CN203420787U - 用于操作功率设备的系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于操作功率设备的系统，公开了一种系统，其包括：燃料供应系统，包括构造成压缩用于由燃气涡轮系统使用的燃料的辅助燃料气体压缩机；膨胀器，构造成通过使来自燃气涡轮系统的氧化剂膨胀而产生功率；以及马达/发电机，构造成以马达模式和发电机模式工作，其中，马达/发电机以马达模式利用辅助燃料气体压缩机来驱动燃料压缩，并且，当膨胀器使用来自燃气涡轮系统的氧化剂来驱动马达/发电机时，马达/发电机以发电机模式产生功率。

Description

用于操作功率设备的系统
技术领域
本文公开的主题涉及用于操作功率设备的系统。 
背景技术
例如在功率设备中的燃气涡轮系统通常燃烧一种或更多种燃料以驱动涡轮。机械功率可用于驱动发电机或各种其它负载。遗憾的是，燃气涡轮系统可能出于维护、修理或者其它原因而偶尔停机和/或起动。在起动和/或停机期间，燃气涡轮系统可能无法使用诸如高压燃料的某些资源。例如，燃气涡轮系统可能由于各种约束而在起动期间使用液体燃料，并且在燃气涡轮系统的稳态模式期间仅在起动之后使用合成气燃料。 
实用新型内容
以下概括在范围上与原始要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的发明的范围，而是，这些实施例仅仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可涵盖与以下阐述的实施例类似或不同的各种形式。 
在第一实施例中，一种系统包括燃料供应系统，其包括：辅助燃料气体压缩机，构造成压缩用于由燃气涡轮系统使用的燃料；膨胀器，构造成通过使来自燃气涡轮系统的氧化剂膨胀而产生功率；以及马达/发电机，构造成以马达模式和发电机模式工作，其中，马达/发电机以马达模式利用辅助燃料气体压缩机来驱动燃料压缩，并且，当膨胀器使用来自燃气涡轮系统的氧化剂来驱动马达/发电机时，马达/发电机以发电机模式产生功率。 
在第二实施例中，一种设备包括燃料供应系统，其包括：燃料气体压缩机/膨胀器，构造成以压缩机模式和膨胀器模式操作，其中，该燃料气体压缩机/膨胀器以压缩机模式压缩燃料，并且该燃料气体压缩机/膨胀器使用来自燃气涡轮系统的氧化剂以膨胀器模式产生功率；以及马达/发电机，构造成以马达模式和发电机模式工作，其中，该马达/发电机以马达模式利用燃料气体压缩机/膨胀器来驱动燃料压缩，并且，当燃料气体压缩机/膨胀器使用来自燃气涡轮系统的氧化剂来驱动马达/发电机时，该马达/发电机以发电机模式产生功率。 
在第三实施例中，一种方法包括：起始燃气涡轮系统的起动模式；针对起动模式以马达模式启动马达/发电机；使用由马达/发电机以马达模式驱动的辅助燃料气体压缩机来压缩用于起动模式的燃料；使燃气涡轮系统转变为稳态模式；在稳态模式期间，利用燃气涡轮系统来驱动主燃料气体压缩机，以压缩用于在燃气涡轮系统中使用的燃料；分离辅助燃料气体压缩机；以及，在分离辅助燃料气体压缩机之后，使马达/发电机从马达模式转变为发电机模式。 
在第四实施例中，一种方法包括：起始燃气涡轮系统的起动模式；针对起动模式以马达模式启动马达/发电机；使用燃料气体压缩机/膨胀器以压缩机模式压缩用于起动模式的燃料；使燃气涡轮系统转变为稳态模式；在稳态模式期间，利用燃气涡轮系统来驱动主燃料气体压缩机，以压缩用于在燃气涡轮系统中使用的燃料；停止利用燃料气体压缩机/膨胀器来压缩燃料；以及利用吹扫气体从燃料气体压缩机/膨胀器吹扫燃料。 
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面和优点将变得更好理解，在全部附图中相同的符号代表相同的部分，其中： 
图1是带有燃料供应系统的功率设备的实施例的示意图；
图2是带有燃料供应系统的功率设备的实施例的示意图；
图3是使用燃料供应系统的示例性方法的流程图；以及
