用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的冷卻流體流控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體涉及蒸汽渦輪系統(tǒng)。更具體而言，本公開涉及用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的高壓渦輪區(qū)段的冷卻流體流控制系統(tǒng)和相關(guān)的程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的蒸汽渦輪系統(tǒng)通常用于產(chǎn)生用于例如發(fā)電機的功率。更具體而言，工作流體(諸如蒸汽)傳統(tǒng)上被迫穿過成組的蒸汽渦輪葉片，葉片聯(lián)接到蒸汽渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子上。工作流體對葉片的力使那些葉片(以及聯(lián)接的轉(zhuǎn)子本體)旋轉(zhuǎn)。在許多情況下，轉(zhuǎn)子本體聯(lián)接到電機(諸如發(fā)電機)的驅(qū)動軸上。在這方面，啟動蒸汽渦輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)可啟動發(fā)電機中的驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)，并且使發(fā)電機產(chǎn)生電流(其與功率輸出相關(guān)聯(lián))。
[0003]蒸汽渦輪在運行期間產(chǎn)生的功率量可至少部分地依賴于流過系統(tǒng)的工作流體(例如，蒸汽)的溫度。也就是說，流過蒸汽渦輪系統(tǒng)的工作流體的溫度越高，蒸汽渦輪系統(tǒng)產(chǎn)生的功率的量越大。但是，隨著工作流體的溫度的提高和蒸汽渦輪系統(tǒng)的內(nèi)部溫度的提高，在蒸汽渦輪系統(tǒng)內(nèi)的不合需要的作用的風(fēng)險也提高。更具體而言，當(dāng)工作流體的溫度超過預(yù)定的合乎需要的溫度時，蒸汽渦輪系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)部構(gòu)件的不合需要的缺陷(諸如變形或“蠕變”)的風(fēng)險顯著提高。
[0004]為了提供在升高的壓力和溫度狀態(tài)下(例如，處于超臨界或甚至特超臨界狀況)運行的蒸汽渦輪系統(tǒng)和防止上面描述的負(fù)面影響，現(xiàn)在對新的系統(tǒng)提供冷卻系統(tǒng)，以在運行期間將冷卻流體提供給蒸汽渦輪系統(tǒng)的高壓渦輪區(qū)段的輪空間。更具體而言，冷卻系統(tǒng)可在運行期間將冷卻流體提供給例如高壓(HP)渦輪區(qū)段的輪空間和包圍轉(zhuǎn)子的HP渦輪區(qū)段的區(qū)域。冷卻系統(tǒng)的冷卻流體可顯著調(diào)整蒸汽渦輪系統(tǒng)的輪空間的內(nèi)部溫度，以防到達不合需要的溫度。這樣調(diào)整內(nèi)部溫度可最終防止蒸汽渦輪系統(tǒng)和/或蒸汽渦輪系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)件受到高溫度蒸汽的不利影響。
[0005]已經(jīng)開發(fā)冷卻系統(tǒng)來調(diào)整冷卻流體的內(nèi)部溫度。但是，HP渦輪區(qū)段溫度也可通過提供給HP渦輪區(qū)段的冷卻流體的流率基于系統(tǒng)的運行特性來控制。但是，因為運行特性隨著時間的推移而改變(例如，內(nèi)部溫度波動、由于磨損產(chǎn)生的間隙變化、變化的負(fù)載等)，新的冷卻系統(tǒng)可提供可使蒸汽渦輪系統(tǒng)由于冷卻流體的不合需要的高流率而過度冷卻或欠冷卻的冷卻流體。在這個情況下，新的冷卻系統(tǒng)也可臨時降低蒸汽渦輪系統(tǒng)效率且最終降低系統(tǒng)產(chǎn)生的功率的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供了一種用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段的冷卻流體流控制系統(tǒng)和相關(guān)的程序產(chǎn)品。在一個實施例中，系統(tǒng)包括至少一個計算裝置，其可操作地連接到冷卻系統(tǒng)上。計算裝置可構(gòu)造成通過執(zhí)行包括下者的動作來控制冷卻系統(tǒng)供應(yīng)到蒸汽渦輪系統(tǒng)的冷卻流體的流率:以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，分段線性關(guān)系包括淹沒(flooded)流率，在該淹沒流率以上，輪空間溫度變得對提高的流率不敏感。計算裝置還基于測量的流率和模型，而周期性地修改供應(yīng)到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0007]本發(fā)明的第一方面包括一種系統(tǒng)，其包括:至少一個計算裝置，其可操作地連接到蒸汽渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段的冷卻系統(tǒng)上，以控制冷卻系統(tǒng)供應(yīng)到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，至少一個計算裝置執(zhí)行包括下者的動作:以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，分段線性關(guān)系包括淹沒流率，在該淹沒流率以上，輪空間溫度變得對提高的流率不敏感；接收流率的測量值；以及基于測量的流率和模型來周期性地修改供應(yīng)到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0008]本發(fā)明的第二方面包括一種存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)上的程序產(chǎn)品，其用于控制冷卻系統(tǒng)供應(yīng)到蒸汽渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)包括程序代碼，用于使計算機系統(tǒng):以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，分段線性關(guān)系包括淹沒流率，在該淹沒流率以上，輪空間溫度變得對提高的流率不敏感；接收流率的測量值；以及基于測量的流率和模型，而周期性地修改供應(yīng)到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0009]本發(fā)明的第三方面包括一種蒸汽渦輪系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)，其包括:至少一個流量閥，其用于控制從冷卻流體源到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體流；以及至少一個計算裝置，其可操作地連接到至少一個流量閥上，以控制供應(yīng)到輪空間的冷卻流體的流率，至少一個計算裝置執(zhí)行包括下者的動作:以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，分段線性關(guān)系包括淹沒流率，在該淹沒流率以上，輪空間溫度變得對提高的流率不敏感；接收流率的測量值；以及基于測量的流率和模型，而周期性地修改供應(yīng)到渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0010]技術(shù)方案1.一種系統(tǒng)，包括:
至少一個計算裝置，其可操作地連接到蒸汽渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段的冷卻系統(tǒng)上，以控制所述冷卻系統(tǒng)對所述渦輪區(qū)段的輪空間供應(yīng)的冷卻流體的流率，所述至少一個計算裝置執(zhí)行包括下者的動作:
以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，所述分段線性關(guān)系包括淹沒流率，在所述淹沒流率以上，所述輪空間溫度對提高的流率變得不敏感；
接收流率的測量值；以及
基于測量的流率和模型而周期性地修改供應(yīng)到所述渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0011]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述建?；谙抡咧械闹辽僖粋€:所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的負(fù)載，以及所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的間隙估計值。
[0012]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述建模包括:
初步估計敏感度；以及
在所述渦輪區(qū)段的運行期間重新建模，從而更新模型，以處理所述敏感度的模型中的任何誤差。
[0013]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的負(fù)載變化超過負(fù)載變化閾值而進行所述周期性地修改。
[0014]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于所述負(fù)載超過所述負(fù)載變化閾值，而重新建模，其中所述建模包括:
響應(yīng)于所述負(fù)載的提高而提高所述敏感度；以及響應(yīng)于所述負(fù)載的降低而降低所述敏感度。
[0015]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于經(jīng)過預(yù)定時長而進行所述周期性地修改。
[0016]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性地修改包括: 響應(yīng)于所述敏感度反復(fù)地低于敏感度閾值，而降低所述流率直到所述敏感度超過所述敏感度閾值或直到所述流率到達系統(tǒng)最小流率；以及
響應(yīng)于所述敏感度反復(fù)地超過所述敏感度閾值，而提高所述流率直到所述敏感度低于所述敏感度閾值或直到所述流率到達系統(tǒng)最大流率。
[0017]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性地修改包括: 響應(yīng)于所述敏感度低于敏感度閾值，而降低所述流率直到所述敏感度超過所述敏感度閾值或直到所述流率到達系統(tǒng)最小流率；以及
響應(yīng)于所述敏感度超過所述敏感度閾值，而提高所述流率直到所述敏感度低于所述敏感度閾值或直到所述流率到達系統(tǒng)最大流率。
[0018]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輪空間為特超臨界蒸汽渦輪系統(tǒng)的高壓渦輪區(qū)段的輪空間。
[0019]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括至少一個閥，其可操作地連接到所述至少一個計算裝置上，以修改所述冷卻流體的流率。
[0020]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括流率監(jiān)測器，其定位成測量流率且可操作地連接到所述至少一個計算裝置上。
[0021]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括至少一個溫度傳感器，其定位成測量所述輪空間溫度且可操作地連接到所述至少一個計算裝置上。
[0022]技術(shù)方案13.—種存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)上的程序產(chǎn)品，其用于控制冷卻系統(tǒng)供應(yīng)到蒸汽渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)包括程序代碼，以使所述計算機系統(tǒng):
以分段線性關(guān)系的形式對輪空間溫度對流率變化的敏感度建模，所述分段線性關(guān)系包括淹沒流率，在所述淹沒流率以上，所述輪空間溫度變得對提高的流率不敏感；
接收所述流率的測量值；以及
基于測量的流率和模型，而周期性地修改供應(yīng)到所述渦輪區(qū)段的輪空間的冷卻流體的流率，以使其逼近最小淹沒流率。
[0023]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的程序產(chǎn)品，其特征在于，所述建?；谙抡咧械闹辽僖粋€:所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的負(fù)載，以及所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的間隙估計值。
[0024]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的程序產(chǎn)品，其特征在于，所述建模包括: 初步估計所述敏感度；以及
在所述蒸汽渦輪的運行期間重新建模，從而更新模型，以處理所述敏感度的模型中的任何誤差。
[0025]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的程序產(chǎn)品，其特征在于，響應(yīng)于所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的負(fù)載變化超過負(fù)載變化閾值而進行所述周期性地修改。
[0026]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的程序產(chǎn)品，其特征在于，響應(yīng)于所述負(fù)載超過所述負(fù)載變化閾值，而重新建模，其中所述建模包括