蒸氣供給口73被供給到葉片內(nèi)的冷卻蒸氣通道。
供給到動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的蒸氣與動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2內(nèi)的冷卻蒸氣通道的壁面產(chǎn)生熱交換，然后排放到動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的外面。此時，冷卻動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2之后的蒸氣分別通過配置在透平主軸75中的蒸氣再利用通道72和蒸氣再利用口74由燃氣透平90引入混合室5。也可將冷卻后蒸氣引入到一個復熱器(未畫出)而不引入混合室5，使其增加燃氣透平排氣中所含的熱能，然后將其送入中壓蒸氣透平。
被引入到混合室5的冷卻蒸氣與冷卻燃燒室尾管(未畫出)的蒸氣及高壓蒸氣透平所排放的蒸氣相互混合?；旌险魵獾膲毫χ辽倏捎梢粋€IP-GV30(中壓調(diào)壓器)或IP-TB40(中壓透平旁路)等蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置進行調(diào)節(jié)，然后供給到中壓蒸氣透平4(參見圖1)并對其進行驅(qū)動。也可用其驅(qū)動低壓透平(未畫出)，而不用于驅(qū)動中壓透平。
應當考慮燃氣透平的負載由某一固定值增加到更高值的情況。如果燃氣透平的負載增加，為產(chǎn)生與所增負載相應的輸出，需要燃燒更多的燃料以產(chǎn)生更多的熱能，以與輸出的增加相適應。在這種情況下，需要向燃燒室供給更多的燃料，同時也需增加向燃燒室供給的空氣數(shù)量(參見圖1)，空氣供給增加的數(shù)量應與燃料增加的數(shù)量相應，從而使作為燃燒室3內(nèi)空氣壓力的室內(nèi)壓力P3也相應增加。
與燃氣透平的熱容量相比，向高壓蒸氣透平供給蒸氣的HRSG和向動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2供給冷卻蒸氣的高壓蒸氣透平蒸氣供給系統(tǒng)的熱容量較大。因此，即使燃氣透平的輸出增加和使輸入到HRSG的排氣熱能也相應增加，由HRSG供給的蒸氣流量也不會立即得到增加。也就是說，在燃氣透平的負載增加之后，HRSG供給的蒸氣數(shù)量要滯后一段時間才開始增加。這樣，在燃氣透平聯(lián)合設備中，供給動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的蒸氣流量增加的時間比室內(nèi)壓力開始增加的時間要滯后一段時間。結(jié)果，在燃氣透平的負載增加時，會出現(xiàn)室內(nèi)壓力P3大于動態(tài)葉片1中蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片2中蒸氣壓力P2的情況。在這種情況下，燃氣會由配置在動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2薄壁上的冷卻口反流到其內(nèi)部冷卻介質(zhì)通道，從而使動態(tài)和靜態(tài)葉片的溫度升高，造成燃氣透平的故障停機。
在向動態(tài)葉片1等部件供給蒸氣的蒸氣供給管道50(參見圖1)破裂或出現(xiàn)蒸氣泄漏時，供給動態(tài)葉片1的蒸氣數(shù)量將減少，使動態(tài)葉片的蒸氣壓力P1降低。如果P1降低到低于室內(nèi)壓力P3時，燃氣將會反流到動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣通道，從而引起動態(tài)和靜態(tài)葉片的過熱，造成燃氣透平的故障停機。
為防止燃氣透平出現(xiàn)這種故障，需要對室內(nèi)壓力P3進行控制，使其低于動態(tài)葉片的蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力P2。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過開關(guān)配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片上游的動態(tài)葉片蒸氣流量調(diào)節(jié)閥10和靜態(tài)葉片蒸氣流量調(diào)節(jié)閥20來實現(xiàn)這種控制，使室內(nèi)壓力P3小于動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力。但由于動態(tài)葉片的蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力P2更多地取決于它們下游的蒸氣壓力，上述方法不能有效地控制蒸氣壓力。此外，在被燃氣透平排氣加熱的數(shù)量增加之后，需要有一段時間才能使HRSG產(chǎn)生的蒸氣流量增加。因此，在室內(nèi)壓力P3增高時，不能保證有足夠的蒸氣流量來增加動態(tài)葉片的蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力P2。
在按本發(fā)明第一實施例的燃氣透平中，在室內(nèi)壓力P3因負載的增加而增加時，作為蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置而配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片下游的IP-GV30或IP-TB40關(guān)閉，從而使動態(tài)葉片1的蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片2的蒸氣壓力P2增加。如上所述，由于動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力入口受到動態(tài)和靜態(tài)葉片下游的控制，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力可很快地得到控制，而不會受到HRSG等具有較大熱容量和配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片及高壓蒸氣透平上游的蒸氣供給系統(tǒng)反應速度的影響。這樣，可減少動態(tài)和靜態(tài)葉片出現(xiàn)過熱和燃氣透平故障停機的可能性，提高了運行的穩(wěn)定性和可靠性。
以下將說明燃氣透平冷卻蒸氣壓力的控制方法。為使說明簡明，以下將只祥述控制動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1的方法，對靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力P2的控制方法與此相同。圖3流程圖表明按本發(fā)明第一實施例的燃氣透平控制方法，圖4框圖表明適用于該控制方法的控制裝置。
