CN105781639B - 调整底限压力水平来改善联合循环设备启动的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及调整底限压力水平来改善联合循环设备启动的系统及方法。具体而言，一种用于调整HRSG蒸汽回路的启动底限压力水平的方法由包括处理器和存储器的压力控制计算装置执行。该方法包括接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值、识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平、确定该多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平、识别HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制、选择该多个待选压力水平的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联，以及将HRSG蒸汽回路加压至所选的最低压力水平。

Description

调整底限压力水平来改善联合循环设备启动的系统及方法
技术领域
本公开内容大体上涉及发电系统，并且更具体地涉及用于在联合循环设备启动期间调整余热回收蒸汽发生器("HRSG")的底限压力水平(floor pressure level)来改善联合循环设备启动的速度和效率的系统及方法。
背景技术
至少一些已知的发电系统是联合循环设备，其包括多压力余热回收蒸汽发生器(HRSG)，余热回收蒸汽发生器使用燃烧排气来生成随排气冷却而压力逐渐降低的蒸汽。HRSG的排气入口处的相对较高等级的热能够在HRSG的高压级或区段中生成相对较高压力的蒸汽。在热从高压级中的排气除去时，排气引导至中压级，在该处，相对较冷的排气能够生成相对较低压力或中等压力的蒸汽。排气然后引导至HRSG的低压级来生成低压蒸汽。
在联合循环设备启动期间，为了正确操作，通常在HRSG的各个区段处需要压力限制("底限压力")值。在这些底限压力水平处进行操作是用于开始蒸汽涡轮进气的预先条件。为了加压至底限压力，HRSG大体上在燃气涡轮启动的最初部分期间密封(即，旁通阀闭合)。随着压力累积，仅蒸汽流来自蒸汽管和HRSG管路内的冷凝。较大的蒸汽流仅在达到底限压力且旁通阀开始开启以控制底限压力时才开始。尽管初始管加热在蒸汽冷凝时发生，但高于饱和温度的完整温度仅可在形成蒸汽流之后实现。由于均匀的蒸汽管预热取决于蒸汽流的存在，故较早形成蒸汽流减少了将蒸汽管预热至适于开始蒸汽涡轮操作的适合水平所需的时间。用于缩短启动时间的已知方法涉及使用机械手段(例如，使用较快的转子加速率或设备加载率)或特别地安装以缩短金属加热时间的昂贵设备，诸如蒸汽预热管线或微量加热。在此已知方法中，需要很大的物质或资金投入来允许这样缩短启动时间。
因此，期望避免承担与已知系统和方法相关联的成本的用于允许较快蒸汽可用性和较快蒸汽管路初始加热的系统及方法。描述的发明涉及在启动期间的关键操作点控制至该较低启动底限压力来提供此类益处的手段。
发明内容
在一方面，提供了一种用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平的方法。该方法由包括处理器和存储器的压力控制计算装置来执行。该方法包括接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值、识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平、确定该多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平、识别HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制、选择该多个待选压力水平的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联，以及将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平。
在另一方面，提供了一种用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平的压力控制计算装置。该压力控制计算装置包括与存储器通信的处理器。处理器构造成接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值、识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平、确定该多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平、识别HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制、选择该多个待选压力水平的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联，以及将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平。
在还有另一方面，提供了至少一种非暂时性计算机可读储存介质，该储存介质具有体现在其上计算机可执行指令以用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平。当由压力控制计算装置的至少一个处理器执行时，计算机可执行指令引起处理器接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值、识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平、确定该多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平、识别HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制、选择该多个待选压力水平的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联，以及将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平。
技术方案1. 一种用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平的压力控制计算装置，所述压力控制计算装置包括与存储器通信的处理器，所述处理器编程为：
接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值；
识别用于加压所述HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平；
确定所述多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；
识别所述HRSG蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；
选择所述多个待选压力水平的最低压力水平，其中所述最低压力水平与不超过所述识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联；以及
将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平。
技术方案2. 根据技术方案1所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
在将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平时开启与所述HRSG蒸汽回路相关联的至少一个蒸汽旁通阀。
技术方案3. 根据技术方案2所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