图4是使用燃料供应系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或更多具体实施例。在提供这些实施例的简明描述的努力中，在说明书中可能未描述实际实施方案的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方案的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多针对实施方案的决定以实现开发者的具体目标，例如服从系统相关和商业相关的约束，其可能因实施方案而异。此外，应当了解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员而言却将是设计、装配和制备的常规任务。 
当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一”、“一个”、“该”和“所述”意指存在一个或更多该元件。用语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的并且意指可存在除了所列元件之外的另外的元件。 
本公开大体致力于用于提高功率设备的效率的系统和方法。更具体而言，所公开的实施例公开了一种燃料供应系统，其能够在起动期间压缩燃气涡轮系统用的燃料，并且在稳态操作期间从燃气涡轮系统所产生的过量压缩氧化剂发电。在某些实施例中，燃料供应系统包括马达/发电机、辅助燃料气体压缩机和膨胀器。马达/发电机能够以两种模式工作：第一模式，用于在燃气涡轮系统的起动期间利用燃料气体压缩机压缩燃料气体；以及第二发电机模式，使用来自燃气涡轮系统的过量压缩氧化剂由膨胀器发电。在另一实施例中，燃料供应系统包括以两种模式工作的燃料气体压缩机/膨胀器：压缩机模式，能够在燃气涡轮系统的起动期间压缩燃料气体；以及膨胀器模式，能够使用过量压缩氧化剂来发电。在压缩机模式中，燃料气体压缩机/膨胀器由马达/发电机的马达模式驱动以压缩燃料，而在膨胀器模式中，燃料气体压缩机/膨胀器使压缩氧化剂膨胀，以产生用于以发电机模式驱动马达/发电机的机械功率。 
图1是带有燃料供应系统12的功率设备10的实施例的示意图。燃料供应系统12构造成压缩气态燃料(例如，合成气、天然气、甲烷或者其它气体燃料)以启动和运行功率设备10，以及使用由功率设备10产生的过量压缩氧化剂(例如，空气、氧气、氧增浓空气、氧减少空气，或者由它们的组合)来发电。例如，功率设备10包括燃气涡轮系统14，其可产生过量压缩氧化剂。燃料供应系统12使得功率设备10能够使用过量压缩氧化剂来发电，从而提高功率设备10的效率。 
如图所示，功率设备10包括燃气涡轮系统14。涡轮系统14使用诸如天然气和/或富氢合成气体的压缩气体燃料来运行燃气涡轮系统14。如图所示，多个燃料喷嘴16吸入燃料供应18，使燃料与氧化剂混合，并且将氧化剂-燃料混合物分配到燃烧器20中。氧化剂-燃料混合物在燃烧器20内的腔室中燃烧，由此形成热加压排气。燃烧器20引导排气通过涡轮22并进入热回收蒸汽发生器(HRSG)24中。当排气穿过涡轮22时，气体迫使一个或更多涡轮叶片使轴26沿燃气涡轮系统14的轴线旋转。如图所示，轴26可连接到涡轮系统10的各种构件，包括氧化剂压缩机28。氧化剂压缩机28包括可联接到轴26的叶片。当轴26旋转时，氧化剂压缩机28内的叶片也旋转，由此压缩来自氧化剂吸入部32的氧化剂30通过氧化剂压缩机28并进入燃料喷嘴16和/或燃烧器20中。轴26还可连接到负载34(例如，发电机)和燃料气体压缩机36。如将会理解的，负载34可包括能够通过涡轮系统14的旋转输出提供功率的任何合适装置。 
在操作中，氧化剂30通过氧化剂吸入部32进入燃气涡轮系统14，并且可在氧化剂压缩机28中被加压。压缩氧化剂然后与燃料混合以在燃烧器20内燃烧。例如，燃料喷嘴16可以以用于最佳燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的合适比率将氧化剂-燃料混合物喷射到燃烧器20中。氧化剂-燃料混合物的燃烧产生热加压排气，其然后驱动涡轮22内的涡轮叶片的一个或更多级以使轴26旋转，该轴26继而使氧化剂压缩机28、负载34和燃料气体压缩机36旋转。 
