CN107975391B - 通过控制涡轮预备和加速控制发电设备操作的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了通过控制涡轮预备和加速控制发电设备操作的系统和方法。根据本公开的一个实施例，可提供控制发电设备中的涡轮的方法。方法可包括接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；接收与发电设备相关的涡轮的转子速度；接收涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；至少部分地基于冷凝器的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限通过控制系统来允许涡轮的预备；该方法还可包括：接收涡轮的转子速度梯度；接收与涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和一个或更多个临界速度范围通过控制系统调节以下中的至少一者：涡轮的转子速度和涡轮的转子速度梯度。

Description

通过控制涡轮预备和加速控制发电设备操作的系统和方法
技术领域
本公开的实施例大体上涉及发电设备，且更具体而言，涉及通过涡轮预备(run-up)和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法。
背景技术
发电设备可包括一个或更多个涡轮，诸如，例如蒸汽涡轮。蒸汽涡轮可连接于发电机，发电机可将功率从蒸汽涡轮传输至电网。蒸汽涡轮可将蒸汽在通常称为冷凝器压力的操作压力下排放至冷凝器。冷凝器压力通常可被保持在真空下，以实现良好的蒸汽涡轮效率。
与发电设备相关的控制器可管理涡轮操作，以确保涡轮可在基于其硬件设计的极限内操作。涡轮的末级叶片设计可基于冷凝器压力而限制涡轮的起动和操作。
发明内容
以上需要和/或问题中的一些或全部可通过本公开的某些实施例来解决。某些实施例可包括通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法。根据本公开的一个实施例，可提供控制发电设备中的涡轮的方法。该方法可包括接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；接收与发电设备相关的涡轮的转子速度；接收涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；至少部分地基于冷凝器的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限通过控制系统来允许所述涡轮的预备。该方法还可包括：接收涡轮的转子速度梯度；接收与涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和该一个或更多个临界速度范围，通过所述控制系统来调节以下中的至少一者：涡轮的转子速度和涡轮的转子速度梯度。
根据本公开的另一实施例，可提供一种系统。该系统可包括发电设备和与该发电设备相关的涡轮。该系统还可包括与涡轮通信的控制器。该系统还可包括存储器，该存储器带有能够由计算机执行以用于执行操作的指令，该操作可包括：接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；接收涡轮的转子速度；接收涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；至少部分地基于冷凝器的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限，允许涡轮的预备；接收涡轮的转子速度梯度；接收与涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和一个或更多个临界速度范围，调节以下中的至少一者：涡轮的转子速度和涡轮的转子速度梯度。
根据本公开的另一实施例，可提供一种非瞬时性的计算机可读介质。该非瞬时性计算机可读介质可包括能够由计算机执行以用于执行操作的指令，该操作包括：接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；接收与发电设备相关的涡轮的转子速度；接收涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；至少部分地基于冷凝器的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限，通过控制系统来允许涡轮的预备；接收涡轮的转子速度梯度；接收与涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和一个或更多个临界速度范围，通过控制系统来调节以下中的至少一者：涡轮的转子速度和涡轮的转子速度梯度。
技术方案1. 一种控制涡轮的方法，所述方法包括：
接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；
接收与所述发电设备相关的涡轮的转子速度；
接收所述涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述涡轮的转子速度和所述LSB保护极限，通过控制系统来允许所述涡轮的预备；
接收所述涡轮的转子速度梯度；
