CN103047017B - 控制系统以及用于控制发电系统运行的方法 - Google Patents

控制系统以及用于控制发电系统运行的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制系统以及用于控制发电系统运行的方法。所述控制系统包括置于涡轮发动机内的至少一个传感器，其中所述传感器经配置以检测所述涡轮发动机内的至少一个第一运行参数。控制器连接到所述传感器，并且所述控制器经配置以接收所述涡轮发动机的至少一个第二运行参数。所述控制器还经配置以控制流向涡轮发动机内转子组件的流体流，以便所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述第一运行参数和所述第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。

Description

控制系统以及用于控制发电系统运行的方法
技术领域
本发明大体涉及发电系统，确切地说，涉及控制系统、以及在控制发电系统运行时使用的方法。
背景技术
至少一些已知的发电系统包括燃气涡轮发动机等涡轮发动机，其包括转子组件。至少一些已知的转子组件包括转子轴、连接到转子轴的至少一个转子盘，以及连接到每个转子盘的多片周向间隔分布的叶片或桨叶。每片叶片或桨叶包括从平台朝外壳径向向外的翼片。
在至少一些已知燃气涡轮发动机的运行过程中，压缩机压缩空气，所述空气与燃料混合、并被传送到燃烧室。混合物随后被点燃，生成热燃烧气体，然后所得的热燃烧气体传送到涡轮机。涡轮机从燃烧气体中提取能量，用于为压缩机提供动力、并产生有用功，产生的有用功用于为发电机等负载提供动力，或者推动飞机飞行。但是，持续暴露在高温下可能对此类部件造成损坏，例如，腐蚀部件表面，并且/或者使部件发生热量相关的破裂。使用磨损或受损部件持续运行可能对其他部件造成额外损坏，并且/或者可能使涡轮发动机的其他部件出现故障。为保持例如转子组件内的温度水平，可使压缩机提取流通过转子组件。但是，此流可稀释热涡轮气体，不然的话，所述热涡轮气体会通过膨胀以产生更多用于涡轮发动机的功。因此，可减少涡轮发动机的功率输出。
发明内容
在一项实施例中，本发明提供一种控制系统。所述控制系统包括置于涡轮发动机内的至少一个传感器，其中所述传感器经配置以检测所述涡轮发动机内的至少一个第一运行参数。控制器连接到所述传感器，并且所述控制器经配置以接收所述涡轮发动机的至少一个第二运行参数。所述控制器还经配置以控制流向所述涡轮发动机内转子组件的流体流，以便所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述第一运行参数和所述第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。
其中，所述控制器经配置以至少部分根据所述涡轮发动机的至少一个运行状态，来确定所述至少一个阈值。所述控制器可控制流向所述转子组件的二氧化碳气体、氮气和蒸汽中至少一个的流。所述控制器控制所述流体流，以使所述流体在至少一片涡轮叶片周围大体均匀地传送；或者，所述控制器可控制所述流体流，以使所述流体在至少一个盘体周围传送。所述控制器可控制所述流体流，以使所述流体被传送到设于第一盘体和第二盘体之间的空腔中。所述控制器通过控制所述流体的流量和所述流体的供应压力中的至少一个，来控制所述流体流。
在另一项实施例中，本发明提供一种发电系统。所述发电系统包括至少一个流体发生系统。包括转子组件的至少一个涡轮发动机通过至少一个管道连接到所述流体发生系统。至少一个控制阀连接到所述管道。至少一个控制系统连接到所述涡轮发动机和所述控制阀。所述控制系统包括置于所述涡轮发动机内的至少一个传感器，其中所述传感器经配置以检测所述涡轮发动机内的至少一个第一运行参数。控制器连接到所述传感器，并且所述控制器经配置以接收所述涡轮发动机的至少一个第二运行参数。所述控制器还经配置以控制流向所述转子组件的流体流，以便所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述第一运行参数和所述第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。