從理論上說，如果能夠控制動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1大于室內(nèi)壓力P3，則燃氣將不會出現(xiàn)反流。然而在本發(fā)明所述燃氣透平中，動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1的控制值大于室內(nèi)壓力P3與裕度壓力α之和，其理由將在以下予以說明。由于控制是以這種方式進行的，所以在控制裝置100的處理器110中配置了一個第一運算器111，用于進行裕度壓力α與室內(nèi)壓力的相加運算。
動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1和室內(nèi)壓力P3分別由測量儀器201和203進行測量(步驟S1)，測量值被分別送到測量儀器211和212并被轉(zhuǎn)換成電信號，然后將信號送至控制裝置100中的處理器110。處理器110中的第一運算器111將裕度壓力α加到室內(nèi)壓力P3上(步驟S2)。然后，比較器112對動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1與室內(nèi)壓力P3(及裕度壓力α)進行比較(步驟S3)。
當比較器11 2的比較結(jié)果為P1≤P3+α時，第二運算器113向控制器120發(fā)送一個與此相應的控制信號，根據(jù)這一信號，作為控制裝置的控制器120使作為壓力調(diào)節(jié)裝置的IP-GV30關(guān)閉。流入中壓蒸氣透平4的冷卻蒸氣流量減少，從而使動態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力P1增加。這樣，動態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力P1將大于P3+α，從而可防止燃氣反流到動態(tài)葉片。
在某些情況下，當室內(nèi)壓力P3出現(xiàn)波動時，雖然平均說來P1＞P3+α，但在某一瞬間可能出現(xiàn)P1＜P3+α，在后一瞬間變成P1＞P3+α。在這種情況下，如果控制是通過開關(guān)IP-GV30來實現(xiàn)的，而令其開關(guān)的信號又幾乎無延時地立即輸入，則可能使IP-GV30產(chǎn)生振蕩。為防止出現(xiàn)這種情況，例如，可在連續(xù)三次出現(xiàn)P1≤P3+α時再實施關(guān)閉IP-GV30的控制。按這種方式進行控制，可排除室內(nèi)壓力P3波動的影響，減少IP-GV30的振蕩和實施穩(wěn)定的控制。
現(xiàn)說明為什么要在室內(nèi)壓力P3上增加裕度壓力α。圖5A和5B中曲線表明動態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力之間的相互關(guān)系。由于動態(tài)葉片1和IP-GV30通過一個長管相連，所以即使在IP-GV30關(guān)閉時，動態(tài)葉片1中的冷卻蒸氣壓力P1也不會立即增高。也就是說，即使響應室內(nèi)壓力P3的增加而立即關(guān)閉IP-GV30，也需要一定的時間才能使冷卻蒸氣壓力P1開始增加。因此，如圖5A所示，室內(nèi)壓力P3可能超過動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1，從而引發(fā)燃氣透平的故障。為防止出現(xiàn)這種情況，事先在室內(nèi)壓力P3上加上一個裕度壓力α，以提高安全系數(shù)。以這種方式實施控制，如圖5B所示，即使需要一定的時間才能使動態(tài)葉片1中的冷卻蒸氣壓力P1開始增加，但當P1接近等于P3+α時，P1就將開始增加。也就是說，以這種方式實施控制，P1在室內(nèi)壓力P3超過動態(tài)葉片1冷卻蒸氣壓力P1之前就開始增加，從而可使動態(tài)葉片1冷卻蒸氣壓力P1總是保持高于室內(nèi)壓力P3。但若裕度壓力α較小，則室內(nèi)壓力P3還有可能超過動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1。因此，需要根據(jù)燃氣透平的具體結(jié)構(gòu)對裕度壓力α的取值進行優(yōu)化。
裕度壓力α可取定值，也可采用某一函數(shù)f(x)。當采用定值時，例如，可使α＝0.15-0.30Mpa?；蛘?，使α作為燃氣透平負載的一個函數(shù)。圖6A和6B曲線表明將裕度壓力α取為函數(shù)的示例。例如，如圖6A所示，可采用的函數(shù)為α＝aL+b(a與b為兩個常數(shù))，即α隨負載L的增加而增加。采用這一函數(shù)，在負載較小和室內(nèi)壓力P3不突然增加時，IP-GV30可開啟盡可能長的時間。這樣，可使更多的蒸氣供給中壓蒸氣透平4(參見圖1)，從而相應地可由中壓蒸氣透平4中取出更多的功。
在燃氣透平的負載和室內(nèi)壓力P3突然增加時，裕度壓力α取較大的值。從而可使IP-GV30較早關(guān)閉以增加動態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力P1，防止燃氣反流到動態(tài)葉片1。如圖6B所示，也可將裕度壓力α取為負載L的非線形函數(shù)α＝f(L)，使α值在某一負載下突然增加。此外，裕度壓力α并不僅僅局限于作為負載L的函數(shù)，它還可取作為動態(tài)葉片1的溫度或燃料進給速度的函數(shù)。在負載不能直接進行測量的情況下，采用這種函數(shù)形式是相當有效的。在燃料進給與負載增加之間存在延時，但若將燃料進給速度作為一個控制參數(shù)，則這種延時可以忽略。這樣做的好處在于，可使用于冷卻動態(tài)葉片的蒸氣壓力得到更快的調(diào)節(jié)。此外，對冷卻蒸氣壓力P1的控制還可按下述方式進行，即使冷卻蒸氣壓力P1和室內(nèi)壓力P3之間的壓力比保持不變，從而使動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1高于室內(nèi)壓力P3。為實現(xiàn)穩(wěn)定控制，所述壓力比最好為1。1-2。0。
圖7流程圖表明按本發(fā)明第一實施例第一變型的控制方法。圖8框圖表明適用于圖7所示控制方法的控制裝置。在所述控制方法中，動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1由安裝在動態(tài)葉片1入口處的測量裝置201進行測量(參見圖3)。然而，控制參數(shù)的測量最好應與實施控制的控制裝置接近，以便可實現(xiàn)快反應和精確的控制。由于測量裝置201安裝在動態(tài)葉片1的上游，離調(diào)節(jié)冷卻蒸氣壓力的IP-GV30較遠，如果采用測量裝置201的測量閥進行測量，則將會使控制精度有所降低。因此，在進行所述控制中，希望采用測量裝置204測量的IP-GV30入口壓力P4作為控制參數(shù)，而不采用測量裝置201所測量的P1。為提高控制精度，最好將測量裝置204配置在IP-GV30的上游并盡可能地靠近IP-GV30。