燃气涡轮系统14从燃料供应系统12接收用于燃烧的压缩燃料18。更具体而言，燃料供应系统12提供用于燃气涡轮系统的起动模式和稳态模式两者的压缩燃料。如图所示，燃料供应系统12包括燃料气体压缩机36(例如，主燃料气体压缩机)、燃料气体压缩机38(例如，辅助燃料气体压缩机)、膨胀器40、马达/发电机42(例如，电动马达或电动发电机)、燃料源44以及控制器46。控制器46包括处理器48和存储器50，存储器50存储可由处理器48执行的指令。在起动模式期间，控制器46执行存储在存储器50中的、以马达模式启动马达/发电机42的指令。如以下将更详细介绍的，马达/发电机42能够以用于驱动燃料压缩的马达模式和用于发电(例如，利用来自氧化剂压缩机28的过量压缩氧化剂)的发电机模式操作。同样，马达/发电机42的马达模式包括使用电力来为作为马达的马达/发电机42提供功率，以提供机械功率。马达/发电机42的发电机模式包括使用机械功率来驱动作为发电机的马达/发电机42以输出电力。当马达/发电机42以马达模式操作时，马达/发电机42驱动轴52，轴52驱动辅助燃料气体压缩机38。在一些实施例中，燃料供应系统12可包括离合器(clutch)54。控制器46可接合和分离离合器54，以分别相对于膨胀器40和马达/发电机42连接和断开燃料气体压缩机38。实际上，控制器46可接合和分离离合器54，以在不同操作模式(例如，稳态模式和起动模式)期间启用和停用燃料气体压缩机。在某些实施例中，马达/发电机42可位于燃料气体压缩机38和膨胀器40之间并且用相应的离合器54联接到这两者。在仍然其它实施例中，燃料供应系统12可以不包括离合器54。在启动马达/发电机42并且接合将由马达/发电机42驱动的离合器54之后，控制器46可执行打开阀56的指令。如图所示，阀56控制从燃料源44到燃料气体压缩机38中的燃料的流。一旦控制器46打开阀56，燃料便从燃料源44流入辅助燃料气体压缩机38中，在此燃料被压缩以在燃气涡轮系统14中(例如，在燃料喷嘴16中)使用。辅助燃料气体压缩机38可扩张(flare)和/或再循环燃料气体，直至燃料气体的压力达到用于在燃气涡轮系统14中使用的期望压力。燃气涡轮系统14然后燃烧来自辅助燃料气体压缩机38的压缩燃料而开始操作(例如，在燃气涡轮系统14的起动模式期间)。 
在利用来自辅助燃料气体压缩机38的压缩燃料起动燃气涡轮系统14之后，燃气涡轮系统14转变为稳态操作。在一些实施例中，控制器46可从使用燃料气体压缩机38的起动模式逐渐转变到使用燃料气体压缩机36来向燃气涡轮系统14的燃料喷嘴16供应燃料的稳态模式，由此使得能够在燃气涡轮系统14的起动和稳态期间使用气体燃料(例如，相同或不同)。在转变期间，燃料气体压缩机36可扩张和/或再循环燃料气体，直至燃料气体的压力达到用于在燃气涡轮系统14中使用的期望压力。如上所述，一旦燃气涡轮系统14开始操作，排气便穿过涡轮22，从而迫使涡轮叶片的一个或更多级使轴26旋转。轴26的旋转引发主燃料气体压缩机36的操作。在稳态操作期间，主燃料气体压缩机36可用于压缩燃气涡轮系统14用的燃料。更具体而言，控制器46执行打开阀58的指令，从而使得燃料能够从燃料源44行进到主燃料气体压缩机36中。主燃料气体压缩机36然后使用轴26的旋转能来压缩用于在燃气涡轮系统14中使用的燃料。主燃料气体压缩机36向燃料喷嘴16输出压缩燃料以用于在燃烧器20中燃烧，从而维持燃气涡轮系统14的稳态操作。 
一旦燃气涡轮系统14转变为稳态模式(例如，使用主燃料气体压缩机36来提供压缩燃料)，控制器46便执行关闭阀56、分离离合器54并且切断马达/发电机42的马达模式的指令。结果，控制器46停止辅助燃料气体压缩机38的燃料压缩，并且使马达/发电机42转变为发电机模式。同样，马达/发电机42的马达模式包括使用电力来为作为马达的马达/发电机42提供功率，以提供机械功率。马达/发电机42的发电机模式包括使用机械功率来驱动作为发电机的马达/发电机42以输出电力。如上所述，在稳态操作期间，燃气涡轮系统14的氧化剂压缩机28可产生过量压缩氧化剂。