所述控制器经配置以至少部分根据所述至少一个涡轮发动机的至少一个运行状态，来确定所述至少一个阈值。所述控制器可控制流向所述转子组件的二氧化碳气体、氮气和蒸汽中至少一个的流。所述转子组件包括至少一片涡轮叶片，所述控制器控制所述流体流，以使所述流体在所述至少一片涡轮叶片周围大体均匀地传送。或者，所述转子组件包括至少一个盘体，其中所述控制器控制所述流体流，以使所述流体在所述至少一个盘体周围传送。或者，所述转子组件包括第一盘体和第二盘体，所述第二盘体连接到所述第一盘体以在二者之间构成通道，所述控制器控制所述流体流，以使所述流体被传送到设于所述第一盘体和所述第二盘体之间的所述空腔中。所述控制器通过控制所述流体的流量和所述流体的供应压力中的至少一个，来控制所述流体流。
在又一项实施例中，本发明提供一种用于控制发电系统运行的方法。至少一个传感器置于涡轮发动机内。所述涡轮发动机内的至少一个第一运行参数通过所述传感器进行检测。所述涡轮发动机的至少一个第二运行参数通过控制器接收。流向所述涡轮发动机内转子组件的流体流通过所述控制器进行控制，以便所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述第一运行参数和所述第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。
所述方法进一步包括，至少部分根据所述涡轮发动机的至少一个运行状态，来确定所述至少一个阈值。通过所述控制器控制流体流的步骤进一步包括，通过所述控制器控制流向所述转子组件的二氧化碳气体、氮气和蒸汽中至少一个的流。通过所述控制器控制流体流的步骤可进一步包括，通过所述控制器控制流体流，以使所述流体在至少一片涡轮叶片周围大体均匀地传送；或者通过所述控制器控制流体流的步骤进一步包括，通过所述控制器控制流体流，以使所述流体在至少一个盘体周围传送。通过所述控制器控制流体流的步骤进一步包括，通过所述控制器控制所述流体的流量和所述流体的供应压力中的至少一个，来控制流体流。
附图说明
图1是本发明示例性发电系统的方框图；
图2是可与图1所示发电系统一起使用、并沿区域2截得的示例性转子组件的示意图；以及
图3是可与图1所示发电系统一起使用、并沿区域3截得的控制系统的方框图。
元件符号列表：
具体实施方式
本说明书所述的示例性方法和系统提供一种能够保持/维护涡轮发动机内温度等运行参数的控制系统。所述控制系统包括置于涡轮发动机内的至少一个传感器，其中所述传感器经配置以检测涡轮发动机内的至少一个第一运行参数。控制器连接到传感器，并且控制器经配置以接收涡轮发动机的至少一个第二运行参数。控制器还经配置以控制流向涡轮发动机内转子组件的流体流，以便所述流体大体均匀地分布在转子组件内，并且第一运行参数和第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。通过控制传送到转子组件的流体流，涡轮发动机内的运行参数可保持在阈值以下。例如，温度水平可保持在某些水平上，以便可防止对转子组件内的部件产生与热量相关的损坏，并且不会轻易地稀释热涡轮气体。
图1为示例性发电系统100的示意图。具体而言，在示例性实施例中，系统100是联合循环发电系统。虽然示例性实施例图示了联合循环发电系统，但本发明并不限于联合循环发电系统或其他类型的发电系统，并且所属领域的一般技术人员应了解，本发明可结合任何类型的系统使用。
在示例性实施例中，系统100包括至少一个燃气涡轮发动机102。燃气涡轮发动机102包括进气部分112、连接到进气部分112的压缩机部分114、连接到压缩机部分114的燃烧室部分116、连接到燃烧室部分116的涡轮部分118，以及排气部分120。涡轮部分118通过转子轴122连接到压缩机部分114。
在示例性实施例中，燃烧室部分116包括多个燃烧室124。燃料喷嘴组件126连接到每个燃烧室124。涡轮部分118连接到压缩机部分114，并且连接到负载128，例如，但不限于，发电机和/或机械驱动应用。在示例性实施例中，每个压缩机部分114和涡轮部分118包括至少一个转子盘组件130，其连接到转子轴122，以形成转子组件132，其中转子组件132包括多个部件(图1中未图示)。
