降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010552088.X

申请日:

2010.11.10

公开号:

CN102061947A

公开日:

2011.05.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01D 17/00申请日:20101110|||公开

IPC分类号:

F01D17/00; F01K17/00

主分类号:

F01D17/00

申请人:

通用电气公司

发明人:

N·H·桑切斯; D·A·斯塔森科

地址:

美国纽约州

优先权:

2009.11.10 US 12/615306

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

严志军;谭祐祥

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内容摘要

本发明涉及降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统。提供了一种用于提高具有抽取系统(108)的涡轮机(102)的效率的方法(200)和系统。抽取系统(108)可具有多个抽取端口(120),从该多个抽取端口(120)中抽出涡轮机(102)的工作流体,以满足独立过程的抽取负载需求。方法(200)和系统可使得控制系统(110)能够最优地确定从哪个抽取端口(120)中抽出工作流体,以满足抽取负载需求。可通过使用关于负载需求的数据来确定最优位置,其中,抽取负载需求在操作上可与涡轮机负载不同。

权利要求书

1: 一种提高涡轮机 (102) 的调节效率的方法 (200), 所述方法 (200) 包括 : 提供包括抽取系统 (108) 的涡轮机 (102), 所述抽取系统 (108) 包括多个端口 (120) ; 确定抽取负载需求 (220), 所述抽取负载需求包括由所述抽取系统 (108) 从所述涡轮 机 (102) 中抽出的流体的物理需求 ; 确定涡轮机负载需求 (230) ; 以及 从所述多个端口 (120) 中选择最佳端口 (240) ; 其中, 确定所述最佳端口的步骤 (240) 包括 : 使用关于所述涡轮机负载需求的数据 ; 并 且其中, 所述抽取负载需求由独立于所述涡轮机负载需求的独立过程确定。
2: 根据权利要求 1 所述的方法 (200), 其特征在于, 所述方法 (200) 进一步包括在所述 涡轮机 (102) 操作时持续地选择所述最佳端口 (240)。
3: 根据权利要求 2 所述的方法 (200), 其特征在于, 所述涡轮机 (102) 包括蒸汽涡轮。
4: 根据权利要求 3 所述的方法 (200), 其特征在于, 所述抽取系统 (108) 移除流过所述 蒸汽涡轮的蒸汽的一部分。
5: 根据权利要求 4 所述的方法 (200), 其特征在于, 所述物理需求包括以下中的至少一 个: 压力、 温度、 流率或它们的组合。
6: 根据权利要求 2 所述的方法 (200), 其特征在于, 所述方法 (200) 进一步包括使用级 联过程来 : 确定使用所述多个端口 (120) 中的哪个, 以便满足所述涡轮机负载需求和所述 抽取负载需求。
7: 根据权利要求 6 所述的方法 (200), 其特征在于, 在所述涡轮机 (102) 操作时, 持续 地执行所述级联过程。
8: 一种用于提高涡轮机 (102) 的调节效率的系统, 所述系统包括 : 包括抽取系统 (108) 的涡轮机 (102), 其中, 所述抽取系统 (108) 包括位于所述涡轮机 的各处的多个抽取端口 (120) ; 以及 构造成以便执行以下步骤的控制系统 (110) : 确定抽取负载需求 (220), 所述抽取负载需求包括由所述抽取系统 (108) 从所述涡轮 机 (102) 中抽出的流体的物理需求 ; 确定所述涡轮机 (102) 的负载需求 (230) ; 以及 选择所述多个抽取端口 (120) 的最佳端口 (240) ; 其中, 选择所述最佳端口的步骤 (240) 包括 : 使用关于所述负载需求的数据 ; 并且其 中, 所述抽取负载需求由独立于所述涡轮机负载需求的抽取过程确定。
9: 根据权利要求 8 所述的系统, 其特征在于, 所述涡轮机 (102) 包括蒸汽涡轮 ; 并且其 中, 抽取系统 (108) 移除在与所述蒸汽涡轮相关联的蒸汽路径中流动的蒸汽的一部分。
10: 根据权利要求 9 所述的系统, 其特征在于, 所述控制系统 (110) 进一步执行以下步 骤: 使用级联过程来确定使用所述多个抽取端口 (120) 中的哪个, 以便满足所述负载需求 和所述抽取负载需求。