接收与供应至各个蒸汽涡轮区段的所述HRSG蒸汽回路的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度数据；
识别与所述蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；以及
确定蒸汽温度水平达到所述进气温度水平，所述蒸汽温度水平与所述多个蒸汽温度数据相关联；
开始蒸汽进入所述蒸汽涡轮区段。
技术方案4. 根据技术方案1所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述HRSG蒸汽回路相关联的压力缓冲；以及
利用所述压力缓冲调整所述选择的最低压力水平。
技术方案5. 根据技术方案1所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
监测与所述HRSG蒸汽回路相关联的所述测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；以及
基于所述识别的差异动态地调整所述选择的最低压力水平。
技术方案6. 根据技术方案1所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述选择的最低压力水平相关联的预计鼓胀；以及
评估预计鼓胀且按需要向上调整选择的最低压力水平来满足鼓胀阈值。
技术方案7. 根据技术方案1所述的压力控制计算装置，其中，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述选择的最低压力水平下的蒸汽-水分离效率相关联的在除雾器上的性能影响；以及
评估除雾器性能且按需要向上调整选择的最低压力水平来满足除雾器性能阈值。
技术方案8. 用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，所述储存介质具有体现在其上的计算机可执行指令，其中在由压力控制计算装置的至少一个处理器执行时，所述计算机可执行指令引起所述处理器：
接收与HRSG蒸汽回路和其蒸汽涡轮区段相关联的多个测量的设备操作值；
识别用于加压所述HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平；
确定所述多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；
识别所述HRSG蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；
选择所述多个待选压力水平的最低压力水平，其中所述最低压力水平与不超过所述识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联；以及
将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平。
技术方案9. 根据技术方案8所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
在将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平时开启与所述HRSG蒸汽回路相关联的至少一个蒸汽旁通阀。
技术方案10. 根据技术方案9所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
接收与供应至各个蒸汽涡轮区段的所述HRSG蒸汽回路的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度数据；
识别与所述蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；
确定蒸汽温度水平达到所述进气温度水平，所述蒸汽温度水平与所述多个蒸汽温度数据相关联；以及
开始蒸汽进入所述蒸汽涡轮区段。
技术方案11. 根据技术方案8所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与所述HRSG蒸汽回路相关联的压力缓冲；以及
利用所述压力缓冲调整所述选择的最低压力水平。
技术方案12. 根据技术方案8所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
监测与所述HRSG蒸汽回路相关联的所述测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；以及
基于所述识别的差异动态地调整所述选择的最低压力水平。
技术方案13. 根据技术方案8所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与所述选择的最低压力水平相关联的预计鼓胀；以及
评估预计鼓胀且按需要向上调整选择的最低压力水平来满足鼓胀阈值。
技术方案14. 根据技术方案8所述的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与蒸汽-水分离效率相关联的在除雾器上的性能影响；以及
评估除雾器性能且按需要向上调整选择的最低压力水平来满足除雾器性能阈值。
技术方案15. 一种用于调整HRSG蒸汽回路的底限压力水平的方法，所述方法包括：
接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值；
识别用于加压所述HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平；
确定所述多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；
识别所述HRSG蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；
选择所述多个待选压力水平的最低压力水平，其中所述最低压力水平与不超过所述识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联；以及
将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平。
技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，还包括：
在将所述HRSG蒸汽回路加压至所述选择的最低压力水平时开启与所述HRSG蒸汽回路相关联的至少一个蒸汽旁通阀。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，还包括：
接收与供应至各个蒸汽涡轮区段的所述HRSG蒸汽回路的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度数据；
识别与所述蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；
确定蒸汽温度水平达到所述进气温度水平，所述蒸汽温度水平与所述多个蒸汽温度数据相关联；以及
开始蒸汽进入所述蒸汽涡轮区段。
技术方案18. 根据技术方案15所述的方法，还包括：
识别与所述HRSG蒸汽回路相关联的压力缓冲；以及
利用所述压力缓冲调整所述选择的最低压力水平。
技术方案19. 根据技术方案15所述的方法，还包括：
监测与所述HRSG蒸汽回路相关联的所述测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；以及
基于所述识别的差异动态地调整所述选择的最低压力水平。
技术方案20. 根据技术方案15所述的方法，还包括：
识别与所述选择的最低压力水平相关联的预计鼓胀；以及
确认所述鼓胀不超过鼓胀阈值。
技术方案21. 根据技术方案15所述的方法，还包括：
识别与所述选择的最低压力水平下的蒸汽-水分离效率相关联的在除雾器上的性能影响；以及