接收与所述涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述转子速度、所述转子速度梯度和所述一个或更多个临界速度范围，通过所述控制系统来调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述LSB保护极限是所述冷凝器的操作压力和所述涡轮的转子速度的函数。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述LSB保护极限至少部分地基于所述冷凝器的操作压力和所述涡轮的转子速度将允许的操作区域与禁止的操作区域分开。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述冷凝器的操作压力至少部分地基于冷凝器排空曲线，其中，所述冷凝器排空曲线是所述冷凝器的操作压力和冷凝器排空时间的函数。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述一个或更多个临界速度范围由下速度极限和上速度极限界定。
技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其中，通过控制系统允许所述涡轮的预备包括：
使所述冷凝器的操作压力与所述LSB保护极限相关；和
如果所述冷凝器的操作压力处于与所述LSB保护极限对应的所述允许的操作区域中，则允许所述涡轮的预备。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，通过所述控制系统调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度包括：
至少部分地基于所述LSB保护极限使所述涡轮的转子速度与所述冷凝器的操作压力相关；
将所述涡轮的转子速度与所述一个或更多个临界速度范围的临界速度范围的下速度极限比较；和
如果所述涡轮的转子速度等于或高于所述临界速度范围的下速度极限且与冷凝器排空曲线对应的所述冷凝器的操作压力高于与所述临界速度范围的上速度极限对应的冷凝器压力，则实现以下中的至少一者：降低所述涡轮的转子速度和降低所述涡轮的转子速度梯度。
技术方案8. 一种系统，包括：
发电设备；
涡轮，其与所述发电设备相关；
控制器，其与所述涡轮通信，且包括带有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令可操作成：
接收与所述发电设备相关的冷凝器的操作压力；
接收所述涡轮的转子速度；
接收所述涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述涡轮的转子速度和所述LSB保护极限，允许所述涡轮的预备；
接收所述涡轮的转子速度梯度；
接收与所述涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述转子速度、所述转子速度梯度和所述一个或更多个临界速度范围，调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度。
技术方案9. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述LSB保护极限是所述冷凝器的操作压力和所述涡轮的转子速度的函数。
技术方案10. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述LSB保护极限至少部分地基于所述冷凝器的操作压力和所述涡轮的转子速度将允许的操作区域与禁止的操作区域分开。
技术方案11. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述冷凝器的操作压力至少部分地基于冷凝器排空曲线，其中，所述冷凝器排空曲线是所述冷凝器的操作压力和冷凝器排空时间的函数。
技术方案12. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述一个或更多个临界速度范围由下速度极限和上速度极限界定。
技术方案13. 根据技术方案8所述的系统，其中，可操作成允许所述涡轮的预备的计算机可读指令还可操作成：
使所述冷凝器的操作压力与所述LSB保护极限相关；且
如果所述冷凝器的操作压力处于与所述LSB保护极限对应的允许的操作区域中，则允许所述涡轮的预备。
技术方案14. 根据技术方案8所述的系统，其中，可操作成调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度的所述计算机可读指令还可操作成：
至少部分地基于所述LSB保护极限使所述涡轮的转子速度与所述冷凝器的操作压力相关；
将所述涡轮的转子速度与所述一个或更多个临界速度范围的临界速度范围的下速度极限比较；且
如果所述涡轮的转子速度等于或高于下速度极限且与所述冷凝器排空曲线对应的所述冷凝器的操作压力高于与所述临界速度范围的上速度极限对应的冷凝器压力，则实现以下中的至少一者：降低所述涡轮的转子速度和降低所述涡轮的转子速度梯度。
技术方案15. 一种非瞬时性计算机可读介质，其包括能够由计算机执行以用于执行操作的指令，所述操作包括：
接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力；
接收与所述发电设备相关的涡轮的转子速度；
接收所述涡轮的末级叶片(LSB)保护极限；
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述涡轮的转子速度和所述LSB保护极限，通过控制系统来允许所述涡轮的预备；
接收所述涡轮的转子速度梯度；
接收与所述涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围；和
至少部分地基于所述冷凝器的操作压力、所述转子速度、所述转子速度梯度和所述一个或更多个临界速度范围，通过所述控制系统来调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度。
