CN103195586B - 监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统 - Google Patents

监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103195586B
CN103195586B CN201310001150.XA CN201310001150A CN103195586B CN 103195586 B CN103195586 B CN 103195586B CN 201310001150 A CN201310001150 A CN 201310001150A CN 103195586 B CN103195586 B CN 103195586B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
fluid
pressure
gas turbine
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310001150.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103195586A (zh
Inventor
W.J.劳森
B.L.萨特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN103195586A publication Critical patent/CN103195586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103195586B publication Critical patent/CN103195586B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0091For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring fluid parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • F05D2270/3015Pressure differential pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2931Diverse fluid containing pressure systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

本发明涉及用于监视流体分离和/或监视阀健康的系统和方法。具体而言,本主题大体涉及用于燃气涡轮的燃料系统和用于监视燃料系统中的流体分离的相关方法。更具体而言,系统和方法包括测量压差且比较测量与预定值。

Description

监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统
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;
图5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;
图6提供了根据本公开的示例性实施例监视在燃气涡轮系统中的流体分离的方法的流程图;以及
图7提供了根据本公开的示例性实施例用于监视阀的健康的方法的流程图。
附图标记
100 燃气涡轮系统
102 燃料系统
104 涡轮
106 压缩机
108 燃烧器
109 轴
110 涡轮排放出口端口
111 压缩机空气入口端口
120 上游压缩机排出放气阀
122 下游压缩机排出放气阀
130 惰性流体源
132 惰性阀
134 惰性阀
136 流量计
140 燃料源
142 第一控制阀
144 第二控制阀
150 第一压差换能器
152 第二压差换能器
154 第三压差换能器
156 第四压差换能器
160 控制器
170 惰性腔
180 燃料腔
190 空气腔
400 流体系统
410 控制器
412 第一压差换能器
414 第二压差换能器
416 压力换能器
418 流量计
420 惰性流体源
422 惰性流体腔
430 第一流体源
432 第一流体源腔
440 第二流体源
442 第二流体源腔
450 第一阀
460 第三阀
470 第二阀。
具体实施方式
本主题大体而言涉及用于燃气涡轮的燃料系统和用于监视在燃料系统中的流体分离的相关方法。更具体而言,系统和方法包括测量压差且比较测量与预定值。现将详细地参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中示出。以解释本发明的方式提供每个示例,并不限制本发明。实际上,对本领域技术人员将显而易见地是,在不偏离本发明的范围或精神的情况下可做出各种修改和变型。举例而言,作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。因此,预期本发明涵盖属于所附权利要求及其等价物范围内的这些修改和变型。
图1为示出根据本公开的方面配置的燃气涡轮系统100的燃料系统102的示例性实施例的示例管道图。但应了解本文所公开的方法和系统并不限于用于燃气涡轮或任何其它类型的功率设施本身中。此外,应了解本文所公开的方法和系统也可实施于不同于本文所示的确切配置的多种其它管道布局和配置中。
