用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法专利检索-喘振裕度泵和压缩机专利检索查询-专利查询网

用以经由控制 压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法

阅读：727发布：2020-08-09

专利汇可以提供用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用以经由控制压缩机操作极限线(OLL)保护行动来控制性能的系统和方法。根据本公开的实施例，可提供控制动力站中的涡轮的方法。方法可包括接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；接收在与动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；接收与涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；以及接收在涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)。方法还可包括：将CPR与在涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数和成组的测得性能参数，可经由涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动。，下面是用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种控制动力站中的涡轮的方法，所述方法包括：
接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；
接收在与所述动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；
接收与所述涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；
接收在所述涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；
将所述CPR与所述涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；
至少部分地基于所述比较，来确定所述CPR和所述操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及
至少部分地基于所述CPR和所述操作极限压力比之间的差、所述选择的期望性能参数以及所述成组的测得性能参数，来经由所述涡轮的控制系统执行一个或多个响应行动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述涡轮的控制系统执行所述一个或多个响应行动包括：
启动入口排热流增加；
启动入口导向阀打开，其可操作来增加通过所述压缩机的空气流；以及启动燃料冲程参照抑制，其可操作来减少通往所述涡轮的燃料流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望性能参数包括以下的至少一者：
最大输出、最小热耗率或最大蒸汽生产率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CPR至少部分地基于所述压缩机的排气压力和周围压力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，成系列的所述一个或多个响应行动至少部分地基于所述选择的期望性能参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动力站的操作模式包括以下的一者：
联合循环模式、简单循环模式或联产模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述一个或多个响应行动包括：
使用基于模型的控制方法，来分析接收到的在所述涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OLL从喘振极限线偏移裕度。
9.一种系统，包括：
至少一个涡轮；
控制器，其与所述至少一个涡轮通信，且包括具有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令可操作来：
接收与动力站的操作相关联的选择的期望性能参数；
接收在与所述动力站相关联的至少一个涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；
接收与所述至少一个涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；
接收在所述至少一个涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；
将所述CPR与在当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；
至少部分地基于所述比较，来确定所述CPR和所述操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及
至少部分地基于所述CPR和所述操作极限压力比之间的差、所述选择的期望性能参数以及所述成组的测得性能参数，来经由所述至少一个涡轮的控制系统执行一个或多个响应行动。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个响应行动可进一步操作来：
启动入口排热流增加；
启动入口导向阀打开，以增加通过所述压缩机的空气流；以及
启动燃料冲程参照抑制，以减少通往所述至少一个涡轮的燃料流。

说明书全文

用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法

技术领域

[0001] 本公开的实施例大体涉及动力站，且更特别地，涉及用以经由控制压缩机操作极限线(OLL)保护行动来控制动力站性能的系统和方法。

背景技术

[0002] 动力站可包括一个或多个涡轮，诸如，例如燃气涡轮和/或蒸汽涡轮。燃气涡轮可典型地包括压缩机、燃烧器、涡轮区段和可连接到电网上的发电机。压缩机和燃烧器可产生加压气体，加压气体可传输到涡轮，在那里加压气体转换成机械能。

[0003] 与动力站相关联的控制器可管理燃气涡轮操作，以确保压缩机可得到保护免受喘振。使压缩机保持在操作极限线(OLL)之内操作的压缩机保护行动可对动力站性能有不同水平的影响。典型的动力站性能参数可包括功率输出、热耗率(其为效率的度量)、排气能量、蒸汽生产等。发明内容

[0004] 以上需要和/或问题中的一些或全部可由本公开的某些实施例解决。某些实施例可包括用以经由控制压缩机操作极限线(OLL)保护行动来控制动力站性能的系统和方法。根据本公开的一个实施例，可提供一种控制动力站中的涡轮的方法。方法可包括接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；接收在与动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；接收与涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；以及接收在涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)。方法还可包括：将CPR与在涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数和成组的测得性能参数，可经由涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动。

[0005] 根据本公开的另一个实施例，可提供一种系统。系统可包括至少一个涡轮。系统还可包括与至少一个涡轮通信的控制器。系统还可包括具有指令的存储器，指令可由计算机运行来执行操作，操作可包括：接收与动力站的操作相关联的选择的期望性能参数；接收在与动力站相关联的至少一个涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；接收与至少一个涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；接收在至少一个涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；将CPR与在当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数和成组的测得性能参数，可经由至少一个涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动。

