TWI297055B - Method of controlling the capacity of a chiller system driven by a steam turbine and chiller system - Google Patents

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1297055 九、發明說明： 【發明所>» <技術領域】 相關申請之相互參考 本申請要求建檔於2004年1月23日之美國申請序號 5 60/539014案之優先權。 發明領域 本發明一般係關於急冷器單元之控制系統，並且更明 確地說，係關於整合汽輪機系統和急冷器單元兩者之控制 操作的汽輪機動力急冷器單元之控制系統。 10 【先前技術】 發明背景 雖然多數加熱、換氣和空調(HVAC)、冷凝、或急冷器 系統使用電氣馬達以推動急冷器系統中對應的壓縮機，但 一些急冷裔系統可使用汽輪機以推動壓縮機。一般，這些 15 π輪機推動急冷器系統需要超量的現場調查工作以安裝且 連接急冷器系統於該汽輪機系統上。一些先前汽輪機驅動 的急冷器單元或系統包含封裝汽輪機在急冷器單元上並且 導致需要現場線路管和儀器安裝的獨特安裝以連接該汽輪 機糸統與急冷器單元而完成該安裝。 20 於先前的這些汽輪機驅動急冷器系統中，許多汽輪機 和急冷器單元之控制被使用，例如，汽輪機調節器控^、 預旋轉葉片控制、熱氣體控制、渴輪機扭矩限制控制以及 激增防止控制，其㈣立於其他控制而操作的“獨立，，控制 並且不與其他的控制通訊。例如，渦輪機速率控制可大致 1297055 地無關於預旋轉葉片控制而操作並且渦輪機速率控制和預 二轉葉片控制兩者可大致地無關於熱氣體旁關門控制而 f這獨立之控制操作時常導致汽輪機驅動急冷器系統 刼作無效率，因在系統一部件上之一控制操作將移除或限 5制該系統另一部件上之另一控制操作被增益之效率。除了 效率損失之外，獨立控制之使用同時也限制於急冷器系統 =壓縮機中的有效激增預防，因為分離之⑽不能量測或 監視系統壓力的差異(凝結器壓力減去蒸發器壓力）。 /口此’而要-種供用於汽輪機推動急冷葬單元之控制 二’八可將對於4輪機之控制和對於急冷器單元之控制 兩者整合於一個單一控制面板，同時使汽輪機和急冷器單 元兩者之操作效率為最大化。 【發明内容】 發明概要 15

主、2明之""貫補是針對—種控㈣用汽輪機驅動之 :冷益系統的容量之方法。該方法包含之步驟有:提供一蒸 ^系統’其具有被連接於蒸汽迴路中之蒸汽供應器、汽輪 =及蒸汽凝結n，並且提供―冷卻㈣，其具有被連接 ^部迴路中之汽輪機驅動之壓縮機、冷卻凝結器、以及 :發盗。該方法進-步地包含之步驟有:感測―冷卻系統負 =數值表示、決定冷卻系统之系統壓力差異、以及反應 負值和該決定之“壓力差異而控制該汽輪 機速率以控制該急冷器系統容量。 本發明另-實施例是針董卜種急冷器系統，其包含一 20

I 1297055 蒸汽系統以及一冷卻系統，該蒸汽系統具有被連接於蒸汽 迴路中之一蒸汽供應器、汽輪機以及蒸汽凝結器，且該冷 卻系統包含被連接於冷卻迴路中之汽輪機驅動之壓縮機、 冷卻凝結器、以及蒸發器。該急冷器系統進一步地包含一 5 中央控制面板以控制蒸汽系統和冷卻系統兩者之操作。中 央控制面板具有一容量控制系統。該容量控制系統被組態 以反應於離開之冷卻液體温度和系統壓力差異而調整汽輪 機速率而控制冷卻系統容量。 • 本發明另一實施例是針對一種急冷器系統，其包含一 10 蒸汽系統以及一冷卻系統，該蒸汽系統具有被連接於蒸汽 迴路中之蒸汽供應器、汽輪機以及蒸汽凝結器，而該冷卻 系統具有被連接於冷卻迴路中之壓縮機、冷卻凝結器、以 及蒸發器。該壓縮機利用該汽輪機被驅動。該急冷器系統 同時也包含被組態且被配置之渦輪機底盤以架設該汽輪機 15 於急冷器系統中。該渦輪機底盤包含牢固地連接該渦輪機 底盤和該壓縮機之一耦合裝置。該急冷器系統進一步地包 • 含一中央控制面板以控制該蒸汽系統和該冷卻系統兩者之 操作。 本發明之一優點是整合該急冷器與該汽輪機於一預封 20 裝單元。 本發明之另一優點是具有一中央控制系統，其配合預 封裝汽輪機驅動急冷器系統以及“依此被建構”之汽輪機驅 動急冷器系統兩者之使用。 本發明再另一優點是一種中央控制系統，其採用對於 1297055