在图1中,燃料系统102的所有阀处于打开配置。在图2和图3中,燃料系统102的特定阀处于关闭配置,由黑色填充来标注。图2和图3的阀配置各对应于燃料系统102的特定操作模式,如在下文中更详细地描述的。
如在图1中可看出地,燃气涡轮系统100包括涡轮104、燃烧器108和压缩机106。燃烧器108配置成从燃料系统102接收燃料、惰性气体和空气。由燃烧器108所接收的燃料和空气被焚烧且排出到涡轮104内且随后到涡轮排放出口端口110内。燃料与空气在燃烧器108中的燃烧用于给涡轮104提供动力。而涡轮104通过轴109与压缩机106在操作上关联使得涡轮104向压缩机106提供动力。压缩机106配置成在压缩机空气入口端口111处接收空气且在空气通过压缩机106时减小这些空气的压力。压缩机106的加压排出空气的一部分可通过上游压缩机排出放气阀120和下游压缩机排出放气阀122发送到燃烧器108。
如可在图1中看出的,燃料系统102还从燃料源140接收燃料。燃料可为合成气、天然气或任何其它合适燃料。燃料阀142和控制阀144配置成选择性地调整从燃料源140到燃烧器108内的燃料流量。
如在图1中示出的那样,燃料系统102还包括用于供应惰性气体的惰性流体源130,惰性流体130可用于净化燃料系统102的部分、惰性气体可为氮气、蒸汽、二氧化碳或任何其它惰性介质。在图示示例性实施例中,来自惰性流体源130的惰性流体通过两个分支供应,这两个分支通往惰性流体供应阀132和/或134。惰性流体供应阀132、134配置成选择性地调整来自惰性流体源130的惰性流体流动。
燃气涡轮系统100还可包括控制器160。如在下文中更详细地描述的,控制器160配置成从输入或源接收信号,且至少部分地响应于这种信号,执行某些功能。例如,控制器160可通信地联接到源,例如经由有线连接(如图1所示)或者经由无线连接以便接收这样的信号。在这样的示例性实施例中,控制器160可包括存储器和微处理器、CPU等,诸如通用或专用微处理器,其可操作以执行与燃气涡轮系统100相关联的编程指令或微控代码。存储器可表示随机存取存储器,诸如DRAM;或者只读存储器,诸如ROM或FLASH。在一个实施例中,处理器执行存储于存储器中的编程指令。存储器可为单独于存储器的构件或者可包括于处理器内的板上。
在图1所示的示例性实施例中,控制器160配置成从诸如第一压差换能器150和第二压差换能器152的源接收信号。第一压差换能器150和第二压差换能器152配置成当阀处于关闭配置时确定跨压差换能器150、152的相应阀的相应压差。例如,第一压差换能器150配置成确定跨燃料阀142的第一压差测量,且第二压差换能器152配置成确定跨下游压缩机排出放气阀122的第二压差测量。本领域技术人员应了解燃气涡轮系统100可包括额外的压差换能器,额外压差换能器配置成确定跨燃气涡轮系统100的任何合适阀(例如,上游压缩机排出放气阀120、下游压缩机排出放气阀122或控制阀144)的压差。
此外,如图1所示,控制器160可配置成从惰性流体供应阀132、134的流量测量装置136接收信号。流量测量装置可例如为流率或质量流量传感器。流量测量装置136中的每一个可配置成测量通过相对应的惰性流体供应阀132或134的惰性流体流量。因此,控制器160可从流量测量装置136接收信号,其中每个信号对应于通过惰性流体供应阀132、134中的特定阀的惰性流体流量。在备选实施例中,控制器160还可配置成从额外流量测量装置接收信号,额外流量测量装置配置成确定通过燃料系统102的任何部分的相应流体流量。
图2示出了处于正常操作模式或配置使得特定阀关闭的图1的燃料系统102的示例性实施例。处于关闭配置的图2的阀用黑色填充来标注。在正常操作模式中,从燃料源140向燃料腔180提供燃料,来自惰性流体源130的惰性流体被供应到惰性腔170且来自压缩机106的加压排出空气被供应到空气腔190。
此外,如在图2中可看出地,在燃气涡轮系统100的正常操作模式下,上游压缩机排出放气阀120和下游压缩机排出放气阀122处于关闭配置。第二压差换能器152配置成确定对应于在惰性流体腔170的惰性流体与燃料腔180的燃料之间的压差的第二压差测量。因此,控制器160配置成从第二压差换能器152获得在燃料腔180与惰性腔170之间的第二压差。
应意识到在上文所述的实施例中或者在任何其它实施例中,无需第二压差换能器152来获得在燃料腔180与惰性腔170之间的第二压差。例如,控制器160可配置成,通过获得燃料腔180的压力(例如,使用压力换能器)和获得惰性腔170的压力(例如使用另一压力换能器)并且比较燃料腔180的压力与惰性腔170的压力以便确定第二压差,而获得在燃料腔180与惰性腔170之间的第二压差。类似方法可用于确定在燃料系统102内的任何其它压差。因此,在示例性实施例中,单独的压力换能器或传感器可用于获得在燃料系统102的任何腔中的压力测量,且这样的压力测量然后可被传输到控制器160以便确定在燃料系统102的腔之间的相应压差。而且,在正常操作模式中,控制器160可配置成从上文所述的额外压差换能器中的任一个来接收压差。
在额外示例性实施例中,燃料源140的燃料可包含每单位体积多于5%的氢气。在这样的实施例中,燃料系统102可包括与燃烧器108流体连通的备用燃料源199。在这样的实施例中,备用燃料源199包含每单位体积少于约5%氢气的备用燃料,且控制器160可配置成将燃料系统102从正常操作模式(例如,图2所示的模式)调整到惰性净化模式,在惰性净化模式中,燃烧器108依靠备用燃料操作。如果在燃料源140的燃料与在另一系统流体(例如,来自压缩机106的压缩空气)之间的流体分离有危险,控制器160可将燃料系统102调整到惰性净化模式,因为与每单位体积约5%氢气的燃料相比,每单位体积具有小于约5%氢气的备用燃料危险程度更低和/或更少地监管。