在這一控制方法中，由于動態(tài)葉片1到測量裝置204之間的管線較長，由于存在壓力損失，P4將小于P1。因此，在用測量裝置204測量的P4替代動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1時，需要對測量值P4進行修正，應在P4上加上所述壓力損失。首先，對冷卻蒸氣壓力P1和室內(nèi)壓力P3進行測量(步驟S10)，由測量裝置214將壓力測量裝置204的測量值轉(zhuǎn)化為電信號，然后考慮到壓力損失由第一運算器111B將壓力β增加上去(步驟S20)。用動態(tài)葉片1的冷卻整齊壓力P代替P4+β，并由控制裝置102處理器130中的比較器112對其與室內(nèi)壓力P3進行比較(步驟S30)。當比較的結(jié)果為P1＝P4+β≤P3+α時，控制信號由第二運算器113發(fā)送給控制器120，控制器120控制IP-GV30關(guān)閉(步驟S40)。通過上述控制方法，可對動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1進行控制，采用鄰近壓力調(diào)節(jié)裝置IP-GV30的壓力P4作為控制參數(shù)，從而提高了控制精度。
處理器130等裝置可采用包括存儲器和CPU(中央處理單元)的專用硬件，用于實現(xiàn)處理器功能的程序可存儲在存儲器中，執(zhí)行所述程序即可實現(xiàn)相應的功能。所述程序可用于實現(xiàn)部分的上述功能，或者說上述全部功能由所述程序和先已存儲在計算機系統(tǒng)中的程序聯(lián)合予以實現(xiàn)。
燃氣透平的控制裝置102在實現(xiàn)其功能時可能需要輸入和顯示裝置(圖中均未畫出)等外圍設備和執(zhí)行裝置。在這種情況下，輸入和顯示裝置作為外圍設備與控制裝置102相連。在此，輸入設備可以是鍵盤或鼠標，顯示裝置可以是CRT(陰極射線管)或液晶顯示器等。
以下將說明按本發(fā)明第一實施例第二變型的控制方法。在按第一實施例的燃氣透平中，由于是在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游對冷卻蒸氣壓力進行控制，與在動態(tài)和靜態(tài)葉片的上游對冷卻蒸氣壓力進行控制相比，冷卻蒸氣壓力的響應速度較快。但燃氣透平本身體量較大，為便于配置各有關(guān)裝置，控制動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的IP-GV30被配置在離動態(tài)和靜態(tài)葉片較遠的位置。因此，即使是在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游對冷卻蒸氣壓力進行控制，也不能完全排除在IP-GV30的開/關(guān)與動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力實際產(chǎn)生改變之間出現(xiàn)響應滯后。
結(jié)果，在按第一實施例的燃氣透平中，當在較短時間內(nèi)出現(xiàn)室內(nèi)壓力超過裕度壓力α的變化時，冷卻蒸氣的壓力調(diào)節(jié)可能跟不上室內(nèi)壓力的這種變化。室內(nèi)壓力可能在短期內(nèi)超過動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力，從而引發(fā)燃氣透平的故障。為解決這一問題，應將裕度壓力α的值加大。但由于受到室內(nèi)壓力與冷卻蒸氣壓力之間相互關(guān)系的限制，α值也不能增加得過大。
按第二變型的燃氣透平可以解決這一問題。所述燃氣透平的特點在于，采用室內(nèi)壓力P3和動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力P1的變化率作為控制IP-GV30開關(guān)的參數(shù)。圖9流程圖表明按第一實施例第二變型的控制方法。圖10框圖表明適用于圖9所示控制方法的控制裝置。控制裝置103包括運算器131和控制它的控制器121。在此將通過一個示例，說明采用壓力變化率ΔP為參數(shù)對IP-GV30進行控制的情況，ΔP為冷卻蒸氣壓力P1與室內(nèi)壓力P3之間的差分壓力。
在第二變型中，鄰近IP-GV30上游的壓力P4按上述方法進行測量，為精確控制冷卻蒸氣壓力，測量值加上修正值β后作為動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1。室內(nèi)壓力P3和鄰近IP-GV30上游的壓力P4分別由圖1所示測量裝置203和204進行測量(步驟S100)。測量值分別由測量裝置213和214轉(zhuǎn)化為電信號，然后輸入到控制器103。根據(jù)設備的結(jié)構(gòu)尺寸確定取樣周期，在本例中，P3和P4的測量間隔周期為100毫秒。
送入控制器103的P3和P4分別由第一運算器111A和111B加上裕度壓力α和修正值β，并取P4+β＝P1(步驟S200)。然后，由比較器112對P1和P3+α進行比較(步驟S300)。當比較的結(jié)果為P1＞P3+α時，則繼續(xù)進行下一步控制。若比較的結(jié)果為上式不成立，則表示動態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力P1小于室內(nèi)壓力P3。在這種情況下，控制信號由第二運算器113發(fā)送給控制器121，由控制器121控制IP-GV30關(guān)閉，以增加動態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力(步驟S6)。
當比較器112的比較結(jié)果為P1＞P3+α時，由減法器140計算差分壓力ΔP＝P1-P3(步驟S400)。根據(jù)所計算的ΔP，由第二運算器113對此時的ΔP(n)與前一個ΔP(n-1)進行比較。如果ΔP(n)＞ΔP(n-1)，則可判斷差分壓力ΔP具有減少的趨勢(步驟S500)。
考慮到測量時可能存在干擾，不僅與前一次測量值的比較而且對差分壓力ΔP的判斷都應與以前的測量值聯(lián)系起來進行比較判斷。例如，與前兩次和前三次的測量值ΔP(n-2)和ΔP(n-3)進行比較，若ΔP(n)＞ΔP(n-1)、ΔP(n-1)＞ΔP(n-2)和ΔP(n-3)＞ΔP(n-3)同時成立，則可斷定差分壓力ΔP(n)呈遞減趨勢。這樣，與僅同前一個測量值進行比較而言，比較結(jié)果和所做的判斷很少受到干擾和燥聲的影響，從而可減少IP-GV30的振蕩和提高控制的穩(wěn)定性。