技术方案16. 根据技术方案15所述的计算机可读介质，其中，所述LSB保护极限至少部分地基于所述冷凝器的操作压力和所述涡轮的转子速度将允许的操作区域与禁止的操作区域分开。
技术方案17. 根据技术方案15所述的计算机可读介质，其中，所述冷凝器的操作压力至少部分地基于冷凝器排空曲线，其中，所述冷凝器排空曲线是所述冷凝器的操作压力和冷凝器排空时间的函数。
技术方案18. 根据技术方案15所述的计算机可读介质，其中，所述一个或更多个临界速度范围由下速度极限和上速度极限界定。
技术方案19. 根据技术方案15所述的计算机可读介质，其中，通过控制系统允许所述涡轮的预备包括：
使所述冷凝器的操作压力与所述LSB保护极限相关；和
如果所述冷凝器的操作压力处于与所述LSB保护极限对应的允许的操作区域中，则允许所述涡轮的预备。
技术方案20. 根据技术方案15所述的计算机可读介质，其中，通过所述控制系统调节以下中的至少一者：所述涡轮的转子速度和所述涡轮的转子速度梯度包括：
至少部分地基于所述LSB保护极限使所述涡轮的转子速度与所述冷凝器的操作压力相关；
将所述涡轮的转子速度与所述一个或更多个临界速度范围的临界速度范围的下速度极限比较；和
如果所述涡轮的转子速度等于或高于所述下速度极限且与冷凝器排空曲线对应的所述冷凝器的操作压力高于与所述临界速度范围的上速度极限对应的冷凝器压力，则实现以下中的至少一者：降低所述蒸汽涡轮的转子速度和降低所述涡轮的转子速度梯度。
从结合以下附图作出的下列描述中，本公开的其他实施例、特征和方面将变得显而易见。
附图说明
这样已经大体上描述了本公开，现在将参照附图，附图不一定是按照比例绘制的，且在附图中：
图1是例示示例性环境的框图，在该示例性环境中，可采用根据本公开的示例性实施例的通过涡轮的预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法。
图2例示了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实现方式的示例性LSB保护极限曲线。
图3例示了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实现方式的示例性冷凝器排空曲线。
图4例示了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实现方式中的具有临界速度范围的示例性LSB保护极限曲线。
图5(a)例示了与转子速度曲线叠加的示例性冷凝器排空曲线，且图5(b)例示了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实现方式中的具有叠加的临界速度范围的示例性LSB保护极限曲线。
图6描绘了示例性控制逻辑图，该示例性控制逻辑图例示了示例性环境，在该示例性环境中，可采用根据本公开的示例性实施例的通过涡轮的预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法。
图7描绘了示例性控制逻辑图，该示例性控制逻辑图例示了另一示例性环境，在该示例性环境中，可采用根据本公开的示例性实施例的通过涡轮的预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法。
图8是例示了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的方法的流程图。
图9是示例性控制器，在该示例性控制器中，可采用根据本公开的示例性实施例的通过涡轮的预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法。
部件清单
100 系统环境
105 发电设备
120 涡轮
130 发电机
140 冷凝器
150 电网
160 控制器
200 LSB保护极限曲线
205 相对转子速度
210 冷凝器压力
215 允许的操作区域
220 禁止区域
230 LSB保护极限
240 冷凝器压力B1
250 冷凝器压力B2
260 涡轮转子速度A2
300 冷凝器排空曲线
310 时间轴
312 经过的时间△T1
400 带有临界速度范围的LSB保护极限曲线
410 临界速度范围1
420 临界速度范围2
430 下速度极限1
440 上速度极限1
450 下速度极限2
460 上速度极限2
500 示例性冷凝器排空曲线
501 示例性LSB保护极限曲线
510 转子速度轴线
520 冷凝器压力P(t)
530 目标转子速度
535 实际转子速度
540 停止排空
550 冷凝器压力P(M1)
560 转子速度M1
570 转子速度M2
600 控制系统
605 预备程序
607 成组起动标准
610 函数f1(x)
615 停止排空模块
617 停止/前进
620 点A处开始预备
625 参数
630 点B处结束预备
640 拨动开关
650 转子速度设定
700 控制系统
710 函数f2(x)
760 修改的LSB保护曲线
800 过程
810 框
820 框
830 框
840 框
850 框
860 框
870 框
905 处理器
910 通信连接
915 输入装置
920 输出装置
925 存储器
926 操作系统
927 控制涡轮预备和加速的算法
930 可移除的储存器
935 不可移除的储存器。
具体实施方式