说明书


降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统

    技术领域 本发明涉及具有抽取系统的涡轮机 ; 并且更具体而言, 涉及用于在抽取系统操作 时减小对涡轮机的效率的影响的方法和系统。
     背景技术 涡轮机包括例如但不限于蒸汽涡轮、 燃气涡轮等。涡轮机可采用抽取系统来移除 一些涡轮机工作流体 ( 蒸汽等 ), 以在独立过程中使用。 独立过程可包括但不限于区域加热 应用、 化学加工、 煤气化、 油加热和雾化等。 可要求抽取系统满足独立过程的抽取负载需求。 抽取负载需求可包括例如但不限于流体的压力、 温度、 流率等的物理特性。
     抽取负载需求可不与涡轮机循环直接相关。 抽取负载需求一般与涡轮机负载中的 变化分离。涡轮机负载可对应于电气负载和 / 或机械负载。抽取负载需求和涡轮负载的差 异可导致涡轮机的性能和效率退化。 这里, 涡轮机可能需要调温和节流, 以匹配抽取负载需 求。
     对于用于减小对操作抽取系统的涡轮机的效率和性能的影响的目前已知的方法 和系统, 存在一些关注。 例如, 在可位于固定的高压位置处的抽取端口处从蒸汽涡轮中抽取 蒸汽 ; 其典型地是蒸汽涡轮入口。当蒸汽涡轮负载改变时, 可能存在高的性能损耗, 因为不 允许蒸汽在抽取之前膨胀。
     在其它方法和系统中, 引入了控制级, 以便在蒸汽涡轮负载改变时保持恒定的抽 取压力。这里, 尽管如此, 控制级也可导致相当大的性能损耗。
     由于前述原因, 需要一种用于最小化与传统抽取系统相关联的典型的性能损耗的 方法和系统。该方法和系统应当使过程灵活性最大化, 并且减小对操作抽取系统的涡轮机 的效率的影响。对于给定的负载需求, 该方法和系统应当几乎实时地确定涡轮机上的若干 个不同的抽取位置中的哪个可为最佳的。
     发明内容
     根据本发明的一个实施例, 一种提高涡轮机 102 的调节 (turndown) 效率的方法 200, 该方法 200 包括 : 提供包括抽取系统 108 的涡轮机 102, 抽取系统 108 包括多个端口 120 ; 确定抽取负载需求 220, 抽取负载需求包括由抽取系统 108 从涡轮机 102 中抽出的流 体的物理需求 ; 确定涡轮机负载需求 230 ; 以及从多个端口 120 中选择最佳端口 240 ; 其中, 确定最佳端口的步骤 240 包括 : 使用关于涡轮机负载需求的数据 ; 并且其中, 由独立于涡轮 机负载需求的独立过程确定抽取负载需求。
     根据本发明的一个备选实施例, 一种用于提高涡轮机 102 的调节效率的系统, 该 系统包括 : 包括抽取系统 108 的涡轮机 102, 其中, 抽取系统 108 包括位于涡轮机的各处的 多个抽取端口 120 ; 以及构造成以便执行以下步骤的控制系统 110 : 确定抽取负载需求 220, 抽取负载需求包括由抽取系统 108 从涡轮机 102 中抽出的流体的物理需求 ; 确定涡轮机 102 的负载需求 230 ; 以及选择多个抽取端口 120 的最佳端 240 ; 其中, 选择最佳端口的步骤240 包括 : 使用关于负载需求的数据 ; 并且其中, 由独立于涡轮机负载需求的抽取过程确定 抽取负载需求。 附图说明
     图 1 是根据本发明的一个实施例的、 示出了在动力设备现场部署的涡轮机的示意 图。
     图 2 是根据本发明的一个实施例的、 示出了用于最优地确定抽取端口的方法的一 个实例的流程图。
     图 3 是根据本发明的一个实施例的、 示出了涡轮机负载和抽取负载之间的函数关 系的示意图。
     图 4 是根据本发明的一个实施例的、 用于最优地确定抽取端口的一个示例性控制 系统的方框图。
     部件列表
     100 动力设备