确认所述性能影响不超过蒸汽-水分离效率阈值。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，本公开内容的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标号表示附图各处相似的部分，在附图中：
图1为示例性蒸汽发生设备的示意性框图；
图2为示出使用图1中所示的示例性蒸汽发生设备的联合循环设备启动期间将底限压力调整至"次底限"压力的示例性过程的图表；
图3为在涉及图1中所示的示例性蒸汽发生设备的联合循环设备启动期间可用于调整底限压力水平的示例性计算系统的框图；
图4为使用图3的示例性计算系统来控制图1的示例性蒸汽发生设备的第一示例性方法；
图5为使用图3的示例性计算系统来调整图1的示例性蒸汽发生设备的底限压力的第二示例性方法；以及
图6示出了可在如本文所述的模型参数分析期间使用的结合其它相关计算构件的计算装置内的数据库的示例性构造。
除非另外指出，则本文提供的附图意在示出本公开内容的实施例的特征。这些特征认作是适用于包括本公开内容的一个或多个实施例的多种系统。因此，附图不意在包括实施本文公开的实施例所需的本领域的普通技术人员已知的所有常规特征。
零件清单
100 蒸汽涡轮联合循环设备
102 HRSG
104 燃气涡轮
106 排气器
108 包
110 分离单元
111 过热器
112 热排出气体
113 过热器
114 冷却的排出气体
115 过热器
116 排气歧管
117 过热器
120 蒸汽涡轮系统
124 HP进气控制阀
126 IP蒸汽涡轮
128 IP进气控制阀
130 LP蒸汽涡轮
131 LPSH
132 LP进气控制阀
140 冷凝物-供水系统
142 蒸汽冷凝单元
150 蒸汽旁通系统
152 PCV
154 IP旁通PCV
156 LP旁通PCV
160 温度调节系统
162 HP部分
164 IP部分
166 LP部分
180 IP过热器
200 时间段
210 开始HP压力水平
215 过程
220 底限压力水平
230 次底限压力水平
300 图表
320 压力控制计算装置
350 存储器装置
352 处理器
354 显示接口
356 用户
358 用户输入接口
360 通信接口
362 储存装置
364 数据库
400 第一示例性方法
410 开始设备启动
420 选择次底限压力
430 受控加压
440 开启旁路
450 调整次底限压力
460 确定达到蒸汽涡轮进气的目标温度
470 调整压力水平
480 开始蒸汽涡轮进气
490 升高压力
500 第二示例性方法
510 接收
520 识别
530 确定
540 识别
550 选择
560 加压
600 构造
602 接收构件
604 第一识别构件
606 确定构件
607 第二识别构件
608 选择构件
609 加压构件
620 设备设计数据
630 速度模拟数据
640 控制和操作数据。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求中，将参考多个用语，其将限定为具有以下意义。
单数形式的"一个"、"一种"和"该"包括复数的参考物，除非上下文清楚地另外规定。"可选"或"可选地"意思是随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情形和其不发生的情形。
如本文在说明书和权利要求各处使用的近似语言可用于修饰任何定量的表示，其可容许改变而不会导致其涉及的基本功能的变化。因此，由一个或多个诸如"大约"和"大致"的用语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。这里和说明书与权利要求各处，范围限制可组合和/或互换，此范围被看作，且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
本文所述的方法和系统通过调整用于确定蒸汽涡轮的最低压力水平(作为备选称为用于启动蒸汽涡轮的最低压力水平设置点)的压力底限来便于联合循环设备的更有效启动。具体而言，本文所述的方法和系统便于将"底限压力"调整至较低水平("次底限压力")，这允许较快的蒸汽可用性来预热管和加速蒸汽涡轮进气。在示例性实施例中，HP区段加压到次底限压力，且旁通阀开启以允许管的蒸汽流和预热。因此，蒸汽流和预热发生得相比若HP区段加压至底限压力另外发生的更早。因此，联合循环设备启动的持续时间可尽可能小。
较快的启动时间通过减少燃烧焚烧和排放来提高系统和设备的有效性。方法和系统避免了与诸如通过机械手段(例如，使用较快的转子加速率或设备加载率)或通过特别安装以增加金属加热时间的昂贵设备(诸如蒸汽预热或跟踪加热)来缩短启动时间的其它已知方法相关联的成本。在此已知方法中，需要较大的物质或资金投入来允许这样缩短启动时间。
本文所述的系统和方法的技术效果可通过执行以下步骤中的至少一个来实现：(a)接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值；(b)识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平；(c)确定该多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；(d)识别HRSG蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；(e)选择该多个待选压力水平中的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联；(f)将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平；(g)在将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平时开启与HRSG蒸汽回路相关联的至少一个蒸汽旁通阀；(h)接收与HRSG蒸汽回路的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度；(i)识别与蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；(j)确定蒸汽温度水平达到进气温度水平，蒸汽温度水平与多个蒸汽温度数据相关联；(k)开始蒸汽进入蒸汽涡轮区段；(l)识别与HRSG蒸汽回路相关联的压力缓冲；(m)利用压力缓冲调整选择的最低压力水平；(n)监测与HRSG蒸汽回路相关联的测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；(o)基于识别的差异动态地调整选择的最低压力水平；(p)识别与选择的最低压力水平相关联的突出鼓胀(drum swell)；(q)确认鼓胀不超过鼓胀阈值；(r)识别与选择的最低压力水平下的蒸汽-水分离效率相关联的对除雾器的性能影响；以及(s)确认性能影响不超过蒸汽-水分离效率阈值。
蒸汽涡轮更偏爱蒸汽供应温度在设备启动期间的蒸汽涡轮金属温度下或比其更热(在一定带宽内)，而不管启动是热的、温热的或是冷的。需要这些温度，以免蒸汽涡轮经历蒸汽和转子金属温度的非期望和过大失配引起的过大的应力水平。即使由HRSG产生的蒸汽在高温下，冷蒸汽管也具有对穿过其的蒸汽流的冷却效果。因此，蒸汽管必须通过热蒸汽的连续流来预热，直到管温度对于给定类型的启动充分升高。因此，蒸汽的可用性的加速影响那些管温度升高的速度，这影响蒸汽涡轮的进气速度。在沿蒸汽管的站点处的温度传感器配置成检测达到了HRSG蒸汽回路，且可开始蒸汽涡轮进气。
因此，需要蒸汽的较早产生和可用性来允许较快的启动过程，因为确保足够水平的管加热是所需的。在大多数HRSG中，没有可替代蒸汽实现这些目标的备选热源。结果，在不使用额外加热设备的情况下，通常不可利用已知方法来实现较快的启动。