以下详细描述包括对附图的参照，附图形成了该详细描述的一部分。附图描绘了根据示例性实施例的例示。本文中也称为“示例”的这些示例性实施例足够详细地描述，以使得本领域技术人员能够实践本主题。在不偏离要求保护的主题的范围的情况下，示例性实施例可结合，可采用其他实施例，或者可进行结构、逻辑和电气变化。因此，以下的详细描述不应以限制性意义来理解，且范围是由所附权利要求和它们的等同物限定的。类似的编号指各处类似的元件。
本文中描述的某些实施例涉及通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法。例如，如将在本文中更详细地描述的那样，可接收与发电设备相关的冷凝器的操作压力。并且，可接收与发电设备相关的涡轮的转子速度。而且，可接收涡轮的末级叶片(LSB)保护极限。至少部分地基于冷凝器的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限，可通过控制系统来允许涡轮的预备。而且，可接收涡轮的转子速度梯度。并且，可接收与涡轮的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围。至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和该一个或更多个临界速度范围，可通过控制系统来调节以下中的至少一者：涡轮的转子速度和涡轮的转子速度梯度。
与本文中的某些实施例相关的一个或更多个技术效果可包括但不限于与发电设备相关的发电设备或涡轮的起动时间的减少。更短的起动允许更高的操作灵活性，并且有助于客户满足的电网需求、更低的燃料消耗和更低的起动排放。词语“起动”和“预备”贯穿本申请是可互换地使用的，且可被认为是同义词。以下提供了与通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法有关的各种示例性实施例的详细描述。
图1描绘了采用通过涡轮120的预备和加速控制发电设备105的操作的某些系统和方法的示例性系统100。根据本公开的示例性实施例，系统100可包括发电设备105(其可包括可产生功率的一个或更多个涡轮105)、可控制发电设备105和/或涡轮120的控制器160、可接收从涡轮120排放的蒸汽的冷凝器140和可从涡轮发电机130接收且传输功率的电网150。涡轮120可为蒸汽涡轮，蒸汽涡轮使例如从锅炉或热回收蒸汽发生器(HRSG)接收的高能蒸汽膨胀。在发电设备105的起动期间，蒸汽涡轮末级叶片(LSB)的设计可约束蒸汽涡轮的操作，直到冷凝器140的操作压力已衰减为低于冷凝器压力极限。冷凝器压力极限可至少随涡轮转子速度而变地变化。作为示例，在较高的转子速度下操作涡轮120可要求冷凝器140在较低的操作压力下操作。在发电设备105的起动期间，可利用冷凝器排空过程使冷凝器140的操作压力成为可接受的水平。冷凝器排空过程可包括若干方法，诸如，例如真空泵过程、蒸汽喷射空气喷出器(SJAE)过程，等等。
控制器160可与涡轮120和/或发电设备105通信。控制器160还可从发电设备操作者接收输入。而且，控制器160可从发电设备构件接收操作数据，诸如，例如压力数据、速度数据和操作极限数据。
根据本公开的实施例，控制器160可包括具有计算机可读指令的存储器，其可接收与发电设备105相关的冷凝器140的操作压力和涡轮120的转子速度。控制器160还可接收涡轮120的末级叶片(LSB)保护极限。LSB保护极限可为随涡轮120的转子速度而变限定冷凝器压力的标图的形式或者为表格的形式。至少部分地基于冷凝器140的操作压力、涡轮的转子速度和LSB保护极限，控制器160可允许涡轮120的预备(或起动)。
控制器160可额外地接收与涡轮120的预备相关的转子速度梯度。涡轮120的转子速度梯度可指示涡轮120的加速度。控制器160还可接收与涡轮120的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围。与涡轮120的转子速度相关的临界速度范围可指示转子的自然频率可等于操作转子速度的转子速度。可存在与涡轮120相关的一个或更多个临界速度范围。任何临界速度范围中的涡轮120的稳定状态操作可被阻止，以避免噪声和可导致对涡轮120的损坏的振动。
与控制器160相关的计算机可读指令还可包括至少部分地基于冷凝器140的操作压力、转子速度、转子速度梯度和该一个或更多个临界速度范围调节以下中的至少一者的指令：涡轮120的转子速度和涡轮120的转子速度梯度。
现在注意图2，图2描绘了根据通过涡轮预备和加速来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实施例的示例性LSB保护极限曲线200。如图2中所示，LSB保护极限曲线可描绘作为以百分比计的相对转子速度205的函数的冷凝器压力210。冷凝器压力210可为千帕斯卡(kPa)的单位，如在图2中描绘的那样，或为任何其他的压力单位。LSB保护极限230至少部分地基于冷凝器140的操作压力(冷凝器压力210)和涡轮120的转子速度(示为相对转子速度205)来将允许的操作区域215与禁止区域220分开。作为示例，如果对应的冷凝器压力210低于涡轮起动压力B1 240，则可允许蒸汽涡轮预备进行(从0%的相对转子速度增大)，以便冷凝器压力210可处于允许的操作区域中。作为另一示例，如果冷凝器压力低于B2 250，则可允许A2 260的转子速度下的涡轮120操作。在操作期间，如果当转子速度205接近A2260时冷凝器压力高于B2 250，则控制器160可调节涡轮120，以保持在低于A2 260的转子速度下，直到冷凝器压力可降低以保持在允许的操作区域215中。
再次参照图2，示出了示例性LSB保护极限230的示例性LSB保护极限曲线200可指示冷凝器压力210和相对转子速度205的多项式函数，该多项式函数可为任何阶，例如，一阶多项式、二阶多项式、三阶多项式，等等。在其他实施例中，LSB保护极限可以以一个或更多个查找表的形式或者以由操作者输入的离散值的形式描绘。