至少一个流体发生系统140通过至少一个蒸汽管道142连接到燃气涡轮发动机102。流体发生系统140也可连接到蒸汽涡轮发动机(未图示)。在示例性实施例中，流体发生系统140是热回收蒸汽发生器(HRSG)，其包括高压(HP)过热器(superheater)部分146、再热器/中压(RH/IP)部分148，以及低压(LP)部分150。或者，流体发生系统140可为任何其他类型的系统，其生成并且/或者获得热流体，例如，二氧化碳捕获设施。
在示例性实施例中，HP过热器部分146、RH/IP部分148以及LP部分150均通过蒸汽管道142连接到涡轮部分118中的转子组件132。虽然图1中未图示，但HP过热器部分146、RH/IP部分148以及LP部分150也可通过蒸汽管道142连接到压缩机部分114中的转子组件132。蒸汽管道142经配置以在HP过热器部分146、RH/IP部分148以及LP部分150中的每一个与压缩机部分114和/或涡轮部分118中的转子组件132之间实现流连通。流体发生系统140也通过排气管道152连接到排气部分120，所述排气管道经配置以使排出气体从排气部分传送到HP过热器部分146。每个蒸汽管道142具有定位在其中、且与其连接的至少一个控制阀154。在示例性实施例中，每个控制阀154是节流阀。或者，每个控制阀154可为可限制和/或阻碍每个蒸汽管道142内的流体流、并且使系统100如本说明书所述那样运行的任何其他类型的装置。
在示例性实施例中，发电系统100包括连接到燃气涡轮发动机102的控制系统160。控制系统160经配置以检测或接收燃气涡轮发动机102的多个运行参数。例如，控制系统160经配置以检测燃气涡轮发动机102的至少一个第一运行参数。控制系统160也可接收燃气涡轮发动机102的至少一个第二运行参数。第一运行参数和第二运行参数可包括，例如，温度、温度变化、压力和/或压力变化。或者，控制系统160可检测使系统100如本说明书所述那样运行的燃气涡轮发动机102的任何其他参数。控制系统160还经配置以确定燃气涡轮发动机102的各个运行参数的至少一个阈值，并且经配置以将例如第一运行参数和第二运行参数与相应阈值进行比较。
在示例性实施例中，控制系统160经配置以控制流向转子组件132的流体流，以便流体大体均匀地分布在转子组件132内。而且，在示例性实施例中，控制系统160经配置以控制流向转子组件132的流体流，以便第一运行参数和/或第二运行参数小于至少一个阈值。例如，在示例性实施例中，控制系统160经配置以控制从HP过热器部分146、RH/IP部分148以及LP部分150中的每一个流向转子组件132的蒸汽流，以便转子组件内的温度和/或压力分别小于温度阈值和/或压力阈值。或者，控制系统160可控制使系统100如本说明书所述那样运行的、从流体发生系统140流向转子组件132的任何其他热流体流，例如二氧化碳流和/或氮气流。
控制系统160也连接到每个控制阀154。在示例性实施例中，控制系统160还经配置以通过每个阀154的有效或可操作的控制功能，例如打开或关闭阀154，来控制阀154，从而有助于控制管道142内的流体流，例如蒸汽流。在示例性实施例中，控制系统160被启动，以通过包括，但不限于，接收允许输入、传输允许输出、以及传输打开和关闭命令的功能/特征来有助于控制阀154的调整、有效/可操作的打开和/或关闭功能。
在运行期间，燃料被传送到燃气涡轮发动机102，且进气部分112将空气传送到压缩机部分114，在所述压缩机部分中，空气被压缩成更高温高压的状态，然后排向燃烧室部分116。压缩空气与燃料混合，然后被点燃，从而生成燃烧气体，所述燃烧气体传送到涡轮部分118。具体而言，在燃烧室124中，天然气和/或燃油等燃料被注入空气流中，然后燃料-空气混合物被点燃，从而生成高温燃烧气体，所述高温燃烧气体传送到涡轮部分118。当燃烧气体将转动能传递给涡轮部分118和转子组件132时，涡轮部分118将气体蒸汽流中的热能转换成机械转动能。在示例性实施例中，来自排气部分120的排出气体通过排出气体管道156传送给流体发生系统140，在所述流体发生系统中生成蒸汽。具体而言，在示例性实施例中，HP过热器部分146生成蒸汽。