當判斷差分壓力ΔP呈減少趨勢時，第二運算器113向控制器121發(fā)送一個控制信號；響應這一信號，控制器控制IP-GV30關(guān)閉(步驟S600)。由于IP-GV30的關(guān)閉，結(jié)果將使動態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力開始上升。這樣，當差分壓力ΔP出現(xiàn)減少趨勢時，IP-GV關(guān)閉，動態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力P1在室內(nèi)壓力P3還沒有超過動態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力P1之前就開始增加，從而可減少燃氣透平的故障，使其運行穩(wěn)定。此外，即使在裕度壓力設定不大的情況下，也可實現(xiàn)快速控制。由于可減少動態(tài)和靜態(tài)葉片等高溫部件出現(xiàn)過熱的可能性，因此可減少這些部件的損壞程度，從而可延長工作壽命。
運算器131可采用專用硬件予以實現(xiàn)，運算器131可包括一個存儲器和一個CPU(中央處理單元)，實現(xiàn)處理器功能的程序可安裝進所述存儲器中，執(zhí)行該程序即可實現(xiàn)所述功能。所述程序也可只實現(xiàn)上述的部分功能，或者說由上述程序與先已存儲在計算機系統(tǒng)中的程序聯(lián)合使用而共同完成上述的全部功能。
燃氣透平的控制裝置103在實現(xiàn)其功能時可能需要輸入和顯示裝置(圖中均未畫出)等外圍設備和執(zhí)行裝置。在這種情況下，輸入和顯示裝置作為外圍設備與控制裝置103相連。在此，輸入設備可以是鍵盤或鼠標，顯示裝置可以是CRT(陰極射線管)或液晶顯示器等。
在所述控制中，如果差分壓力ΔP的變化率超過某一置定值，IP-GV30的開關(guān)速度將會增加，其開起和關(guān)閉程度也應增加。為提高IP-GV30的開關(guān)速度和擴大其開關(guān)幅度，當采用PID控制器作為控制器121時，只需增加其比例增益即可達到這一目的。這樣，當室內(nèi)壓力P3因負載的突然變化而突然增加時，由于IP-GV30可較快和大幅度關(guān)閉，動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1可以很快增加，結(jié)果，動態(tài)葉片1中的冷卻蒸氣壓力P1可比室內(nèi)壓力P3更快地增加，從而可減少燃氣透平在負載突然變化時出現(xiàn)故障的可能性。當室內(nèi)壓力逐漸變化時，IP-GV30的開關(guān)速度和開關(guān)幅度被控制于較小的水平，從而可減少IP-GV30出現(xiàn)振蕩的可能性和提高控制的穩(wěn)定性。
特別是，當動態(tài)葉片冷卻介質(zhì)通道在負載增加的過程中被穿通時，動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1減小，而在另一方面，室內(nèi)壓力P3又隨負載的增加而增加，P3可能會很快超過P1，從而引發(fā)燃氣透平的故障。按上述控制邏輯，即使在這種情況下，燃氣透平的故障也能受到抑制以提高其運行的穩(wěn)定性。因此，上述控制方法是非常有效的。由于對動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1的控制是基于差分壓力ΔP的變化趨勢，因此通過適當置定P1和P3的取樣周期或聯(lián)系過去的測量值來判斷變化趨勢可排除室內(nèi)壓力P3脈動的影響，從而可減少IP-GV30的振蕩和使燃氣透平穩(wěn)定運行。
在上述說明中，對室內(nèi)壓力P3與動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1進行了比較，采用同樣的方法也可控制靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力P2?？蓪討B(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1和室內(nèi)壓力P3之間的差壓ΔP1變化與靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力P2和室內(nèi)壓力P3之間的差壓ΔP2的變化進行比較，當ΔP1和ΔP2二者之間有一個呈減小趨勢時使IP-GV30關(guān)閉。圖11A和11B中流程圖表明這種控制方法。在所述控制方法中，對冷卻蒸氣壓力的控制可針對動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力或靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力進行，看哪一個更快地接近室內(nèi)壓力P3。從而可更有效地減少燃氣透平的故障。
除上述控制方法外，當差壓ΔP1或ΔP2的變化率中有一個超過設定值時，使IP-GV30快速和大幅度地開開啟或關(guān)閉。圖11B流程圖表明了這種控制方法。差壓ΔP的變化率可應用下式獲得(ΔP(n)-ΔP(n-1))/Δt式中，Δt為采樣周期，具有時間量綱。這樣，即使當動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力中有一個突然接近室內(nèi)壓力時，都可按具有較大變化率的一個對冷卻蒸氣壓力進行控制，從而可更可靠地減少燃氣透平的故障。
在圖1所示冷卻系統(tǒng)框圖中，動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力P2是通過IP-GV30進行控制的。然而，動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2具有不同的管道，因此可對它們分別進行控制。在這種結(jié)構(gòu)安排下，可對P1和P2分別進行控制，從而可進一步提高控制精度。結(jié)果可減少冷卻蒸氣的損耗，使更多的蒸氣供給中壓蒸氣透平4。
圖12框圖表明按第一實施例的燃氣透平控制方法的一個示例。所述燃氣透平具有流入動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣流量保持不變的特點，在進行控制時應使室內(nèi)壓力不超過動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力。在上述控制中，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力始終保持高于室內(nèi)壓力的水平，從而可防止燃氣反流到動態(tài)和靜態(tài)葉片中的冷卻介質(zhì)通道，減少燃氣透平出現(xiàn)故障的可能性。
然而，如果用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣流量不能充分保障，則動態(tài)和靜態(tài)葉片的熱量就不能有效地散放到動態(tài)和靜態(tài)葉片之外。結(jié)果可能造成動態(tài)和靜態(tài)葉片的過熱，引發(fā)燃氣透平的故障。因此在變型實施例中，在所進行的控制中保障了蒸氣具有進行冷卻所需的流量，同時使動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
