CN104696076A - 控制燃气涡轮机中的吹扫流的方法和涡轮机控制系统 - Google Patents

控制燃气涡轮机中的吹扫流的方法和涡轮机控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及控制燃气涡轮机中的吹扫流的方法和涡轮机控制系统。控制燃气涡轮机系统(2)中的吹扫流的方法(100)包括检测燃气涡轮机系统(2)中的故障状况，起动燃气涡轮机系统(2)的关闭，将吹扫流引入到燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中，将故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种，以及如果故障状况是一类故障，则使吹扫流生效，而如果故障状况是二类故障，则使吹扫流无效。

Description

控制燃气涡轮机中的吹扫流的方法和涡轮机控制系统
技术领域
本文公开的主题涉及涡轮机的领域，并且更特别地，涉及控制燃气涡轮机中的吹扫流的方法。
背景技术
涡轮机包括通过公共压缩机/涡轮轴来链接于涡轮部分的压缩机部分，以及燃烧器组件。入口空气流通过空气进口朝向压缩机部分传送。在压缩机部分中，入口空气流通过许多连续的级朝向燃烧器组件压缩。在燃烧器组件中，压缩空气流与燃料混合，以形成可燃混合物，该可燃混合物传送到燃烧器的燃烧室中。可燃混合物在燃烧室中燃烧，以形成热气。热气膨胀通过许多涡轮级，作用在安装在轮子上的涡轮轮叶上，以产生功，该功输出，例如以对发电机、泵提供功率，或对车辆提供功率。来自涡轮部分的排气时常传送至热回收蒸汽发生器，该热回收蒸汽发生器产生蒸汽流，该蒸汽流传送至蒸汽涡轮部分。
大体上，压缩空气和燃料经由一个或更多个燃料喷嘴引导通过燃烧器的首端。可燃混合物在燃烧器的燃烧区中燃烧，并且通过过渡件流到涡轮部分，以产生功。在关闭期间，空气传送通过涡轮部分，以在重新启动之前，吹扫任何可燃产物和任何剩余的燃烧产物。
发明内容
根据示例性实施例的一方面，一种控制燃气涡轮机系统中的吹扫流的方法包括检测燃气涡轮机系统中的故障状况，起动燃气涡轮机系统的关闭，将吹扫流引入到燃气涡轮机系统的燃气涡轮部分中，将故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种，以及如果故障状况是一类故障，则使吹扫流生效，而如果故障状况是二类故障，则使吹扫流无效。
根据示例性实施例的另一方面，一种涡轮机控制系统包括存储器，以及存储在存储器中的计算机程序产品。计算机程序产品包括能够由涡轮机控制系统执行来进行下者的程序代码：检测燃气涡轮机系统中的故障状况，起动燃气涡轮机系统的关闭，将吹扫流引入到燃气涡轮机系统的燃气涡轮部分中，将故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种，以及如果故障状况是一类故障，则使吹扫流生效，而如果故障状况是二类故障，则使吹扫流无效。
根据本发明的又一方面，一种涡轮机系统包括压缩机部分和操作性地连接于压缩机部分的涡轮部分。包括至少一个燃烧器的燃烧器组件流体地连接于压缩机部分和涡轮部分。控制系统构造和设置成执行方法，该方法包括检测燃气涡轮机系统中的故障状况，起动燃气涡轮机系统的关闭，将吹扫流引入到燃气涡轮机系统的燃气涡轮部分中，将故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种，以及如果故障状况是一类故障，则使吹扫流生效，而如果故障状况是二类故障，则使吹扫流无效。
技术方案1. 一种控制燃气涡轮机系统(2)中的吹扫流的方法(100)，所述方法(100)包括：
检测所述燃气涡轮机系统(2)中的故障状况；
起动所述燃气涡轮机系统(2)的关闭；
将吹扫流引入到所述燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中；
将所述故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种；以及
如果所述故障状况是一类故障，则使所述吹扫流生效，而如果所述故障状况是二类故障，则使所述吹扫流无效。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法(100)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否允许燃料进入所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法(100)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否中断了所述吹扫流。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括：修复所述故障状况，并且如果所述故障状况为一类故障，则在有没有额外的吹扫流的情况下重新启动所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括：修复所述故障状况，并且如果所述故障状况是二类故障，则在重新启动所述燃气涡轮机系统(2)之前，引入新吹扫流。
技术方案6. 一种涡轮机控制系统(20)，其包括：
用于存储程序的存储器(30)；以及
存储在所述存储器(30)中的计算机程序产品(32)，所述计算机程序产品(32)包括能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来进行下者的程序代码：
检测燃气涡轮机系统(2)中的故障状况；
起动所述燃气涡轮机系统(2)的关闭；
将吹扫流引入到所述燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中；