汽輪機驅動急冷器系統之全控制範圍以控制急冷器容量I 且提供抗激增和超控制魏以防止不安全㈣統操作。 本發明的其他特點和優點，將由於下面較佳實施例配 合相關附圖之詳細說明而更明顯，其中附圖利用範例展示 本發明的原理。 圖式簡單說明 第1圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元的側視圖。 第2圖是第1圖之汽輪機驅動急冷器單元的頂視圖。 第3圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元的蒸汽、冷卻 以及冷卻水之分解流程圖。 第4圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元控制系統的 分解表示圖。 第5和6圖展示本發明控制程序實施例之流程圖。 第7圖是展示第5圖步驟5〇2實施例之邏輯圖。 15 第8圖是本發明汽輪機和渦輪機底盤之放大側視圖。 第9圖是本發明汽輪機底盤之頂視圖。 第10圖是本發明汽輪機底盤之壓縮機側視圖。 相同參考數目將被使用於所有圖形中以供指示相同或 相似之部件。 【資施方式】 較佳實施例之詳細說明 本發明所應用之一般系統，經由範例，被展示於第 圖中。如所展示，HVAC、冷凝、或急冷器系統1〇包含壓縮 機12、汽輪機14、冷卻凝結器16、水急冷器或一個蒸發器 20 1297055 18、蒸汽凝結器20、膨脹裝置22以及控制面板或控制器9〇。 控制面板90之操作將於下面更詳細地被討論。急冷器系統 10進一步地包含一壓縮機潤滑系統（不被展示）以及一渦輪 機潤滑系統(不被展示）。習見的液體急冷器系統10包含許多 5其他的特點，其未於第1-3圖中被展示。為容易展示起見， 這些特點已蓄意地被省略以簡化圖形。 在一較佳實施例中，“結構框架，，允許急冷器系統10主 要構件之堆疊配置或垂直配置，以提供佔用較小的地板空 間之預封裝單元，其具有比構件水平地被配置之現場製造 1〇單元較小的機體。結構框架可包含渦輪機底盤26、蒸汽凝 結器底盤27、多數個框架構件28、以及管末端薄片29。管 末端薄片29可提供在冷卻凝結器16和蒸發器18内熱交換管 末端（未被展示）的内部支托及冷卻水分離。框架構件28是預 先地被選擇之結構組件和材料，例如，平板鋼鐵和管狀支 15柱，其可支托急冷器系統10之對應的構件。 渦輪機底盤26詳細地展示於第8-1〇圖。渦輪機底盤26 最好是具有堅固螺栓固定面1〇〇，其是大致地垂直於渦輪機 底盤26之基座部分102。螺栓固定面1〇〇可直接地被螺栓固 疋於壓縮機外殼之機械加工壁面。該堅固螺栓固定面或D 2〇形凸緣耦合裝置100可在壓縮機外殼和渦輪機底盤26之間 長:供更堅固的架設或互連，並且因此可在壓縮機12和汽輪 機14之間提供更堅固的互連。此外，該〇形凸緣耦合裝置 可承受於壓縮機12和汽輪機14之一可預料的轴對齊程度。 渦輪機底盤26可利用壓縮機架設配置而被支托於軸末端上 1297055 並且可藉由蒸發器管薄片29而被支托於蒸汽入口末端上。 藉由如上所述地架設渴輪機底盤26，渦輪機底盤％自蒸發 器外殼被隔離，並且由於蒸發器外殼之熱膨服和收縮而產 生的渦輪機底盤26之任何移動被最小化。最好是，、、气於機 5 14和渦輪機底盤2 6被製造為併人急冷器系統二二單 元0 10 15 於本發明-實施例中，結構框架將汽輪機14、和汽輪 機底盤26,配合冷卻凝結器16、蒸發_以及壓縮㈣置 於供安裝之預封裝單元。具有所有相關壓_統、真空系 統以及位準线構件(和管道)之蒸汽凝結_和蒸汽凝結 器底盤27最好是被製造㈣與預封細裝單元分離之一分 離模組單元並且包含用以連接至預龍單元之所有必需的 互連。在急冷“⑽安裝時，蒸汽騎㈣和蒸汽凝結 :底盤27可以現場被絲在冷賴”16上面。蒸汽凝結 _組單元最好是被裝設在冷卻凝結器管薄片Μ之上並且 =或延伸在冷卻凝結器管薄片29之間。藉由如上所述地 二设秦汽凝結賴纟譯元，航凝結^懸單元自冷卻凝 =外殼魏顧且祕冷賴”顿之麟脹和收縮 產生的紅谈結賴組單元之任何移動被最小化。於不 ^的實施例中，蒸汽凝結器模組單元可㈣設在工廠地面 上以滿足特定的機器設備佈置之需要。 於本發明另—實施例中，具有汽輪機Μ、冷卻凝結器 Ρ蒸發㈣以及壓縮機12之預封裝單讀蒸汽凝結器模 凡起使用允許-固疋之条汽排氣管配置。藉由提供 20 1297055 用於急冷器系統10之蒸汽排氣管配置，蒸汽排氣管配置可 被設計以維持在汽輪機14和蒸汽凝結器2 0連接上的所有負 載於可接叉範圍之内，並且因而使在汽輪機14和壓縮機12 之間連接上的任何衝擊最小化。 5 於急冷器系統10中，壓縮機12壓縮一冷卻水氣並且傳 送它至冷卻凝結器16。壓縮機12最好是一離心壓縮機，但 是任何其他適當型式的壓縮機亦可被使用。壓縮機12利用 )飞輪機14被驅動，該汽輪機14可以任何單一速率或可變的 _ 速率而驅動壓縮機12。最好是，汽輪機14是-種多階段、 10可變速率的渦輪機，其能夠以更接近最佳化急冷器系統1〇 效能之速率而操作壓縮機12。更好地是，汽輪機14能夠以 大、勺在320〇rpm至大約為45〇〇rpm範圍之速率而驅動壓縮機 12。供應至汽輪機14之蒸汽最好是在大約為9〇至大約為 2f〇PSl範圍内之乾燥的飽和蒸汽。被供應至汽輪機14之蒸汽 15 :可利用調節器48被調變以變化汽輪機14速率，並且因此 1壓縮機12速率以藉由提供流經壓縮機12之較大或較低 的々卻谷積流而調整壓縮機容量。於另一實施例中， /飞輪機U可僅以單_速率而_壓賴並且需要其他技術 =調整壓縮機12之容量，例如，使用預轉動 葉片80及/或熱 20氣體旁路閥門84。 利用壓縮機12被傳送至冷卻凝結器16之冷卻水氣進入 與^體(例如’氣體或水)之熱交換關係，並且因與該流體之 =換，係的結果，經歷改變為冷卻液體之相位改變。在 貫&例中’被傳送至冷卻凝結器16之冷卻水氣進入 1297055 與流體(最好是水)之熱交換關係’而流經被連接到冷卻塔之 熱交換機線圈。因在熱交換機線圈中與流體之熱交換關係 的結果，冷卻凝結器16中之冷卻水氣經歷改變為冷卻液體 之相位改變。來自冷卻凝錄器16之被壓縮之液體冷卻劑流 5 經膨脹裝置22至蒸發器18 ° 蒸發器18可包含一熱交換機線圈’後者具有連接到冷 卻負載之供應線38和返回線40。$二祕’例如’水、乙 烯或丙烯乙二醇混合體、妈氯化物鹵水或納氣化物鹵水’ 經由返回線40前進而進入蒸發器18並且經由供應線38而退 10出蒸發器18。於蒸發器18中之液體冷卻劑進入與第二液體 之熱交換關係以降低第二種液體之溫度。因與弟二液體之 熱交換關係的結果，蒸發器18中之冷卻液體經歷改變為冷 卻水氣之相位改變。蒸發器18中之水氣冷卻劑利用抽吸管 線而退出蒸發器18並且返回至壓縮機12以完成其週期。應 15 了解到，如果冷卻凝結器16和蒸發器18中之冷卻劑之適當 相位改變被得到，則任何適當組態之冷卻凝結器16和蒸發 器18可被使用於急冷器系統10中。 