[0006] 根据本公开的另一个实施例，可提供一种非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可包括指令，指令可由计算机运行来执行操作，操作可包括：接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；接收在与动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；接收与涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；接收在涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；将CPR与在涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数和成组的测得性能参数，可经由涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动。

[0007] 技术方案1. 一种控制动力站中的涡轮的方法，所述方法包括：接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；
接收在与所述动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；
接收与所述涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；
接收在所述涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；
将所述CPR与所述涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；
至少部分地基于所述比较，来确定所述CPR和所述操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及
至少部分地基于所述CPR和所述操作极限压力比之间的差、所述选择的期望性能参数以及所述成组的测得性能参数，来经由所述涡轮的控制系统执行一个或多个响应行动。

[0008] 技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，经由所述涡轮的控制系统执行所述一个或多个响应行动包括：启动入口排热流增加；
启动入口导向阀打开，其可操作来增加通过所述压缩机的空气流；以及
启动燃料冲程参照抑制，其可操作来减少通往所述涡轮的燃料流。

[0009] 技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述期望性能参数包括以下的至少一者：最大输出、最小热耗率或最大蒸汽生产率。

[0010] 技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述CPR至少部分地基于所述压缩机的排气压力和周围压力。

[0011] 技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，成系列的所述一个或多个响应行动至少部分地基于所述选择的期望性能参数。

[0012] 技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述动力站的操作模式包括以下的一者：联合循环模式、简单循环模式或联产模式。

[0013] 技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，执行所述一个或多个响应行动包括：使用基于模型的控制方法，来分析接收到的在所述涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数。

[0014] 技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述OLL从喘振极限线偏移裕度。

[0015] 技术方案9. 一种系统，包括：至少一个涡轮；
控制器，其与所述至少一个涡轮通信，且包括具有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令可操作来：
接收与动力站的操作相关联的选择的期望性能参数；
接收在与所述动力站相关联的至少一个涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；
接收与所述至少一个涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；
接收在所述至少一个涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；
将所述CPR与在当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；
至少部分地基于所述比较，来确定所述CPR和所述操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及
至少部分地基于所述CPR和所述操作极限压力比之间的差、所述选择的期望性能参数以及所述成组的测得性能参数，来经由所述至少一个涡轮的控制系统执行一个或多个响应行动。

[0016] 技术方案10. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个响应行动可进一步操作来：启动入口排热流增加；
启动入口导向阀打开，以增加通过所述压缩机的空气流；以及
启动燃料冲程参照抑制，以减少通往所述至少一个涡轮的燃料流。

[0017] 技术方案11. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述期望性能参数包括以下的至少一者：最大输出、最小热耗率或最大蒸汽生产率。

[0018] 技术方案12. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述CPR至少部分地基于所述压缩机的排气压力和周围压力。

[0019] 技术方案13. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，成系列的所述一个或多个响应行动至少部分地基于所述选择的期望性能参数。

[0020] 技术方案14. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述OLL从喘振极限线偏移裕度。

[0021] 技术方案15. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个响应行动至少部分地基于所述至少一个涡轮的操作模式，其中所述至少一个涡轮的操作模式包括：联合循环模式、简单循环模式和联产模式。

[0022] 技术方案16. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括基于模型的算法，其中所述基于模型的算法基于接收到的成组的测得参数。

[0023] 技术方案17. 一种非暂时性计算机可读介质，包括可由计算机运行来执行操作的指令，所述操作包括：接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数；
接收在与所述动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数；
接收与所述涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)；
接收在所述涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)；
将所述CPR与在所述涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较；
至少部分地基于所述比较，来确定所述CPR和所述操作极限压力比之间的差超过预定阈值；以及
至少部分地基于所述CPR和所述操作极限压力比之间的差、所述选择的期望性能参数和所述成组的测得性能参数，来经由所述涡轮的控制系统执行一个或多个响应行动。

[0024] 技术方案18. 根据技术方案18所述的计算机可读介质，其特征在于，所述一个或多个响应行动包括：启动入口排热流增加；
启动入口导向阀打开，以增加通过所述压缩机的空气流；以及
启动燃料冲程参照抑制，以减少通往所述涡轮的燃料流。

