CN103422915A - 用于蒸汽涡轮中的主动温度控制的系统和方法 - Google Patents

用于蒸汽涡轮中的主动温度控制的系统和方法 Download PDF

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CN103422915A CN2013101791091A CN201310179109A CN103422915A CN 103422915 A CN103422915 A CN 103422915A CN 2013101791091 A CN2013101791091 A CN 2013101791091A CN 201310179109 A CN201310179109 A CN 201310179109A CN 103422915 A CN103422915 A CN 103422915A
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Abstract

本发明涉及用于蒸汽涡轮中的主动温度控制的系统和方法。更具体而言，公开了用于主动控制与蒸汽涡轮相关联的蒸汽路径的至少一部分中的温度的系统和方法。主动温度控制单元被配置成启用一个或多个减温器以将蒸汽路径的至少一部分中的温度保持低于预定阈值。通过保持温度，蒸汽路径的这些部分可使用较廉价的材料。

Description

用于蒸汽涡轮中的主动温度控制的系统和方法
技术领域
本发明的实施例大体上涉及蒸汽涡轮，并且更特别地涉及用于蒸汽涡轮和发电厂部件的主动温度控制的系统和方法。
背景技术
蒸汽涡轮可用来从蒸汽中提取能量。在蒸汽路径的部分中的高温可需要特殊的材料和/或构造技术。这增加了制造和维护成本。
发明内容
燃气涡轮可结合热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮使用以便在联合循环发电厂中以及其它应用中提供电能。为了适应变化的负荷，燃气涡轮的功率输出可在较高功率输出状态和较低功率输出状态之间变化。就燃气涡轮而言，从较高功率输出状态到较低输出状态的转变被称为“减负荷(turndown)”。由于各种热力学和操作上的考虑，作为减负荷的结果，蒸汽涡轮或蒸汽涡轮的分段中的温度可增加。为了适应这些在减负荷期间经受的增加的温度，蒸汽涡轮、相关装置设备、或其部分可需要使用适合在这些增加的温度下操作的材料建造。例如，在蒸汽涡轮的蒸汽路径中的级或发电厂中的冷再热(“CRH”)管道可需要由更昂贵的材料构成。
上述需求和/或问题中的一些或全部可通过本发明的某些实施例来解决。某些实施例可包括用于在与蒸汽涡轮或发电厂相关联的蒸汽路径的至少部分中主动控制温度的系统和方法。根据本发明的一个实施例，公开了一种包括主动温度控制单元的系统。主动温度控制单元被配置成确定在蒸汽路径中的一个或多个点处的温度并且至少部分地响应于温度超出预定阈值而启用一个或多个减温器(attemperator)。在其它实施中，冷却空气可被引入燃气涡轮排气中以将进入热回收蒸汽发生器(“HRSG”)的热排气的温度冷却至中间温度。通过在蒸汽路径中的这些点处降低温度，可使用不太昂贵的材料，可减小蒸汽路径中的部件上的应力，等等。例如，高压蒸汽涡轮的排气温度可被控制，以允许在排气下游的冷再热管道中使用碳钢。
在另一个实施例中，提供了一种方法。该方法可包括：确定在蒸汽涡轮的蒸汽路径中的一个或多个预定位置处的温度；当温度处于或高于预定阈值时，启用一个或多个减温器，该减温器被配置成降低至少在一个或多个预定位置处的温度；并且当温度低于预定阈值时，禁用所述一个或多个减温器。
另一个实施例可包括当温度处于或高于预定阈值时改变一个或多个减温器的操作模式。当处于或高于预定阈值时，一个或多个减温器的操作模式可从主动管理诸如高压(“HP”)节流温度的给定蒸汽温度变为主动管理在给定蒸汽路径位置处的蒸汽温度。在该实施例中，减温器可在给定HP节流温度设定点是工作的，并且当给定蒸汽路径位置温度超出阈值时，减温设定点将变为该位置阈值温度。因此，可监测蒸汽路径中的两个温度，并且减温基于根据预定阈值需要冷却的无论哪个位置。
在又一个实施例中，可提供存储计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质。计算机可执行指令可将至少一个处理器配置成执行包括下列的操作：接收对从第一功率输出到第二功率输出的燃气涡轮减负荷的指示，其中第二功率输出低于第一功率输出；并且至少部分地基于该指示，启用在联接到燃气涡轮的蒸汽涡轮中的一个或多个减温器，一个或多个减温器被配置成降低在蒸汽涡轮的蒸汽路径的至少一部分或冷再热管道中的温度。
根据又一实施例，一种系统，其特征在于：蒸汽涡轮；一个或多个减温器，其联接到所述蒸汽涡轮；以及主动温度控制单元，其联接到所述一个或多个减温器并且被配置成确定与所述蒸汽涡轮相关联的一个或多个点的温度并且至少部分地响应于所述确定而启用所述一个或多个减温器中的至少一部分。