在按這一變型實施例的冷卻蒸氣供給通道中，用于調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣流量的閥門10和20配置在動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的上游。此外，還分別配置了用于測量動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2上下游之間差壓的差壓測量裝置221和222。在所述變型實施例中，冷卻蒸氣流量由差壓獲得，并采用溫度測量裝置251和252來測量轉(zhuǎn)換所需的蒸氣溫度參數(shù)。差壓ΔP1x和ΔP2x分別由P1-P1out和P2-P2out獲得。流量Q1為Q1＝B*((2*g*ΔPnx)/ρ)1/2式中g(shù)代表重力加速度；ρ為蒸氣密度；B代表流動系數(shù)，它取決于冷卻蒸氣的黏度和動態(tài)和靜態(tài)葉片中的冷卻介質(zhì)通道的形狀。
在這一燃氣透平中，在進行控制使P1＞P3+α和P2＞P3+α時，流過動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的流量Qn被動態(tài)和靜態(tài)葉片蒸氣流量調(diào)節(jié)閥10和20控制為一個預定的流量值。例如，在室內(nèi)壓力P3隨負載的增加而增加時，IP-GV30關(guān)閉，以增加動態(tài)葉片1的冷卻蒸氣壓力P1和靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣壓力P2。此時，由于動態(tài)葉片和靜態(tài)葉片出口的壓力P1out和P2out也要增加，因此使差壓ΔPnx減小，結(jié)果使流過動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的蒸氣流量Q1和Q2減少。這樣，所實施的控制使動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣流量調(diào)節(jié)閥門10和20開啟，以保證預定的冷卻蒸氣流量Qn。在按本變型實施例控制邏輯進行控制的燃氣透平中，在控制動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力時，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片所需的蒸氣流量可得到保障。從而即使在負載變化時，也能減少燃氣透平的故障和使其穩(wěn)定運行。
圖13框圖表明按本發(fā)明第二實施例采用蒸氣冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的一個燃氣透平冷卻系統(tǒng)。所述透平的特點是，具有配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片與蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置IP-GV30之間的冷卻蒸氣分流通道，通過使蒸氣流入所述分流通道對動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力進行控制。如圖12所示，分流通道55配置在動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的下游，可使冷卻動態(tài)葉片1和靜態(tài)葉片2的冷卻蒸氣流入蒸氣冷凝器7。所述分流通道55配置有作為蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置的壓力調(diào)節(jié)閥60，通過壓力調(diào)節(jié)閥60的開或關(guān)對動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力進行控制。流入分流通道55中的蒸氣被引入到蒸氣冷凝器7液化為水而可再次進行利用，被輸送到HRSG并再次汽化為蒸氣。
在按本發(fā)明第二實施例的燃氣透平中，由于冷卻蒸氣的壓力可在接近動態(tài)和靜態(tài)葉片處進行調(diào)節(jié)，對冷卻蒸氣壓力控制的響應速度高于第一實施例中的控制方法。因此，可對室內(nèi)空氣壓力的變化作出更快地反應，從而可更有效地減少燃氣透平的事故和使其穩(wěn)定運行。特別是當這種燃氣透平用于燃氣透平聯(lián)合設備或燃氣透平發(fā)電設備中時，由于燃氣透平事故的減少可使電力穩(wěn)定供應。對壓力調(diào)節(jié)閥60的控制可采用在第一實施例及其變型中所述的控制方法。
圖14框圖表明本發(fā)明燃氣透平用于燃氣透平聯(lián)合發(fā)電設備之中。所述燃氣透平聯(lián)合發(fā)電設備包括一個具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平，在所述燃氣透平中，應用蒸氣來冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片等高溫部件，并使燃氣透平的室內(nèi)壓力控制在低于動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的水平。
所述燃氣透平500包括一個壓縮機510、一個燃燒室520和一個透平530，由壓縮機510壓縮的高溫高壓空氣被引入燃燒室520。燃燒室520向所述高溫高壓空氣噴射天然氣等氣體燃料或輕油/重油等液體燃料并使燃料燃燒，從而產(chǎn)生高溫燃氣。所產(chǎn)生的高溫燃氣通過燃燒室尾管540噴入透平530，由透平530將包含在高溫高壓燃氣中的熱能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動動能。壓縮機510由所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動動能驅(qū)動，驅(qū)動壓縮機510后剩余的動能用于驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在這一燃氣透平500中，燃燒室尾管540也由驅(qū)動高壓蒸氣透平800后的蒸氣進行冷卻。
驅(qū)動透平后的燃氣仍然具有高達600攝式度的高溫，因此將其引入HRSG700使熱能再次得到利用。由配置在HRSG700中的高壓蒸發(fā)器產(chǎn)生的高壓蒸氣被第一高壓過熱器和第二高壓過熱器進行過熱加熱后通過管道730供給高壓蒸氣透平800并對其進行驅(qū)動。當高壓蒸氣透平800被驅(qū)動時，與其相連的發(fā)電機610將產(chǎn)生電力。因熱能被高壓過熱器和高壓蒸發(fā)器所吸收，所以驅(qū)動透平的燃氣溫度將下降。包含在燃氣中的熱能進一步被中壓過熱器、低壓過熱器、中壓蒸發(fā)器和低壓蒸發(fā)器所吸收。熱能被HRSG700所吸收的燃氣經(jīng)過具有脫硫裝置的凈化器750凈化后排放到大氣中。