现在注意图3，其中可根据通过涡轮预备和加速来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实施例描绘示例冷凝器排空曲线。由图2的冷凝器压力210表示的冷凝器的操作压力可至少部分地基于冷凝器排空曲线。如图3中所示，冷凝器排空曲线可为冷凝器的操作压力(冷凝器压力210)和冷凝器排空时间(由以分钟计的时间310表示)的函数。冷凝器排空曲线表示可使用例如真空泵或蒸汽喷射空气喷出器的冷凝器排空过程的能力。借助于利用冷凝器排空曲线300的操作示例，涡轮120起动压力B1 240可叠加在冷凝器排空曲线300上。根据图2的LSB保护极限曲线200，一旦冷凝器排空过程使冷凝器压力210低于涡轮起动压力B1 240，那么可允许涡轮120按照其预备进行。
再次参照图3的冷凝器排空曲线300，可理解，由图2的相对转子速度205表示的从零速度到全速的涡轮120加速可与冷凝器排空过程同时地发生。可理解的是，冷凝器排空过程可与涡轮转子速度独立地发生。相反，涡轮转子速度可至少基于图的LSB保护极限230，取决于通过冷凝器排空过程确定的冷凝器压力210。涡轮120的从零速度到全速的预备时间可长于或等于冷凝器排空时间，如通过图3的时间310表示的那样。例如，在B1 240的冷凝器压力下的涡轮预备的开始和与B2 250的冷凝器压力对应的图2的A2 260的涡轮转子速度之间的时间可由△T1 320表示。如果冷凝器排空不能够使冷凝器压力低于与A2 260的涡轮转子速度对应的冷凝器压力B2 250，那么涡轮120必须适用于冷凝器排空过程以使冷凝器压力低于B2 250。
现在参照图4，根据通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实施例，描绘了带有临界速度范围400的示例性LSB保护极限曲线。带有临界速度范围400的LSB保护极限曲线可等同于LSB保护极限曲线200，除叠加的临界速度范围之外，诸如临界速度范围1 410和临界速度范围2 420，如图4中指示的那样。根据需要，本公开的实施例可包括比图4中例示的更多或更少的临界速度范围，且图4仅作为示例描绘了两个速度范围。
再次参照图4，各个临界速度范围可由下速度极限界定，诸如，例如临界速度范围1410的下速度极限1 430，且由上速度极限界定，诸如，例如临界速度范围1 410的上速度极限1 440。类似地，临界速度范围2 420可由下速度极限2 450和上速度极限2 460界定，如在图2中描绘的那样。临界速度范围1 410和临界速度范围2 420可指示LSB保护极限曲线中需要不受约束的通过的区域。这可意味着，例如，当冷凝器压力210可高于与下速度极限430对应的冷凝器压力时，由相对转子速度205表示的转子速度不可在下速度极限1 430和上速度极限1 440之间，因为这可能需要操作保持以允许冷凝器压力落入允许的操作区域215中。控制器160可将操作保持限制在临界速度范围中。
现在注意图5(a)和图5(b)，它们分别描绘了根据通过涡轮预备和加速来控制发电设备操作的系统和方法的示例性实施例的示例冷凝器排空曲线500和示例性LSB保护曲线501。叠加在图5(a)的冷凝器排空曲线500上的是在第二y轴上由转子速度510表示的、表示涡轮120的目标转子速度530和实际转子速度535的曲线。转子速度510可以用任何转子速度单位来表示。在图5(a)中用rpm的单位表示的转子速度510作为示例性表示。类似地，图5(b)的LSB保护曲线501可被带有下速度极限M1 560和上速度极限M2 570的临界速度范围550叠加。
再次参照图5(a)，P(t)可表示作为以分钟计的时间310的函数的冷凝器140的操作压力。仅作为示例，图5(a)中的曲线的x轴可以用分钟的单位表示。目标转子速度曲线530和实际转子速度曲线535可表示从零速度到全速的转子速度。目标转子速度曲线530可表示转子从零速度加速到全速的理想目标时间。该理想目标时间可基于冷凝器排空过程与涡轮转子速度的关系。如图5(a)中描绘的那样，由示例性冷凝器排空曲线500表示的冷凝器排空过程可导致冷凝器压力从时间零时的较高值降低至时间轴310上的时间x+6时的较低值。基于由图5(b)的LSB保护极限曲线230表示的冷凝器140的操作压力，实际转子速度535可开始从其零速度朝全速值增大。实际转子速度535的斜度可至少部分地基于LSB保护极限和临界速度范围(诸如图5(b)的示例性临界速度范围550)来确定。在涡轮120的预备期间，当实际转子速度535可变得等于临界速度范围550的下速度极限M1 560且冷凝器压力210可仍高于与临界速度范围550的上速度极限M2 570对应的值时，控制器160可执行动作，以调节涡轮120的转子速度和转子速度梯度，如通过实际转子速度535表示的那样。可理解的是，控制器160可一直调节涡轮速度。调节转子速度和转子速度梯度的动作可包括减小实际转子速度535。图5(a)示出了作为操作保持调节转子速度的动作，诸如排空的停止540，或为实际转子速度曲线535的斜度变化的形式。
根据图5(a)和5(b)可理解的是，由目标转子速度曲线530表示的目标转子速度可与LSB保护极限230连续地相关，因为由P(t)520表示的冷凝器排空过程使冷凝器压力210为对操作而言可接受的水平。
再次参照图5(a)和图5(b)，表示转子速度和转子速度梯度的调节的条件方程可定义为：
{[Speed (t)≥M_1 ]且非[P (t) ≤P(M_2 ) }=TRUE:将目标速度保持在M1下