将所述故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种；以及
如果所述故障状况是一类故障，则使所述吹扫流生效，而如果所述故障状况是二类故障，则使所述吹扫流无效。
技术方案7. 根据技术方案6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来对二类故障中的所述故障状况分类的程序代码包括，确定所述故障状况是否允许燃料进入所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案8. 根据技术方案6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来将所述故障状况分类为二类故障的程序代码包括，确定所述故障状况是否中断了所述吹扫流。
技术方案9. 根据技术方案6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，所述程序代码能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来修复所述故障状况，并且如果所述故障状况为一类故障，则在没有额外的吹扫流的情况下重新启动所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案10. 根据技术方案6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，所述程序代码能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来修复所述故障状况，并且如果所述故障状况是二类故障，则在重新启动所述燃气涡轮机系统(2)之前，引入新吹扫流。
技术方案11. 一种涡轮机系统(2)，其包括：
压缩机部分(4)；
操作性地连接于所述压缩机部分(4)的涡轮部分(6)；
燃烧器组件(8)，其包括流体连接于所述压缩机部分(4)和所述涡轮部分(6)的至少一个燃烧器(10)；以及
构造和设置成执行方法(100)的涡轮机控制系统(20)，所述方法(100)包括：
         检测燃气涡轮机系统(2)中的故障状况；
         起动所述燃气涡轮机系统(2)的关闭；
         将吹扫流引入到所述燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中；
         将所述故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种；以及
         如果所述故障状况是一类故障，则使所述吹扫流生效，而如果所述故障状况是二类故障，则使所述吹扫流无效。
技术方案12. 根据技术方案11所述的涡轮机系统(2)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否允许燃料进入所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案13. 根据技术方案11所述的涡轮机系统(2)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否中断了所述吹扫流。
技术方案14. 根据技术方案11所述的涡轮机系统(2)，其特征在于，所述涡轮机系统(2)进一步包括：修复所述故障状况，以及如果所述故障状况是一类故障，则在没有额外的吹扫流的情况下重新启动所述燃气涡轮机系统(2)。
技术方案15. 根据技术方案11所述的涡轮机系统(2)，其特征在于，所述涡轮机系统(2)进一步包括：修复所述故障状况，以及如果所述故障状况是二类故障，则在重新启动所述燃气涡轮机系统(2)之前，引入新吹扫流。
从结合附图进行的以下描述，这些和其它优点与特征将变得更加显而易见。
附图说明
在说明书的结尾处的权利要求中特别指出和清楚地声明了被视为本发明的主题。从结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，其中：
图1是根据示例性实施例的、包括控制系统的燃气涡轮机系统的示意图；以及
图2是示出操作图1的燃气涡轮机的方法的流程图。
详细描述参照附图经由示例说明了本发明的实施例，以及优点和特征。
部件列表
2涡轮机系统
4压缩机部分
6涡轮部分
8燃烧器组件
10燃烧器
12公共压缩机/涡轮轴
20涡轮机控制系统
24控制器
28中央处理器单元(CPU)
30存储器
32计算机程序产品
100方法
102框
104框
106框
108框
110框
112框
114框
120框。
具体实施方式
根据示例性实施例的燃气涡轮机系统在图1中大体指示为2。涡轮机系统2包括操作性地连接于涡轮部分6的压缩机部分4。燃烧器组件8包括流体地连接压缩机部分4和涡轮部分6的至少一个燃烧器10。公共压缩机/涡轮轴12机械地链接压缩机部分4和涡轮部分6。在运行中，空气通过进口系统(未显示)传送到压缩机部分4中。空气压缩通过多个级(也未显示)，并且传送至压缩机出口(未单独标示)。空气的一部分直接传送至涡轮部分6，以用作冷却流体。压缩空气的另一部分传送至燃烧器组件8。在燃烧器10中，空气与燃料混合，以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器10中燃烧，以形成燃烧产物，该燃烧产物通过过渡件(未显示)传送至涡轮部分6。燃烧产物膨胀通过涡轮部分6，产生功能量。