根据又一实施例，所述减温器被配置成将冷却剂喷入所述蒸汽涡轮的至少一部分中。
根据又一实施例，所述一个或多个减温器设置在所述蒸汽涡轮的高压分段内。
根据又一实施例，所述一个或多个减温器设置在所述蒸汽涡轮的中压分段内。
根据又一实施例，所述温度的确定至少部分地基于与所述蒸汽涡轮相关联的一个或多个操作条件。
根据又一实施例，所述一个或多个操作条件包括下列中的一个或多个：通过所述蒸汽涡轮的流量、联接到所述蒸汽涡轮的热回收蒸汽发生器的输出、负荷条件、或配置成为所述蒸汽涡轮生成蒸汽的燃气涡轮的排气条件。
根据又一实施例，靠近所述一个或多个点的温度传感器和至少部分地基于来自所述温度传感器的信号的温度的确定。
根据又一实施例，联接到所述蒸汽涡轮的冷再热管道，并且其中，所述一个或多个点包括所述冷再热管道的至少一部分。
根据又一实施例，所述一个或多个点由多个级中的一个或多个来表征。
根据又一实施例，一种方法，其特征在于：确定在蒸汽涡轮的蒸汽路径中的一个或多个预定位置处的温度；当所述温度处于或高于预定阈值时，启用配置成降低至少在所述一个或多个预定位置处的温度的一个或多个减温器；以及当所述温度低于预定阈值时，禁用所述一个或多个减温器。
根据又一实施例，所述一个或多个预定位置包括在冷再热管道之前的所述蒸汽涡轮的排气。
根据又一实施例，确定所述温度包括接收来自一个或多个温度传感器的数据。
根据又一实施例，确定所述温度包括至少部分地基于与所述蒸汽涡轮相关联的一个或多个操作条件来计算温度。
根据又一实施例，与所述蒸汽涡轮相关联的所述一个或多个操作条件由下列中的一个或多个来表征：通过所述蒸汽涡轮的流量、联接到所述蒸汽涡轮的热回收蒸汽发生器的输出、负荷条件、或配置成为所述蒸汽涡轮生成蒸汽的燃气涡轮的排气条件。
根据又一实施例，所述预定阈值设定在等于或低于靠近所述蒸汽路径中的一个或多个预定位置的一种或多种材料的设计最大操作温度。
根据又一实施例，存储计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被至少一个处理器执行时将所述至少一个处理器配置成执行包括下列的操作：接收对从第一功率输出到第二功率输出的燃气涡轮减负荷的指示，其中所述第二功率输出低于所述第一功率输出；以及至少部分地基于所述指示，启用在联接到所述燃气涡轮的蒸汽涡轮中的一个或多个减温器，所述一个或多个减温器被配置成降低在所述蒸汽涡轮的蒸汽路径的至少一部分中的温度。
根据又一实施例，计算机可读介质还包括当所述温度处于或低于预定阈值时禁用所述一个或多个减温器。
根据又一实施例，计算机可读介质还包括监测在所述蒸汽路径的至少一部分中的温度并且还至少部分地基于所述温度启用所述一个或多个减温器。
根据又一实施例，所述蒸汽路径包括冷再热管道。
根据又一实施例，所述减温器被配置成将冷却剂喷入所述蒸汽路径的至少一部分中。
从下面的详细描述、附图和所附权利要求，本发明的其它实施例、系统、方法、设备、方面和特征对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
详细描述参照附图阐述，附图未必按比例绘制。在不同附图中使用相同参考标号来指示类似或相同的项目。
图1是根据本发明的一个实施例的包括带有主动温度控制单元的蒸汽涡轮组的构造的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的带有和不带有主动温度控制的温度的示例性坐标图。
图3是根据本发明的一个实施例的使用减温器来主动控制温度的过程的流程图。
图4是根据本发明的另一个实施例的使用减温器来主动控制温度的另一个过程的流程图。
具体实施方式
现在将在下面参照附图更全面地描述本发明的示例性实施例，附图中示出了本发明的一些但非全部实施例。本发明可以以许多不同的形式实施且不应该被理解为仅限于本文所阐述的实施例；相反地，提供这些实施例使得本公开将满足可适用的法定要求。如上所述，相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是包括蒸汽涡轮102或其一部分的构造100的示意图。该蒸汽涡轮102包括轴104，轴104可联接到具有一个或多个转子级106(1)、106(2)、106(3)、106(4)、106(5)、…106(R)的转子。蒸汽涡轮102可包括高压分段、中压分段、低压分段等。这里为举例说明而非以限制方式描绘了也被称为涡轮级的五个级106。在其它实施中，蒸汽涡轮102可包括更多或更少的级106。发电机、空气压缩机、推进器或其它装置可以联接到轴104。
级106包括多个叶片。级106可由单件材料或由若干件材料形成。例如，级106可包括焊接在一起的两件或更多件材料。材料以及焊缝具有在该温度内它们的性能令人满意的操作温度。偏离出这些操作温度外可导致不期望的操作或故障。例如，焊缝引入当暴露于超出预定操作温度的温度时可失效的点。不同的材料表现出具有在该温度内它们的使用是适当的不同操作温度。例如而非进行限制，在其中诸如蒸汽或水的工作流体处于或低于约750o华氏度(“F”)的低温范围内，可使用碳钢。相比之下，高于750oF的高温可需要更昂贵的材料。