[0025] 技术方案19. 根据技术方案18所述的计算机可读介质，其特征在于，成系列的所述一个或多个响应行动至少部分地基于所述选择的期望性能参数。

[0026] 技术方案20. 根据技术方案18所述的计算机可读介质，其特征在于，所述期望性能参数包括以下的至少一者：最大输出、最小热耗率或最大蒸汽生产率。

[0027] 从结合附图的以下描述，本公开的其他实施例、特征和方面将变得明显。

附图说明

[0028] 因而已经以大体用语描述本公开，现在将参照附图，附图不一定按比例绘制，且在附图中：图1是示出示例环境的框图，其中可执行根据本公开的示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0029] 图2示出示例联合循环或联产系统环境，其中可执行根据本公开的示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0030] 图3示出示例简单循环系统环境，其中可执行根据本公开的示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0031] 图4是示出额外的示例环境的框图，其中可执行根据本公开的示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0032] 图5示出根据本公开的示例实施例，压缩机压力比(CPR)随通过压缩机的速度经校正的空气流变化的图表。

[0033] 图6示出根据本公开的示例实施例，燃气涡轮功率和燃气涡轮功率增量(按百分比)随用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例执行方式的周围温度变化的图表。

[0034] 图7示出根据本公开的示例实施例，燃气涡轮热耗率和燃气涡轮热耗率增量(按百分比)随用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例执行方式的周围温度变化的图表。

[0035] 图8示出根据本公开的示例实施例，燃气涡轮热耗率增量(按百分比)随用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例执行方式中的不同周围温度的燃气涡轮功率(按百分比)变化的图表。

[0036] 图9示出根据本公开的示例实施例，燃气涡轮排气能量和燃气涡轮排气能量增量(按百分比)随用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例执行方式的周围温度变化的图表。

[0037] 图10示出根据本公开的示例实施例，燃气涡轮排气能量增量(按百分比)随用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例执行方式中的不同周围温度的燃气涡轮功率(按百分比)变化的图表。

[0038] 图11是示出额外的示例环境的框图，其中可执行根据本公开的示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0039] 图12是示例控制器，其中可执行根据本公开的另一个示例实施例的用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。

[0040] 零件清单100–系统环境
105–动力站
110–压缩机
120–涡轮区段
130–燃烧器
140–燃气涡轮发电机
150–电网
160–燃气涡轮
170–蒸汽涡轮
172–蒸汽涡轮区段
174–蒸汽涡轮发电机
180–控制器
190–选择的期望性能参数
195–成组的测得性能参数
200–联合循环或联产系统环境
210–入口导管
220–燃气涡轮排气口
230–入口排热歧管
240–热回收蒸汽发电机
242–通往环境的排气口
244–给水
246–高压高温蒸汽
248–供处理的蒸汽
249–通往冷凝器的排出蒸汽
250–IBH阀
260–燃料控制阀
270–入口导向导叶(IGV)
280–燃料
290–入口排热流(流1)
292–燃料流(流2)
294–排气流/温度
300–简单循环系统环境
400–示例系统执行方式
410–动力站操作模式
415–期望性能参数
420–最小化热耗率
430–最大化功率
440–最大化蒸汽生产
450–一个或多个响应行动
452–基于模型的算法
458–减少燃料冲程参照(FSR)
500–图表
510–压缩机压力比(CPR)
520–速度经校正的空气流，按磅质量/秒
530–当前操作状况下的CPR
540–操作极限线
550–喘振线
560–裕度
600–图表
610–燃气涡轮功率，按兆瓦
620–周围温度，按°F
630–入口排热流开启
640–入口排热流未开启且FSR抑制开启
650–功率增量百分比
660–y轴增量百分比
700–图表
710–气体热耗率，按BTU/kWh
720–周围温度，按°F
730–入口排热流开启
740–入口排热流未开启且FSR抑制开启
750–热耗率增量百分比
760–y轴增量百分比
800–图表
810–气体热耗率增量百分比
820–燃气涡轮功率增量百分比
900–图表
910–排气能量，按MMBTU/小时
920–周围温度，按°F
930–入口排热流开启
940–入口排热流未开启且FSR抑制开启
950–排气能量增量百分比
960–y轴增量百分比
1000–图表
1010–气体热排气能量增量，按百分比
1020–燃气涡轮功率增量，按百分比
1100–过程
1110–框
1120–框
1130–框
1140–框
1150–框
1160–框
1170–框
1205–处理器
1210–通信连接
1215–输入装置
1220–输出装置
1225–存储器
1226–操作系统
1227–用以控制压缩机OLL保护的模块
1230–可移除的存储器
1235–不可移除的存储器。