如下文详细描述，在运行期间，控制系统160使用蒸汽等流体，来保持涡轮发动机102内，例如转子组件132内的运行参数。在示例性实施例中，控制系统160确定涡轮发动机102内各个运行参数的至少一个阈值。控制系统160也可检测和/或接收涡轮发动机102的各个运行参数。例如，控制系统160可检测来自转子组件132内至少一个位置的温度值。控制系统160也可接收来自转子组件内的压力值。根据所检测的转子组件132内的温度值和/或压力值是否大于、小于或等于相应温度阈值和/或压力阈值，控制系统控制从HP过热器部分146、RH/IP部分148以及LP部分150中的每一个流向转子组件132的流体流，例如蒸汽流，以便转子组件内的温度和/或压力保持在相应阈值以下。具体而言，在示例性实施例中，控制系统160调整处于打开或关闭位置上的控制阀154，以有助于控制在管道142中流向转子组件132的高压蒸汽流、中压蒸汽流或低压蒸汽流。然后，蒸汽可大体均匀地分布在转子组件132内。具体而言，蒸汽可通过转子组件132的各部件(图1中未图示)之间的各个通道(图1中未图示)传送。而且，虽然示例性实施例所示蒸汽为传送到转子组件132的流体，但二氧化碳气体和氮气等其他流体也可传送到转子组件132。
通过控制传送到转子组件132的流体流，涡轮发动机102内的运行参数可保持在阈值以下。例如，通过控制传送到转子组件132的蒸汽流，其中的温度和/或压力保持在某些水平上，以便可防止对转子组件132内的部件产生与热量相关的损坏。使用蒸汽也可防止轻易地稀释热涡轮气体。
图2所示为沿区域2(图1所示)截得的转子组件132。图3为沿区域3(图1所示)截得的控制系统160的示意图。参考图2，在示例性实施例中，控制系统160连接到转子组件132的各个部分，所述转子组件包括多个级234，每个级包括转动的转子盘组件235和一排固定的定子轮叶236。在示例性实施例中，每个转子盘组件235包括连接到转子盘240的多片涡轮叶片238。每个转子盘240连接到转子轴122。涡轮机外壳242围绕涡轮叶片238和定子轮叶236周向延伸，以便每片定子轮叶236由外壳242支撑。在示例性实施例中，每个转子盘240是环形的，并且包括设于其中的中心孔244，所述中心孔大体轴向穿过所述转子盘。具体而言，每个盘体246从中心孔244径向向外延伸。
而且，中心孔244通过调整大小以收纳穿过其中的转子轴122。盘体246在径向内缘248和径向外缘250之间径向延伸，并从上游表面252轴向延伸到相对的下游表面254。上游表面252和下游表面254各自在内缘248和外缘250之间延伸。轴向支撑臂256在相邻转子盘240之间连接，从而形成转子组件132。
而且，在示例性实施例中，每片涡轮叶片238连接到盘体246，并从所述盘体径向向外延伸。在示例性实施例中，涡轮叶片238围绕转子盘240周向间隔分布。相邻转子盘240通过间隔分布，以在每排259周向间隔分布的涡轮叶片238之间设有间隙258。间隙258通过调整大小以收纳一排260周向间隔分布的定子轮叶236，所述定子轮叶均从涡轮机外壳242向内朝转子轴122延伸。具体而言，在示例性实施例中，定子轮叶236围绕转子轴122周向间隔分布，并且通过定向以向下游朝涡轮叶片238传送燃烧气体。
在示例性实施例中，高温燃气通道261设于涡轮机外壳242和每个转子盘240之间。每排259和260涡轮叶片238和定子轮叶236均至少部分延伸穿过高温燃气通道261的一部分。而且，在示例性实施例中，控制系统160包括多个传感器或变换器，例如传感器270。每个传感器270置于至少一片涡轮叶片238的外表面272附近，并且连接到所述外表面。或者，传感器270可连接到使发电系统100(图1所示)如本说明书所述那样运行的涡轮发动机102(图1所示)的任何其他部件。例如，传感器270可连接到压缩机部分114(图1所示)、燃烧室部分124(图1所示)、排气部分120(图1所示)中、和/或转子轴122上的一个表面。在示例性实施例中，每个传感器270检测涡轮发动机270的各个运行参数。具体而言，在示例性实施例中，每个传感器270检测每个传感器270所连接到的转子组件132的各个相应部分的温度。或者，每个传感器270可检测每个传感器270所连接到的转子组件132的各个相应部分的温度变化、压力、和/或压力变化。或者，传感器270可检测使控制系统160和/或发电系统100(图1所示)如本说明书所述那样运行的各个其他运行参数。燃气涡轮发动机102也可包括可将燃气涡轮发动机102的其他运行参数的信号传输给控制器274的其他传感器(未图示)。