图3示出了处于惰性净化模式或配置(例如,在依靠备用燃料源199操作期间出现的配置)的图1的燃料系统102的示例性实施例,其中燃料系统102的特定阀关闭。在图3中,惰性燃料供应阀132和上游压缩机排出放气阀120和下游压缩机排出放气阀122处于打开配置。燃料系统102的其它阀134、142、144处于关闭配置。至少部分地响应于如下文所述的压差降低或者与燃料压力高于燃料阀142上游的预定阈值的同时依靠备用燃料的计划操作,控制器160可调整燃料系统102从正常操作模式(例如,图2所示的配置)到这种惰性净化模式。在图3中所示的惰性净化模式中,来自涡轮106的压缩排出空气被供应到燃烧器108以便在燃气涡轮系统100依靠备用燃料操作期间维持燃烧器108中燃料喷嘴(未图示)上的正压力比。此外,在惰性净化模式中,燃料源140与排出空气分隔以避免非预期的燃烧。因此,燃料阀142和控制阀144处于闭合配置以便分隔燃料与燃料系统102的其余部分。
在惰性净化模式,第一压差换能器150配置成确定对应于在惰性净化流体腔171的惰性流体与燃料净化腔181的燃料之间的压差的第一压差测量。因此,在图3中所示的示例性实施例中,控制器160配置成利用第一压差换能器150来获得在燃料净化腔181与惰性净化腔171之间的第一压差。而且,在惰性操作模式,控制器160可配置成从上文所述的额外压差换能器中的任一个换能器接收压差。
在备用操作模式中,燃气涡轮系统100并不依靠来自燃料源140的燃料操作。因此,在备用操作模式中,燃料与加压排出空气分隔以避免流体混合。将燃料阀142调整到闭合配置以便分隔燃料与燃料系统102的其余部分。
在备用燃料模式中,第一压差换能器150用于监视在由燃料阀142所分离的燃料与惰性流体之间的压差。如下文所述,在第一压差降低到低于预定值的情况下,控制器可减小燃气涡轮的负荷,或者采取其它预定行动来防止燃料源140接触来自压缩机106的排出空气的风险。
图4示出了根据本公开的特定示例性实施例的燃气涡轮400的流体系统402的框图。在图4所示的实施例中,流体系统402包括第一阀450,第一阀450配置成选择性地调整在第一流体源腔432与隔离腔422之间的流动。流体系统402的第一流体源腔432配置成从第一流体源430接收第一流体。第一流体可为燃料或任何其它流体。在图4所示的实施例中,流体系统402还包括第二阀470,第二阀470配置成选择性地调整在第二流体源腔442与隔离腔422之间的流动。流体系统402的第二流体源腔442配置成从第二流体源440接收第二流体。第二流体可为空气或任何其它合适流体。此外,在图4的燃气涡轮400的流体系统402包括第三阀460,第三阀460配置成选择性地调整从流体源420到隔离腔422内的流体流。流体可为氮气、蒸汽、二氧化碳、水、空气或任何其它惰性介质。
在图4所示的示例性实施例中,第一阀450和第二阀470处于关闭配置。因此,第一流体源腔432被供应来自第一流体供应430的第一流体,且第二流体源腔442被供应来自第二流体供应440的第二流体。如在图4中可看出地,第三阀460处于打开配置,使得来自流体供应420的流体被供应到隔离腔。
如在图4中可看出地,燃气涡轮400的流体系统402还包括控制器410。控制器410可类似于上文所讨论的实施例的控制器160。控制器410配置成从诸如压力换能器416和压差换能器412的源接收信号。压力换能器416配置成获得流体隔离腔422的压力测量,且压差换能器412配置成确定跨第二阀470的压差测量。在备选实施例中,控制器400可配置成从额外压力换能器接收信号,额外压力换能器配置成确定流体系统402的任何其它腔的相应压力。控制器410还可配置成从额外压差换能器接收信号,额外压差换能器配置成确定跨流体系统402的任何合适阀(例如,第一阀450)的压差。
此外,如图4所示,控制器400配置成从流量测量装置418接收信号,流量测量装置418确定通过第三阀460的流体流量。在备选实施例中,控制器400可配置成从额外流量测量装置接收信号,额外流量测量装置配置成确定通过流体系统402的任何其它阀的相应流体流量。
图5示出了根据本公开的特定示例性实施例的燃气涡轮500的流体系统502的框图。在图5所示的实施例中,流体系统502包括第一阀550,第一阀550配置成选择性地调整在第一流体源腔532与隔离腔522之间的流动。流体系统502的第一流体源腔532配置成从第一流体源530接收第一流体。第一流体可为燃料或任何其它流体。在图5所示的实施例中,流体系统502还包括第二阀570,第二阀570配置成选择性地调整在第二流体源腔542与隔离腔522之间的流动。流体系统502的第二流体源腔542配置成从第二流体源540接收第二流体。第二流体可为空气或任何其它合适流体。此外,图4的燃气涡轮500的流体系统502还包括第三阀560,第三阀560配置成选择性地调整离开隔离腔522到排气口或疏放口521的流动。在图5中,由于排气口521,隔离腔522相对于第一流体源腔532和第二流体源腔542处于更低压力。