燃料供应系统12使用该过量压缩氧化剂来驱动膨胀器40，并且继而驱动马达/发电机42(例如，作为发电机)以发电，从而提高功率设备10的总效率。控制器46通过打开压缩氧化剂阀60而开始从燃料气体压缩到发电的转变。当阀60打开时，过量压缩氧化剂从氧化剂压缩机28行进到膨胀器40。膨胀器40(例如，涡轮)可包括联接到轴52的一个或更多涡轮叶片。在操作期间，压缩氧化剂进入膨胀器40，从而引发叶片和轴52的旋转。在使用来自压缩氧化剂的能量之后，膨胀器40将氧化剂排放到排气部62，或者在一些实施例中排放到热回收蒸汽发生器(HRSG)。现在以发电机模式操作的马达/发电机52使用轴52的旋转能来为功率设备10或电网发电。因此，燃料供应系统12通过减少燃气涡轮系统14的能量浪费而提高了功率设备10的总效率。 
图2是带有燃料供应系统80的功率设备10的实施例的示意图。燃料供应系统80构造成压缩燃料(例如，合成气、天然气等)以便启动和运行功率设备10，以及使用由功率设备10产生的过量压缩氧化剂来发电。如上所述，功率设备10包括燃气涡轮系统14，其可产生过量压缩氧化剂。燃料供应系统80使得功率设备10能够使用过量压缩氧化剂来发电，从而提高功率设备10的效率。 
涡轮系统14使用诸如天然气和/或富氢合成气体的压缩气体燃料来运行燃气涡轮系统14。如上所述，多个燃料喷嘴16吸入燃料供应18，使燃料与氧化剂混合，并且将氧化剂-燃料混合物分配到燃烧器20中。氧化剂-燃料混合物在燃烧器20内的腔室中燃烧，由此形成热加压排气。燃烧器20引导排气通过涡轮22并进入热回收蒸汽发生器(HRSG)24中。当排气穿过涡轮22时，气体迫使一个或更多涡轮叶片使轴26沿燃气涡轮系统14的轴线旋转。如图所示，轴26可连接到涡轮系统10的各种构件，包括氧化剂压缩机28。氧化剂压缩机28包括可联接到轴26的叶片。当轴26旋转时，氧化剂压缩机28内的叶片也旋转，由此压缩来自氧化剂吸入部32的氧化剂30通过氧化剂压缩机28并进入燃料喷嘴16和/或燃烧器20中。轴26还可连接到负载34(例如，发电机)和燃料气体压缩机36。如将会理解的，负载34可包括能够通过涡轮系统14的旋转输出来提供功率的任何合适装置。 
燃气涡轮系统14从燃料供应系统80接收用于燃烧的压缩燃料18。更具体而言，燃料供应系统80提供用于燃气涡轮系统14的起动模式和稳态模式两者的压缩燃料。如图所示，燃料供应系统80包括燃料气体压缩机82(例如，主燃料气体压缩机)、燃料气体压缩机/膨胀器84(例如，辅助燃料气体压缩机或氧化剂压缩机)、马达/发电机86(例如，电动马达或电动发电机)、燃料源88、控制器90以及惰性气体源92。控制器90包括处理器94和存储器96，存储器96带有可由处理器94执行的指令。在起动模式期间，控制器90执行存储在存储器96中的指令，以便以马达模式启动马达/发电机42(例如，以使用电力产生机械功率)。如以下将更详细介绍的，马达/发电机86和燃料气体压缩机/膨胀器84能够以两种模式操作。具体而言，马达/发电机86能够以马达模式操作，其以压缩模式驱动燃料气体压缩机/膨胀器84(例如，压缩燃料气体)，并且，当燃料气体压缩机/膨胀器84以膨胀器模式操作(例如，使压缩氧化剂膨胀以产生机械功率)时，马达/发电机86可以以发电机模式操作(例如，发电)。当马达/发电机86以马达模式操作时，马达/发电机86驱动轴96，轴96继而以压缩模式驱动燃料气体压缩机/膨胀器84。在经由马达模式启动马达/发电机86之后，控制器90可执行打开阀100的指令。如图所示，阀100控制从燃料源88到燃料气体压缩机/膨胀器84中的燃料的流。一旦控制器90打开阀100，燃料便从燃料源88流入燃料气体压缩机84(例如，以压缩模式操作)中，在此燃料被压缩以用于在燃气涡轮系统14的燃料喷嘴16中使用。燃料气体压缩机/膨胀器84可扩张和/或再循环燃料气体，直至燃料气体的压力达到用于在燃气涡轮系统14中使用的期望压力。燃气涡轮系统14然后燃烧来自辅助燃料气体压缩机84的压缩燃料而开始操作。 