在驅(qū)動高壓高壓蒸氣透平800以后，蒸氣被管道731引入到作為燃氣透平500高溫部件的動態(tài)葉片531和靜態(tài)葉片632中，以便對它們進行冷卻。此時，作為蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置的IP-GV840被具有運算器和控制器的控制裝置105所控制，使用于冷卻動態(tài)葉片531和靜態(tài)葉片532的冷卻蒸氣壓力高于室內(nèi)空氣壓力?？刂蒲b置105包括有一個處理器和一個控制器，并可實現(xiàn)上述控制。因IP-GV840配置在動態(tài)葉片531和靜態(tài)葉片532的下游，IP-GV840的開或關(guān)可使動態(tài)葉片531和靜態(tài)葉片532中的蒸氣壓力快速變化。
在冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片之后，蒸氣被引入混合室740，與冷卻燃燒室尾管540的蒸氣混合，然后用于驅(qū)動中壓蒸氣透平810。蒸氣在驅(qū)動中壓蒸氣透平810后用于驅(qū)動低壓蒸氣透平820，然后被引入蒸氣冷凝器760冷凝為水，再次輸送給HRSG700。由于中壓蒸氣透平810和低壓蒸氣透平820同高壓蒸氣透平800一起都與發(fā)電機610相連，對這些透平的驅(qū)動將使發(fā)電機610產(chǎn)生電力。
如上所述，在燃氣透平聯(lián)合發(fā)電設備900中，燃氣透平排氣中的熱量可被HRSG再次利用，從而使包含在燃氣中的熱能可被再次有效地利用。由于HRSG和高壓蒸氣透平800等可產(chǎn)生具有不同溫度的蒸氣，因此可選擇具有適當溫度的蒸氣作為冷卻燃氣透平高溫部件的介質(zhì)。因此，可簡化對冷卻蒸氣的溫度調(diào)節(jié)，從而可減少用于溫度調(diào)節(jié)的額外能量損耗，整個設備的熱能效率可進一步得到提高。
在按本發(fā)明的燃氣透平聯(lián)合設備900中，由于用于冷卻作為燃氣透平高溫部件的動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力可被控制在高于燃氣透平室內(nèi)壓力的水平，動態(tài)和靜態(tài)葉片由于燃氣反流的過熱現(xiàn)象可被有效抑制。從而可減少燃氣透平出現(xiàn)故障的風險，提高整個設備工作的可靠性，使電力可穩(wěn)定供應。
如上所述，在按本發(fā)明一個方面的燃氣透平中，為使具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平中動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平，閥門等用于調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的裝置配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片的下游。這樣，在冷卻蒸氣壓力控制裝置的控制下，可以良好的響應性和在較寬的范圍內(nèi)對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力進行調(diào)節(jié)和控制。在室內(nèi)壓力有所波動的情況下，由于動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力可被始終控制在高于室內(nèi)壓力的水平，因此可減少燃氣透平的故障和使其穩(wěn)定運行。
在按本發(fā)明另外一個實施例的燃氣透平中，冷卻蒸氣在流到混合室和HRSG前可流入配置在動態(tài)或靜態(tài)葉片下游的冷卻蒸氣分流通道之中，從而可對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力進行調(diào)節(jié)。因此，在所述蒸氣壓力調(diào)節(jié)裝置的控制下，對冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力調(diào)節(jié)與上述燃氣透平相比具有更快的響應速度。例如，即使在因負載的突然增加而使室內(nèi)空氣壓力突然增加時，動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力也可隨之立即增加。結(jié)果，可減少燃氣透平的故障和使其穩(wěn)定運行。
此外，在所述燃氣透平中，冷卻高溫部件的蒸氣壓力通過計算室內(nèi)壓力和某一預定的壓力值而被保持在一個定值。因此，可減少控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的響應延遲，即使在室內(nèi)壓力因負載的突然增加而突然增加時，冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力也可保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
還有，在所述燃氣透平中，冷卻蒸氣壓力在閥門等冷卻蒸氣控制裝置的上游進行測量而且測量點盡可能地靠近所述蒸氣壓力控制裝置，并根據(jù)測量結(jié)果對動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的壓力進行控制。與前面所述燃氣透平比較起來，可進一步提高控制精度，同時可避免動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣的無用損耗。此外，由于提高了控制的響應速度，所以即使在室內(nèi)壓力突然變化時，也可對動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力實施無延時的控制。
再有，在所述燃氣透平中，所配置的控制裝置可根據(jù)動態(tài)葉片或靜態(tài)葉片中的壓力與室內(nèi)壓力之間的差異來確定調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)速度，并根據(jù)確定的調(diào)節(jié)速度來控制調(diào)節(jié)裝置。因此，在因負載突然增加而使室內(nèi)壓力與動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力相互接近時，閥門等壓力調(diào)節(jié)裝置可快速地開啟或關(guān)閉，從而使冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力產(chǎn)生快速變化。結(jié)果，在室內(nèi)壓力突然變化時，用于冷卻動態(tài)和靜態(tài)葉片的蒸氣壓力也可保持在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平的故障和使其穩(wěn)定運行。