参考图3，在示例性实施例中，控制系统160包括以无线方式连接到每个传感器270的控制器274。具体而言，控制器274包括传感器接口276，并且每个传感器270通过无线连接与接口276连接，所述无线连接诸如短程无线连接信道，例如蓝牙(BLUETOOTH)蓝牙是位于华盛顿(Washington)柯克兰(Kirkland)的蓝牙技术联盟公司(BluetoothSIG，Inc.)的注册商标。传感器接口276和传感器270之间也可使用各种其他连接。此类连接可包括，但不限于，电导体、推荐标准(RS)232或RS-485等低级串行数据连接、通用串行总线(USB)或电气电子工程师学会1394等高级串行数据连接、1284或488等并行数据连接，以及/或者专用(例如，无法从发电系统的外部访问)网络连接，包括有线或无线连接。IEEE是位于纽约州(NewYork)纽约市(NewYork)的电气电子工程师学会的注册商标。
在示例性实施例中，每个传感器270将对应于运行参数的信号传输给控制器274，所述运行参数例如，所检测的每个传感器270连接到的涡轮叶片238的相应部分的温度值。而且，例如，每个传感器270可连续性地、周期性地或者一次性地传输信号。也可预期其他的信号时间安排。此外，每个传感器270可以模拟形式或数字形式传输信号。燃气涡轮发动机102内的其他传感器可将燃气涡轮发动机102的其他运行参数的信号传输给控制器274。
此外，在示例性实施例中，控制器274可为实时控制器，其包括计算机系统等任何合适的基于处理器或微处理器的系统，包括微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路，和/或能够执行本说明书所述功能的其他任何电路或处理器。在一项实施例中，控制器274可为包括只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)的微处理器，例如具有2MbitROM和64KbitRAM的32位微型计算机。本说明书所用术语“实时”是指，在输入变动影响结果之后的相当短时间段内产生结果(产出)，其中所述时间段为可根据结果的重要性、以及/或者系统处理输入以生成结果(产出)的能力来进行选择的设计参数。
在示例性实施例中，控制器274还包括存储装置278，其存储表示和/或指示发电系统100的运行状况的可执行指令和/或一个或多个运行参数。例如，在示例性实施例中，存储装置278可存储由传感器270检测的温度值。在示例性实施例中，控制器274还包括通过系统总线(systembus)282连接到存储装置278和传感器接口276的处理器280。
在示例性实施例中，处理器280通过编程以确定燃气涡轮发动机102的各个运行参数的至少一个阈值。例如，处理器可通过编程以确定转子组件132内的温度和/或压力阈值。例如，处理器280可通过计算传感器270所检测的温度值的平均值来确定温度阈值。温度阈值可根据轮发动机102的运行状态下传感器检测温度值的各个时间而变化。处理器280也可至少部分根据燃气涡轮发动机102的至少一个运行状态来确定温度阈值，并且阈值可因此而变化。例如，转子组件132可能在涡轮发动机102启动期间需要较低温度，以便可减小转子组件132部件内的内部变化(internalgradients)。因此，可确定低温度阈值。在涡轮发动机102处于稳定状态时，转子组件可能需要大体较低的温度，以便能够减少转子组件132内各个流动通道中的热量。在此情况下，也可确定低的温度阈值。在涡轮发动机102关闭期间，可能需要保持转子组件132内的温度为大体较高的温度值，这样，转子组件132可保持温热，以便稍后高效启动涡轮发动机102。因此，可确定高阈值温度。处理器280也通过编程以将传感器270所检测的运行参数与所确定的温度阈值比较，以确定所检测的温度是否大于、小于或等于温度阈值。处理器280也可通过编程以接收来自燃气涡轮发动机102内的其他传感器的运行参数，并将这些运行参数与所确定的阈值比较，从而确定所检测的(温度)阈值是否大于、小于或等于其(温度)阈值。