     102 涡轮机、 蒸汽涡轮
     104 再热器单元 106 负载 108 抽取系统 110 控制系统 112 独立过程 114 高压涡轮 (HP) 116 中压涡轮 (IP) 118 低压涡轮 (LP) 120a-f 抽取端口 122a-f 伺服阀 200 用于最优地确定抽取端口的方法 210 提供包括具有多个抽取端口的抽取系统的涡轮机 220 确定抽取负载需求 230 确定涡轮机负载需求 240 确定抽取系统的抽取端口的最佳位置 300 显示了涡轮机负载和抽取压力水平之间的关系的图示 400 系统 402 客户通讯装置 404 系统存储器 406 操作系统 408 浏览器、 网页浏览器 410 用于最优地确定抽取端口的数据结构 412 缓冲存储器 414 处理器、 处理单元416 系统总线 418 输入 / 输出装置 420 存储介质 422 显示器、 监视器 424 硬盘驱动器 426 单元控制器 428 网络 430 网络接口 432 系统存储器 434 操作系统 436 用于最优地确定抽取端口的数据结构 438 其它文件、 应用程序、 模块等 442 处理器 444 输入 / 输出装置 446 其它装置 448 硬盘驱动器 450 系统总线具体实施方式
     优选实施例的以下详细描述参照了附图, 附图示出了本发明的具体实施例。具有 不同结构和操作的其它实施例不偏离本发明的范围。
     下文中使用的术语仅是为了描述特定的实施例的目的, 并且不意在限制本发明。 如本文所用, 单数形式 “一个” 、 “一种” 和 “该” 也意在包括复数形式, 除非上下文另有明确 规定。将进一步理解的是, 用语 “包括” 和/或 “包含” 在本说明书中使用时指定所述特性、 整体、 步骤、 操作、 元件和 / 或构件的存在, 但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、 整 体、 步骤、 操作、 元件、 构件和 / 或它们的组合。
     某些用语在本文中仅用来方便读者, 并且不应理解为限制本发明的范围。 例如, 诸 如 “上” 、 “下” 、 “左” 、 “右” 、 “水平” 、 “竖直” 、 “向上” 、 “向下” 等的词语仅描述图中所示的构 造。实际上, 本发明的实施例的元件或不止一个元件可沿任何方向定向, 而且因此, 用语应 当理解为包含这种变化, 除非另有规定。
     本发明具有减小对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的技术效果。
     采用抽取系统的涡轮机广泛用于工业应用中。从涡轮机的各个级中抽出工作流 体, 并且该工作流体用于独立过程, 例如但不限于 : 区域加热应用、 化学加工、 煤气化、 油加 热 & 雾化、 食品和饮料加工等。
     本发明可应用于产生气态流体的各种各样的涡轮机, 例如但不限于 : 蒸汽涡轮、 燃 气涡轮等。本发明的实施例可应用于单个蒸汽涡轮或多个蒸汽涡轮。
     现在参照附图, 各种标号贯穿若干幅图表示同样的元件, 图 1 是示出了在诸如但 不限于动力设备 100 的现场中部署的涡轮机的示意图。图 1 示出了具有涡轮机 102、 再热 器单元 104、 负载 106、 抽取系统 108、 控制系统 110 和独立过程 112 的动力设备 100。或者,本发明可与不具有再热器单元 104 的现场结合。在一个示例性实施例中, 图 1 所示的涡轮 机 102 是蒸汽涡轮 102。另外, 在本发明的一个实施例中, 动力设备 100 可为蒸汽动力设备 100。