在從蒸發器18至壓縮機12之輸入或進口處，有一個或 多個預旋轉葉片（PRV)或入口引導葉片80,其控制至壓縮機 2〇 12之冷卻流，並且因而控制壓縮機12之容量。預旋轉葉片 80是可被置放在大致打開位置之間的任何位置，其中冷卻 流實際上可暢通無阻地進入壓縮機12,以及大致地關閉之 位置，其中冷卻流被限制進入壓縮機12。應了解到，於該 關閉之位置中，預旋轉葉片80不可能完全地阻止冷卻流進 12 1297055 入壓縮機12中。一致動器被使用以打開該預旋轉葉片80而 增加至壓縮機12之冷卻劑數量並且因而增加系統1〇之冷卻 容量。同樣地，該致動器被使用以關閉該預旋轉葉片8〇而 減少至壓縮機12之冷卻劑數量並且因而減少系統1〇之冷卻 5 容量。供用於該預旋轉葉片80之致動器可以一種連續的方 式或以一種步進或增量方式而打開及關閉該預旋轉葉片 80 ° 該急冷器系統10同時也可包含一熱氣體旁路連接和對 應的閥門84，其連接急冷器系統1〇之高壓側和低壓側。於 10第3圖展示之實施例中，該熱氣體旁路連接和熱氣體旁路閥 門（HGV)84連接冷卻凝結器16和蒸發器18並且旁通該膨脹 裝置22。於另一實施例中，該熱氣體旁路連接和熱氣體旁 路閥門84可連接該壓縮機抽吸線以及壓縮機排出線。該熱 氣體旁路閥門84最好是被使用作為壓縮機12之再循環線， 15以經由冷卻凝結器16再循環從壓縮機12排出冷卻氣體，經 由療發器18至壓縮機12之抽吸線。熱氣體旁路閥門84可被 凋正為在大致地打開位置之間的任何位置，其中冷卻流實 示上暢通無阻，以及在大致關閉之位置，其中冷卻流被限 制。熱氣體旁路閥門84可以一種連續的方式或以一種步進 或曰里方式而被打開或關閉。熱氣體旁路閥門84之開啟可 /曰加破供應至壓縮機抽吸之冷卻氣體數量以防止壓縮機12 之激增情況發生。 關於该汽輪機系統，一蒸汽供應器提供蒸汽至汽輪機 14。來自蒸汽供應器之蒸汽最好是進入水氣分離器64中。 13 1297055 於水氣分離器64中，來自蒸汽供應器之承載水氣的蒸汽進 入並且以-種離心向下運動之方式被轉向。該以蒸汽方式 被載送之水氣藉由減少蒸汽流速率之方式而被分離出。被 分離的水氣接著經由水氣出口（不被展示）而降落並且乾燥 5的飽和蒸汽向上流動及經由蒸汽出口（不被展示）而退出，於 該蒸/飞出口中，蒸汽朝向一主要蒸汽入口截止闕門69以及 蒸汽入口緩慢滾動旁路閥門68而流動。該主要蒸汽入口戴 止閥門69和蒸汽入口緩慢滾動旁路閱門财被置放以控制 在起動時緩慢滾動躍升至最小額定速率期間朝向調節⑽ 錢之航數量。調節⑽被置放在蒸汽供應線中以調整 2汽流並且最好是被置放㈣於汽輪_的蒸汽人口。調 節器或調節器閥門48可以連續的方式或以步進或增量之^ 式被打開或被關閉。汽輪機14包含一蒸汽入口以接收來自 蒸汽供應器之蒸汽。來自蒸汽供應器之蒸汽流經蒸汽入口 f且轉動η輪機14之可旋轉的渦輪機部份以從該處抽取能 置而轉動互連汽輪機14和壓縮機12承軸（不被展示）之耗合 祕。在旋轉汽輪機U之難機部份之後，蒸汽接著經由 蒸汽排氣口而退出汽輪機14。 在一較佳實施例中，耦合器66提供在汽輪機14和壓縮 2〇機12之間的直接轉動連接。於不同的實施例中，麵合器66 可包含一個或多個齒輪配置（或其他的相似配置）以增加或 減少在汽輪機14和壓縮機12之間的相對轉動速率。此外， 汽輪機14和壓縮機12之一或兩者同時也可包含被連接到該 耦合器66之内部齒輪配置以調整汽輪機14或壓縮機12之相 14 1297055 對轉動逮率。 此外，渦輪機蒸汽環拆氣閥門63被提供以允許操作員 在汽輪機！4之緩慢滚動暖機準備時從汽輪機14移除任何冷 凝氣。轴封蒸汽供應閥門67可被使用以准許蒸汽在緩慢的 5滾動時進入至軸封供應髮力調整間門。蒸汽凝結器直空系 65抽空蒸汽凝結器和渦輪機排氣至汽輪機14所需要之要求 真空以產生壓縮機12所需的動力。 從汽輪機I4被排出之蒸汽流動至蒸汽凝結器2〇。在蒸 汽凝結器20之内，瘵汽/冷凝氣流從汽輪機14進入與流經蒸 1〇汽凝結器2〇之冷卻水的熱交換關係以冷卻該蒸汽。蒸汽凝 結器20包含被連接到冷减氣再循環系統46的熱通風井44。 冷凝氣再循壤糸統46包含在熱通風井44中之冷凝氣出口， 其可從熱通風井44提供或轉移冷凝氣至冷凝氣泵62。從冷 凝氣泵62，冷凝氣可選擇性被提供至蒸汽凝結器20的冷凝 ^ 氣再循環入口及/或至黑Ά供應之冷凝氣返回入口。以這方 式，冷凝氣再循環系統46可維持經由蒸汽凝結器20的一預 先被選擇冷凝氣流並且返回冷凝氣至蒸汽供應器以供進一 步地產生蒸汽。 如上面所討論’來自冷卻塔或其他來源之冷卻水，最 20 好是利用冷卻水供應線而被引導至冷卻凝結器16。冷卻 水於冷卻凝結器16中被循環以從冷卻氣體沒取熱。該冷卻 水接著退離該冷卻凝結器16並且被引導或被提供至蒸汽凝 結器20。冷卻水在蒸汽凝結器20中被循環以進一步地從自 汽輪機14被排出之蒸汽汲取熱。流自蒸汽凝結器20之冷卻 15 1297055 水利用冷卻水返回線76而被導引至冷卻塔以減低冷卻水溫 度，其接著可返回至冷卻凝結器16以重複整個循環週期。 一般，蒸汽凝結器20在較高於冷卻凝結器16之溫度操 作。在一系列或串接的配置中，利用經由冷卻凝結器16且 5 接著經由蒸汽凝結器20而安排路線傳送冷卻水，低溫度之 冷卻水可在冷卻凝結器16之内汲取熱，接著被移轉至蒸汽 凝結器20以沒取另外的熱。在一較佳實施例中，使用冷卻 水以冷卻該冷卻凝結器16和蒸汽凝結器20兩者的能力可藉 由選擇適當的冷卻凝結器16和蒸汽凝結器20而被達成。該 10 冷卻凝結器16被選擇以至於來自冷卻凝結器16之出口冷卻 水溫度是較低於供用於蒸汽凝結器20之最大可接受入口冷 卻水溫度。在急冷器系統10内之凝結器（冷卻和蒸汽)冷卻水 的這串列之流通管道可減低多路供應冷卻水的需要，並且 可減低急冷器系統10所需的冷卻水總數量。 15 如第4圖之展示，控制面板90包含類比至數位(A/D)以 及數位至類比(D/A)轉換器、微處理器96、非依電性記憶體 或其他記憶體裝置92、以及界面板98以與急冷器系統10之 各種感知器和控制裝置通訊。此外，控制面板9〇可被連接 到或包含使用者界面94，其允許操作員與控制面板90互 2〇 動。操作員可經由使用者界面94而選擇且輸入供用於控制 面板90之命令。此外，使用者界面94可顯示來自控制面板 90而關於急冷器系統10之操作狀態的訊息和資訊給操作 員。使用者界面94可被置放在控制面板90附近，例如，被 裝設在急冷器系統1〇或控制面板9〇上，或另外地，使用者 16 1297055 例如，被置放在與急 界面94可被置放而遠離控制面板9〇， 冷器系統1G分開之分離控制室中。 ㈣^、 單—或巾央㈣演算法則或 、:…以控制急冷器系統10 ’該系統10包含壓縮機12、 飞輪機14心凝結器2〇以及急冷器系統關其他構件。