如在图5中可看出地,燃气涡轮500的流体系统502还包括控制器510。控制器510可类似于上文所讨论的实施例的控制器160或410。控制器510配置成从诸如压力换能器516的源接收信号。压力换能器516配置成获得流体隔离腔522的压力测量。在备选实施例中,控制器510可配置成从额外压力换能器接收信号,额外压力换能器配置成确定流体系统502的任何其它腔的相应压力。
如上文所讨论地,控制器510可使用压力换能器516来确定隔离腔522的压力。由于隔离腔的压力小于第一流体源腔532和第二流体源腔542的压力,如果隔离腔522的压力升高,则可以推断出第一流体和/或第二流体向隔离腔522内泄漏。因此,第一阀550和第二阀570可未适当地密封且可需要维护或替换,如在下文中进一步描述地。
为了重申上文做出的陈述,应了解本文所公开的方法和系统并不限于用于燃气涡轮或任何其它类型的功率设施本身中。此外,应了解本文所公开的方法和系统也可实施于不同于本文所示的确切配置的多种其它管道布局和配置中。
现转至图6,提供了根据本公开的示例性方面的示例性方法的流程图。方法500可由上文所述的燃料系统102的控制器160或者上文所述的燃气涡轮400的控制器410来实施。在特定示例性实施例中,该方法包括获得在第一流体源腔与隔离腔之间的压差且比较该压差与预定值。
在610处开始,获得压差。在示例性实施例中,压差为在隔离腔(例如,惰性腔)与第一流体源腔(例如,燃料腔)之间的压差,其中隔离腔和第一流体源腔处于流动连通。因此,例如,如在上文中参考图2所述,可使用第一压差换能器150获得在燃料腔180与惰性腔170之间的压差,或者参看图4,可使用压差换能器412获得在第一流体源腔432与隔离腔422之间的压差。同样,第一压差换能器150可用于获得在燃料净化腔181与图3的惰性净化腔171之间的压差。在各种实施例中,可使用压差换能器、使用压力换能器和上文所述的方法或使用任何其它合适方法获得压差。
在620,例如使用图2的控制器160或者使用图4的控制器410来比较该压差与预定值。参看图4,在示例性实施例中,预定值是被选定以维持在第一流体源腔432的第一流体与第二流体源腔442的第二流体之间的流体分离的值。因此,预定值可选定为使得隔离腔422的压力大于第一流体源腔432的压力和第二流体源腔442的压力。例如,预定值可选定为使得隔离腔422的压力保持比第一流体源腔432的压力和第二流体源腔422的压力中较大者大合适百分比(例如,比第一流体源腔432的压力和第二流体源腔442的压力中较大者大约5%,10%,20%,或25%)。
在630,如果压差被确定为小于预定值,则可推断出在第一流体与第二流体之间的流体分离可能有危险。但是,如果压差被确定为大于预定值,则可推断出维持流体分离。
在640,如果压差降低到低于预定值,则可发布警报。因此,例如,如果压差降低到低于预定值且在第一流体源腔与第二流体源腔之间的流体分离可能有危险,控制器可发布警报或警告,其提示涡轮操作者压差降低。警报可为警铃、汽笛、视觉指示器或任何其它合适的警报。在备选实施例中,如果压差降低到低于预定值,则控制器可从正常操作模式调整涡轮。例如,如果压差降低到低于预定值,则控制器可调整涡轮到不同的负载输出。例如,参看图2,当压差降低到低于预定值时,在燃料源140的燃料与来自压缩机106的空气之间的流体分离可能有危险。因此,例如,控制器160可调整燃料系统102为图3所示的惰性净化配置,以便进一步隔离燃料源140的燃料与空气腔180的排出空气且依靠备用燃料操作,或者控制器160可调整燃料系统102以改变涡轮负荷。
在额外示例性实施例中,第一流体可为每单位体积包含超过约5%氢气浓度的燃料。而且,预定值可为第一预定值。在这样的示例性实施例中,控制器还配置成在压差低于第二预定值的情况下转移到具有少于约5%氢气浓度的备用燃料源199,或在压差降低到低于第三预定值时停机。第一预定值、第二预定值和第三预定值可被确定为使得这些值对应于可能的流体分离失效增加的风险和因此可能的危险。因此,非计划的流体分离失效可至少可能是由于压差降低到低于第一预定值,且非计划的流体分离失效极可能是由于压差降低到低于第三预定值造成的。因此,对于压差降低到低于第一预定值、第二预定值和第三预定值的相应响应表示不断增强的安全响应。因此,启动警报表示最不严重的安全响应,且使燃气涡轮系统100停机为最严重的安全响应,因为这样的响应对应于最危险的情形。
在上文所述的示例性实施例中且在其它示例性实施例中,燃料系统102的阀应适当地用于使燃料系统102安全地操作。例如,在图2所示的燃料系统102的正常操作模式下,下游压缩机排出放气阀122处于闭合配置且应大致分隔压缩机106的加压排出空气与惰性流体。但是,随着时间推移,在燃料系统102中的阀可不再以可接受的水平起作用,且阀可需要维修、维护或替换。为了辅助确定阀是否需要维修、维护或替换,控制器160可配置成随着时间监视在燃料系统102中的阀的关键参数以便确定阀的维护状态。
图7提供了根据本公开的示例性方面的示例性方法的流程图。方法600可由上文所述的燃料系统102的控制器160或者由上文所述的燃气涡轮400的控制器410来实施。在特定示例性实施例中,该方法包括:获得多个流体参数测量,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用于阀的维护状态。