有时候，故障可在涡轮机系统2中发生，这要求系统关闭。在系统关闭期间，吹扫空气传送通过燃烧器10和涡轮部分6，以在重新启动之前移除任何可燃流体。在系统关闭之后，进行修复，并且重新启动涡轮机。在重新启动涡轮机系统2之前，可需要另一个吹扫。根据示例性实施例，涡轮机系统2包括涡轮机控制系统20。涡轮机控制系统20包括控制器24，控制器24容纳中央处理器单元(CPU)28和存储器30。存储器30存储计算机程序产品32，当由CPU28执行时，计算机程序产品32使涡轮机控制系统20对故障进行评价/分类，以及确定是否可获得吹扫信任，如将在下面详细说明的。
图2示出以计算机程序产品32实施的方法100。在框102中，检测到故障状况，并且确定关闭涡轮机系统2。在框104中，燃烧器组件8与燃料隔离，并且关闭开始。在框106中，涡轮部分6逐渐减载，并且引入吹扫空气流。吹扫空气流移除可在燃料切断之后保留在涡轮机系统2中的任何燃料、可燃流体等。在框108中，将故障分成一类故障或二类故障。一类故障表示与非燃料有关的故障或将不使吹扫无效的任何故障。二类故障表示与燃料有关的故障或将使吹扫无效的故障。与燃料有关的故障包括将在吹扫之后允许燃料进入涡轮机系统2的任何故障或修复过程。
在框110中，确定故障是否使吹扫无效。在框112中，如果故障是一类故障，则保持吹扫，例如，可发布吹扫信任。在框114中，进行修复，并且重新启动涡轮机系统2，而不需要额外的吹扫。以该方式，可更快速地执行涡轮机系统2重新启动，而不需要额外的停机时间和与第二吹扫相关联的花费。如果故障是二类故障，则进行修复，执行额外的吹扫，并且重新启动涡轮机系统2，如框120中指示的。可针对各个特定装置来定制涡轮机控制系统20。例如，较新的系统包括将落入二类中的较少故障。涡轮机控制系统20还可改型成集成到现有的涡轮机系统中。
示例性实施例的技术效果和好处包括提供系统，用于对可导致涡轮机关闭的故障进行分类，以确定在重新启动之前是否指示需要额外的吹扫。以该方式，可避免不必要的吹扫，从而实现较快地重新启动，以及缩短涡轮机停机时间。
虽然已经结合仅有限数量的实施例来详细描述本发明，但应当容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，可修改本发明，以并入迄今未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的多种实施例，但将理解，本发明的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1. 一种控制燃气涡轮机系统(2)中的吹扫流的方法(100)，所述方法(100)包括：
检测所述燃气涡轮机系统(2)中的故障状况；
起动所述燃气涡轮机系统(2)的关闭；
将吹扫流引入到所述燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中；
将所述故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种；以及
如果所述故障状况是一类故障，则使所述吹扫流生效，而如果所述故障状况是二类故障，则使所述吹扫流无效。
2. 根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否允许燃料进入所述燃气涡轮机系统(2)。
3. 根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，将所述故障状况分类为二类故障包括，确定所述故障状况是否中断了所述吹扫流。
4. 根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括：修复所述故障状况，并且如果所述故障状况为一类故障，则在有没有额外的吹扫流的情况下重新启动所述燃气涡轮机系统(2)。
5. 根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括：修复所述故障状况，并且如果所述故障状况是二类故障，则在重新启动所述燃气涡轮机系统(2)之前，引入新吹扫流。
6. 一种涡轮机控制系统(20)，其包括：
用于存储程序的存储器(30)；以及
存储在所述存储器(30)中的计算机程序产品(32)，所述计算机程序产品(32)包括能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来进行下者的程序代码：
检测燃气涡轮机系统(2)中的故障状况；
起动所述燃气涡轮机系统(2)的关闭；
将吹扫流引入到所述燃气涡轮机系统(2)的燃气涡轮部分(6)中；
将所述故障状况分类为一类故障和二类故障中的一种；以及
如果所述故障状况是一类故障，则使所述吹扫流生效，而如果所述故障状况是二类故障，则使所述吹扫流无效。
7. 根据权利要求6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来对二类故障中的所述故障状况分类的程序代码包括，确定所述故障状况是否允许燃料进入所述燃气涡轮机系统(2)。
8. 根据权利要求6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来将所述故障状况分类为二类故障的程序代码包括，确定所述故障状况是否中断了所述吹扫流。
9. 根据权利要求6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，所述程序代码能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来修复所述故障状况，并且如果所述故障状况为一类故障，则在没有额外的吹扫流的情况下重新启动所述燃气涡轮机系统(2)。
10. 根据权利要求6所述的涡轮机控制系统(20)，其特征在于，所述程序代码能够由所述涡轮机控制系统(20)执行来修复所述故障状况，并且如果所述故障状况是二类故障，则在重新启动所述燃气涡轮机系统(2)之前，引入新吹扫流。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150610