具体实施方式

[0041] 以下详细描述包括对附图的参照，附图形成详细描述的部分。附图根据示例实施例来描绘说明。这些示例实施例在本文也称为“示例”，足够详细地描述这些示例实施例，以使得本领域技术人员能够实践本主题。可组合示例实施例，可利用其他实施例，或可在结构、逻辑和电气方面作出改变，而不偏离请求保护的主题的范围。因此，不应在限制意义上理解以下详细描述，且范围由所附权利要求和它们的等效物限定。相似标号贯穿图指的是相似的元件。

[0042] 本文描述的某些实施例涉及用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法。例如，如将在本文更详细地描述的那样，可接收与动力站的操作模式相关联的选择的期望性能参数。还可接收在与动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数。此外，可接收与涡轮相关联的压缩机的操作极限线(OLL)和在涡轮的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)。可将CPR与在涡轮的当前操作状况下的OLL上的操作极限线压力比进行比较。至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值。此外，至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数和成组的测得性能参数，可经由涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动。

[0043] 与本文的某些实施例相关联的一个或多个技术效果可包括(但不限于)提高动力站或燃气涡轮的操作灵活性。提高燃气涡轮或动力站的操作灵活性可使得客户能够基于周围状况的变化、电网约束等来操作燃气涡轮或动力站。下面提供关于用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法的各种示例实施例的详细描述。

[0044] 图1描绘了执行用以控制动力站105中的涡轮(诸如燃气涡轮160或蒸汽涡轮170)的某些方法和系统的示例系统100。根据本公开的示例实施例，系统100可包括动力站105，动力站105可包括可产生功率的一个或多个燃气涡轮160、可产生功率的一个或多个蒸汽涡轮170、可控制动力站105和/或燃气涡轮160和蒸汽涡轮170的一个或多个控制器180、以及可接收和传输来自燃气涡轮发电机(GT发电机140)和蒸汽涡轮发电机(ST发电机174)的功率的电网150。燃气涡轮160还可包括压缩机区段110，压缩机区段110可压缩可输送到燃烧器130的周围空气(未显示)，在那里可添加燃料(未显示)来实现燃烧。高压燃烧产物可膨胀通过涡轮区段120，以在GT发电机140处产生功率，且所得的排气能量(未显示)可进一步在热回收蒸汽发电机(HRSG，图1中未显示)中回收。蒸汽涡轮170包括至少一个ST区段172，ST区段172可使来自HRSG(未显示)的高压蒸汽膨胀，以在ST发电机174处产生功率。

[0045] 控制器180可与动力站105、燃气涡轮160和蒸汽涡轮170通信。控制器180还可接收来自动力站操作者的输入，诸如，例如选择的期望性能参数190。此外，控制器180可接收来自动力站构件的操作数据，诸如，例如燃气涡轮数据和蒸汽涡轮数据。

[0046] 根据本公开的实施例，控制器180可包括具有计算机可读指令的存储器，其可接收与动力站105的操作模式相关联的选择的期望性能参数190。选择的期望性能参数190可由动力站处的操作者作出，或可远程地作出。动力站的操作模式可包括：联合循环模式，其中燃气涡轮160可与蒸汽涡轮170联接，以产生可输送到电网150的联合功率；简单循环模式，其中燃气涡轮160可独自产生可输送到电网150的功率；或联产模式，其中燃气涡轮160可联接到一个或多个HRSG(未显示)上，且除了来自燃气涡轮的功率之外，从HRSG产生的蒸汽可输出到外部过程(未显示)。联产模式还可包括蒸汽涡轮170，蒸汽涡轮170可包括抽取蒸汽，除了产生用于电网150的功率之外，抽取蒸汽可输出到外部过程。动力站105的操作模式还可包括以全功率操作(也称为基本负载操作)、以部分功率操作(也称为部分负载操作)或以孤岛模式操作。

[0047] 控制器180还可接收在至少一个涡轮(诸如燃气涡轮160)的当前操作状况下的成组的测得性能参数195。此外，控制器180可接收压缩机(110)的操作极限线(OLL)和在至少一个涡轮(例如，燃气涡轮160)的当前操作状况下的压缩机压力比(CPR)。