{[Speed (t)≥M_1 ]且非[P (t) ≤P(M_2 ) }=FALSE:来自f(x)的目标速度
现在参照图6，其描绘了通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的示例性控制逻辑实现方式的控制系统600。预备程序605可开始涡轮120的预备。预备程序605可基于各种因素来释放转子速度设定650，包括成组起动标准607，其可包括转子应力计算结果、转子温度等。此外，预备程序可基于上文描述的条件方程来触发拨动开关640，以调节涡轮120的转子速度和转子速度梯度。冷凝器压力210可输入至函数fl(x)610，函数fl(x)610可作为示例性LSB保护极限曲线660上的冷凝器压力210的函数表示相对转子速度205，示例性LSB保护极限曲线660在x轴上具有冷凝器压力210且在y轴上具有相对转子速度205。点A 620和B 630可分别表示在涡轮120的预备期间的开始点和结束点。图6的示例性LSB保护极限曲线660可表示为线性曲线。在其他实施例中，LSB保护极限曲线660可为一阶、二阶、三阶等的多项式。
再次参照图6，冷凝器压力210可用于基于在[0034]部分中定义的条件方程，通过停止排空615的过程来调节涡轮120的预备。图6表示的控制逻辑实现方式可执行实际转子速度、冷凝器压力210、LSB保护极限曲线660表示的LSB极限和临界速度范围边界的实时比较，且确定预备过程的调节。预备过程可变慢或停止，如果冷凝器排空曲线上的冷凝器压力210不在与通过临界速度范围的快速通路一致的速率下减慢。图6的参数625可包含LSB保护极限曲线660和临界速度范围的上速度极限与下速度极限边界之间的成组相交坐标。参数625可在触发停止排空615框时决定。在图6的曲线660描绘的冷凝器排空过程的操作示例中，目标转子速度设定650可通过爬升曲线660的斜坡从点A 620行进到点B 620。在该操作期间，图6的控制逻辑实现方式可基于[0034]部分的条件方程来决定前进/停止命令617。
图7描绘了通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的系统和方法的另一示例性控制逻辑实现方式的控制系统700。图7的控制逻辑实现方式类似于图6中描述的，除新的函数f2(x)710之外，其中，示例性修改的LSB保护曲线760包括临界速度范围1 410和临界速度范围2 420的影响，以便根据[0034]部分的条件方程,曲线760可包括示例性转子速度保持(表示为图7中的停止排空615)，该示例转子速度保持用于冷凝器压力210降低为低于相应的临界速度范围的上速度极限。新的函数f2(x)可包括与停止排空615模块以及图6的参数625模块相关的功能。
现在参照图8，示出了根据本公开的示例性实施例的通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的示例性方法800的流程图。方法800可与各种系统相关地使用，诸如图1中例示的系统100、图6中例示的控制系统600和/或图7中例示的系统700。
方法800可在框810处开始。在框810处，可接收与发电设备105相关的冷凝器140的操作压力。接着，在框820处，方法800可包括接收与发电设备105相关的涡轮120的转子速度。在框830处，方法800还可包括接收用于涡轮120的末级叶片(LSB)保护极限。接着在框840处，方法800还可包括通过控制系统(诸如图1的控制器160)至少部分地基于冷凝器140的操作压力、涡轮120的转子速度和LSB保护极限来允许涡轮120的预备。在框850处，方法可包括接收涡轮120的转子速度梯度。在框860处，方法800可包括接收与涡轮120的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围。而且，在框870处，方法800可包括通过控制系统至少部分地基于冷凝器的操作压力、转子速度、转子速度梯度和该一个或更多个临界速度范围来调节以下中的至少一者：涡轮120的转子速度和涡轮120的转子速度梯度。
现在注意图9，图9例示了示例性控制器160，该示例性控制器160构造成用于实现根据本公开的某些实施例通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法。控制器可包括处理器905，处理器905用于执行与实现根据本公开的某些实施例通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作的某些系统和方法相关的某些操作方面，处理器905可以能够与存储器925通信。处理器905可以利用适当的硬件、软件、固件或它们的组合来实现和操作。软件或固件实现方式可包括以任何适当的编程语言编写以执行所述各种功能的计算机可执行或机器可执行的指令。在一个实施例中，与功能框语言相关的指令可储存在存储器925中且由处理器905执行。
存储器925可用于储存能够由处理器905装载且执行的指令，以及储存在这些程序的执行期间生成的数据。取决于控制器160的构造和类型，存储器925可以是瞬时性(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非瞬时性的(诸如只读存储器(ROM)、闪存等)。在一些实施例中，存储器装置还可包括额外的可移除储存器930和/或不可移除的储存器935，包括但不限于磁性储存器、光盘和/或带储存器。盘驱动器和它们的相关计算机可读介质可提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于装置的其他数据的非瞬时性储存。在一些实现方式中，存储器925可包括多个不同类型的存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)，或ROM。