在示例性实施例中，次底限压力水平由压力控制计算装置识别，且用作低于设计底限压力的水平下的暂时启动压力设置点。设计底限压力("底限压力")可确定为常数值，而不考虑设备的操作状态。压力控制计算装置在启动的初始阶段期间使用次底限压力。当启动进行时，蒸汽压力达到且保持在该低启动底限水平(或"次底限水平")下，以促进管加热，这缩短了开始蒸汽涡轮启动所需的经过时间。HRSG在加压时期中被抑制，因为旁通阀通常完全闭合或可略微开启以限制鼓中的加压速率(如果超过该速率)。在加压至次底限时，压力控制计算装置在保持次底限压力时允许蒸汽流开始。当蒸汽流继续时，管预热，直到达到蒸汽涡轮进气温度。在一个示例中，具有940 psia的设计高压底限水平的设备可具800psia的次底限水平。假定45 psid/min的dP/dt速率，则至涡轮的蒸汽流比若使用940 psia的底限水平将可用的可以早3.1min进入。
在示例性实施例中，这些方法可适用于中压区段或联合循环的任何其它压力区段。为了进一步加速蒸汽可用性且确保与低压操作相关联的设计限制，压力设置点可动态地调整来限制流以解决流速限制或其反转。这种改善的预热能力可用于任何蒸汽涡轮启动方法(例如，使用IPT蒸汽来转动，或HPT蒸汽，或它们的任何组合)。此类动态调整还可在启用旁路时便于进一步加压的减慢，因此也便于取决于旁路尺寸的较快GT加载。
在示例性实施例中，压力控制计算装置用于管理底限压力，且限定"次底限"压力，以便优化蒸汽流可用于提供管加热的时间且缩短联合循环设备的总体启动时间。次底限压力水平基于根据多个测量的输入参数和设计HRSG和蒸汽管路几何形状识别蒸汽供应管线的预期蒸汽速度且将预期蒸汽速度与蒸汽管的速度限制相比较来设置。
更具体而言，压力控制计算装置可使用多个传感器来识别由多个测量的设备操作值代表的当前设备操作状态，以便对于过热器流出蒸汽的流、压力和温度来确定计算的蒸汽速度。此操作值可作为备选称为"设备操作状态值"和"操作值"。具体而言，如本文所述，压力控制计算装置从多个传感器、数据源或模型模拟接收多个输入参数。多个输入参数可包括任何适合的数据，其包括测量的设备操作值、设备设计信息或其它设备状态信息。在至少一些示例中，多个输入参数包括热平衡值，诸如温度水平、压力水平、压差水平、质量流率和焓。此外，压力控制计算装置接收包括管几何形状和最大可容许蒸汽速度水平的设备设计信息。
压力控制计算装置识别至少一个待选次底限压力水平作为潜在次底限压力水平。压力控制计算装置然后处理多个输入参数和该至少一个待选次底限压力水平，以确定至少一个计算的蒸汽速度水平。压力控制计算装置因此可使用任何适合的计算机模型、算法或公式来估计该至少一个计算的速度水平。在至少一些示例中，速度水平可如以下公式1中所述那样确定：
公式1：
Figure 501346DEST_PATH_IMAGE002
在公式1中，
Figure 176041DEST_PATH_IMAGE004
表示质量流，
Figure 699427DEST_PATH_IMAGE006
表示蒸汽密度(对于当前压力和温度使用已知的蒸汽性质或值计算)，且A表示蒸汽管的截面面积。A还可基于设备设计数据且特别是基于蒸汽管的内径来计算。在示例性实施例中，A可如以下公式2中所述那样确定，其中ID表示蒸汽管的内径：
公式2：
Figure 66954DEST_PATH_IMAGE008
压力控制计算装置还识别描述各个蒸汽供应管回路中的蒸汽的最大可接受速度的速度限制。最大可接受速度设置成避免来自高速蒸汽流的影响，包括增加的维护、设备寿命、噪音和设备可靠性。通常，最大可接受速度用于确定稳态操作的底限压力水平。然而，压力控制计算装置构造成确定产生速度限制内的启动蒸汽速度水平的次底限压力水平。只要用于管加热的蒸汽流低于稳态值，次底限压力就可低于正常操作底限压力。因此，压力控制计算装置将计算的速度水平与速度限制相比较。在示例性实施例中，速度限制从存储器装置、数据库或与压力控制计算装置通信的任何其它适合的储存器取得。
如果压力控制计算装置确定计算的速度水平中的至少一个超过速度限制，则可拒绝考虑相关联的待选压力水平。压力控制计算装置构造成识别产生不超过速度限制的最高可接受速度水平的待选压力水平。在一些情况中，缓冲或阈值可设置成以便识别的待选压力水平为具有额外操作裕度来进一步降低超过由于缓冲或阈值引起的调整速度限制的风险的压力水平。在至少一个示例中，待选压力水平可确定为以下指出的。给定目标速度
Figure 246263DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 957604DEST_PATH_IMAGE012
的目标密度可如以下公式3描述那样确定：
公式3：
Figure 601075DEST_PATH_IMAGE014
基于
Figure 936242DEST_PATH_IMAGE016
，目标压力
Figure 602846DEST_PATH_IMAGE018
可使用基于
Figure 681661DEST_PATH_IMAGE016
和温度的已知蒸汽性质来计算。此外，由缓冲B调整的新的待选压力水平PC可如以下公式4所述那样确定：
公式4：
Figure 117321DEST_PATH_IMAGE020
压力控制计算装置使用识别的待选压力水平来指示联合循环设备的启动。具体而言，在操作中，压力控制计算装置加压区段(例如，HP区段)至识别的待选压力水平。压力控制计算装置与监测系统的压力水平的传感器通信，且压力控制计算装置因此可监测区段的压力。在加压时，压力控制计算装置控制旁通阀的开启，以便保持待选的压力水平(即，次底限压力水平)。换言之，压力控制计算装置构造成开启旁通阀，使得由旁通阀的开启引起的压力损失不会引起该区段降低到次底限压力水平以下。当旁通阀开启时，蒸汽流过管，且预热系统的管。压力控制计算装置还与监测管的温度的温度传感器通信。压力控制计算装置经由此传感器监测管的温度，且确定管已经预热至可接受的进气温度水平。可接受的进气温度水平可为系统或系统的子区段特有的。在示例性实施例中，可接受的进气温度水平可储存在存储器、数据库或与压力控制计算装置通信的任何其它适合的储存器处。在确定蒸汽和/或管温度达到(或不久将达到)可接受的进气温度水平时，压力控制计算装置可将压力水平从待选压力水平(即，次底限压力水平)进一步升高至底限压力水平或对于蒸汽涡轮可接受的另一压力水平，且蒸汽涡轮操作可进行。
在一些示例中，压力控制计算装置在识别次底限压力水平中也考虑了额外因素。在一个示例中，压力控制计算装置识别与选择的次底限压力水平相关联的突出鼓胀，且确认鼓胀不超过可接受的鼓胀阈值。在第二示例中，压力控制计算装置基于选择的次底限压力水平识别与蒸汽涡轮相关联的对除雾器的性能影响。类似地，压力控制计算装置确认除雾器性能影响不超过性能影响阈值，因为其涉及除雾器的蒸汽-水分离效率。鼓胀阈值可为HRSG的型号和制造者特有的，且阈值可储存在存储器、数据库或与压力控制计算装置通信的其它适合储存器处。类似地，性能影响阈值可为除雾器特有的，且可储存在存储器、数据库或与压力控制计算装置通信的其它适合储存器处。
在至少一些实施例中，压力控制计算装置构造成基于蒸汽供应管路中的蒸汽速度动态地调整次底限压力水平，以便优化用于再热器系统的蒸汽流。因此，压力控制计算装置构造成监测与蒸汽管路相关联的过程状态点测量结果以识别蒸汽速度的差异，且基于识别的差异动态地调整选择的最低压力水平。
在示例性实施例中，压力控制计算装置控制具有级联旁路的高压蒸汽涡轮区段和具有IPT启动的蒸汽涡轮的启动。高压蒸汽涡轮区段在用于蒸汽涡轮转动/同步的IPT进气期间从次底限加压至设计底限(在预热管之后)。
如所述的那样，压力控制计算装置构造成操作蒸汽系统的各种装置。因此，压力控制计算机装置构造成控制旁通阀、蒸汽涡轮进气和蒸汽系统的其它操作方面。
压力控制计算装置可用于便于常规设备启动加热程序，其中加热通向蒸汽涡轮的蒸汽管路的主要手段是通过排出管线蒸汽流，或结合使用专用预热系统作为其加热蒸汽管路的主要手段的设备。在此备选情况中，HRSG生成的蒸汽用作管加热的备选热源。
所述系统和方法可与HRSG的压力区段一起(HP、IP、LP、LLP或任何其它适合的区段)使用。然而，示例性实施例集中于HP区段和IP区段。