在一项实施例中，处理器280可包括处理单元，例如，但不限于，集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)，以及/或者其他任何可编程电路。或者，处理器280可包括多个处理单元(例如在多核配置中)。以上实例仅为示例性实例，因此无论如何，其目的并不在于限制术语“处理器”的定义和/或意义。
而且，在示例性实施例中，控制器274包括控制发电系统100运行的控制接口284。在示例性实施例中，控制接口284连接到一个或多个发电系统控制装置，例如控制阀154(图1所示)。在示例性实施例中，控制器274处理传感器270接收的(各)信号，以生成一个或多个控制参数。控制接口284也向控制阀154传输控制参数(例如，打开或关闭)。例如，处理器280将控制参数编码到信号中。
控制接口284和控制阀154之间可使用各种连接。此类连接可包括，但不限于，电导体、推荐标准(RS)280或RS-485等低级串行数据连接、通用串行总线(USB)或电气电子工程师学会(IEEE)1394(a/k/a火线)等高级串行数据连接、IEEE1284或IEEE488等并行数据连接、蓝牙等短距离无线通信信道，以及/或者专用(例如无法从发电系统的外部访问)网络连接，包括有线或无线连接。
在示例性实施例中，控制系统160还包括用户计算装置286，其通过网络288连接到控制器274。具体而言，用户计算装置286包括通信接口290，其连接到控制器274内包含的通信接口291。用户计算装置286包括用于执行指令的处理器292。在一些实施例中，可执行指令存储在存储装置294中。处理器292可包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。存储装置294为允许对可执行指令和/或其他数据等信息进行存储和恢复(retrieve)的任意装置。
用户计算装置286也包括在向用户(未图示)显示信息时使用的至少一个媒体输出部件296。媒体输出部件296为能够向用户传递信息的任何部件。媒体输出部件296可包括，但不限于，显示装置(例如，液晶显示器(LCD))、有机发光二极管(OLED)显示器，或者音频输出装置(例如，扬声器或头戴式耳机)。
而且，在示例性实施例中，用户计算装置286包括用于接收来自用户的输入的输入接口298。输入接口298可包括，例如，键盘、定点装置、鼠标、触针(stylus)、触敏面板(例如触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速度计、位置检测器，以及/或者音频输入装置。例如触摸屏的单个部件可同时用作媒体输出部件296的输出装置以及输入接口298。
在运行期间，燃料被传送给燃气涡轮发动机102，以便涡轮发动机102可将来自气体蒸汽流中的热能转换成机械转动能。来自排气部分120(图1所示)的排出气体通过排出气体管道156(图1所示)传送给流体发生系统140(图1所示)，在所述流体发生系统中生成蒸汽。
控制系统160使用生成的蒸汽等流体，来将运行参数保持在其相应阈值以下。控制系统160确定燃气涡轮发动机102内的部件，例如转子组件132，的至少一个阈值，例如温度阈值。控制系统160也检测燃气涡轮发动机102内的至少一个实际运行参数。例如，控制系统160可检测来自转子组件132内至少一个位置的温度值。具体而言，在示例性实施例中，每个传感器270检测每个传感器270所连接到的转子组件132的一部分的温度值。然后，每个传感器270将表示所检测的温度值的信号传输给传感器接口276。燃气涡轮发动机102内的其他传感器也可将表示燃气涡轮发动机102内所检测的其他运行参数的信号传输给传感器接口276。例如，压力传感器(未图示)可将转子组件132内所检测的压力值传输给传感器接口276。
传感器接口276将数据传输到存储装置278，以进行存储。具体而言，存储装置278存储所检测的运行参数。在示例性实施例中，处理器280随后确定燃气涡轮发动机102的各个运行参数的阈值。例如，在示例性实施例中，处理器280确定至少一个温度阈值、以及/或者一个压力值。处理器280可通过计算传感器270所检测的温度值的平均值来确定温度阈值。处理器280可通过计算传感器接口276所接收的压力值的平均值来确定压力阈值。处理器280也可至少部分根据燃气涡轮发动机102的至少一个运行状态，来确定阈值。