按本發(fā)明再一個方面的控制裝置對閥門等配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片下游的壓力調(diào)節(jié)裝置進行控制，使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。同時，對動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力的控制具有良好的響應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。從而，在室內(nèi)壓力有所脈動的情況下，也能使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力始終控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平的故障和使其能夠穩(wěn)定運行。
在按本發(fā)明再一個方面的控制裝置中，調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)速度根據(jù)動態(tài)和靜態(tài)葉片中的壓力與室內(nèi)壓力之間的差異確定，并按所確定的速度對所述調(diào)節(jié)裝置進行控制。在室內(nèi)壓力迅速接近動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力時，閥門等調(diào)節(jié)裝置快速開啟或關(guān)閉，從而使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力產(chǎn)生快速變化。這樣，在室內(nèi)壓力產(chǎn)生突然變化時，動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力也可隨之快速變化并被保持在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平出現(xiàn)故障的可能性。
在按本發(fā)明另一個方面的冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法中，閥門等壓力調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游，在控制所述調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力時具有良好的響應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。因此，在室內(nèi)壓力波動時，動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力可被始終控制在高于室內(nèi)壓力的水平，從而可減少燃氣透平的故障和使其穩(wěn)定運行。
按本發(fā)明再一個方面的計算機程序可借助計算機來實現(xiàn)本發(fā)明的冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法。
在按本發(fā)明又一個方面的燃氣透平聯(lián)合設備中包括一個燃氣透平，在所包括的燃氣透平中，閥門等調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游，對所述調(diào)節(jié)裝置進行控制以調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力。在室內(nèi)壓力波動的情況下，對動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的控制具有良好的響應性和較寬的調(diào)節(jié)范圍。因此，可減少燃氣透平的故障，使整個聯(lián)合設備可穩(wěn)定運行。即使是在仲夏白天電力需求突然增加的情況下，也可防止燃氣透平出現(xiàn)故障，從而保障電力的穩(wěn)定供應。
在按本發(fā)明再一個方面的燃氣透平聯(lián)合設備中包括一個具有蒸氣冷卻系統(tǒng)的燃氣透平，在所述燃氣透平中，閥門等用于調(diào)節(jié)動態(tài)和靜態(tài)葉片冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游。所述調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)速度根據(jù)動態(tài)和靜態(tài)葉片中的壓力與室內(nèi)壓力之間的差異確定并按所確定的速度對調(diào)節(jié)裝置進行控制，使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。這樣，動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力從開始實施控制可快速變化。從而，在室內(nèi)壓力發(fā)生突然變化時也可減少燃氣透平出現(xiàn)故障的可能性，使整個聯(lián)合設備穩(wěn)定運行，特別是當電力需求突然增加時，在燃氣透平的負載突然增加的情況下也能保障電力的穩(wěn)定供應。
雖然為說明起見祥述了本發(fā)明的幾個特定實施例，但本發(fā)明的權(quán)利要求并不局限于所述實施例，而應包括熟悉本門技術(shù)的人們在不超出本文件所述范圍和要義下所可能作出的一切增減、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種燃氣透平，包括至少一個處于高溫工況、需要進行冷卻的高溫部件；一個向高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置；一個配置在高溫部件下游、用于調(diào)節(jié)供給高溫部件的冷卻蒸氣壓力的閥門或其它調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；以及一個控制所述調(diào)節(jié)裝置運行速度的控制裝置，所述控制裝置根據(jù)冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
2.如權(quán)利要求1所述燃氣透平，其中所述冷卻蒸氣壓力保持在根據(jù)室內(nèi)壓力和一個特定壓力確定的一個定值上。
3.如權(quán)利要求1所述燃氣透平，其中所述冷卻蒸氣壓力在接近所述調(diào)節(jié)裝置的上游處測量，所述高溫部件中冷卻蒸氣壓力根據(jù)冷卻蒸氣壓力和一個特定壓力值確定。
4.如權(quán)利要求1所述燃氣透平，其中所述控制裝置包括一個根據(jù)所述高溫部件冷卻蒸氣壓力與所述室內(nèi)壓力之間差壓變化率產(chǎn)生和輸出信號的信號發(fā)生器；和一個接受所述信號發(fā)生器所輸出的信號并根據(jù)所述信號控制所述調(diào)節(jié)裝置運行速度的控制器。