蒸汽涡轮102包括一个或多个减温器108。一个或多个减温器108被配置成将冷却剂引入到蒸汽涡轮的至少一部分。该冷却剂可包括液态水、蒸汽等中的一种或多种。冷却剂的引入降低了减温器108下游的温度。一个或多个减温器108可在蒸汽涡轮102的一个或多个分段(例如，高压分段、中压分段、低压分段等)中。例如，再热减温器108可用来管理中压分段和/或低压分段中的温度。减温器108可在未达到饱和点的情况下操作。
在一些实施中，冷却空气可被喷射或泄漏到燃气涡轮排气中，该排气将蒸汽112供应至蒸汽涡轮102。如下所述，减温器108或冷却空气向燃气涡轮排气中的喷射中的一个或多个用来管理在蒸汽路径的至少部分中的温度。
描绘了入口110，蒸汽112被引入该入口内。蒸汽112可由核反应堆、地热源、燃气涡轮、热回收蒸汽发生器、锅炉等生成。蒸汽112从入口110行进到蒸汽涡轮102的排气出口114。冷再热(“CRH”)管道116可邻近排气出口114的至少一部分设置以回收来自排气118的热能的至少一部分。CRH管道116运送工作流体，工作流体从排气118收集热量并将该热量返回至诸如热回收蒸汽发生器的装置。由于CRH管道116暴露于排气118，排气118的温度可被管理，使得排气温度不超出管道中使用的材料的操作温度。
主动温度控制单元120联接到一个或多个减温器108和/或热回收蒸汽发生器或燃气涡轮的冷却空气喷射器，并且可联接到一个或多个传感器。主动温度控制单元120被配置成启用减温器108中的一个或多个以控制蒸汽路径的至少一部分的温度。主动温度控制单元120可包括模拟电子装置、处理器、计算机可读存储介质、输入/输出装置等中的一个或多个。在一些实施中，主动温度控制单元120可包括存储在计算机可读存储介质中且配置成在处理器上执行的控制指令的模块。
传感器可包括但不限于如此处描绘的一个或多个温度传感器122(1)和122(2)、流量传感器或压力传感器。虽然示出了两个温度传感器122，但在其它实施中，温度传感器的数量和布置方式可以变化。主动温度控制单元120也可从诸如燃气涡轮、热回收蒸汽发生器等的其它装置接收信号、数据或其它指标。例如，在一个实施中，主动温度控制单元120可接收一个或多个燃气涡轮正在转变到减负荷状态的指示，燃气涡轮联接到热回收蒸汽发生器，热回收蒸汽发生器又将蒸汽提供给蒸汽涡轮。如上所述，从燃气涡轮的较高功率输出状态向较低输出状态的变化被称为“减负荷”。当燃气涡轮处于减负荷条件时，蒸汽涡轮102或其部分可经历温度的增加。例如，在CRH管道116处的温度可从约750oF增加至770oF。主动温度控制单元120被配置成通过启用和禁用一个或多个减温器108或将设定点位置从一个蒸汽路径变至另一蒸汽路径而将蒸汽路径的部分保持在预定操作温度内。
在一个实施中，主动温度控制单元120可被配置成启用一个或多个减温器108以将CRH管道116的温度保持在特定水平以下。主动温度控制单元120可使用例如来自温度传感器122的传感器数据。例如，当燃气涡轮进入减负荷状态并且排气118的温度增加时，主动温度控制单元120可启用一个或多个减温器108。该实施例的一个技术效果是，这防止了CRH管道116的过热，并且允许CRH管道116使用适合较低操作温度的较廉价的材料。
在另一个实施中，主动温度控制单元120可被配置成至少部分地基于联接到蒸汽涡轮102的其它装置的操作条件而启用一个或多个减温器108。例如，基于燃气涡轮的节流设置、热回收蒸汽发生器的设置等，主动温度控制单元120可被配置成启用一个或多个减温器108。该实施例的技术效果是防止某些蒸汽涡轮部件和/或HRSG部件的过热，并且允许某些部件使用适合较低操作温度的较廉价的材料。
主动温度控制单元120可被配置成通过启用一个或多个减温器108而保持蒸汽路径的其它部分的温度。在一个实施中，主动温度控制可降低蒸汽涡轮102中的蒸汽路径的至少一部分内的操作温度，使得一个或多个级106可使用较低温度的材料。使用这些较低温度的材料来构造级可降低蒸汽涡轮102的总成本。
在另一个实施中，进入入口110的蒸汽112的温度不受主动温度控制单元120的控制。在该实施中，主动温度控制单元120因此被配置成控制蒸汽涡轮102内部或下游的蒸汽路径的温度。这种控制可包括启用一个或多个阀门、开关、喷嘴、减温器等。同样，该实施例的技术效果是防止某些蒸汽涡轮和/或HRSG部件的过热，并且允许某些部件使用适合较低操作温度的较廉价的材料。
图2是带有和不带有主动温度控制的温度的示例性坐标图200。在该坐标图中，横轴表示蒸汽涡轮102内的位置202。例如，入口110定位在轴的最左侧，而排气出口114在最右侧。沿纵轴描绘了单位为华氏度的温度204。由位置202描绘的级106的数量以及温度204是为了举例说明而不是以限制方式示出。
温度的低范围206描绘为延伸至最多约850oF。温度的高范围208描绘为从约850oF且向上延伸。这些范围是为了方便讨论而描绘。低范围206和高范围208取决于与所涉及的材料和系统相关联的工程和操作特性。例如，在一些实施中，低范围206可延伸至最多约950oF，而高范围208从950oF且向上延伸。