如本文使用的用语"非暂时性计算机可读介质"旨在表示用于短期和长期信息储存的任何方法或技术中实施的任何有形的基于计算机的装置，诸如，计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块，或任何装置中的其它数据。因此，本文所述的方法可编码为体现在有形非暂时性计算机可读介质中的可执行指令，包括而不限于储存装置和/或存储器装置。此指令在由处理器执行时引起处理器执行本文所述的方法的至少一部分。此外，如本文使用的用语"非暂时性计算机可读介质"包括所有有形的计算机可读介质，包括而不限于非暂时性计算机储存装置，包括而不限于易失性和非易失性介质，以及可移除和不可移除介质，诸如固件、物理和虚拟储存、CD-ROM、DVD和任何其它数字源，诸如网络或因特网，以及还未开发的数字介质，其中唯一例外是暂时传送的信号。
本文描述了计算机系统，诸如压力控制计算装置和相关计算机系统。如本文所述，所有此类计算机系统都包括处理器和存储器。然而，本文提到的计算机装置中的所有处理器都还可指一个或多个处理器，其中处理器可在一个计算装置或并行作用的多个计算装置中。另外，本文提到的计算机装置中的任何存储器都还可表示一个或多个存储器，其中存储器可在一个计算装置或并行作用的多个计算装置中。
如本文使用的处理器可包括任何可编程系统，包括使用微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路和能够执行本文所述的功能的任何其它电路或处理器的系统。以上示例仅是示例，且因此不旨在以任何方式限制用语"处理器"的定义和/或意义。
如本文使用的用语"数据库"可表示数据主体、关系数据库管理系统(RDBMS)，或两者。如本文使用的数据库可包括任何数据集合，包括分层数据库、关系数据库、平面文件数据库、对象关系数据库、面向对象数据库，以及储存在计算机中的记录或数据的任何其它结构化集合。以上示例仅为示例，且因此不意图以任何方式限制用语数据库的定义和/或意义。RDBMS的示例包括但不限于Oracle®数据库、MySQL、IBM® DB2、Microsoft® SQLServer、Sybase®和PostgreSQL。然而，可使用允许本文所述的系统和方法的任何数据库。(Oracle是甲骨文公司(Redwood Shores, 加利福尼亚)的注册商标；IBM是国际商用机器公司(Armonk, 纽约)的注册商标；Microsoft是微软公司(Redmond, 华盛顿)的注册商标；且Sybase是赛贝斯(Dublin, 加利福尼亚)的注册商标。)
在一个实施例中，提供了计算机程序，且该程序体现在计算机可读介质上。在示例性实施例中，该系统在单个计算机系统上执行，而不需要连接到服务器计算机。在进一步的实施例中，系统在Windows®环境中运行(Windows是微软公司(Redmond, 华盛顿)的注册商标)。在还有另一个实施例中，系统在主机环境和UNIX®服务器环境中运行(UNIX是位于Reading, Berkshire, 英国的X/Open 有限公司的注册商标)。该应用灵活，且设计成在各种不同的环境中运行，而不损害任何主要的功能。在一些实施例中，系统包括分布在多个计算装置间的多个构件。一个或多个构件可为体现在计算机可读介质中的计算机可执行指令的形式。
如本文使用的用语"软件"和"固件"可互换，且包括储存在存储器中用于由装置执行的任何计算机程序，该装置包括而不限于移动装置、群集、个人计算机、工作站、客户端和服务器。
系统和处理不限于本文所述的特定实施例。此外，各个系统和各个过程的构件可与本文所述的其它构件和处理独立且分开实施。各个构件和处理还可与其它组件包和过程组合使用。
图1为示例性燃气涡轮联合循环设备100的示意性框图。在示例性实施例中，燃气涡轮联合循环设备100包括至少一个蒸汽发生器，即，余热回收蒸汽发生器(HRSG)102。HRSG102与燃气涡轮排气管道116和排气器106流动连通联接。另外，在示例性实施例中，HRSG102包括多个水蒸汽元件包108，以及多个水蒸汽分离单元110。包108和单元110以便于在包108内将水从过冷状态加热至过热蒸汽状态同时在分离单元110内将水(未示出)与蒸汽(未示出)分离的定向来流动连通联接。包108包括至少一个高压(HP)过热器，即，第一HP过热器(HPSH-1)111，其与第二HP过热器(HPSH-2)113流动连通联接。包108还包括至少一个中压(IP)过热器，即，IP过热器180，其与第一再热过热器(RHSH-1)115流动连通联接，第一再热过热器115与第二再热过热器(RHSH-2)117流动连通联接。包108还包括至少一个低压(LP)过热器(LPSH)131。下文参照燃气涡轮联合循环设备100内的构造和功能更详细描述了各个过热器111、113、115、117和131。水和蒸汽通过来自从燃气涡轮104经由排气歧管116引导穿过HRSG 102的热气体的热传递加热至过热状态。排气器106与HRSG 102流动连通联接来允许冷却的排出气体114经由排气器106排出。
燃气涡轮联合循环设备100还包括蒸汽涡轮系统120。在示例性实施例中，系统120包括高压(HP)蒸汽涡轮122，其经由至少一个HP进气控制阀124流动联接到HRSG 102或更具体地HPSH-2 113，且经由其转子轴联接到IP涡轮126。另外，在示例性实施例中，蒸汽涡轮系统120包括中压(IP)蒸汽涡轮126，其经由至少一个IP进气控制阀128联接到HRSG 102或更具体地RHSH-2 117。此外，在示例性实施例中，蒸汽涡轮系统120包括低压(LP)蒸汽涡轮130，其与IP蒸汽涡轮126流动连通联接，且经由至少一个LP进气控制阀132联接到HRSG 102内的LPSH 131。
在示例性实施例中，燃气涡轮联合循环设备100还包括组合的冷凝物-供水系统140。在示例性实施例中，系统140包括任何数目的冷凝泵、供水泵、脱气单元、管路、阀和本领域中已知的允许燃气涡轮联合循环设备100起到本文所述的作用的任何其它构件(都未示出)。另外，在示例性实施例中，系统140与HRSG 102和与蒸汽冷凝单元142流动连通联接。
蒸汽发生设备100还包括蒸汽旁通系统150。在示例性实施例中，蒸汽旁通系统150包括与HRSG 102或更具体地HPSH-2 113流动连通联接的HP旁通压力控制阀(PCV)152。另外，在示例性实施例中，蒸汽旁通系统150包括与HRSG 102或更具体地RHSH-2 117流动连通联接的IP旁通PCV 154。此外，在示例性实施例中，蒸汽旁通系统150包括与HRSG 102流动连通联接的LP旁通PCV156。另外，在示例性实施例中，系统旁通系统150包括至少一个冷凝物抽取泵(CEP)、至少一个高压泵和至少一个中压泵(其与蒸汽冷凝单元142流动连通联接)。
在示例性实施例中，燃气涡轮联合循环设备100为发电设备。作为备选，燃气涡轮联合循环设备100可为允许系统起到如本文所述的作用的任何设备。另外，在示例性实施例中，设备100包括至少一个蒸汽发生器，即，HRSG 102。作为备选，设备100可包括允许系统起到如本文所述的作用的任何类型的蒸汽发生器。
在燃气涡轮联合循环设备100的操作期间，热排出气体112从燃气涡轮排气歧管116引导穿过HRSG 102。当气体112在水-蒸汽元件包108周围额流动时，热从气体112传递至流过包108的水和/或蒸汽。当热从气体112传递时，此气体112在经由排气器106排出之前冷却。
另外，在操作期间，过冷水从蒸汽冷凝单元142经由组合的冷凝物-供水系统140引导至HRSG 102。过冷水接收从排出气体传递的热，且此过冷水的温度升高。水的温度随其流过连续的水-蒸汽元件包108而升高，其中水最终加热至饱和状态。当蒸汽在饱和水内形成时，蒸汽和水经由分离单元110分离，其中水回到包108用于随后加热和蒸汽形成，而蒸汽引导至随后的包108来接收传递至过热蒸汽状态的额外的热。具体而言，至少部分过热的蒸汽在引导至HPSH-2 113之前引导至HPSH-1 111，以形成高压(HP)过热主蒸汽(未示出)。在示例性实施例中，此过热HP主蒸汽具有热动力状态，包括但不限于允许燃气涡轮联合循环设备100如本文所述那样操作的温度和压力。