当温度阈值确定时，处理器280将传感器270所检测的温度值与温度阈值比较，以确定所检测的温度值是否大于、小于或等于温度阈值。类似地，处理器280可将其他传感器所检测的压力值进行比较，以确定所检测的压力值是否大于、小于或等于压力阈值。根据所检测的温度值和/或压力值是否大于、小于或等于阈值，控制系统控制从HP过热器部分146(图1所示)、RH/IP部分148(图1所示)以及LP部分150(图1所示)中的每一个流向转子组件132的流体流，例如蒸汽流，从而使燃气涡轮发动机102内的温度和/或压力保持在相应阈值以下。
在示例性实施例中，控制系统160调整处于打开、部分打开、部分关闭、或关闭位置上的控制阀154，以有助于控制流体流，例如蒸汽流，从而使流体均匀地分布到转子组件132内的部件上，例如涡轮叶片238上。在示例性实施例中，处理器280将信号传输到控制接口284，以便控制接口284可将控制参数传输到至少一个阀154。控制接口284将表示打开或关闭功能的信号传输到阀154，以使蒸汽流可被传送到转子组件132。
在示例性实施例中，阀154被打开或关闭，以使管道142(图1所示)内的蒸汽流量变化，并且/或者使管道142内的蒸汽供应压力变化。例如，阀154可受控制，以从打开位置移动到部分或完全关闭位置，从而大体减小或最小化在管道142内传送给转子组件132的蒸汽的流量/流率(flowrate)，并且/或者大体减小或最小化上述蒸汽的供应压力。相反，阀154可受控制，以从关闭位置移动到部分或完全打开位置，从而大体增大在管道142内传送给转子组件132的蒸汽的流量/流率，并且/或者大体增大上述蒸汽的供应压力。当蒸汽传送到转子组件132时，蒸汽通过管道142进入转子组件132，并且传送给一个转子盘240，如箭头299所示。蒸汽也可在至少一片叶片238周围传送，如箭头299所示。除蒸汽在叶片238周围传送之外，蒸汽也可在至少一个盘体246周围传送。蒸汽还可接触盘体246。蒸汽还可被传送到每个空腔249中，如箭头299所示。
控制器274将根据所检测的温度和/或所接收的其他运行参数，来继续/持续调节流向转子组件132的蒸汽流。用户也可通过计算装置286来操纵所确定的阈值和/或输入的不同阈值，并且/或者所述操纵控制功能，以使发电系统100正常运行。例如，通过媒体输出部件296，用户可获得所确定阈值的视觉显示。用户可通过输入接口298输入各种命令功能。然后，处理器292将信号传输到通信接口290。通信接口290通过网络288将信息传输到控制器274。通信接口291接收信息，并向处理器280传输信号。然后，处理器280可生成新阈值，并且/或者将信号传输给控制接口284，这样，控制接口284可传输表示功能的信号，来打开或关闭阀154。
与使用涡轮发动机发电的已知系统相比，本说明书所述的实施例提供一种可保持涡轮发动机内温度等运行参数的控制系统。所述控制系统包括置于涡轮发动机内的至少一个传感器，其中所述传感器经配置以检测涡轮发动机内的至少一个第一运行参数。控制器连接到传感器，并且控制器经配置以接收涡轮发动机的至少一个第二运行参数。控制器还经配置以控制流向涡轮发动机内转子组件的流体流，以便所述流体大体均匀地分布在转子组件内，并且第一运行参数和第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。通过控制传送到转子组件的流体流，涡轮发动机内的运行参数可保持在阈值以下。例如，温度水平可保持在某些水平上，以便可防止对转子组件内的部件产生与热量相关的损坏，并且不会轻易地稀释热涡轮气体。
本说明书所述的系统和方法的技术效应包括以下项中的至少一项：(a)将至少一个传感器置于涡轮发动机内；(b)通过至少一个传感器来检测涡轮发动机内的至少一个第一运行参数；(c)通过控制器来接收涡轮发动机的至少一个第二运行参数；以及(d)通过控制器来控制流向涡轮发动机内转子组件的流体流，以使所述流体大体均匀地分布在转子组件内，并且至少一个第一运行参数和至少一个第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。
上文详细描述了所述系统和方法的示例性实施例。所述系统和方法并不限于本说明书所述的具体实施例，相反，系统的部件和/或方法的步骤可独立于本说明书所述的其他部件和/或步骤单独使用。例如，所述系统也可与其他系统和方法结合使用，并且并不限于仅使用本说明书所述的系统进行实践。实际上，示例性实施例可与许多其他应用结合实施和使用。