[0048] 压缩机110的OLL可为曲线，其限定压缩机110的操作边界且可随CPR和速度经校正的空气流(图1中未显示)变化。OLL可从压缩机110的喘振极限偏移裕度，裕度可基于燃气涡轮160的操作模式。

[0049] CPR可至少部分地基于压缩机110的排放压力(Pdisch)和周围压力(Pamb)。作为简化，CPR可由以下公式表示：CPR = Pdisch/Pamb。

[0050] 控制器180还可将CPR与在当前操作状况下的OLL上的操作极限压力比进行比较。至少部分地基于该比较，可确定CPR和操作极限压力比之间的差超过预定阈值。此外，至少部分地基于CPR和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数190和成组的测得性能参数195，可执行一个或多个响应行动(图1中未显示)。

[0051] 如期望的那样，本公开的实施例可包括具有比图1中显示的更多或更少的构件的系统100。另外，系统100的某些构件可组合在本公开的各种实施例中。仅仅以示例的方式提供图1的系统100。

[0052] 现在参照图2，显示了可包括处于动力站105的联合循环或联产操作模式中的系统200的本公开的示例实施例。如图2中显示的那样，在某些实施例中，与燃气涡轮160相关联的额外细节可包括：入口排热(IBH)歧管230；以及IBH阀250，其可调整再循环空气从压缩机
110排放回到入口导管210中；入口导向导叶(IGV)270，其可调整通往压缩机110的空气流；
燃料控制阀260，其可调整喷射到燃气涡轮160的燃料280的量，以及燃气涡轮220的排气流的量，可在热回收蒸汽发电机(HRSG)240处从排气流中进一步抽取能量。HRSG可从GT排气口
220回收能量，以将给水244转换成高压高温蒸汽246，蒸汽246可在蒸汽涡轮区段172中膨胀而产生功率。在动力站105的联产操作模式中，高压高温蒸汽246还可发送到下游过程，如图
2中通往过程246的蒸汽指示的那样。

[0053] 在某些实施例中，IGV 270可为在压缩机上游的单排叶片。在某些其他实施例中，IGV 270可包括可变的成排导叶，在这种情况下，可变的成排导叶可称为可变导向导叶(VGV)。一些燃气涡轮160可具有多排IGV 270或VGV。

[0054] 再次参照图2，还显示了至控制器180的输入信号以及从控制器180到IBH阀250、IGV 270和燃料控制阀260的输出信号，以便执行一个或多个响应行动。控制器180可基于来自流1工作站290的流反馈和到IBH阀250的位置命令来管理IBH流。类似地，可经由到燃料控制阀260的位置命令以及来自流2工作站292的对应的流反馈信号，来管理通往燃气涡轮160的燃料流。控制器可基于位置命令来管理IGV 270位置。另外，还可从GT排气口220处的流/临时工作站294获得流或温度反馈。

[0055] 在图2中显示的系统的示例执行方式中，基于选择的期望性能参数190，可经由涡轮的控制系统来执行一个或多个响应行动，诸如，例如经由燃气涡轮160的控制器180，一个或多个行动指的是：借助于增大IBH阀250的打开来启动IBH流增加，启动IGV 270打开，这可增加通过压缩机110的空气流，且随后可使得燃气涡轮排气流220增加，以及启动燃料冲程参照(FSR)抑制，这可引起减少通往燃气涡轮160的燃料流(流2，292)。

[0056] 现在参照图3，显示了可包括处于动力站105的简单循环操作模式的示例系统300的本公开的示例实施例。与图2的示例系统形成对比，示例系统300不包括HRSG 240、ST区段172或通往过程的蒸汽248。在动力站105的简单循环操作模式中，仅仅燃气涡轮160操作来产生功率。控制器180以及燃气涡轮160和相关联的控制回路的其余功能性可与图2的前述描述中描述的那些相同。