过热HP主蒸汽引导至HP进气控制阀(ACV)124，以用于进入HP蒸汽涡轮122。过热HP主蒸汽内的热能在HP蒸汽涡轮122内转化成旋转动能。过热中压(IP)排出蒸汽从HP蒸汽涡轮122引导至HRSG 102或更具体地至RHSH-1 115以用于随后再热。在示例性实施例中，此IP排出蒸汽具有热动力状态，包括但不限于允许燃气涡轮联合循环设备100如本文所述那样操作的温度和压力。
IP排出蒸汽在引导至RHSH-2 117之前引导至RHSH-1 115，以形成中压(IP)过热再热蒸汽。在示例性实施例中，此过热IP再热蒸汽具有热动力状态，包括但不限于允许燃气涡轮联合循环设备100如本文所述那样操作的温度和压力。
过热IP再热蒸汽引导至IP进气控制阀(ACV)128以用于进入IP蒸汽涡轮126。过热IP再热蒸汽内的热能在IP蒸汽涡轮126内转化成旋转动能。过热低压(LP)排出蒸汽从IP蒸汽涡轮126引导至LP涡轮130。此外，来自LPSH 131的过热LP蒸汽经由LP ACV 132引导至LP蒸汽涡轮130。过热LP蒸汽内的热能在LP蒸汽涡轮130内转化成旋转动能。LP排出蒸汽从LP蒸汽涡轮130引导至蒸汽冷凝单元142以用于再循环穿过本文所述的热动力循环。
蒸汽旁通系统150还可包括温度调节系统160。在示例性实施例中，温度调节系统160包括与HP PCV 152流动连通联接的HP部分162。另外，在示例性实施例中，温度调节系统160包括与IP PCV 154流动连通联接的IP部分164。此外，在示例性实施例中，温度调节系统160包括与LP PCV 156流动连通联接的LP部分166。各个部分162、164和166均与冷凝物-供水系统140流动连通联接。下文更详细描述了温度调节系统160和相关联的部分162、164和166。
图2为示出使用燃气涡轮联合循环设备100(图1中所示)的联合循环设备启动期间将底限压力调整至"次底限"压力的示例性过程215。具体而言，在示例性实施例中，过程215示出了时间段200内的加压HP蒸汽的过程。首先，HP蒸汽处于开始HP压力水平210。在操作中，压力控制计算装置(图3中所示)确定次底限压力水平230，且将HP蒸汽加压至该水平，而非底限压力水平220。因此，在HP蒸汽加压至次底限压力水平230之后，压力控制计算机装置开启旁通阀以形成蒸汽流且允许管的预热。结果，HP蒸汽流将开始，且比若使用底限压力水平220将发生的更早结束预热。如图所示，在示例性实施例中，HP蒸汽可实现比若使用底限压力水平220的蒸汽涡轮进气早2.0分钟或3.1分钟的蒸汽涡轮进气。
图3为示例性计算系统320的框图300，该系统可用于控制燃气涡轮联合循环设备100和包括HP蒸汽的其构件(两者均在图1中示出)。如本文所述，计算系统320可作为备选称为压力控制计算系统，且构造成便于本文所述的方法和系统。作为备选，可使用允许如本文所述的计算系统320的操作的任何计算机架构。
在示例性实施例中，计算系统320包括存储器装置350和可操作地联接到存储器装置350上以用于执行指令的处理器352。在一些实施例中，可执行指令储存在存储器装置350中。计算系统320可配置成执行通过编程处理器352来执行本文所述的一个或多个操作。例如，处理器352可通过将操作编码为一个或多个可执行指令且将可执行指令提供在存储器装置350中来编程。处理器352可包括一个或多个处理单元，例如而不限于为多核构造。
此外，在示例性实施例中，存储器装置350为允许储存和取得诸如可执行指令和/或其它数据的信息的一个或多个装置。存储器装置350可包括一个或多个有形的非暂时性计算机可读介质，诸如而不限于随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态盘、硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电学可擦除可编程ROM(EEPROM)和/或非易失性RAM(NVRAM)存储器。以上存储器类型仅为示例性的，且因此不限于可用于计算机程序的储存的存储器类型。
另外，在示例性实施例中，存储器装置350可配置成储存与蒸汽发生设备100相关联的多种示意性数据，例如，诸如与管几何形状、最大速度限制和蒸汽涡轮进气温度相关联的值或其它数据。
在一些实施例中，计算系统320包括联接到处理器352的显示接口354。显示接口354将信息(诸如用户界面和/或警报)提供给用户356。例如，显示接口354可包括显示器适配器(未示出)，其可联接到显示装置(未示出)，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机LED(OLED)显示器和/或具有显示器的手持式装置。在一些实施例中，显示接口354包括一个或多个显示装置。另外或作为备选，显示接口354可包括音频输出装置(未示出)，例如，音频适配器和/或扬声器。
在一些实施例中，计算系统320包括用户输入接口358。在示例性实施例中，用户输入接口358联接到处理器352，且接收来自用户356的输入。例如，用户输入接口358可包括键盘、指针装置、鼠标、触笔和/或触敏面板，例如，触摸板或触摸屏。单个构件(诸如触摸屏)可作用为显示接口354的显示装置和用户输入接口358两者。
此外，通信接口306联接到处理器352，且构造成与一个或多个其它装置通信联接，诸如而不限于另一个计算系统320、与蒸汽发生设备100相关联的一个或多个传感器。此传感器(未示出)允许监测蒸汽发生设备100中的信息，包括温度水平、压力水平、压差水平、质量流速和焓。此外，此传感器便于检测可用于确定蒸汽速度水平的热平衡值。类似地，此传感器便于监测蒸汽发生设备100的构件的压力水平和管的温度。通信接口360可包括而不限于有线网络适配器、无线网络适配器、移动通信适配器、串行通信适配器和/或并行通信适配器。通信接口360可从一个或多个远程装置取得数据和/或将数据传输至一个或多个远程装置。计算系统320可为网络启动的，以用于例如与远程桌面计算机(未示出)的远程通信。
另外，显示接口354和/或通信接口360两者都能够将适合结合本文所述的方法使用的信息提供至例如用户356或另一装置。因此，显示接口354和通信接口360可称为输出装置。类似地，用户输入接口358和通信接口360能够接收适于结合本文所述的方法使用的信息，且可称为输入装置。
此外，处理器352和/或存储器装置350还可操作地联接到储存装置362。储存装置362为适合用于储存和/或取得数据的任何计算机操作的硬件，诸如但不限于与数据库364相关联的数据。在示例性实施例中，储存装置362集成到计算系统320中。例如，计算系统320可包括作为储存装置362的一个或多个硬盘驱动器。此外，例如，储存装置362可包括多个储存单元，诸如，成冗余廉价磁盘阵列(RAID)构造的硬盘和/或固态盘。储存装置362可包括储存区域网络(SAN)、网络附接储存(NAS)系统和/或基于云的储存器。作为备选，储存装置362在计算系统320外，且可由储存接口(未示出)访问。
此外，在示例性实施例中，数据库364包括与控制和监测蒸汽发生设备100相关联的多种静态和动态操作数据。
本文所示和所述的实施例，以及本文并未明确描述但在本公开内容的范围内的实施例，构成了用于控制和监测燃气涡轮联合循环设备100和调整压力水平以用于将燃气涡轮联合循环设备100的区段加压至次底限水平来允许区段的较早预热的示例性手段。例如，计算系统320和加入其或包括在内的任何其它类似的计算装置在集成在一起时包括足够的计算机可读储存介质，其以足够的计算机可执行指令编程以利用如本文所述的处理器执行过程和技术。具体而言，计算系统320和加入其或包括在内的任何其它类似的计算机装置在集成在一起时构成用于将燃气涡轮联合循环设备100的区段加压至次底限水平来允许区段的较早预热的示例性手段。