从710开始,获得多个流体参数测量。在各种实施例中,多个流体参数测量可为多个压差测量、多个压力测量或多个流体流量测量。因此,例如,该方法可包括获得在源腔(例如,燃料腔180、空气腔190、或第一流体源腔430或第二流体源腔440)与隔离腔(例如,惰性腔170或惰性流体腔422)之间的多个压差测量。在示例性实施例中,可例如使用压差换能器(例如,第一或第二压差换能器150、152、412)或压力换能器和上文所述的方法来获得多个压差测量。此外,该方法还可包括(例如,使用压力换能器416)获得在源腔与隔离腔中的至少一个的多个压力测量或(例如,使用流量测量装置136、418或流量计)来获得在源腔与隔离腔之间的多个流体流量测量。在备选实施例中,可获得多组多个流体参数测量。例如,可获得多个压差测量和多个流体流量测量。在备选实施例中,可获得多个压差测量、多个压力测量和多个流体流量测量的任何合适组合。
在720,确定多个流体参数随着时间的趋势。例如,如果多个流体参数测量值随着时间增加,多个流体参数测量的趋势为正的,或者,如果多个流体参数测量值随着时间减小,则多个流体参数测量的趋势为负的。而且,在这样的示例中,如果多个流体参数测量值随着时间大致恒定,则多个流体参数测量的趋势为大致常数。
在720,控制器160或410可将惰性流体供应阀132、134或第三阀460调整到闭合配置以便获得流体参数测量(例如,跨阀132、134或460的压差)。控制器160或410可调整阀132、134或460较短时段。控制器160或410可分析跨阀132、134或460中的相应阀的压力随着时间衰减的速率的趋势来累积另外的趋势数据。这样的数据可用于推断是否需要维护,例如以下文所述的方式。
在730处,确立阀的维护状态。在示例性实施例中,维护状态可指示阀的物理状态(例如,图2的燃料系统120或图4的流体系统402的任何值)。因此,负维护状态可表明应检查、维修或替换该阀,而正维护状态可表明该阀以可接受的水平起作用。在第一示例中,如果多个流体参数测量为多个压差测量且多个差测量为正的,那么减小的趋势确立用于阀的负(negative)维护状态,因为减小的趋势可表明流体从具有更高压力的腔通过阀且泄漏到具有更低压力的腔内,而大致恒定的趋势确立用于阀的正维护状态。例如,如果在图2的燃料系统102的惰性腔170与燃料腔180之间的多个压差测量的趋势是增加的,则可推断出惰性气体通过阀142泄漏到燃料腔180内,这是由于随着时间减小的压差测量。在第二示例中,如果多个流体参数测量为多个压差测量且多个差测量为负的,那么增加的趋势确立用于阀的负维护状态,因为增加的趋势可表明流体从具有更高压力的腔通过阀泄漏到具有更低压力的腔内,而大致恒定的趋势确立阀的正维护状态。在第三示例中,如果多个流体参数测量为多个压力测量,那么减小的趋势确立用于阀的负维护状态,因为减小的趋势可表明流体从被测量的腔通过阀泄漏并且到另一腔内,而大致恒定的趋势确立用于阀的正维护状态。例如,如果图2的燃料系统102的惰性腔170的多个压力测量的趋势为减小的,则可推断出惰性气体通过控制阀142泄漏到燃料腔180内或者通过下游压缩机排出阀122泄漏到空气腔190内,这是由于随着时间减小的压力测量。在第四且最后的示例中,如果多个流体参数测量为多个流体流量测量,那么增加的趋势确立用于阀的负维护状态,因为增加的趋势可表明随着时间更多的流体流入到腔内且因此阀可为泄漏的,而大致恒定的趋势确立用于阀的正维护状态。例如,如果到图2的燃料系统102的惰性腔170内的多个流体测量的趋势为增加的,则可推断出惰性气体通过控制阀142泄漏到燃料腔180内或者通过下游压缩机排出阀122泄漏到空气腔190内,这是由于随着时间增加的流体流测量。
在740,如果阀被确定为具有负维护状态,可推断出阀应被物理地检验、维修或替换,或者如果该阀被确定为具有正维护状态,则可推断出该阀可处于良好的工作状态。
在750,如果阀被确定为具有负维护状态,至少部分地响应于这样的确定,阀可被物理的检验、维修或替换阀。
再次,应了解本文所公开的方法和系统并不限于用于燃气涡轮或任何其它类型的功率设施本身中。此外,应了解本文中所公开的方法和系统也可实施于不同于本文所示的确切配置的多种其它管道布局和配置中。
本书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳实施方式,且也能使本领域技术人员实践本发明,包括做出和使用任何装置或系统及执行任何合并的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定,且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果其它示例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者,如果其它示例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件,则这些其它示例预期在权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种监视在燃气涡轮中的流体分离的方法,所述燃气涡轮具有燃料源腔、流体源腔和隔离腔,当所述燃气涡轮处于正常操作模式时所述隔离腔布置在所述燃料源腔和流体源腔之间,所述燃气涡轮的阀配置成选择性地阻挡在所述燃料源腔和所述隔离腔之间的流体流动,所述方法包括:
在所述正常操作模式下操作所述燃气涡轮,在所述正常操作模式下所述燃料源腔内的燃料流向所述燃气涡轮的燃烧器并且惰性流体填充所述隔离腔,当所述燃气涡轮处于所述正常操作模式时所述阀处于关闭配置;
获得当所述燃气涡轮处于所述正常操作模式时在所述燃气涡轮的燃料源腔内的燃料与所述燃气涡轮的隔离腔内的惰性流体之间的压差;以及