[0057] 现在参照图4，显示了可包括图1的系统100的示例执行方式400的本公开的示例实施例。基于GT操作模式(例如，简单循环或联合循环或联产)选择框410，可选择一个或多个期望性能参数415。期望性能参数可包括(但不限于)，最小化热耗率420、最大化输出430和最大化蒸汽生产440。其他期望性能参数可包括(但不限于)，最小化环境排放、最小化水消耗等。基于选择的期望性能参数190，可执行一个或多个响应行动450。一个或多个响应行动450可包括(但不限于)，通过打开IBH阀250来启动IBH流增加，启动IGV 270打开(这可增加通过压缩机110的空气流)，以及启动FST抑制(这可减少通往涡轮(燃气涡轮160)的燃料280流(流2，292))。待执行的一个或多个响应行动190的顺序可至少部分地基于选择的期望性能参数190。作为示例，如果选择最大化输出430作为期望性能参数190，则执行压缩机110 OLL保护的顺序可包括，首先打开IBH阀250，然后启动IGV 270打开，且最后减少通往燃气涡轮160的燃料流(流2，292)。在其他实施例中，如果选择不同的期望性能参数，诸如，例如最大化蒸汽生产440，则一个或多个响应行动450的顺序可不同。

[0058] 再次参照图4，执行一个或多个响应行动还可包括，使用基于模型的控制方法452来分析接收到的在涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数(图1的195)，其中基于模型的控制方法452可确定可执行的一个或多个响应行动的顺序和数量。

[0059] 现在参照图5，显示了示出根据本公开的示例实施例的示例压缩机图的图表500。如图5中显示的那样，图表500可包括对应于压缩机压力比(CPR)的y轴510和对应于速度经校正的空气流(按磅(lb)每秒)的x轴520。操作极限线(OLL)540可从喘振线偏移裕度560。还指示了在当前操作状况530下的CPR。根据本公开的示例实施例，控制动力站中的涡轮的方法可包括，将当前操作状况530下的CPR与在涡轮(诸如燃气涡轮160)的当前操作状况下的OLL 540上的操作极限压力比进行比较。

[0060] 图6和图7描绘了用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的方法及其分别对燃气涡轮功率和燃气涡轮热耗率的影响的示例实施例。

[0061] 现在参照图6，显示了图表600，它示出了用以经由控制压缩机OLL保护行动来优化性能的方法的示例执行方式。如图6中显示的那样，图表600可包括对应于燃气涡轮160功率(按兆瓦(MW))的主y轴610、对应于燃气涡轮160功率的增量百分比的副y轴660和对应于周围温度(按华氏度(°F))的x轴620。在该示例执行方式中，一个或多个响应行动450可包括入口排热开启630的情况，以及入口排热流未开启、但用FSR抑制640来控制压缩机110 OLL保护的备选情况。如图4中指示的那样，入口排热流未开启、FSR抑制640的备选情况和入口排热流开启630的第一种情况之间的功率增量百分比650随着周围温度而提高。

[0062] 现在参照图7，显示了图表700，它示出了用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的方法的与图6中相同的示例执行方式，其中图表700可包括对应于燃气涡轮160热耗率(按BTU/kWh)的主y轴710、对应于燃气涡轮160热耗率的增量百分比的副y轴760和对应于周围温度(按华氏度(°F))的x轴720。如图7中指示的那样，关于入口排热流开启730以及入口排热流未开启、FSR抑制740的曲线显示了不同的趋势，且可观察到两种情况之间的热耗率增量百分比750在低的周围温度720状况下具有最小值。

[0063] 现在参照图8，显示了图表800，它示出用以在各种周围温度状况下IBH流开启的情况下，经由控制压缩机110 OLL保护行动来控制性能的方法的示例执行方式。图表800可包括对应于燃气涡轮160热耗率增量(按百分比)的y轴810(如图7的副y轴)，以及对应于燃气涡轮功率(按百分比)的x轴820。图表800描绘在IBH开启(630或730)的情况下执行OLL保护行动的影响随着各种周围温度状况的燃气涡轮部分负载变化，各种周围温度状况是大约-20华氏度(°F)、大约20华氏度(°F)、大约59华氏度(°F)、大约90华氏度(°F)和大约120华氏度(°F)。

[0064] 图9显示图表900，它示出了用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的方法的另一个示例执行方式。如图9中显示的那样，图表900可包括对应于燃气涡轮160排气能量(按MMBtu/小时)的主y轴910、对应于燃气涡轮160排气能量的增量百分比的副y轴960和对应于周围温度(按华氏度)的x轴920。如图9中描绘的那样，在较低的周围温度下，在入口排热流开启930的情况和入口排热流未开启、FSR抑制940的情况之间的排气能量950的增量百分比(负值)增加。