图4为使用压力控制计算装置320(图3中所示)来控制燃气涡轮联合循环设备100(图1中所示)的第一示例性方法400。如本文所述，压力控制计算装置320可开始设备启动410。开始设备启动410可表示压力控制计算装置320在包括热启动、温热启动或冷起动的任何适合的启动模式或方法中开始燃气涡轮联合循环设备100的启动。
压力控制计算装置320还选择420次底限压力。如本文所述，选择420表示识别与可接受的速度(即，不超过管区段的速度限制)相关联且低于底限压力水平220(图2中所示)的次底限压力水平230(图2中所示)。
压力控制计算装置320额外地从事区段的受控加压430到识别的次底限压力水平230。在加压430完成之后，压力控制计算装置320可开启旁路440，且控制区段的压力来保持次底限压力水平230。如本文所述，当旁路开启时，蒸汽流开始且预热开始。压力控制计算装置320还配置成基于当前设备操作参数调整450次底限压力。另外如本文所述，压力控制计算装置320与监测管温度的传感器通信以确定460已达到蒸汽涡轮进气的目标温度。在确定460时，压力控制计算装置便于将压力调整470至蒸汽涡轮进气所需的水平，开始480蒸汽涡轮进气且将压力490升高至底限压力水平220，且保持该压力水平直到蒸汽旁路闭合。
图5为使用压力控制计算装置320(图3中所示)调整蒸汽发生设备100(图1中所示)的底限压力的第二示例性方法500。如本文所述，压力控制计算装置320配置成接收510与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值。
压力控制计算装置320还配置成识别520用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平。压力控制计算装置320还配置成确定530多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平。压力控制计算装置320还配置成识别540用于HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制。压力控制计算装置320还配置成选择550多个待选压力水平中的最低压力水平，其中最低压力水平与不超过识别的速度限制的确定的计算蒸汽速度水平相关联。压力控制计算装置额外地配置成将HRSG蒸汽回路加压560至选择的最低压力水平。
图6示出了连同其它相关计算构件的压力控制计算装置320内的数据库364的示例性构造600，其可在如本文所述的控制和监测过程期间使用。数据库364联接到执行特定任务的压力控制计算装置320内的若干单独构件上。
在示例性实施例中，数据库364包括设备设计数据620、压力和速度模拟数据630，以及控制和操作数据640。设备设计数据620包括与燃气涡轮联合循环设备100(图1中所示)相关联的信息，例如，包括底限压力水平、管几何形状、设备示意性信息、速度和压力缓冲和阈值、蒸汽涡轮进气标准(包括蒸汽涡轮进气温度水平)、鼓胀容限、噪音和除雾器容限。压力和速度模拟数据630包括用于确定次底限压力水平和计算的速度水平的信息。控制和操作数据640包括关于燃气涡轮联合循环设备100的管理和控制的信息，包括关于蒸汽涡轮进气、旁通阀控制、启动控制、转动控制和同步控制的信息。
压力控制计算装置320包括用于接收与HRSG蒸汽回路相关联的多个测量的设备的操作值的接收构件602、用于识别用于加压HRSG蒸汽回路的多个待选压力水平的第一识别构件604、用于确定多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平的确定构件606、用于识别HRSG回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制的第二识别构件607、用于选择多个待选压力水平中的最低压力水平的选择构件608，以及用于将HRSG蒸汽回路加压至选择的最低压力水平的加压构件609。
本文所示和所述的实施例，以及本文未明确描述但在本公开内容的方面的范围内的实施例，构成了用于调整HRSG压力区段的底限压力水平的示例性手段。例如，压力控制计算装置320和加入其或包括在内的任何其它类似的计算装置在集成在一起时包括足够的计算机可读储存介质，其以足够的计算机可执行指令编程来利用如本文所上的处理器执行处理和技术。具体而言，压力控制计算装置320和加入其或包括在内的任何其它类似的计算装置在集成在一起时构成了用于调整HRSG压力区段的底限压力水平的示例性手段。
本文所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下至少一者： (a)缩短联合循环设备启动时间，(b)允许基于设备操作状态对底限压力的动态调整，以及(c)提供更有效的联合循环设备启动时间而不影响HRSG的物理状态。
尽管可能在一些图中示出而未在其它中示出各种实施例的特定特征，但这仅是为了方便。根据本文所述的系统和方法的原理，附图中的任何特征都可与任何其它图中的任何特征组合来参考和/或提出。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种用于在预热阶段期间调整余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)的底限压力水平的压力控制计算装置(320)，所述压力控制计算装置包括与存储器通信的处理器(352)，所述处理器编程为：
接收与余热回收蒸汽发生器蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值；
识别用于加压所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路至适合于蒸汽进入蒸汽涡轮的低于底限压力的蒸汽压力的多个待选压力水平；
确定所述多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；
识别所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；
将每个计算的蒸汽速度水平与识别的蒸汽速度限制相比较；
基于所述比较，识别不超过所述蒸汽速度限制的多个计算的蒸汽速度水平；
选择所述多个待选压力水平的最低待选压力水平，其中所述最低待选压力水平与所述多个计算的蒸汽速度水平中不超过所述蒸汽速度限制的一个相关联；以及
在蒸汽进入所述蒸汽涡轮之前将所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路加压至选择的最低待选压力水平以预热所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路。
2.根据权利要求1所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
在将所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路加压至所述选择的最低待选压力水平时开启与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)相关联的至少一个蒸汽旁通阀(152,154,156)。
3.根据权利要求2所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
接收与供应至各个蒸汽涡轮区段的所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度数据；
识别与所述蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；以及
确定蒸汽温度水平达到所述进气温度水平，所述蒸汽温度水平与所述多个管和蒸汽温度数据相关联；
开始蒸汽进入所述蒸汽涡轮区段。
4.根据权利要求1所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)相关联的压力缓冲；以及
利用所述压力缓冲调整所述选择的最低待选压力水平。