比较所述压差与预定值;
如果所述压差小于所述预定值,将所述燃气涡轮切换至惰性净化模式,在所述惰性净化模式下所述燃料源腔内的燃料不流向所述燃气涡轮的燃烧器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预定值选择为使得在所述燃料源腔的燃料与所述流体源腔的流体之间维持流体分离。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预定值选择为使得隔离腔压力比燃料源腔和流体源腔压力中的较大者大10%。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获得在所述燃料源腔与所述隔离腔之间的压差包括:
获得燃料源腔压力;
获得隔离腔压力;以及
比较所述燃料源腔压力与所述隔离腔压力。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获得在所述燃料源腔与所述隔离腔之间的压差包括利用压差换能器获得在所述燃料源腔与所述隔离腔之间的压差。
6.一种燃料系统,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,其布置在所述燃料腔和所述流体腔之间,所述惰性腔配置成选择性地维持在所述燃料与所述流体之间的流体分离;
位于所述燃料腔和所述惰性腔之间的阀,所述阀配置成选择性地阻挡在所述燃料腔和所述惰性腔之间的流体流动;以及
控制器,其配置成获得在所述燃料腔与所述惰性腔之间的压差,所述控制器还配置成比较所述压差与预定值,所述控制器还配置成将所述燃料系统从正常操作模式切换至惰性净化模式,所述控制器在所述正常操作模式下将所述阀维持在关闭配置并且在惰性净化模式下将所述阀维持在打开配置。
7.根据权利要求6所述的燃料系统,其特征在于,所述控制器还配置成在所述压差降低到低于预定值时启动警铃。
8.根据权利要求7所述的燃料系统,其特征在于,所述燃料包含每单位体积多于5%的氢气浓度,且所述预定值为第一预定值,所述控制器还配置成在所述压差低于第二预定值的情况下,转移到具有每单位体积少于5%的氢气浓度的备用燃料源,且在所述压差降低到低于第三预定值时使燃气涡轮停机。
9.根据权利要求6所述的燃料系统,其特征在于,所述预定值被选定为使得维持在所述燃料腔的燃料与所述流体腔的流体之间的流体分离。
10.根据权利要求9所述的燃料系统,其特征在于,所述预定值被选定为使得惰性腔压力比燃料腔压力和流体腔压力中的较大者大10%。
11.根据权利要求6所述的燃料系统,其特征在于,所述控制器配置成通过获得燃料腔压力和惰性腔压力并比较所述燃料腔压力和所述惰性腔压力来获得在所述燃料腔与所述惰性腔之间的压差。
12.根据权利要求6所述的燃料系统,其特征在于,还包括压差换能器,其配置成测量所述压差,所述压差换能器与所述控制器通信。
CN201310001150.XA 2012-01-04 2013-01-04 监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统 Expired - Fee Related CN103195586B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/343243 2012-01-04
US13/343,243 US9261023B2 (en) 2012-01-04 2012-01-04 Systems and methods for monitoring fluid separation and/or monitoring the health of a valve
US13/343,243 2012-01-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103195586A CN103195586A (zh) 2013-07-10
CN103195586B true CN103195586B (zh) 2017-04-12

Family

ID=47602972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310001150.XA Expired - Fee Related CN103195586B (zh) 2012-01-04 2013-01-04 监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9261023B2 (zh)
EP (1) EP2613038B1 (zh)
JP (1) JP6161894B2 (zh)
CN (1) CN103195586B (zh)
RU (1) RU2615876C2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105814295B (zh) * 2014-02-19 2017-10-31 西门子公司 用于燃气轮机的燃料供应管线系统
US10012148B2 (en) * 2014-05-23 2018-07-03 General Electric Company Method of purging a combustor
US10317082B2 (en) 2014-08-12 2019-06-11 Hamilton Sundstrand Corporation Distributed fuel control system