在利用来自燃料气体压缩机/膨胀器84的压缩燃料启动燃气涡轮系统14之后，燃气涡轮系统14转变为稳态操作。在转变期间，燃料气体压缩机82可扩张和/或再循环燃料气体，直至燃料气体的压力达到用于在燃气涡轮系统14中使用的期望压力。如上所述，一旦燃气涡轮系统14开始操作，排气便穿过涡轮22，从而迫使一个或更多涡轮叶片使轴26旋转。轴26的旋转引发主燃料气体压缩机82的操作。在稳态操作期间，主燃料气体压缩机82压缩燃气涡轮系统14用的燃料。更具体而言，控制器90执行打开阀102的指令，从而使得燃料能够从燃料源88行进到主燃料气体压缩机82中。主燃料气体压缩机82然后使用轴26的旋转能来压缩用于在燃气涡轮系统14中使用的燃料。主燃料气体压缩机82向燃料喷嘴16输出压缩燃料以用于在燃烧器20中燃烧，从而维持燃气涡轮系统14的稳态操作。 
一旦燃气涡轮系统14转变为稳态模式(例如，使用主燃料气体压缩机82来提供压缩燃料)，控制器90便执行关闭阀100并切断马达/发电机86的马达模式的指令。结果，控制器90停止燃料气体压缩机/膨胀器84的燃料压缩，并且使马达/发电机86转变为发电机模式。如上所述，在稳态操作期间，燃气涡轮系统14的氧化剂压缩机28可产生过量压缩氧化剂。燃料供应系统80使用过量压缩氧化剂来发电，从而提高功率设备10的总效率。控制器90通过打开阀104将惰性气体(例如，氮气、氩气等)从惰性气体源92释放到燃料气体压缩机/膨胀器84中而开始压缩机/膨胀器84从燃料气体压缩到发电的转变。当惰性气体流动通过燃料气体压缩机/膨胀器84时，惰性气体将燃料气体排出燃料气体压缩机/膨胀器84进入排气部106中或在一些实施例中到HRSG。在从压缩机/膨胀器84除去燃料气体之后，控制器90执行打开阀108以将过量压缩氧化剂从氧化剂压缩机28导引到燃料气体压缩机/膨胀器84中的指令。当压缩氧化剂进入燃料气体压缩机/膨胀器84时，燃料气体压缩机/膨胀器84转变为膨胀器模式。在膨胀器模式中，燃料气体压缩机/膨胀器84在压缩氧化剂膨胀时由压缩氧化剂驱动，并且驱动联接到轴84的叶片。更具体而言，当压缩氧化剂穿过燃料气体压缩机/涡轮84时，氧化剂引发联接到轴98上的涡轮叶片的一个或更多级的旋转以产生机械功率。在使用来自压缩氧化剂的能量驱动轴98之后，氧化剂排放到排气部106中或在一些实施例中到HRSG。现在以发电机模式操作的马达/发电机86使用轴98的旋转能来为功率设备10或电网发电。因此，燃料供应系统80通过减少燃气涡轮系统14的能量浪费而提高了功率设备10的总效率。 
图3是使用燃料供应系统12的示例性方法120的流程图。方法120始于起始燃气涡轮系统14的起动模式(方框122)。在起动模式中，控制器46以马达模式启动马达/发电机42(方框124)。当马达/发电机42以马达模式操作时，控制器46可通过接合离合器54来接合辅助燃料气体压缩机38，从而使得燃料气体压缩机38能够利用来自马达/发电机42的功率(例如，传输通过轴52的机械功率)来压缩燃料(例如，气体燃料)(方框126)。压缩燃料然后在燃气涡轮系统14中与氧化剂结合而产生氧化剂-燃料混合物。氧化剂-燃料混合物被供应给燃烧器20，在此，混合物燃烧，从而产生燃烧产物(例如，排气)(方框128)。排气驱动涡轮22，从而产生驱动氧化剂压缩机28的机械功率(方框130)。一旦燃气涡轮系统14开始操作，方法120便使燃气涡轮系统14从起动模式转变为稳态模式(方框132)。在稳态模式中，涡轮22利用主燃料气体压缩机36驱动燃料气体压缩(方框134)。当主燃料气体压缩机36将压缩燃料供应给燃气涡轮系统14时，控制器46执行分离辅助燃料气体压缩机38的指令(方框136)。燃气涡轮系统14然后在燃烧器20中供应、混合并燃烧压缩燃料气体(例如，由主燃料气体压缩机36产生的)和氧化剂，从而产生燃烧产物(例如，排气)(方框138)。排气驱动涡轮22，从而使得涡轮22能够驱动氧化剂压缩机28(方框140)。在主燃料气体压缩机36供应燃气涡轮系统14用的压缩燃料的情况下，控制器46执行使马达/发电机42从马达模式转变为发电机模式的指令(方框142)。在将马达/发电机42切换到发电机模式之后，控制器46执行使得过量压缩氧化剂能够离开氧化剂压缩机28且进入膨胀器40的指令(方框144)。当过量压缩氧化剂流动通过膨胀器40时，压缩氧化剂驱动膨胀器40(例如，驱动涡轮转子)，由此利用轴52产生机械能(方框146)。轴52然后利用来自膨胀器40的功率来驱动马达/发电机42(例如，在发电机模式中作为电动发电机操作)(方框148)。由马达/发电机42产生的电功率然后可输出以便由功率设备10使用，或者输出到电网，从而提高发电设备10的效率(方框150)。 