二實化例中，控制系統可以是具有可利用微處理機％執 二的系列指令之電腦程式或軟體。於另一實施例中，熟 習本技術者可以制數位及/或類比硬體而製作且執行該 控制系、、先。於另一實施例中，控制面板90可以包含多個控 , “各藉由決疋控制面板90之輸出的中央控制器而進 订種分離功能。如果硬體被使用以執行該控制演算法， 則控制面板9〇之對應的組態可被改變以包含必須的構件並 且移除可能不再需要之任何構件。 急冷器系統10之控制面板9〇可從急冷器系統1〇之構件 15接收許多不同的感知器輸入。下面提供一些至控制面板90 的感知器輸入範例，但應了解到，控制面板9〇可從急冷器 系統10構件而接收任何所需的或適當的感知器輸入。關於 壓縮機12的一些至控制面板9〇之輸入可以是來自壓縮機排 出溫度感知器、壓縮機油溫感知器、壓縮機油供應壓力感 2〇知器以及預旋轉葉片位置感知器。關於汽輪機14之一些至 控制面板90的輸入可以是來自渦輪機軸端軸承溫度感知 器、渦輪機調節器端軸承溫度感知器、渦輪機入口蒸汽溫 度感知器、渦輪機入口蒸汽壓力感知器、渦輪機第一級蒸 汽壓力感知器、渦輪機排氣壓力感知器、渦輪機速率感知 17 1297055 器、以及渦輪機行程閥門狀態感知器。 關於蒸汽凝結器20之至控制面板90的一些輸入可以是 來自熱通風井冷凝氣位準感知器、熱通風井高位準狀態感 知器、以及熱通風井低位準狀態感知器。關於冷卻凝結器 5 16之至控制面板90的一些輸入可以是來自進入冷卻凝結器 水溫度感知器、離開凝結器水溫度感知器、冷卻液體溫度 感知器、冷卻凝結器壓力感知器、次冷卻器冷卻液體位準