FR3030628B1 (fr) * 2014-12-23 2017-02-03 Ge Energy Products France Snc Installation et procede d'alimentation d'une chambre de combustion, notamment d'une turbine a gaz, a injection d'eau dans une cavite d'un circuit de purge
FR3030629B1 (fr) 2014-12-23 2017-02-03 Ge Energy Products France Snc Installation et procede d'alimentation d'une chambre de combustion ayant une cavite ventilee par air chaud de purge
CN107665839B (zh) * 2016-07-29 2021-08-10 芝浦机械电子装置股份有限公司 处理液生成装置和使用该处理液生成装置的基板处理装置
KR102429496B1 (ko) * 2017-10-24 2022-08-05 현대자동차주식회사 워터 인젝션시스템 및 그의 제어방법
US11719594B2 (en) * 2021-04-12 2023-08-08 Praxair Technology, Inc. System and method for compressor leak detection

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101353983A (zh) * 2007-07-24 2009-01-28 通用电气公司 并联汽轮机燃料控制阀

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175443A (en) * 1978-05-25 1979-11-27 Kaman Sciences Corporation Wet-wet differential pressure transducer
DE3708471A1 (de) * 1987-03-16 1988-09-29 Kromschroeder Ag G Verfahren und vorrichtung zur dichtheitskontrolle von zwei hintereinander in einer fluidleitung angeordneten ventilen
JP2856860B2 (ja) * 1990-07-31 1999-02-10 株式会社東芝 ガスタービン設備
SU1823573A1 (ru) * 1990-10-17 2005-09-20 Самарский моторный завод Способ очистки топливной системы авиационного двигателя
DE59810159D1 (de) 1998-02-26 2003-12-18 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zum sicheren Entfernen von Flüssigbrennstoff aus dem Brennstoffsystem einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP4115659B2 (ja) * 2000-10-30 2008-07-09 株式会社東芝 ガスタービンの燃料供給系
SE521293C2 (sv) * 2001-02-06 2003-10-21 Volvo Aero Corp Förfarande och anordning för tillförsel av bränsle till en brännkammare
EP1277920A1 (de) 2001-07-19 2003-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Brenners einer Gasturbine sowie Kraftwerksanlage
US6810674B2 (en) * 2002-07-18 2004-11-02 Argo-Tech Corporation Fuel delivery system
US6729135B1 (en) * 2002-12-12 2004-05-04 General Electric Company Liquid fuel recirculation system and method
JP4130909B2 (ja) * 2003-09-26 2008-08-13 株式会社日立製作所 2重燃料焚きガスタービン燃料供給系
JP2008251247A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池ガスタービン複合発電システム及びその制御方法
US20090272096A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 General Electric Company Single Manifold Dual Gas Turbine Fuel System