由于例如呈联接到轴104的发电机形式的蒸汽涡轮102的热力学效果和能量提取，蒸汽路径中的蒸汽112的温度在穿过蒸汽涡轮102期间降低。
这里描绘了在不带有主动温度控制210的情况下不同位置202的温度204的图线。如此处所示，蒸汽112保持在850oF以上的高范围208中，直到在级106(4)之后。结果，在级106(4)之前且包括其的部件设计和构造成在这些高范围208温度中操作。这可需要特殊材料、特殊构造等。
还如图所示，在不带有主动温度控制210的情况下，图线继续使得在排气出口114处，温度高于约750oF，为了讨论目的，这可以是最大CRH管道温度极限214。例如，当在750oF的CRH管道温度极限214以下操作时，碳钢管道可被用作CRH管道116。
当主动温度控制单元120启用时，蒸汽112的温度降低。采用主动温度控制212的蒸汽涡轮102中的温度的图线描绘了这种下降。在主动温度控制212启用的情况下，级106(3)和106(4)此时在低范围206中操作。结果，至少这两个级106(3)和106(4)以及在它们之间的设备可设计成使用适合低范围206的材料，从而降低成本。例如，温度控制允许在更上游处更多地使用较低成本的焊接部件，从而降低转子的总成本。另外，在排气出口114处的温度此时低于CRH管道温度极限214，从而允许在CRH管道116中使用较廉价的材料并且进一步降低成本。
图线210和212为方便例示和讨论而示出为直线。在一些实施中，这些图线可描述为各种曲线、梯级线等。
图3是根据本发明的一个实施例使用减温器来主动控制温度的过程的流程图300。在一些实施中，该过程可至少部分地由主动温度控制单元120实现。主动温度控制单元120可包括模拟电子装置、处理器、计算机可读存储介质、输入/输出装置等中的一个或多个。
框302确定在蒸汽涡轮的蒸汽路径中的一个或多个预定位置处的温度。一个或多个预定位置可包括在排气118到达CRH管道116之前的蒸汽涡轮102的排气出口114、在级106中的一个或多个处、在一个或多个级106之间、在入口110处、或它们的组合。
在一些实施中，确定温度可包括接收来自诸如温度传感器122(1)和122(2)的一个或多个传感器的数据。在一个或多个预定位置处的温度可因此直接测量。例如，温度可在级106(3)处由温度传感器122(2)并且在排气出口114处由温度传感器122(1)来测量。
在另一个实施中，一个或多个预定位置的温度可至少部分地基于在一个或多个预定位置的一部分或在另一位置处的温度测量值来确定并进行推断。例如，温度可在排气出口114处测量并用作确定在级106(3)处的温度的辅助值。
在又一个实施中，温度可至少部分地基于在与蒸汽涡轮102相关联的一个或多个操作条件来确定或计算。这些一个或多个操作条件可包括但不限于通过蒸汽涡轮102的流量、联接到蒸汽涡轮的热回收蒸汽发生器的输出、或配置成为蒸汽涡轮生成蒸汽的燃气涡轮的节流设置。
框304确定温度处于或高于预定阈值的时间。例如，如上所述，在排气出口114处的温度传感器122可指示温度高于750oF。当温度等于或高于预定阈值时，过程继续到框306。
预定阈值可设定在等于或低于靠近蒸汽路径中的一个或多个预定位置的一种或多种材料的设计最大操作温度。例如，系统可被配置成将CRH管道116的温度保持在750℉的CRH管道温度极限214以下。高于该极限的温度可导致在CRH管道116上不期望的磨损和撕裂，增加CRH管道116失效的可能性等等。
框306启用配置成降低至少在一个或多个预定位置处的温度的一个或多个减温器108。在一些实施中，框306可导致设定点从HP节流温度到HP蒸汽涡轮排气温度或在蒸汽路径中超出阈值的其它点的变化。继续该示例，减温器108的启用可将在排气出口114处的排气118降低至CRH管道温度极限214内。在一些实施中，所有减温器108可立即被启用，减温器108的一部分可被启用，减温器108可在各种流量下操作，或者可使用它们的组合。
如上所述，在一些实施中，冷却空气可被喷射或泄漏到用来将蒸汽112供应至蒸汽涡轮102的燃气涡轮排气中。该冷却空气可与减温器108一起或代替它使用。
减温器108的启用可与蒸汽涡轮102或联接到蒸汽涡轮102的其它设备的其它操作变化协调配合。蒸汽温度中的快速变化可影响一些蒸汽路径部件的估计寿命，因此在一些实施中，减温器108可在一段时间内被启用和禁用以消除蒸汽路径中的温度变化。
返回到框304，当温度低于预定阈值时，一个或多个减温器108可被禁用并且该过程可返回到框302。这种禁用允许温度升回到适合用于蒸汽涡轮、联接到CRH管道116的热回收蒸汽发生器等的预期操作的水平。
应当理解，在一些实施中，也可使用与在框304处相反的判断。例如，当温度低于预定阈值时，可禁用一个或多个减温器108。
图4是使用减温器主动控制温度的另一个过程的流程图400。如上文参照图3所述地，在一些实施中，该过程可至少部分地由主动温度控制单元120实现。