尽管本发明的各种实施例的具体特征可能在某些附图中进行了图示，但并未在其他附图中图示，这仅仅是出于方便的考量。根据本发明的原则，附图中的任何特征可结合其他任何附图中的任何特征来进行参考和/或提出权利主张。
本说明书使用各个实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并且可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种控制系统(160)，其包括：
置于涡轮发动机(102)内的至少一个传感器(270)，其中所述传感器经配置以检测所述涡轮发动机内的至少一个第一运行参数；以及
连接到所述至少一个传感器的控制器(274)，所述控制器经配置以：
接收所述涡轮发动机的至少一个第二运行参数；并且
控制流向所述涡轮发动机内转子组件(132)的流体流，以使所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述至少一个第一运行参数和所述至少一个第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值；其中，所述流体流由流体发生系统经由至少一个管道提供给所述涡轮发动机，所述控制系统通过控制连接到所述至少一个管道的至少一个控制阀来控制流到所述涡轮发动机内转子组件的所述流体流。
2.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(274)经配置以至少部分根据所述涡轮发动机(102)的至少一个运行状态，来确定所述至少一个阈值。
3.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(264)控制流向所述转子组件(132)的二氧化碳气体、氮气和蒸汽中至少一个的流。
4.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(264)控制所述流体流，以使所述流体在至少一片涡轮叶片(238)周围大体均匀地传送。
5.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(264)控制所述流体流，以使所述流体在至少一个盘体(246)周围传送。
6.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(264)控制所述流体流，以使所述流体被传送到设于第一盘体(246)和第二盘体之间的空腔(249)中。
7.根据权利要求1所述的控制系统(160)，其中所述控制器(264)通过控制所述流体的流量和所述流体的供应压力中的至少一个，来控制所述流体流。
8.一种发电系统(100)，其包括：
至少一个流体发生系统(140)；
至少一个涡轮发动机(102)，其包括转子组件(132)，并且通过至少一个管道(142)连接到所述至少一个流体发生系统，
至少一个控制阀(154)，其连接到所述至少一个管道；以及
至少一个控制系统(160)，其连接到所述至少一个涡轮发动机以及所述至少一个控制阀，所述至少一个控制系统包括：
置于所述至少一个涡轮发动机内的至少一个传感器(270)，其中所述传感器经配置以检测所述至少一个涡轮发动机内的至少一个第一运行参数；以及
连接到所述至少一个传感器的控制器(274)，所述控制器经配置以：
接收所述至少一个涡轮发动机的至少一个第二运行参数；并且
控制流向所述转子组件(132)的流体流，以使所述流体大体均匀地分布在所述转子组件内，并且所述至少一个第一运行参数和所述至少一个第二运行参数中的至少一个小于至少一个阈值。
9.根据权利要求8所述的发电系统(100)，其中所述控制器(214)经配置以至少部分根据所述至少一个涡轮发动机(102)的至少一个运行状态，来确定所述至少一个阈值。
10.根据权利要求8所述的发电系统(100)，其中所述控制器(214)控制流向所述转子组件(132)的二氧化碳气体、氮气和蒸汽中至少一个的流。
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