     如图 1 所示, 蒸汽涡轮 102 包括 : 高压涡轮 (HP)114、 中压涡轮 (IP)116、 低压涡轮 (LP)118。在通过 HP 涡轮 114 而膨胀之后的蒸汽可穿过再热器单元 104。在蒸汽可通过 IP 涡轮 116 而膨胀且随后通过 LP 涡轮 118 而膨胀之前, 再热器单元 104 对蒸汽添加另外的过 热。负载 106 可将由涡轮的旋转赋予的机械能转换成有用功, 从而例如但不限于满足电气 负载、 机械负载等。蒸汽动力设备 100 的能量需要可随负载而直接变化。
     在本发明的一个实施例中, 可从蒸汽动力设备 100 中抽出蒸汽的一部分, 以用于 独立过程 112, 独立过程 112 可不与蒸汽动力设备循环直接相关。独立过程 112 可具有抽 取负载需求, 抽取负载需求可包括但不限于 : 区域加热应用、 化学加工、 煤气化、 油加热 & 雾 化、 食品和饮料加工等所需的蒸汽。此外, 在本发明的一个实施例中, 抽取负载需求可包括 待从蒸汽动力设备 100 中抽出的蒸汽的在压力、 温度、 流率等中的一个或多个方面的物理 需求。在本发明的另一实施例中, 物理需求可包括待以恒定压力抽取的蒸汽。而且, 抽取负 载需求可与蒸汽动力设备 100 的能量需要在操作上不同。因此, 抽取负载需求大体与能量 需要的变化分离。 在本发明的一个实施例中, 蒸汽动力设备 100 可与抽取系统 108 结合, 以从蒸汽动 力设备 100 中移除蒸汽的一部分, 以便由独立过程 112 使用。在本发明的一个实施例中, 抽 取系统 108 可位于蒸汽动力设备 100 的蒸汽涡轮 102 上。
     如图 1 所示, 抽取系统 108 包括 : 多个蒸汽抽取端口 120a-f 和对应的伺服阀 122a-f。在本发明的一个实施例中, 抽取端口 120a-f 可位于蒸汽涡轮 102 上的、 在物理上 不同的位置处。另外, 对于任何特定的操作条件 ( 即对于蒸汽动力设备 100 的任何具体的 能量需要 ), 各个抽取端口 120a-f 可对应于不同的蒸汽压力。此外, 由于抽取端口 120a-f 可位于在物理上不同的位置处, 蒸汽在各个抽取端口 120a-f 处施加的压力与其它抽取端 口 120a-f 相比可为独特的。在本发明的一个实施例中, 各个抽取端口 120a-f 可配备有一 个或多个传感器 ( 在图中未示出 ), 以确定各个抽取端口 120a-f 在任何特定的操作条件中 所施加的压力。
     可存在对可在抽取系统 108 中使用的抽取端口 120a-f 的数量的若干限制。图 1 所示的抽取端口 120a-f 的量不意在限制本发明的范围。
     在本发明的一个实施例中, 抽取系统阀 122a-f 可为借助于电信号促动的伺服阀。 伺服阀可构造成在两个状态中操作 : 完全关闭状态和完全打开状态。 这里, 打开状态可对应 于从对应的抽取端口 120a-f 中抽出蒸汽。
     在本发明的一个实施例中, 动力设备 100、 独立过程 112 和抽取系统 108 可通讯地 联接到控制系统 110 上。在本发明的一个实施例中, 控制系统 110 可构造成以便确定抽取 负载需求, 抽取负载需求可包括要求从蒸汽动力设备 100 中抽出的蒸汽的物理需求。另外, 在本发明的另一个实施例中, 控制系统 110 可构造成以便确定蒸汽动力设备 100 的能量需 要。
     控制系统 110 可借助于一个或多个传感器和 / 或变换器 ( 在图中未示出 ) 来确定 抽取负载需求, 该一个或多个传感器和 / 或变换器可与独立过程 112 结合, 并且与控制系统
     110 通讯地联接。蒸汽动力设备 100 的能量需要可直接取决于要求产生的电量。控制系统 110 可能能够计算蒸汽动力设备 100 的负载需求, 以及从可与蒸汽动力设备 100 结合的一个 或多个传感器和变换器 ( 在图中未示出 ) 接收到的数据。