5.根据权利要求1所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
监测与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)相关联的所述测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；以及
基于识别的差异动态地调整所述选择的最低待选压力水平。
6.根据权利要求1所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述选择的最低待选压力水平相关联的预计鼓胀；以及
评估预计鼓胀且按需要向上调整所述选择的最低待选压力水平来满足鼓胀阈值。
7.根据权利要求1所述的压力控制计算装置(320)，其特征在于，所述压力控制计算装置还构造成：
识别与所述选择的最低待选压力水平下的蒸汽-水分离效率相关联的在除雾器上的性能影响；以及
评估除雾器性能且按需要向上调整所述选择的最低待选压力水平来满足除雾器性能阈值。
8.用于在预热阶段期间调整余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)的底限压力水平的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，所述储存介质具有体现在其上的计算机可执行指令，其中在由压力控制计算装置(320)的至少一个处理器(352)执行时，所述计算机可执行指令引起所述处理器：
接收与余热回收蒸汽发生器蒸汽回路相关联的多个测量的设备操作值；
识别用于加压所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路至适合于蒸汽进入蒸汽涡轮的低于底限压力的蒸汽压力的多个待选压力水平；
确定所述多个待选压力水平中的每一个的计算的蒸汽速度水平；
识别所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路的蒸汽管路区段的蒸汽速度限制；
将每个计算的蒸汽速度水平与识别的蒸汽速度限制相比较；
基于所述比较，识别不超过所述蒸汽速度限制的多个计算的蒸汽速度水平；
选择所述多个待选压力水平的最低待选压力水平，其中所述最低待选压力水平与所述多个计算的蒸汽速度水平中不超过所述蒸汽速度限制的一个相关联；以及
在蒸汽进入所述蒸汽涡轮之前将所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路加压至选择的最低待选压力水平以预热所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路。
9.根据权利要求8所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器(352)：
在将所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)加压至所述选择的最低待选压力水平时开启与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路相关联的至少一个蒸汽旁通阀。
10.根据权利要求9所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器(352)：
接收与供应至各个蒸汽涡轮区段的所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路(102)的各个区段相关联的多个管和蒸汽温度数据；
识别与所述蒸汽涡轮区段相关联的进气温度水平；
确定蒸汽温度水平达到所述进气温度水平，所述蒸汽温度水平与所述多个管和蒸汽温度数据相关联；以及
开始蒸汽进入所述蒸汽涡轮区段。
11.根据权利要求8所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路相关联的压力缓冲；以及
利用所述压力缓冲调整所述选择的最低待选压力水平。
12.根据权利要求8所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
监测与所述余热回收蒸汽发生器蒸汽回路相关联的所述测量的设备操作值以识别实际操作值与目标操作值之间的差异；以及
基于识别的差异动态地调整所述选择的最低待选压力水平。
13.根据权利要求8所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与所述选择的最低待选压力水平相关联的预计鼓胀；以及
评估预计鼓胀且按需要向上调整所述选择的最低待选压力水平来满足鼓胀阈值。
14.根据权利要求8所述的至少一种非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令还引起所述处理器：
识别与蒸汽-水分离效率相关联的在除雾器上的性能影响；以及
评估除雾器性能且按需要向上调整所述选择的最低待选压力水平来满足除雾器性能阈值。
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EP2930314B1 (en) * 2014-04-08 2022-06-08 Rolls-Royce Corporation Generator with controlled air cooling amplifier
JP7031311B2 (ja) * 2018-01-04 2022-03-08 住友金属鉱山株式会社 蒸気タービンの統合制御装置及び統合制御方法
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EP1191192A1 (de) 2000-09-26 2002-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Warmziehen und Entwässern von an Dampfturbinenstufen angeschlossenen Dampfzuleitungen
US6502401B1 (en) 2001-03-21 2003-01-07 General Electric Company High pressure bypass sliding setpoint for steam-cooled turbine
US20070227154A1 (en) * 2003-06-09 2007-10-04 Pelini Robert G System and method for producing injection-quality steam for combustion turbine power augmentation
US20100305768A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-02 General Electric Company Control for improved thermal performance of a steam turbine at partial load
US8776521B2 (en) 2010-02-26 2014-07-15 General Electric Company Systems and methods for prewarming heat recovery steam generator piping
US8347598B2 (en) * 2011-03-18 2013-01-08 General Electric Company Apparatus for starting up combined cycle power systems and method for assembling same

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