图4是使用燃料供应系统80的示例性方法160的流程图。方法160始于起始燃气涡轮系统14的起动模式(方框162)。在起动模式中，控制器90以马达模式启动马达/发电机86(方框164)。当马达/发电机86以马达模式操作时，马达/发电机86接合燃料气体压缩机/膨胀器84，从而使燃料气体压缩机/膨胀器84以压缩机模式操作(例如，压缩燃料气体)(方框166)。压缩燃料在燃气涡轮系统14中与氧化剂结合而产生氧化剂-燃料混合物。氧化剂-燃料混合物被供应给燃烧器20，在此，混合物燃烧，从而产生燃烧产物(例如，排气)(方框168)。排气驱动涡轮22，从而产生驱动氧化剂压缩机28的机械功率(方框170)。一旦燃气涡轮系统14开始操作，方法160便使燃气涡轮系统14从起动模式转变为稳态模式(方框172)。在稳态模式中，涡轮22利用主燃料气体压缩机82来驱动燃料气体压缩(方框174)。当主燃料气体压缩机82将压缩燃料供应给燃气涡轮系统14时，控制器90执行停止燃料气体压缩机/膨胀器84的压缩机模式的指令(方框176)。燃气涡轮系统14然后在燃烧器20中供应、混合并燃烧压缩燃料气体(例如，由主燃料气体压缩机82产生的)和氧化剂，从而产生燃烧产物(例如，排气)(方框178)。排气驱动涡轮22，从而使得涡轮22能够驱动氧化剂压缩机28(方框180)。在主燃料气体压缩机82供应燃气涡轮系统14用的压缩燃料的情况下，控制器90执行使燃料气体压缩机/膨胀器84从压缩机模式转变为膨胀器模式的指令(方框182)。更具体而言，控制器90执行利用吹扫气体(例如，惰性气体)吹扫燃料气体压缩机/膨胀器84的指令(方框184)。例如，惰性气体可包括氮气、氩气等。在将马达/发电机86切换到发电机模式并且将燃料气体压缩机/膨胀器84吹扫掉燃料气体之后，控制器90执行使得过量压缩氧化剂能够离开氧化剂压缩机28且进入燃料气体压缩机/膨胀器84的指令(方框186)。当过量压缩氧化剂流动通过燃料气体压缩机/膨胀器84时，压缩氧化剂驱动以膨胀器模式操作的燃料气体压缩机/膨胀器84，从而利用轴98产生机械能(方框188)。轴98然后利用来自燃料气体压缩机/膨胀器84的功率以发电机模式驱动马达/发电机85(方框190)。由马达/发电机86产生的电功率然后可输出以便由功率设备10使用，或者输出到电网，从而提高发电设备10的效率(方框192)。 
本发明的技术效果包括通过使用由氧化剂压缩机产生的过量压缩氧化剂来提高功率设备的效率的能力。更具体而言，所公开的实施例公开了一种燃料供应系统，其能够在燃气涡轮系统起动期间压缩燃料气体，且然后在燃气涡轮系统的稳态操作期间使用燃料供应系统来利用过量压缩氧化剂提供电力。 
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利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。如果此类其它示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质差别的等同结构元件，则认为此类其它示例在权利要求的范围内。 

Claims (14)

1.一种用于操作功率设备的系统，包括：
燃料供应系统，其包括：
       辅助燃料气体压缩机，其构造成压缩用于由燃气涡轮系统使用的燃料；
       膨胀器，其构造成通过使来自所述燃气涡轮系统的氧化剂膨胀而产生功率；以及
       马达/发电机，其构造成以马达模式和发电机模式工作，其中，所述马达/发电机以所述马达模式利用所述辅助燃料气体压缩机驱动燃料压缩，并且，当所述膨胀器使用来自所述燃气涡轮系统的氧化剂来驱动所述马达/发电机时，所述马达/发电机以所述发电机模式产生功率。