框402接收对从第一功率输出到第二功率输出的燃气涡轮减负荷的指示，其中第二功率输出低于第一功率输出。例如，当电力需求在夜晚期间减小时，在联合循环发电厂中联接到蒸汽涡轮102的一个或多个燃气涡轮可减速(throttle back)以输出更小的功率。指示可包括由主动温度控制单元120接收的信号或数据。指示可包括来自燃气涡轮或来自联接到燃气涡轮和蒸汽涡轮102的其它装置的指标。例如，指示可由将蒸汽112供应至蒸汽涡轮102的热回收蒸汽发生器中的变化生成。
至少部分地基于该指示，框404启用在联接到燃气涡轮的蒸汽涡轮102中的一个或多个减温器108。如上所述，一个或多个减温器108被配置成降低在蒸汽涡轮102的蒸汽路径的至少一部分中的温度。例如，蒸汽路径可包括CRH管道116，并且减温器108被配置成降低排气118的温度，使得CRH管道116保持在预定温度极限以下。一个或多个减温器108被配置成将冷却剂喷入到蒸汽路径的至少一部分中。该冷却剂可包括水、蒸汽、其它可冷凝流体等的一种或多种。
如上所述，在一些实施中，冷却空气可被喷射或泄漏到将蒸汽112供应至蒸汽涡轮102的燃气涡轮排气中。该冷却空气可与减温器108一起或代替它使用。
在一些实施中，除了减负荷的指示之外，启用一个或多个减温器108可至少部分地基于监测在蒸汽路径的至少一部分中的温度。例如，一个或多个减温器108可在减负荷和蒸汽路径的至少一部分中的温度增加的指示之后被启用。如上文参照图3所述，温度可被测量、推断、计算或以其它方式确定。
当温度处于或低于预定阈值时，框406禁用一个或多个减温器108。如上所述，这防止蒸汽路径中的温度下降至对于所需操作来说太低。
以上描述了示例性的系统和方法。这些系统和方法中的一些或全部可以但未必至少部分地通过诸如图1至图4中所示那些的构造来实现。应当理解，在方法中的某些动作未必以所述次序执行，根据情况，可重新布置或修改，和/或可完全省略。另外，以上结合任何方法所述的动作中的任一个可由任何数量的处理器或其它计算装置基于存储在一个或多个计算机可读存储介质(“CRSM”)上的指令来实现。CRSM可包括但不限于随机存取存储器(“RAM”)、闪速RAM、磁性介质、光学介质等。
该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例预期在权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种系统(100)，其特征在于：
蒸汽涡轮(102)；
一个或多个减温器(108)，其联接到所述蒸汽涡轮(102)；以及
主动温度控制单元(120)，其联接到所述一个或多个减温器(108)并且被配置成确定与所述蒸汽涡轮(102)相关联的一个或多个点的温度并且至少部分地响应于所述确定而启用所述一个或多个减温器(108)中的至少一部分。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减温器(108)被配置成将冷却剂喷入所述蒸汽涡轮(102)的至少一部分中。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个减温器(108)设置在所述蒸汽涡轮(102)的高压分段内。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个减温器(108)设置在所述蒸汽涡轮(102)的中压分段内。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度的确定至少部分地基于与所述蒸汽涡轮(102)相关联的一个或多个操作条件。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作条件包括下列中的一个或多个：通过所述蒸汽涡轮(102)的流量、联接到所述蒸汽涡轮(102)的热回收蒸汽发生器的输出、负荷条件、或配置成为所述蒸汽涡轮(102)生成蒸汽的燃气涡轮的排气(118)条件。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，靠近所述一个或多个点的温度传感器和至少部分地基于来自所述温度传感器(122)的信号的温度的确定。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，联接到所述蒸汽涡轮(102)的冷再热管道(116)，并且其中，所述一个或多个点包括所述冷再热管道(116)的至少一部分。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个点由多个级(106)中的一个或多个来表征。
10. 一种方法(300)，其特征在于：
确定在蒸汽涡轮(102)的蒸汽路径中的一个或多个预定位置(302)处的温度；
当所述温度处于或高于预定阈值时，启用配置成降低至少在所述一个或多个预定位置(306)处的温度的一个或多个减温器(108)；以及