5.一種燃氣透平，包括至少一個處于高溫工況、需要進行冷卻的高溫部件；一個向所述高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置；一個配置在所述高溫部件下游用于分流所述冷卻蒸氣的分流通道；一個通過變化分流到所述分流通道的冷卻蒸氣數(shù)量調(diào)節(jié)供給所述高溫部件的冷卻蒸氣壓力的閥門或其它調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；以及一個控制裝置，所述控制裝置根據(jù)冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平。
6.如權(quán)利要求5所述燃氣透平，其中所述冷卻蒸氣壓力保持在根據(jù)室內(nèi)壓力和一個特定壓力值所確定的一個壓力值上。
7.如權(quán)利要求5所述燃氣透平，其中所述冷卻蒸氣壓力在接近所述調(diào)節(jié)裝置的上游處測量，所述高溫部件中冷卻蒸氣壓力根據(jù)冷卻蒸氣壓力和一個特定壓力值確定。
8.如權(quán)利要求5所述燃氣透平，其中所述控制裝置包括一個根據(jù)所述高溫部件冷卻蒸氣壓力與所述室內(nèi)壓力之間差壓變化率產(chǎn)生和輸出信號的信號發(fā)生器；和一個接受所述信號發(fā)生器所輸出的信號并根據(jù)所述信號控制所述調(diào)節(jié)裝置運行速度的控制器。
9.一種用于調(diào)節(jié)供給燃氣透平中需要冷卻的高溫部件的冷卻蒸氣壓力的控制裝置，所述燃氣透平包括一個向所述高溫部件供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置，一個調(diào)節(jié)所述冷卻蒸氣壓力的閥門或其它調(diào)節(jié)裝置和一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；所述控制裝置包括一個處理器，所述處理器可對冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力進行比較并產(chǎn)生和輸出一個驅(qū)動所述調(diào)節(jié)裝置的信號，使冷卻蒸氣壓力保持在高于室內(nèi)壓力的水平；以及一個根據(jù)所述處理器的輸出信號控制所述調(diào)節(jié)裝置的控制器。
10.一種用于調(diào)節(jié)供給燃氣透平中需要冷卻的動態(tài)或靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力的控制裝置，所述燃氣透平包括一個向所述動態(tài)或靜態(tài)葉片供給冷卻蒸氣的蒸氣供給裝置，一個調(diào)節(jié)所述冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個用于測量冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；所述控制裝置包括一個計算器，所述計算器計算冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力之間的差壓并根據(jù)所述壓力間差壓的變化率置定所述調(diào)節(jié)裝置的運行速度；以及一個根據(jù)所述計算器輸出信號控制所述調(diào)節(jié)裝置的控制器。
11.一種燃氣透平冷卻蒸氣壓力的調(diào)節(jié)方法，在所述燃氣透平中采用冷卻蒸氣來冷卻高溫部件，使所述冷卻蒸氣壓力保持在高于燃氣透平室內(nèi)壓力的水平，所述方法包括測量冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力；比較冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力；以及根據(jù)所述冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力之間的差異控制冷卻蒸氣壓力。
12.一種在計算機上實現(xiàn)燃氣透平冷卻蒸氣壓力調(diào)節(jié)方法的計算機程序，在所述燃氣透平中采用冷卻蒸氣來冷卻高溫部件，使所述高溫部件的冷卻蒸氣壓力保持在高于燃氣透平室內(nèi)壓力的水平，所述方法包括測量冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力；比較冷卻蒸氣壓力與室內(nèi)壓力；以及根據(jù)所述冷卻蒸氣壓力和室內(nèi)壓力之間的差異控制冷卻蒸氣壓力。
13.一種燃氣透平聯(lián)合設備，包括一個具有至少一個處于高溫和需要采用蒸氣進行冷卻的高溫部件的燃氣透平，所述燃氣透平產(chǎn)生排氣；一個利用所述排氣產(chǎn)生蒸氣的蒸氣發(fā)生器；一個將所述蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣引向所述高溫部件的管道；一個配置在所述管道和高溫部件下游、用于調(diào)節(jié)供給所述高溫部件管道中蒸氣壓力的閥門或其它調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；一個根據(jù)蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置、使蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力的控制裝置；以及一個由所述蒸氣發(fā)生器所產(chǎn)生蒸氣驅(qū)動的蒸氣透平。
14.一種燃氣透平聯(lián)合設備，包括一個具有至少一個處于高溫和需要采用蒸氣進行冷卻的高溫部件的燃氣透平，所述燃氣透平產(chǎn)生排氣；一個利用所述排氣產(chǎn)生蒸氣的蒸氣發(fā)生器；一個將所述蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的蒸氣引向所述高溫部件的管道；一個配置在所述高溫部件下游和所述管道中的冷卻蒸氣分流通道；一個配置在高溫部件下游和所述管道中、用于調(diào)節(jié)流入所述分流通道冷卻蒸氣數(shù)量的閥門或其它調(diào)節(jié)裝置；一個用于測量高溫部件冷卻蒸氣壓力和燃氣透平室內(nèi)壓力的測量裝置；一個根據(jù)蒸氣壓力和室內(nèi)壓力控制所述調(diào)節(jié)裝置、使蒸氣壓力高于室內(nèi)壓力的控制裝置；以及一個由所述蒸氣發(fā)生器所產(chǎn)生蒸氣驅(qū)動的蒸氣透平。
全文摘要
一個用于調(diào)節(jié)冷卻蒸氣壓力的閥門配置在動態(tài)和靜態(tài)葉片的下游。對所述閥門進行控制，使動態(tài)和靜態(tài)葉片的冷卻蒸氣壓力高于燃氣透平的室內(nèi)壓力與一個裕度壓力之和。
文檔編號F02C7/18GK1408994SQ0214574
公開日2003年4月9日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月1日
發(fā)明者百武慎德, 藤田泰弘 申請人:三菱重工業(yè)株式會社