2.根据权利要求1所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括燃料气体压缩机/膨胀器，所述燃料气体压缩机/膨胀器具有所述辅助燃料气体压缩机和所述膨胀器两者作为单个双用途单元。
3.根据权利要求1所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器构造成在所述马达模式与所述发电机模式之间改变所述马达/发电机。
4.根据权利要求3所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括离合器，所述离合器构造成使所述辅助燃料气体压缩机与所述马达/发电机接合和分离，其中，所述控制器通过接合和分离所述离合器来控制所述辅助燃料气体压缩机的操作。
5.根据权利要求3所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，所述控制器构造成控制氧化剂从所述燃气涡轮系统到所述膨胀器的释放。
6.根据权利要求3所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括主燃料气体压缩机。
7.根据权利要求6所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，所述控制器构造成使得所述辅助燃料气体压缩机能够在所述燃气涡轮系统的起动模式期间操作，并且所述控制器构造成使得能够在所述燃气涡轮系统的稳态模式期间实现从所述辅助燃料气体压缩机到所述主燃料气体压缩机的转变。
8.一种用于操作功率设备的系统，包括：
燃料供应系统，其包括：
       燃料气体压缩机/膨胀器，其构造成以压缩机模式和膨胀器模式操作，其中，所述燃料气体压缩机/膨胀器以所述压缩机模式压缩燃料，并且，所述燃料气体压缩机/膨胀器使用来自燃气涡轮系统的氧化剂以所述膨胀器模式产生功率；以及
       马达/发电机，其构造成以马达模式和发电机模式工作，其中，所述马达/发电机以所述马达模式利用所述燃料气体压缩机/膨胀器驱动燃料压缩，并且，当所述燃料气体压缩机/膨胀器使用来自所述燃气涡轮系统的氧化剂来驱动所述马达/发电机时，所述马达/发电机以所述发电机模式产生功率。
9.根据权利要求8所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器构造成在所述燃气涡轮系统的起动模式期间以所述压缩机模式操作所述燃料气体压缩机/膨胀器，并且所述控制器构造成在所述燃气涡轮系统的稳态模式期间以所述膨胀器模式操作所述燃料气体压缩机/膨胀器。
10.根据权利要求9所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，所述控制器构造成在所述起动模式期间以所述马达模式操作所述马达/发电机，并且所述控制器构造成在所述稳态模式期间以所述发电机模式操作所述马达/发电机。
11.根据权利要求10所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括主燃料气体压缩机。
12.根据权利要求11所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，在所述燃气涡轮系统的稳态模式下，所述控制器构造成控制利用所述主燃料气体压缩机向所述燃气涡轮系统供应燃料。
13.根据权利要求11所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，在所述燃气涡轮系统的稳态模式下，所述控制器构造成控制从所述燃气涡轮系统向以所述膨胀器模式操作的所述燃料气体压缩机/膨胀器供应氧化剂。
14.根据权利要求8所述的用于操作功率设备的系统，其特征在于，包括所述燃气涡轮系统。
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