存储器925、可移除储存器930和不可移除的储存器935都是计算机可读介质的示例。例如，计算机可读存储介质可包括用任何方法或技术实现的瞬时性和非瞬时性、可移除和不可移除的介质，其用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的储存。可存在的计算机储存介质的额外的类型包括但不限于可编程随机存取存储器(PRAM)、SRAM、DRAM、RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储器技术，致密盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)或其他光学储存器、磁卡、磁带、磁盘储存器或其他磁性储存装置，或可用于储存期望的信息且可由装置存取的任何其他介质。以上中的任何的结合也应包含在计算机可读介质的范围内。
控制器160还可包括可允许控制装置(未示出)与能够与控制装置160通信的装置或设备通信的一个或更多个通信连接910。控制器还可包括计算机系统(未示出)。连接还可通过各种数据通信通道或端口来建立，诸如USB或COM端口，以接收将控制器160连接至网络上的各种其他装置的线缆。在一个实施例中，控制器160可包括以太网驱动器，其使得控制器160能够与网络上的其他装置通信。根据各种实施例，通信连接910可通过网络上的有线和/或无线连接来建立。
控制器160还可包括一个或更多个输入装置915，诸如键盘、鼠标、笔、语音输入装置、姿势输入装置和/或触摸输入装置。其还可包括一个或更多个输出装置920，诸如显示器、打印机和/或扬声器。
然而，在其他实施例中，计算机可读通信介质可包括计算机可读指令、程序模块或在数据信号(诸如载波或其他传输)内传输的其他信号。然而，当用在本文中时，计算机可读储存介质不包括计算机可读通信介质。
转至存储器925的内容，存储器925可包括但不限于操作系统(OS)926和用于实现本文中公开的特征和方面的一个或更多个应用程序或服务。此应用或服务可包括控制涡轮预备和加速的模块927，以用于通过涡轮预备和加速的控制来控制发电设备操作。控制涡轮预备和加速的模块927可存在于存储器925中，或者可独立于控制器160。在一个实施例中，控制涡轮预备和加速的模块927可通过软件来实现，该软件可以可构造的控制框语言提供且可储存在非瞬时性存储器中。当由处理器905执行时，控制涡轮预备和加速的模块927可实现在本公开中描述的与控制器160相关的各种功能和特征。
如上所述，本公开的实施例可包括具有比在图9中例示的更多或更少的控制器160。此外，控制器160的某些构件可在本公开的各种实施例中结合。图9的控制器160仅是作为示例提供的。
参照根据示例性实施例的系统、方法、设备和计算机程序产品的框图。将明白的是，框图的框中的至少一些和框图中的框的组合可至少部分地由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机、基于专用硬件的计算机或产生机器的其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令形成用于实现框图的框中的至少一些或所论述的框图中的框的组合的功能的手段。
这些计算机程序指令还可储存在非瞬时性计算机可读存储器中，该存储器可引导计算机或其他可编程数据处理设备以特殊方式发挥功能，使得储存在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在框或多个框中规定的功能的指令手段的制造制品。计算机程序指令还可被装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以导致一系列的操作步骤在计算机或其他可编程设备上执行以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在框或多个框中规定的功能的任务、动作、行为、或操作。
本文中描述的系统的一个或更多个构件和方法的一个或更多个要素可通过在计算机的操作系统上运行的应用程序来实现。它们还可以利用其它计算机系统构造来实践，包括手持设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、微计算机、大型计算机等。
为在本文中描述的系统和方法的构件的应用程序可包括实现某些抽象数据类型和执行某些任务或行为的例程、程序、构件、数据结构等。在分布式计算环境中，应用程序(整体或部分)可位于本地存储器中或其他储存器中。此外，或备选地，程序数据(整体或部分)可位于远程存储器中或允许任务可通过经由通信网络链接的远程处理装置执行的环境的储存器中。
受益于前述描述和相关附图中提出的教导，将想到本文中阐述的示例性描述的许多变型和其他实施例，这些描述与它们有关。因此，将理解的是，本公开可以以许多形式实现，且不应限于上面描述的示例性实施例。
因此，应当理解的是，本公开不限于所公开的特定实施例，且变型和其他实施例意图包括在所附权利要求的范围内。尽管在本文中采用了特定用语，但它们仅是在一般且描述性的意义下使用的，且不用于限制。

Claims (10)

1.一种控制涡轮(120)的系统(100)，包括：
发电设备(105)；
涡轮(120)，其与所述发电设备(105)相关；
控制器(160)，其与所述涡轮(120)通信，且包括带有计算机可读指令的存储器(925)，所述计算机可读指令可操作成：
接收与所述发电设备(105)相关的冷凝器(140)的操作压力；
接收所述涡轮(120)的转子速度；
接收所述涡轮(120)的末级叶片保护极限(230)；