当所述温度低于预定阈值时，禁用所述一个或多个减温器(108)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106872064A (zh) * 2017-03-09 2017-06-20 北京理工大学 一种涡轮出口截面气体温度场的测试装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11480074B1 (en) 2021-04-02 2022-10-25 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11486370B2 (en) 2021-04-02 2022-11-01 Ice Thermal Harvesting, Llc Modular mobile heat generation unit for generation of geothermal power in organic Rankine cycle operations
US11293414B1 (en) 2021-04-02 2022-04-05 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic rankine cycle operation
US11359576B1 (en) 2021-04-02 2022-06-14 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11421663B1 (en) 2021-04-02 2022-08-23 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic Rankine cycle operation
US11493029B2 (en) 2021-04-02 2022-11-08 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11592009B2 (en) 2021-04-02 2023-02-28 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11644015B2 (en) 2021-04-02 2023-05-09 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11280322B1 (en) 2021-04-02 2022-03-22 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems for generating geothermal power in an organic Rankine cycle operation during hydrocarbon production based on wellhead fluid temperature

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5435138A (en) * 1994-02-14 1995-07-25 Westinghouse Electric Corp. Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation
US5490386A (en) * 1991-09-06 1996-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for cooling a low pressure steam turbine operating in the ventilation mode
CN1619110A (zh) * 2003-11-19 2005-05-25 通用电气公司 用于蒸汽轮机的快速发电系统及方法
US7040095B1 (en) * 2004-09-13 2006-05-09 Lang Fred D Method and apparatus for controlling the final feedwater temperature of a regenerative rankine cycle
CN101368723A (zh) * 2007-06-07 2009-02-18 艾默生过程管理电力和水力解决方案有限公司 锅炉系统中使用再热器变量的蒸汽温度控制
CN102084092A (zh) * 2007-04-13 2011-06-01 霍尼韦尔国际公司 蒸汽发生器温度控制和优化