[0065] 现在参照图10，显示了图表1000，它示出了在各种周围温度状况下IBH流开启(930)的情况下，用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的方法的示例执行方式。图表1000可包括对应于燃气涡轮160排气能量增量(按百分比)的y轴1010(如图9中的副y轴)和对应于燃气涡轮功率(按百分比)的x轴1020。图表1000描绘了在IBH开启(930)的情况下执行OLL保护行动的影响随各种周围温度状况的燃气涡轮部分负载变化，各种周围温度状况为大约-20华氏度(°F)、大约20华氏度(°F)、大约59华氏度(°F)、大约90华氏度(°F)和大约120华氏度(°F)。

[0066] 现在参照图11，显示了根据本公开的示例实施例，用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的示例方法1100的流程图。方法1100可与各种系统相关联起来使用，诸如图1中示出的系统100、图2中示出的系统200、图3中示出的系统300和/或图4中示出的系统400。

[0067] 方法1100可在框1110处开始。在框1110处，可接收与动力站410的操作模式相关联的选择的期望性能参数190。接下来，在框1120处，方法1100可包括接收在与动力站相关联的涡轮的当前操作状况下的成组的测得性能参数195。在框1130处，方法1100还可包括接收与涡轮(诸如，例如图1的燃气涡轮160)相关联的压缩机110的操作极限线(OLL)540。接着在框1140处，方法1100还可包括接收在涡轮160的当前操作状况530下的压缩机压力比(CPR)。在框1150处，方法1100可包括将CPR与在涡轮的当前操作状况下的OLL 540上的操作极限压力比进行比较。进一步在框1160处，方法1100可包括至少部分地基于框1150中的比较来确定CPR 530和操作极限压力比之间的差超过预定阈值。此外，在框1170处，方法1100可包括至少部分地基于CPR 530和操作极限压力比之间的差、选择的期望性能参数190和成组的测得性能参数195，经由涡轮的控制系统(诸如，例如图1的控制器180)来执行一个或多个响应行动450。

[0068] 现在关注图12，它示出了根据本公开的某些实施例，构造成用于执行用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法的示例控制器180。控制器可包括处理器1205，以运行某些操作方面，这些操作方面与根据本公开的某些实施例，执行用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法相关联。处理器1205可能能够与存储器1225通信。可使用合适的硬件、软件、固件或它们的组合来执行和操作处理器1205。软件或固件执行方式可包括用任何适当的编程语言编写的计算机可运行或机器可运行的指令，以实行所描述的各种功能。在一个实施例中，与功能块语言相关联的指令可存储在存储器1225中且由处理器1205运行。

[0069] 存储器1225可用来存储程序指令，程序指令可加载到处理器1205中且可由它运行，且存储器1225可用来存储在运行这些程序期间产生的数据。取决于控制器180的构造和类型，存储器1225可为易失性(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性(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的存储1230和/或不可移除的存储1235，包括(但不限于)磁存储、光盘、和/或磁带存储。硬盘驱动器及其相关联的计算机可读介质可对计算机可读指令、数据结构、程序模块、和装置的其他数据提供非易失性存储。在一些执行方式中，存储器1225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。

[0070] 存储器1225、可移除的存储1230和不可移除的存储1235全部都是计算机可读存储介质的示例。例如，计算机可读存储介质可包括易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，它们以任何方法或技术执行，以存储信息，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。可存在的额外类型的计算机存储介质包括(但不限于)可编程随机存取存储器(PRAM)、SRAM、DRAM、RAM、ROM、可电擦除的可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储器技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置，或可用来存储期望信息且可由装置访问的任何其他介质。任何以上的组合还应当包括在计算机可读介质的范围之内。

[0071] 控制器180还可包括一个或多个通信连接1210，通信连接1210可允许控制装置(未显示)与能够与控制器180通信的装置或装备通信。控制器还可包括计算机系统(未显示)。还可经由各种数据通信通道或端口来建立连接，诸如USB或COM端口，以接收将控制器180连接到网络上的各种其他装置上的电缆。在一个实施例中，控制器180可包括使得控制器180能够与网络上的其他装置通信的以太网驱动器。根据各种实施例，可经由网络上的有线和/或无线连接来建立通信连接1210。