至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力、所述涡轮(120)的转子速度和所述末级叶片保护极限(230)，允许所述涡轮(120)的预备；
接收所述涡轮(120)的转子速度梯度；
接收与所述涡轮(120)的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围(410，420)；和
至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力、所述转子速度、所述转子速度梯度和所述一个或更多个临界速度范围(410，420)，调节以下中的至少一者：所述涡轮(120)的转子速度和所述涡轮(120)的转子速度梯度。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述末级叶片保护极限(230)至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力和所述涡轮(120)的转子速度将允许的操作区域(215)与禁止的操作区域(220)分开。
3.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述一个或更多个临界速度范围(410，420)由下速度极限(430，450)和上速度极限(440，460)界定。
4.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，可操作成允许所述涡轮(120)的预备的所述计算机可读指令还可操作成：
使所述冷凝器(140)的操作压力与所述末级叶片保护极限(230)相关；且
如果所述冷凝器(140)的操作压力处于与所述末级叶片保护极限(230)对应的允许的操作区域(215)中，则允许所述涡轮(120)的预备。
5.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，可操作成调节以下中的至少一者：所述涡轮(120)的转子速度和所述涡轮(120)的转子速度梯度的所述计算机可读指令还可操作成：
至少部分地基于所述末级叶片保护极限(230)使所述涡轮(120)的转子速度与所述冷凝器(140)的操作压力相关；
将所述涡轮(120)的转子速度与所述一个或更多个临界速度范围(410，420)的临界速度范围的下速度极限(430，450)比较；且
如果所述涡轮(120)的转子速度等于或高于下速度极限(430，450)且与冷凝器排空曲线(300)对应的所述冷凝器(140)的操作压力高于与所述临界速度范围的上速度极限(440，460)对应的冷凝器压力(210)，则实现以下中的至少一者：降低所述涡轮(120)的转子速度和降低所述涡轮(120)的转子速度梯度。
6.一种控制涡轮(120)的方法(800)，所述方法(800)包括：
接收与发电设备(105)相关的冷凝器(140)的操作压力；
接收与所述发电设备(105)相关的涡轮(120)的转子速度；
接收所述涡轮(120)的末级叶片保护极限(230)；
至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力、所述涡轮(120)的转子速度和所述末级叶片保护极限(230)，通过控制器(160)来允许所述涡轮(120)的预备；
接收所述涡轮(120)的转子速度梯度；
接收与所述涡轮(120)的转子速度相关的一个或更多个临界速度范围(410，420)；和
至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力、所述转子速度、所述转子速度梯度和所述一个或更多个临界速度范围(410，420)，通过所述控制器(160)调节以下中的至少一者：所述涡轮(120)的转子速度和所述涡轮(120)的转子速度梯度。
7.根据权利要求6所述的方法(800)，其特征在于，所述末级叶片保护极限(230)至少部分地基于所述冷凝器(140)的操作压力和所述涡轮(120)的转子速度将允许的操作区域(215)与禁止的操作区域(220)分开。
8.根据权利要求6所述的方法(800)，其特征在于，所述一个或更多个临界速度范围(410，420)由下速度极限(430，450)和上速度极限(440，460)界定。
9.根据权利要求6所述的方法(800)，其特征在于，通过控制器(160)允许所述涡轮(120)的预备包括：
使所述冷凝器(140)的操作压力与所述末级叶片保护极限(230)相关；和
如果所述冷凝器(140)的操作压力处于与所述末级叶片保护极限(230)对应的允许的操作区域(215)中，则允许所述涡轮(120)的预备。
10.根据权利要求6所述的方法(800)，其特征在于，通过所述控制器(160)调节以下中的至少一者：所述涡轮(120)的转子速度和所述涡轮(120)的转子速度梯度包括：
至少部分地基于所述末级叶片保护极限(230)使所述涡轮(120)的转子速度与所述冷凝器(140)的操作压力相关；
将所述涡轮(120)的转子速度与所述一个或更多个临界速度范围(410，420)的临界速度范围的下速度极限(430，450)比较；和
如果所述涡轮(120)的转子速度等于或高于所述临界速度范围的下速度极限(430，450)且与冷凝器排空曲线(300)对应的所述冷凝器(140)的操作压力高于与所述临界速度范围的上速度极限(440，460)对应的冷凝器压力(210)，则实现以下中的至少一者：降低所述涡轮(120)的转子速度和降低所述涡轮(120)的转子速度梯度。
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