     如图 1 所示, 可存在蒸汽可从其中抽出的多个抽取端口 120a-f。另外, 蒸汽的入 口压力可随蒸汽动力设备 100 的能量需要的而变化。因此, 由各个抽取端口 120a-f 施加的 压力还可随蒸汽动力设备 100 的能量需要的变化而改变。在本发明的一个实施例中, 控制 系统 110 可在蒸汽动力设备 100 的能量需要改变时选择不同的抽取端口 120a-f。在本发 明的一个实施例中, 控制系统 110 可使用关于蒸汽动力设备 100 的能量需要的和独立过程 112 的抽取负载需求的数据, 以最优地确定用于从蒸汽动力设备 100 中抽出蒸汽的抽取端 口 120a-f。这里, 控制系统 110 可确定可对应于在特定操作条件下可行的最低压力的抽取 端口 120a-f, 以便满足抽取负载需求。例如但不限于, 在最大受驱负载 106 的情况下, 最低 的可行抽取压力可对应于抽取端口 120f。 但是, 当受驱负载 106 减小时, 最低的可行压力可 对应于抽取端口 120b。这可允许蒸汽通过蒸汽涡轮 102 而膨胀 ; 这可减小对蒸汽涡轮 102 的性能的影响。
     此 外, 在本 发明的一 个实施 例中, 控 制系统 110 可 构 造成以 便 使用压 力 级 联 (cascading) 过程。这可确定针对蒸汽动力设备 100 的抽取负载需求和能量需要用多个抽 取端口 120a-f 中的哪个来供应蒸汽。例如但不限于, 在最大能量需要的情况下, 控制系统 110 可选择在较低的压力水平处的多个抽取端口 120a-f, 以便实现以最低的可行压力抽取 蒸汽且同时满足抽取负载需求的目标。但是, 当能量需要降低时, 控制系统 110 可选择在较 高的压力水平处的多个抽取端口 120a-f, 以满足相同的抽取负载需求。 用于独立过程 112 的蒸汽的物理需求可对应于蒸汽的恒定压力。在本发明的一个 实施例中, 控制系统 110 可构造成以便确定多个抽取端口 120a-f 中的哪个可用来以恒定压 力提供蒸汽, 并且同时满足蒸汽动力设备 100 的能量需要。此外, 多个抽取端口 120a-f 可 最优地选择成以便对蒸汽涡轮 102 的效率具有最少的影响。在本发明的一个实施例中, 当 蒸汽动力设备 100 操作时, 控制系统 110 可持续地执行级联过程。这可允许在广泛的操作 条件范围内抽取蒸汽, 并且因此最大化过程灵活性, 以及提供增强的调节能力。
     在本发明的一个实施例中, 控制系统 110 可构造成以便使来自蒸汽涡轮 102 的端 部封装泄漏线路 ( 在图中未示出 ) 的另外的蒸汽流级联到抽取系统 108 中。这可产生额外 的性能好处, 因为可能需要从蒸汽涡轮 102 中抽出较少的蒸汽。
     如将理解的那样, 本发明可实施为方法、 系统或计算机程序产品。因此, 本发明可 采用完全硬件实施例、 完全软件实施例 ( 包括固件、 常驻软件、 微代码等 ) 或结合了软件和 硬件方面的实施例的形式, 它们全部在本文中通称为 “电路” 、 “模块” 或 “系统” 。另外, 本发 明可采用在具有嵌入介质中的计算机可用的程序代码的计算机可用的存储介质上的计算 机程序产品的形式。
     可使用任何适当的计算机可读介质。 计算机可用或计算机可读的介质可为例如但 不限于电子、 磁、 光学、 电磁、 红外或半导体系统、 设备、 装置或传播介质。 计算机可读介质的 更具体的实例 ( 非穷尽性列表 ) 将包括以下 : 具有一个或多个导线的电连接、 便携式计算机 磁盘、 硬盘、 随机存取存储器 (RAM)、 只读存储器 (ROM)、 可擦可编程只读存储器 (EPROM 或闪 存 )、 光纤、 便携式紧致盘只读存储器 (CD-ROM)、 光存储装置、 传输介质 ( 例如支持互联网或