[0072] 控制器180还可包括一个或多个输入装置1215，诸如键盘、鼠标、笔、声音输入装置、手势输入装置、和/或触摸输入装置。它还可包括一个或多个输出装置1220，诸如显示器、打印机和/或扬声器。

[0073] 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、或在数据信号内传输的其他数据，诸如载波或其他传输。然而如本文使用，计算机可读存储介质不包括计算机可读通信介质。

[0074] 转到存储器1225的内容，存储器1225可包括(但不限于)操作系统(OS)1226和用于执行本文公开的特征和方面的一个或多个应用程序或服务。这样的应用或服务可包括用以控制压缩机操作极限保护1227的模块，来运行用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的某些系统和方法。用以控制压缩机操作极限保护1227的模块可驻留在存储器1225中，或可独立于控制器180。在一个实施例中，用以控制压缩机操作极限保护1227的模块可由软件执行，可用可构造的控制块语言的方式提供软件，且软件可存储在非易失性存储器中。当由处理器1205运行时，用以控制压缩机操作极限保护1227的模块可执行与本公开中描述的控制器180相关联的各种功能性和特征。

[0075] 如期望的那样，本公开的实施例可包括具有比图12中示出的更多或更少的构件的控制器180。另外，图12的控制器180的某些构件可组合在本公开的各种实施例中。图12的控制器180仅仅以示例的方式提供。

[0076] 参照根据示例实施例的系统、方法、设备和计算机程序产品的框图。将理解，框图中的至少一些框和框图中的框的组合可至少部分地由计算机程序指令执行。这些计算机程序指令可加载到通用计算机、专用计算机、基于硬件的专用计算机或其他可编程数据处理设备中来产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上运行的指令产生用于执行所论述的框图中的至少一些框或框图中的框的组合的功能性的手段。

[0077] 这些计算机程序指令也可存储在非暂时性计算机可读存储器中，计算机程序指令可指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生工业制品，包括执行框或多个框中规定的功能的指令手段。计算机程序指令还可加载到计算机或其他可编程数据处理设备中，以使成系列的操作步骤在计算机或其他可编程设备上实行，以产生计算机执行的过程，使得在计算机或其他可编程设备上运行的指令提供用于执行框或多个框中规定的功能的任务、动作、行动或操作。

[0078] 可通过在计算机的操作系统上运行的应用程序来执行本文描述的系统的一个或多个构件和方法的一个或多个元件。它们还可用其他计算机系统构造实践，包括手持装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费者电子器件、微型计算机、大型计算机等。

[0079] 应用程序是本文描述的系统和方法的构件，它可包括执行某些抽象数据类型和实行某些任务或行动的例程、程序、构件、数据结构等。在分布式计算环境中，应用程序(整体或部分地)可位于本地存储器或其他存储中。另外或备选地，应用程序(整体或部分地)可位于远程存储器或存储中，以允许有任务可由通过通信网络链接的远程处理装置实行的情形。

[0080] 由于受益于前述描述和相关联的附图中介绍的教导，将想到本文阐述的与这些描述有关的示例描述的许多修改和其他实施例。因而，将理解的是，本公开可体现为许多形式，且不应局限于上面描述的示例实施例。

[0081] 因此，要理解的是，本公开不局限于公开的具体实施例且修改和其他实施例意于包括在所附权利要求的范围之内。虽然在本文采用了具体用语，但仅在一般和描述性意义上使用它们，且不是为了限制目的。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于喘振控制的方法和系统	2020-05-14	909
离心式压气机内循环装置	2020-05-24	902
涡轮增压系统压气机风量分配控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置	2020-05-25	259
基于稳定性估计与预测的航空发动机气动稳定性主动复合控制方法	2020-05-23	785
一种COREX煤气压缩机的防喘振预警控制方法	2020-05-21	758
涡轮增压系统压气机风量快速控制的喘振保护方法及实现该方法的喘振保护装置	2020-05-25	399
一种涡轮增压系统压气机风量切换控制的喘振保护方法	2020-05-18	563
用于检测压缩机中的喘振和重设喘振裕度的装置和方法	2020-05-11	415
透平压缩机喘振的自动测试方法	2020-05-17	421
燃气轮机的喘振裕度控制方法和燃气轮机的抽气装置	2020-05-13	453

用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法

用以经由控制压缩机OLL保护行动来控制性能的系统和方法

技术领域

背景技术

附图说明

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：