10 15 20 感知器、以及冷卻凝結器水流感知器。關於蒸發器18之至 控制面板90的一些輸入可以是來自離開之冷凍液體溫度感 知器、返回冷束液體溫度感知器、蒸發器冷卻水汽壓力感 头器、冷卻液體溫度感知器、以及冷卻水流感知器。此外， 至控制力90的其他輸人可包含來自調溫器或其他相似溫度 控制系統的HVAC&R要求輸入。 更進步地’急冷器系統10之控制面板90可提供或產 用系統1()構件之許多不同的控制信號。下面提 二些來自控制面板9〇之控制信號範例，但應了解到，控 Γ板90可提則於急冷器系統轉件之任何所需的或適 2控制㈣…些來自控制面板90之控制信號可包含满 ^機關閉控制信號、壓縮機油加熱器㈣㈣、可變速率 準二機調節賴門控制錢、熱通風井位 信號、熱_旁路_控制㈣、次冷卻器冷卻液 口閥號、預旋轉葉片位置控制信號、以及蒸汽入 入使用A外’當"'技術人M輸人—關閉命令進 者界面94時，或當與被記錄在記,隨裝置92中之預 18 1297055 先被選擇參數之偏差被檢測到時，控制面板90可傳送一渦 輪機關閉信號。 在控制面板90上利用微處理機96被執行之中央控制演 算法隶好疋包含一容量控制程式或演算法以控制汽輪機14 5之速率，以及因而控制壓縮機12之速率，以從壓縮機12產 生所需的容量而滿足冷卻負載。容量控制程式可自動地決 定汽輪機14和壓縮機12所需的速率，最好是直接地反應至 蒸發器18中之離開的冷凝液體溫度，該溫度是急冷器系統 10上之冷卻負載要求的指示。在決定所需的速率之後，控 1〇制面板9〇傳送或發送控制信號至適當的汽輪機系統構件以 改變被供應至汽輪機14之蒸汽流，因而調整汽輪機14速率。 谷畺控制程式可保持急冷器系統10被選擇之參數在預 先被選擇範圍之内。這些參數包含渦輪機速率、冷凝液體 出口溫度、渦輪機功率輸出、以及用於最小壓縮機速率和 15壓縮機預旋轉葉片位置之抗激增限制。反應於系統冷卻負 載之改變，容量控制程式利用來自感知器之連續回授而監 視上述說明之各種操作參數以連續地監視和改變滿輪機14 和壓縮機12之速率。亦即，因急冷器系統1〇需要添加的或 被減低之冷卻容量，反應於新的冷卻容量需要，急冷㈣ 中壓縮機12之操作參數對應地被更新或被修正。為維持最 大操作效率，壓縮機以之操作速率可利用容量控制演算法 而頻繁地被改變或被調整。更進一步地，除系統負載需求 :卜，容量控制程式同時也連續地監视冷㈣統壓力差異以 最佳化急冷器系統1〇中之冷卻的容積流率並且使汽輪機Μ 19 1297055 之形成蒸汽效率最大化。 =控制演算法同時也包含其他的演算法及，或軟 _/、4③系統10之起動和例行操料提供急冷哭系 統10之各種操作參數的監視功能給予控制面板90。非所需 5的操作參數，例如，低渦輪機速率、低渦輪機油壓力、二 低壓縮機油壓力，皆可利用邏輯函數被程式規劃進入控制 面板90以在非所需或超越系統設計之參數被檢測情況 中’關閉急冷器系統10。另外地，中央控制演算法具有對 於急冷器系統10之許多操作參數之預先選擇限制並且可防 10止技術人員在這些限制之外手動地操作急冷器系統1〇。 在一較佳實施例中，反應於來自蒸發器18之離開的冷 漩液體溫度（LCLT)之改變，容量控制程式可控制渦輪機 14(和壓縮機12)之速率、預旋轉葉片8〇之位置以及熱氣體旁 路閥門84之位置。第5-7圖展示本發明容量控制程式之容量 15控制程序的實施例。第5圖概括地展示系統1〇之裝載程序並 且第6圖概括地展示系統1〇之卸載程序。接著參看第5圖， 處理程序開始於步驟502，其反應於系統壓力差異(pd)，其 利用從凝結器壓力減去蒸發器壓力而被計算出，以計算最 小渦輪機速率(MS)和最小預旋轉葉片位置(MV)。 20 第7圖展示第5圖步驟502中用以計算最小渦輪機速率 (MS)和最小預旋轉葉片位置(MV)之邏輯圖。邏輯開始於區 塊310,其中蒸發器壓力利用蒸發器冷卻水汽壓力感知器而 被量測並且一表示信號被傳送至控制面板90。於區塊320， 冷卻凝結器壓力利用冷卻凝結器壓力感知器被量測並且一 20 1297055 表示信號被傳送至控制面板9〇。於區塊330，系統壓力差異 (PD)之表示數值或壓差，其是在冷卻凝結器壓力和蒸發器 壓力之間的差異’藉由從區塊320中所獲得之凝結器壓力減 去區塊310中所獲得之蒸發器壓力而被決定。系統壓力差異 5 接著被使用於計算最小渦輪機速率(MS)和最小預旋轉葉片 位置（MV)。 為決定最小預旋轉葉片位置(MV)，處理程序開始於區 塊340,其中對於預旋轉葉片80之在高壓差的最小所需葉片 位置（MVP1)被建立或被設定為對於預旋轉葉片80之完全 10 打開位置的百分比。於區塊350，在低壓差之最小所需葉片 位置（MVP2)被建立或被設定為對於預旋轉葉片80之完全 打開位置的百分比。於區塊360，對於壓縮機12在高壓差之 最大所需壓力差異或壓力差量(PD1)被設定或被建立。於區 塊370，對於壓縮機12在低壓差之最小所需壓力差異或壓力 15 差量(PD2)被設定或被建立。於區塊340、350、360以及370 中之被建立的數值，可被輸進使用者界面94内並且被儲存 於記憶體92中。最好是，在系統10操作時，區塊340、350、 360以及370中之數值保持固定，但是，該數值可以經由在 使用者界面94之輸入或藉由中央控制演算法之操作而被重 2〇 寫入或被調整。接著，於區塊380，來自區塊340、350、360 以及370之數值以及來自區塊330之壓力差異（PD)被使用於 最小葉片位置計算以決定最小預旋轉葉片位置(MV)。該最 小預旋轉葉片位置(MV)被計算，如下面方程式1之展示。 MV-[((PD-PD2) (MVP 1 -MVP2))/(PD 1 -PD2)]+MVP2 [ 1 ] 21 1297055 這被計算之最小預旋轉葉片位置(MV)，其是完全打開 位置之百分比，被送回至第5圖之步驟502。 為決定該最小渦輪機速率(MS)，處理程序開始於區塊 440，其中對於渦輪機14和壓縮機12之在高壓差所需的速率 5 (MSP1)被設定或被建立。於區塊450，對於渦輪機14和壓縮 機12之在低壓差所需的速率(MSP2)被設定或被建立。此外 並且如上面之討論，於區塊360，對於壓縮機12之在高壓差 最大所需的壓力差異或壓力差量(PD1)被設定或被建立。於 區塊370，對於壓縮機12之在低壓差最小所需的壓力差異或 10 壓力差量(PD2)被設定或被建立。於一實施例中，對於區塊 440和450之數值可根據系統1〇之啟動測試而利用被選擇之 PD和負載而被設定或被建立，雖然來自相似設計之其他急 冷器之被建立的數值也可以被使用於區塊440和450中。 於區塊440、450、360以及370中被建立之數值，可被 15 輸進入使用者界面94並且被儲存於記憶體92中。最好是， 在系統10操作時，區塊440、450、360以及370中之數值保 持固定，但是，該數值可以經由在使用者界面94之輸入或 藉由中央控制演算法之操作而被重複寫入或被調整。接 著，於區塊480，來自區塊440、450、360、和370之數值以 20及來自區塊330之壓力差異（PD)被使用於最小速率計算以 決定被計算之最小渦輪機速率（CMS)，如方程式2之展示。 CMS=[((PD-PD2)(MSP1-MSP2))/(PD1-PD2)]+MSP2 [2] 於區塊490，對於渦輪機14和壓縮機12(SSP2)之最小額 定速率被設定或被建立。最好是，SSP2利用被包含於系統 22 1297055 10之特定難機14和壓誠12而被預先衫，並且被規劃 進入控制面板90。於區塊500 ’最小渦輪機速率(ms)被決定 為SSP2和CMS之較大者。這被決定之最小渴輪機速率(ms) 被返回至第5圖之步驟5〇2。 5 返回參看第5圖，於步驟504中，該離開之冷凝液體溫 度（LCLT)被比較至供用於LCLT之所需的設定點溫度 (SPT)。如果LCLT是較大於SPT，則程序前進至步驟錫。 否則，程序前進至步驟602，如第6圖之展示。於步驟挪， 熱氣體旁路閥門(HGV)84被檢查以決定它是否被打開或被 10關閉。如果在步驟506中HGV 84被打開，則程序前進至步 驟508以依據HGV控制模式而控制系統構件，如下面更詳細 之討論，並且程序返回至步驟502。如果於步驟5〇6中 84被關閉，則程序前進至步驟510以決定預旋轉葉片 (PRV)80是否在一完全地打開之位置。 15 來自步驟508之HGV控制模式操作可負載唯一的調敕 參數以控制熱氣體旁路閥門84之操作，因此確保控制演筲 法響應匹配系統響應於熱氣體旁路閥門位置中之改變。、 HGV控制操作模式中’在壓縮機12裝載時，熱氣體旁路閱 門84陡升地被關閉，預旋轉葉片80被維持在最小預旋轉葉 2〇片位置(MV)並且渴輪機14速率被維持在最小滿輪機迷率 (MS)。當系統壓力差異（凝結器壓力減去蒸發器壓力）増加 時，來自步驟502之最小渦輪機速率(MS)和最小預旋轉葉片 位置(MV)的輸出同時也可增加。由於最小渦輪機速率 和最小預旋轉葉片位置(MV)之改變結果，控制調節器間門 23 1297055 48，並且因而渦輪機14和壓縮機12之速率，之速率設定點 以及控制預旋轉葉片84位置之葉片控制之對應的控制命令 或信號即時地被設定為適當之較高數值以防止激增。如果 在壓縮機12上之負載是輕微且LCLT減少為在spT之2汀 5内’則當冷凝水迴路被向下拖拉至SPT時，HGV控制模式 可開始調變HGV 84以防止SPT之超越。 往回參看步驟510,如果PRV 80不是完全地打開，則程 序前進至步驟512以依據PRV控制模式而控制系統構件，如 下面更詳細之討論，並且程序返回至步驟5〇2。如果於步驟 1〇 中，PRV 80是完全地打開，則程序前進至步驟514以依 據速率控制模式而控制系統構件，如下面更詳細之討論， 並且程序返回至步驟5〇2。 來自步驟512之PRV控制模式操作可負載唯一的調整 參數以控制預旋轉葉片80之操作，因此確保控制演算法響 15應匹配於PRV位置改變之系統響應。於操作之PRV控制模式 中，在壓縮機12裝載時，熱氣體旁路閥門84被維持在關閉 位置，預旋轉葉片80從較大之最小啟動數值位置(PRVM)或 最小預旋轉葉片位置(MV)被陡升至完全地打開之位置，並 且渦輪機14速率被維持在最小渦輪機速率(MS)。當系統壓 20力差異（凝結器壓力減去蒸發器壓力）增加時，來自步驟502 之最小渦輪機速率(MS)的輸出同時也可增加。由於最小渦 輪機速率(MS)之改變結果，控制調節器閥門48，並且因而 渦輪機14和壓縮機12之速率，之速率設定點的對應控制命 令或化唬即時地被設定為適當之較高數值以防止激增。如 24 1297055 果在壓縮機12上之負載是輕微並且以^^減少為在SpT的2 *之内，則當冷凝水迴路向下地被拖拉至SpT時，pRV控制 模式可開始調變PRV 80以防止SPT之超越。 5 來自步驟514之速率控制模式操作可負載唯一的調整 ^數以控制速率設定點，因此確保該控制演算法響應匹配 於渦輪機14和壓縮機12之速率改變的系統響應。於操作之 速率控制模式中，在壓縮機12裝載時，熱氣體旁路閥門 破維持在關閉位置中，預旋轉葉片8〇被維持在一打開位置 中（至少為完全地打開位置之9〇%)並且渦輪機14速率從最 小渦輪機速率(MS)被增加至所需的速率以維持離開的冷凝 液體溫度(LCLT)在設定點（spt)溫度。 接著參看第6圖，於步驟602中，容量控制程式被檢查 以決定其是否正操作於速率控制模式。如果容量控制程式 不疋操作於速率控制模式，則程序前進至步驟6〇4。但是， 15如果在步驟602中，容量控帝j程式是操作於速率控制模式， 則程序接著前進至步驟6〇8。於步驟6〇8中，渦輪機速率(ts) 被檢查以決定其是否相等於最小涡輪機速率(Ms)。如果於 步驟608中，TS是相等於Ms，則程序前進至步驟512以依據 PRV控制模式而控制系統構件並且程序返回i步驟502。但 20是，如果於步驟608中，TS不等於MS，則於步驟514中，系 統構件依據速率控制模式被控制，並且程序返回至步驟 502。 人、、 如上面之討論，來自步驟514之速率控制模式操作可負 載唯一的調整參數以控制渦輪機14和壓縮機12之速率。於