US8438830B2 (en) * 2008-05-05 2013-05-14 General Electric Company Primary manifold dual gas turbine fuel system
US8437941B2 (en) * 2009-05-08 2013-05-07 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Automated tuning of gas turbine combustion systems
US20110036092A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 General Electric Company Methods and Systems for Dry Low NOx Combustion Systems
US8261595B2 (en) * 2009-11-03 2012-09-11 General Electric Company Method and system for fluid valve leak detection

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101353983A (zh) * 2007-07-24 2009-01-28 通用电气公司 并联汽轮机燃料控制阀

Also Published As

Publication number Publication date
RU2615876C2 (ru) 2017-04-11
US9261023B2 (en) 2016-02-16
JP6161894B2 (ja) 2017-07-12
EP2613038A2 (en) 2013-07-10
US20130167935A1 (en) 2013-07-04
CN103195586A (zh) 2013-07-10
JP2013139766A (ja) 2013-07-18
EP2613038B1 (en) 2019-03-13
EP2613038A3 (en) 2017-11-22
RU2012158335A (ru) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103195586B (zh) 监视在燃气涡轮中的流体分离的方法和燃料系统
KR101777030B1 (ko) 밀폐된 공간의 기밀성의 측정 및/또는 모니터링을 위한 방법 및 디바이스
JP5156782B2 (ja) 火炎抑制システムおよびその使用方法
CN113931754A (zh) 气体燃料供应系统
MY155016A (en) Methods for verifying gas flow rates from a gas supply system into a plasma processing chamber
CA2925373C (en) Oxygen reduction system and method for operating an oxygen reduction system
US11092334B2 (en) Dynamic multi-legs ejector for use in emergency flare gas recovery system
CN207865034U (zh) 一种燃气调压系统
JP7051481B2 (ja) 弁装置異常検知システム及び弁装置異常検知方法
CN113958873B (zh) 一种替代索拉燃驱压缩机组密封氮气供给系统的方法
KR101444838B1 (ko) 플레어 라인 시스템 및 플레어 라인 모니터링 시스템
CN109386737B (zh) 富氧燃料系统安全切断阀泄漏检测装置及方法
CN106439894A (zh) 一种燃机及其启动节能控制方法
CN206608243U (zh) 燃气监控设备
JPH0670575B2 (ja) ガス圧力異常検知装置
CN103148352A (zh) 一种煤气水封冒顶预警系统及其方法
CN203297945U (zh) 一种煤气水封冒顶预警系统
EP4332437A1 (en) Hydrogen supply system
Kamal Case Study on investigation and safe resolution of using instrument air as separation medium for Dry Gas Seals
CN118031119A (zh) 工业智能供气系统
IT202000009103A1 (it) Apparecchio per la consegna di gas ad un'utenza
JPH0715650B2 (ja) 圧力調整器の自己検査装置
JP2007232239A (ja) ガス保安装置
Kyncl et al. Reconstruction of the Control Systems of 6MW Turbosets in Compressor Stations Kralice and Kourim
JPH0476800A (ja) ガス圧力調整器の凍結検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170412

Termination date: 20210104