US20110185732A1 (en) * 2008-07-16 2011-08-04 Eppendorfer Joerg Steam turbine system and method for operating a steam turbine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3789804A (en) * 1972-12-14 1974-02-05 Sulzer Ag Steam power plant with a flame-heated steam generator and a group of gas turbines
JPS58117306A (ja) * 1981-12-29 1983-07-12 Hitachi Ltd コンバインドプラント
JPS6238803A (ja) * 1985-08-14 1987-02-19 Toshiba Corp 蒸気タ−ビンの最終段冷却装置
JPS62279204A (ja) * 1986-05-28 1987-12-04 Hitachi Ltd 混圧タ−ビンの温度管理方法
JPH0491305A (ja) * 1990-08-01 1992-03-24 Toshiba Corp 再熱形コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御装置
DE19640298A1 (de) * 1996-09-30 1998-04-09 Siemens Ag Dampfturbine, Verfahren zur Kühlung einer Dampfturbine im Ventilationsbetrieb sowie Verfahren zur Kondensationsminderung bei einer Dampfturbine im Leistungsbetrieb
US6012279A (en) * 1997-06-02 2000-01-11 General Electric Company Gas turbine engine with water injection
US6626637B2 (en) * 2001-08-17 2003-09-30 Alstom (Switzerland) Ltd Cooling method for turbines

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5490386A (en) * 1991-09-06 1996-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for cooling a low pressure steam turbine operating in the ventilation mode
US5435138A (en) * 1994-02-14 1995-07-25 Westinghouse Electric Corp. Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation
CN1619110A (zh) * 2003-11-19 2005-05-25 通用电气公司 用于蒸汽轮机的快速发电系统及方法
US7040095B1 (en) * 2004-09-13 2006-05-09 Lang Fred D Method and apparatus for controlling the final feedwater temperature of a regenerative rankine cycle
CN102084092A (zh) * 2007-04-13 2011-06-01 霍尼韦尔国际公司 蒸汽发生器温度控制和优化
CN101368723A (zh) * 2007-06-07 2009-02-18 艾默生过程管理电力和水力解决方案有限公司 锅炉系统中使用再热器变量的蒸汽温度控制
US20110185732A1 (en) * 2008-07-16 2011-08-04 Eppendorfer Joerg Steam turbine system and method for operating a steam turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106872064A (zh) * 2017-03-09 2017-06-20 北京理工大学 一种涡轮出口截面气体温度场的测试装置
CN106872064B (zh) * 2017-03-09 2019-02-26 北京理工大学 一种涡轮出口截面气体温度场的测试装置

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Publication number Publication date
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JP2013238228A (ja) 2013-11-28

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