25 1297055 速率控制操作模式中，在壓縮機12卸載時，熱氣體旁路閥 門84被維持在關閉位置，預旋轉葉片8〇被維持在打開的位 置（至少為完全地打開位置之9〇%)並且渦輪機14速率朝向 最小渦輪機速率（MS)被減少以維持離開之冷凝液體溫度 5 (LCLT)在設定點(SPT)之溫度。當系統壓力差異減少時，來 自步驟502之最小渦輪機速率(MS)的輸出同時也可減少，因 為壓縮機12能夠利用較小的冷卻氣體流而穩定的操作。由 於最小渦輪機速率(MS)之改變結果，控制調節器閥門糾並 且因而控制涡輪機14和壓縮機12之速率的速率設定點之對 10應控制命令或信號，被設定為適當之較低數值以維持穩定 操作。 於步驟604中，容量控制程式被檢查以決定其是否操作 於PRV控制模式。如果於步驟604中，容量控制程式是操作 於PRV控制模式’則程序接著前進至步驟61〇。於步驟“ο 15中，預旋轉葉片之位置(pRVP)被檢查以決定其是否相等於 隶小預叙轉葉片位置(MV)。如果於步驟61〇中，pRvp是等 於MV，則程序前進至步驟508以依據HGV控制模式而控制 系統構件並且程序返回至步驟502。但是，如果於步驟61() 中，PRVP不等於MV，則於步驟512中，系統構件依據pRV 20 控制模式被控制，並且程序返回至步驟5〇2。 如上面之討論，來自步驟512之PRV控制模式操作可負 載唯一的調整參數以控制預旋轉葉片8〇之操作。於pRV控 制操作模式中，在壓縮機12卸載時，熱氣體旁路閥門料被 維持在關閉位置，渦輪機14速率被維持在最小渦輪機速率 26 1297055 (MS) ’並且預旋轉葉片8〇被陡升至最小預旋轉葉片位置 (MV)以維持離開冷凝液體溫度（LCLT)在設定點（SPT)溫 度。當系統壓力差異減少時，來自步驟502之最小渦輪機速 率(MS)的輸出同時也可減少。由於最小渦輪機速率(MS)之 5改變結果’控制調節器閥門48並且因而控制渦輪機14和壓 縮機12之速率的速率設定點之對應控制命令或信號，在一 可規劃之時間延遲後，被設定為適當之較低數值以維持最 大之操作效率。 # 因預旋轉葉片80在低壓差（MVP2)被閉合為最小所需 10的葉片位置以對應至壓縮機12容量之減少，預旋轉葉片80 不進一步地被關閉以減低容量。如上面關κΜν之計算的討 論’當系統壓力差異(PD)接近在低壓差之最小所需的壓力 差異(PD2)時，該最小預旋轉葉片位置(Mv)則接近在低壓差 之最小所需的葉片位置(MVP2)。因此，當PD達到PD2時， 15 MV疋專於MVP2，並且預旋轉葉片8〇被置放在全部打開的 葉片位置的最小之所需百分比，亦即，PRVP是等MMV。 ® 當負載繼續降低時，低系統壓力差異(PD)引介一需求而以 HGV控制模式調變熱氣體旁路閥門84，參看步驟61〇，反應 於改變溫度，因為壓縮機12是正操作於最小所需的壓力差 2〇 異並且因此接近一激增情況。 於不同的實施例中，例如，為避免以非常低的系統壓 力差異（例如，20至40psi)操作，容量控制程式可以被使用 以防止系統壓力差異（PD)減少至或小於低壓差之最小所需 的壓力差異(PD2)。為利用一減少之負載以達成這操作控制 27 1297055 模式’預旋轉葉片80被閉合至一預先被選擇之位置，並且， 進一步地在負載減少後，當預旋轉葉片80抵達該預先被選 擇之位置時，熱氣體旁路閥門84立即地被打開且以HGV控 制模式操作。參考第7圖，區塊400是被使用者所選擇並且 5被輸進入使用者界面94之一可調整設定點(HGVRAT)。區塊 400之設定點被使用以維持最小被選擇之系統壓力差異 (PD) ’其最好是較大於pd2。於區塊410，最小預旋轉葉片 位置(MV%)被決定為hgvRAT和MV(來自區塊380)中之較 大者。容量控制程式接著決定預旋轉葉片80是否已抵達區 10塊410之對應的最小預旋轉葉片位置(厘¥%)。於這不同的實 施例中，第6圖之步驟610被改變以比較prvp和MV%(取代 MV)。如果PRVP尚未達到MV%，則於步驟512中，預旋轉 葉片80被使用而以PRV控制模式控制容量。如果PRVP已達 到MV% ’則於步驟508中，預旋轉葉片80被維持在MV%並 15且熱氣體旁路閥門84被打開而以HGV控制模式操作。 往回參看步驟604，如果容量控制程式不以PRV控制模 式操作，則程序前進至步驟508以依據HGV控制模式而控制 系統構件並且程序返回至步驟502。如上面之討論，來自步 驟508之HGV控制模式操作可負載唯一的調整參數以控制 20熱氣體旁路閥門84之操作。於HGV控制操作模式中，在壓 縮機12卸載時，渦輪機14速率被維持在最小渦輪機速率 (MS)，而預旋轉葉片80被維持在該最小預旋轉葉片位置 (MV)，或於不同的實施例中則被維持在mv〇/0，並且該熱氣 體旁路閥門84被打開以維持該離開冷凝液體溫度(LCLT)在 28 1297055 設定點（SPT)。當系統壓力差異減少時，來自步驟502之最 小渦輪機速率（MS)和最小預旋轉葉片位置(MV)之輸出同 時也可減少。由於最小渦輪機速率(MS)和最小預旋轉葉片 位置（MV)之改變結果，用於控制調節器閥門48，並且因而 5 在可程式規劃時間延遲之後，控制渦輪機14和壓縮機12速 率之速率設定點以及控制預旋轉葉片84位置之葉片控制的 對應控制命令或信號則被設定為適當之較低的數值以維持 最大之操作效率。 反應於某些事件，容量控制程式可超控正常控制操 10作。一超控事件之範例是在蒸發器18或冷卻凝結器16中之 高的或低的冷卻壓力之檢測。如果量測蒸發器壓力或凝結 器壓力被決定是在可接受的操作範圍之外，亦即，該壓力 是太高的或太低的壓力，則容量控制程式以超控控制模式 才呆作以相似於第6圖展示之方式而卸載系統1〇。容量控制程 式剛好在決定超控事件之適當的控制命令的超控事件之 前丄使用來自控制命令之資訊，例如，一種繫帶信號。在 正吊#作和超控操作之間轉移的資訊之使用可在兩操作模 間提供一種無跳動轉移。反應於超控控制演算法和系 2〇統壓力差異，系統之卸載被控制，因此防止不安全的操作 Μ及非必須的關閉。一旦被監視之參數已返回至可接受範 圍内經預定之時間數量，則容量控制可使用相似於上述之 無跳動轉移而返回至正常控制操作。 口當在高負載或向下拖拉情況時，另一超控事件之範例 可發生，則渦輪機14可能產生比壓縮機軸承之可接受扭力 29 1297055 額定更多的扭力。調節器閥門致動器輸出被監視以決定來 自步驟514之速率控制模式操作是否試圖以更多於一預置 值(利用在啟動時之現場測試所決定之值）而打開調節器間 門48。如果調節器間門48是被打開至較大於該預置值之位 5置，容量控制程式以超控控制模式操作而以相似於第糰 展不之方式卸载系統10。容量控制程式剛好在決定超控事 狀適當㈣命令的超㈣件之前，❹來自控制命令之 貝Sfl，例如’繫帶信號。在正常操作和超控操作之間的轉 移之資訊的使用可提供在二操作模式之間的無跳動轉移。 1〇反胁超控控制演算法和系統異，系統卸載被控 制α此防止不安全的操作和非必須的關閉。藉由減低負 載，渦輪機u可開始加速並且速率控制操作模式可開始以 關閉調節器間門48 ’因此限制渦輪機14之扭力輸出。一旦 調節器閥門致動器輸出返回至可接受範圍之内經預定之數 !5量時間，則容量控制可使用相似於上述之無跳動轉移而返 回至正常控制操作。 當在高負栽或向下拖拉情況時，另一超控事件之範例 可發生，渴輪機14可能產生比壓縮機軸承之可接受的扭力 額定值更多的扭力或功率。但是，於這範例中，取代調節 20器閥門致動器輪出，滿輪機第一級之壓力被監視。對於渦 輪機第-級壓力之設定點依據蒸汽入口溫度和壓力而被決 '二超控控制器可自動地調適於被供應至渦輪機入口 之^品質的浮動。如果渴輪機第-級壓力增加至被計算 的設定點之上’則容量控制程式以超控控制模式操作而以 30 1297055 相似於第6圖展示之方式而卸載系、统1〇。剛好在決定超控事 件之適當控制命令的超控事件之前，容量控制程式使用來 自。控制命令之資訊，例如’繫帶信號。在正常操作和超控 操作轉移之間的資訊之使用可提供在二操作模式之間的無 5跳動轉移。反應於超控控制演算法和系統壓力差異，系統 =卸載被控制，因此防止不安全的操作和非必須的關閉。 藉由減低負載，渦輪機14可開始加速並且來自步驟514之速 率控制操作模式可開始關閉調節器閥門48，因此減低第一 級壓力並且限制渴輪機14之扭力輸出。一旦渦輪機第一級 10壓力返回至較小於被計算的設定點值經預定之時間數量， 則今里控制可使用相似於上述無跳動轉移而返回至正常控 制操作。 ^ 於本發明另一實施例中，容量控制程式可被使用於一 固定之速率壓縮機。在以固定速率操作時，壓縮機12容量 15控制的主要方法包含預旋轉葉片8〇和熱氣體旁路閱門84之 凋正谷里控制程式最好是在調整熱氣體旁路閥門84之前 先調整預旋轉葉片80，以在固定速率操作時提供較大之系 統效率。 如上面之討論，負載之改變利用離開之LCLT的改變而 20被檢測。相似於上面討論之PRV控制程序，容量控制程式 傳送一仏號以調整預旋轉葉片80至被計算之最小葉片位 置，以滿足負載情況。該被計算之最小葉片位置最好是在 冷卻凝結器16和蒸發器18之間壓力差異的一種函數。當預 旋轉葉片80被調整以減低容量時，熱氣體旁路閥門討保持 31 1297055 關閉。在非常低的壓力差異時，因該被計算之最小葉片位 置接近零，容量利用增量地打開熱氣體旁路閥門84而被減 低。 於一些操作模式中，可能需要使預旋轉葉片80完全地 5 被關閉而操作。由於預旋轉葉片80完全地被關閉，熱氣體 旁路閥門84根據離開之冷凝液體溫度被調變以供用於容量 控制。如果由於預旋轉葉片80完全地被關閉而使負載繼續 地減少，則離開之冷凝液體溫度將繼續地減少。在離開之 冷凝液體溫度減少至比預定設定點較低預定數量之事件 10 中，熱氣體旁路閥門84被調變以維持離開之冷凍液體溫度 在所需的設定點。 雖然本發明已參考較佳實施例而被說明，熟習本技術 者將可了解，本發明可有各種之改變並且其等效者可以替 代其元件而不脫離本發明之範疇。此外，本發明可以有許 15 多修改而調適本發明之技術至特定情況或材料而不脫離其 基本範疇。因此，本發明將不受限制於被揭示作為預期執 行本發明之最佳模式的特定實施例，但是本發明將包含所 附加之申請專利範圍範疇内的所有實施例。 【圖式簡單說明3 20 第1圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元的側視圖。 第2圖是第1圖之汽輪機驅動急冷器單元的頂視圖。 第3圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元的蒸汽、冷卻 以及冷卻水之分解流程圖。 第4圖是本發明之汽輪機驅動急冷器單元控制系統的 32 1297055 分解表示圖。 第5和6圖展示本發明控制程序實施例之流程圖。 第7圖是展示第5圖步驟502實施例之邏輯圖。 第8圖是本發明汽輪機和渦輪機底盤之放大側視圖。 5 第9圖是本發明汽輪機底盤之頂視圖。 第10圖是本發明汽輪機底盤之壓縮機側視圖。

【主要元件符號說明】 10…急冷器系統 12…壓縮機 14…汽輪機 16…冷卻凝結器 18…蒸發器 20…蒸汽凝結器 22…膨脹裝置 26…滿輪機底盤 27…蒸汽凝結器底盤 28…框架構件 29…管末端薄片 38…供應線 40…返回線 44…熱通風井 46…冷凝氣再循環系統 48…調節器或調節器閥門 62…冷凝氣泵 63…渦輪機蒸汽環排氣閥門 64…水氣分離器 65…蒸汽凝結器真空泵 66…麵合器 67…軸封蒸汽供應閥門 68…蒸汽入口緩慢滾動旁路閥門 69…主要蒸汽入口截止閥門 70…冷卻水供應線 76…冷卻水返回線 80…預旋轉葉片 84…熱氣體旁路連接和熱氣體 旁路閥門(HGV) 90…控制面板或控制器 90…控制器 92…記憶體裝置 33 1297055

94…使用者界面 96…微處理器 98…界面板 100···螺栓固定面 102…基座部分 310···蒸發器壓力 320···凝結器壓力 330…壓力差異(PD)=凝結器壓 力-蒸發器壓力 340···高壓差最小所需葉片位 置 MVP1 350···低壓差最小所需葉片位 置 MVP2 360···高壓差壓力差異PD1 370···低壓差壓力差異PD2 380···最小葉片位置計算 400···可調整HGV比率旁通 HGVRAT 410…區塊 440···高壓差所需速率MSP1 450···低壓差所需速率MSP2 480···最小速率計算 490···最小額定速率SSP2 500…區塊

502…計算MS和MV 504.. .LCLT 較大於 SPT 506…HGV被關閉

508···以HGV控制模式操作 510-PRV是完全地打開 512···以PRV控制模式操作 514···以速率控制模式操作 602···以速率控制模式操作 604…以PRV控制模式操作 608".TS 等於 MS

610.. .PRVP 等於 MV 34

Claims (1)

1297055 十、申請專利範圍： 1. 一種控制利用汽輪機驅動之急冷器系統容量的方法，該 方法包含之步驟有： 提供一蒸汽系統，其具有被連接於一蒸汽迴路中之 5 一蒸汽供應器、一汽輪機以及一蒸汽凝結器； 提供一冷卻系統，其具有被連接於一冷卻迴路中之 一壓縮機、一冷卻凝結器、以及一蒸發器，其中該壓縮 機利用該汽輪機被驅動； 感測該冷卻系統負載之一數值表示； 10 決定該冷卻系統之一系統壓力差異；並且 反應於該感測負載數值和該決定之系統壓力差異 而控制該汽輪機速率以控制該急冷器系統容量。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步地包含之步驟 有： 15 提供預旋轉葉片以調整至該壓縮機之冷卻流；並且 反應於該感測負載數值和該決定之系統壓力差異 而控制該預旋轉葉片之位置以控制該急冷器系統容量。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步地包含之步驟 有： 20 提供一熱氣體旁路閥門以調整在該冷卻系統之一 高壓側和該冷卻系統之一低壓側之間的冷卻流；並且 反應於該感測負載數值和該決定之系統壓力差異 而控制該熱氣體旁路閥門以控制該急冷器系統容量。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中： 35 1297055 控制該汽輪機速率之步驟包含調整該汽輪機速率 以維持一所需的系統負載情況； 控制該預旋轉葉片位置之步驟包含將該預旋轉葉 片定位在一預定最小位置，其中該預定最小位置是取決 5 於該系統壓力差異；並且 控制該熱氣體旁路閥門之步驟包含將該熱氣體旁 路閥門定位在一關閉位置。 5.如申請專利範圍第4項之方法，其中對於該預旋轉葉片 之該預定最小位置防止該壓縮機在一激增情況下操作。 10 6.如申請專利範圍第3項之方法，其中： 控制該汽輪機速率之步驟包含以一預定最小速率 操作該汽輪機，其中該預定最小速率是取決於該系統壓 力差異； 控制該預旋轉葉片位置之步驟包含調整該預旋轉 15 葉片位置以維持一所需的系統負載情況；並且 ❿ 控制該熱氣體旁路閥門之步驟包含將該熱氣體旁 路閥門定位在一關閉位置。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中對於該汽輪機之該 預定最小速率防止該壓縮機在激增情況下操作。 20 8.如申請專利範圍第3項之方法，其中： 控制該汽輪機速率之步驟包含以一預定最小速率 操作該汽輪機，其中該預定最小速率是取決於該系統壓 力差異； 控制該預旋轉葉片位置之步驟包含將該預旋轉葉 36 1297055 片定位在一預定最小位置，其中該預定最小位置是取決 於該系統壓力差異；並且 控制該熱氣體旁路閥門之步驟包含調整該熱氣體 旁路閥門位置以維持一所需的系統負載情況。 5 9.如申請專利範圍第8項之方法，其中： 對於該預旋轉葉片之該預定最小位置防止該壓縮 機在激增情況下操作；並且 對於該汽輪機之該預定最小速率是防止該壓縮機 # 在激增情況下操作。 10 10.如申請專利範圍第2項之方法，其中控制該預旋轉葉片 位置之步驟包含： 反應於該決定之系統壓力差異而決定對於該預旋 轉葉片之最小位置，其中對於該預旋轉葉片之該決定之 最小位置防止該壓縮機在激增情況下操作；並且 15 送出一控制信號至該預旋轉葉片以設定該預旋轉 葉片位置為該決定之最小位置。 ® 11.如申請專利範圍第1項之方法，其中控制該汽輪機速率 之步驟包含： 反應於該決定之系統壓力差異而決定對於該汽輪 20 機之最小速率，其中對於該汽輪機之該決定的最小速率 防止該壓縮機在激增情況下操作；並且 送出一控制信號至該汽輪機以設定該汽輪機速率 為該決定之最小速率。 12.如申請專利範圍第1項之方法，其中感測該冷卻系統負 37 l297〇55 载之-數值表不的步驟包含決定自該蒸發器離開之冷 卻液體溫度。 •如申清專利fen第1項之方法，其中決定系統壓力差異 之步驟包含： 量測一凝結器壓力； 量測一蒸發器壓力；並且 自該量測凝結器壓力減去該量測蒸發器壓力以決 定該系統壓力差異。 14·如申請專韻圍第丨項之方法，其進—步地包含反應於 °亥急冷器系統中錯誤情況之檢測而進行一超控以控制 該汽輪機速率之步驟。 15.如申请專利範圍第14項之方法，纟中於該急冷器系統中 之錯誤情況包含超出範圍外之凝結器壓力或蒸發器壓 力、超出一預定壓力設定點之汽輪機第一級壓力量測、 或超出一預定位置設定點之調節器閥門位置量測的其 中至少一種情況。 M· —種急冷器系統，其包含： 一蒸汽系統，其包含被連接於一蒸汽迴路中之一蒸 Ά供應器、一汽輪機、以及一蒸汽凝結器； 一冷卻系統，其包含被連接於一冷卻迴路中之一壓 縮機、一冷卻凝結器、以及一蒸發器，其中該壓縮機利 用該汽輪機被驅動；以及 一中央控制面板，其控制該蒸汽系統和該冷卻系統 兩者之操作，該中央控制面板包含一容量控制系統，該 38 1297055 容量控制系統被組態以反應於一離開之冷卻液體溫度 和一系統壓力差異以調整該汽輪機速率而控制該冷卻 系統之容量。 17.如申請專利範圍第16項之急冷器系統，其中： 5 該冷卻系統進一步地包含預旋轉葉片以調整流至 該壓縮機之冷卻流；並且 該容量控制系統被組態以反應於一離開之冷卻液 體溫度和一系統壓力差異而調整該預旋轉葉片位置以 控制該冷卻系統容量。 10 18.如申請專利範圍第17項之急冷器系統，其中： 該冷卻系統進一步地包含一熱氣體旁路閥門，以調 整在該冷卻系統之一高壓側和該冷卻系統之一低壓側 之間的冷卻流；並且 該容量控制系統被組態以反應於一離開之冷卻液 15 體溫度和一系統壓力差異而調整該熱氣體旁路閥門位 置以控制該冷卻系統容量。 19.如申請專利範圍第18項之急冷器系統，其中該容量控制 系統被組態以控制該預旋轉葉片，該壓縮機之熱氣體旁 路閥門和速率防止該壓縮機在激增情況下操作。 20 20.如申請專利範圍第18項之急冷器系統，其中該容量控制 系統被組態而以熱氣體旁路控制模式、預旋轉葉片控制 模式、或渦輪機速率控制模式之其中一種模式操作以控 制該冷卻系統容量。 21.如申請專利範圍第20項之急冷器系統，其中： 39 1297055 該熱氣體旁路控制模式包含以一預定最小渦輪機 速率和一預定最小預旋轉葉片位置而操作； 該預旋轉葉片控制模式包含利用一關閉之熱氣體 旁路閥門和一預定最小滿輪機速率而操作；並且 5 該渦輪機速率控制模式包含利用一關閉之熱氣體 旁路閥門和一預定最小預旋轉葉片位置而操作。 22.如申請專利範圍第16項之急冷器系統，其中該壓縮機、 冷卻凝結器、蒸發器、以及汽輪機整體地被裝設在一結 ϋ 構框架上。 10 23.如申請專利範圍第16項之急冷器系統，其中自該冷卻凝 結器被輸出之冷卻水是可操作地被連接到輸入至該蒸 汽凝結器之冷卻水。 24. —種急冷器系統，其包含： 一蒸汽系統’其包含被連接於一蒸汽迴路中之一蒸 15 汽供應器、一汽輪機以及一蒸汽凝結器； 一冷卻系統，其包含被連接於一冷卻迴路中之一壓 • 縮機、一冷卻凝結器、以及一蒸發器，其中該壓縮機利 用該汽輪機被驅動； 一渦輪機底盤，其被組態且被配置以架設該汽輪機 20 於該急冷器系統中，該渦輪機底盤包含牢固地連接該渦 輪機底盤和該壓縮機之一耦合裝置；以及 一中央控制面板，其控制該蒸汽系統和該冷卻系統 兩者之操作。 25. 如申請專利範圍第24項之急冷器系統，其中： 40 1297055 該渦輪機底盤包含一基座部分，該基座部分被組態 且被配置以支托該汽輪機之至少一部份；並且 該搞合裝置被配置而大致地垂直於該基座部分。 26. 如申請專利範圍第25項之急冷器系統，其中該壓縮機包 5 含一具有機械加工壁面的外殼並且該耦合裝置被連接 到該外殼之該機械加工壁面。 27. 如申請專利範圍第24項之急冷器系統，其中該渦輪機底 盤具有被配置而相鄰該壓縮機之第一末端以及相對於 # 第一末端之第二末端，該渦輪機底盤之第一末端被裝設 10 在該壓縮機之一架設配置上並且該渦輪機底盤之第二 末端被裝設在該蒸發器之一管片上。

41 1297055 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 10…急冷器系統 12…壓縮機 14…汽輪機 16…冷卻凝結器 18…蒸發器 20…蒸汽凝結器 22…膨脹裝置 38…供應線 40…返回線 44…熱通風井 46…冷凝氣再循環系統 48…調節器或調節器閥門 62…冷凝氣泵 63…渦輪機蒸汽環排氣閥門 64…水氣分離器 65…蒸汽凝結器真空泵 66…搞合器 67…軸封蒸汽供應閥門 68…蒸汽入口緩慢滾動旁路閥門 69…主要蒸汽入口截止閥門 70…冷卻水供應線 76…冷卻水返回線 80…預旋轉葉片 84…熱氣體旁路連接和熱氣體旁路 閥門(HGV) 90…控制面板或控制器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：