     内联网的那些传输介质 ) 或者磁存储装置。注意, 计算机可用或计算机可读的介质甚至可 为程序打印在其上的纸张或另一种适当的介质, 因为可通过例如对纸张或其它介质进行光 扫描来以电子的方式捕获程序, 然后以适当的方式对该程序进行编译、 解释或以别的方式 进行处理 ( 如果需要的话 ), 然后将程序存储在计算机存储器中。在本文档的上下文下, 计 算机可用或计算机可读的介质可为这样的任何介质 : 其可包含、 存储、 传送、 传播或传输程 序, 以由指令执行系统、 设备或装置使用或与它们结合起来使用。
     可用诸如 Java7、 Smalltalk 或 C++ 等的面向对向的编程语言来编写用于执行本 发明的操作的计算机程序代码。但是, 还可用诸如 “C” 编程语言或类似的语言的传统的过 程编程语言来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码。 程序代码可完全在用户的计 算机上执行, 部分在用户的计算机上执行, 作为独立的软件包来部分在用户的计算机上而 部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机上执行。在后一种情况下, 远程计算机可 通过局域网 (LAN) 或广域网 (WAN) 连接到用户的计算机上, 或者可对外部计算机进行连接 ( 例如通过使用互联网服务提供商的互联网 )。
     以下参照根据本发明的实施例的方法、 设备 ( 系统 ) 和计算机程序产品的流程图 说明和 / 或方框图来对本发明进行描述。将理解, 流程图说明和 / 或方框图中的各个方框 以及流程图说明和 / 或方框图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。可对公用计算 机、 专用计算机的处理器或其它可编程的数据处理设备提供这些计算机程序指令, 以产生 机器, 使得通过计算机的处理器或其它可编程的数据处理设备来执行的指令产生了用于实 现在流程图和 / 或方框图方框或不止一个方框中规定的功能 / 动作的工具。 这些计算机程序指令还可存储在计算机可读的存储器中, 计算机可读的存储器可 指示计算机或其它可编程的数据处理设备以特定的方式起作用, 从而存储在计算机可读的 存储器中的指令产生了包括指令工具的制造物, 该指令工具实现在流程图和 / 或方框图方 框或不止一个方框中规定的功能 / 动作。计算机程序指令还可加载到计算机或其它可编程 的数据处理设备上, 以促使在计算机或其它可编程的设备上执行一系列的操作步骤, 以产 生计算机实现的过程, 从而使得在计算机或其它可编程的设备上执行的指令提供用于执行 流程图和 / 或方框图方框中规定的功能 / 动作的步骤。
     本发明可包括具有自动选择需要从其中抽出蒸汽的一部分以用于独立过程 112 的多个抽取端口 120a-f 的最佳端口的技术效果的控制系统 110 等。另外, 本发明可构造成 以便持续地操作涡轮机 102, 同时进行蒸汽抽取。或者, 控制系统 110 可构造成要求用户动 作来启动操作。本发明的控制系统 110 的一个实施例可作为单独的系统起作用。或者, 控 制系统 110 可作为模块等结合在较宽泛的系统 ( 例如涡轮机控制器或蒸汽动力设备控制系 统 ) 内。例如但不限于, 本发明的控制系统 110 可与操作具有抽取系统 108 的涡轮机 102 的控制系统 110 结合。
     现在参照图 2, 该图为根据本发明的一个实施例的、 示出了用于最优地确定抽取端 口 120a-f 以提高涡轮机 102 的效率的方法 200 的一个实例的流程图。在本发明的一个实 施例中, 可用预编程逻辑来操作的控制系统 110 可导航通过方法 200, 如下文所述。在本发 明的一个实施例中, 控制系统 110 可与图形用户接口 (GUI) 等结合。GUI 可使得控制系统 110 的操作员能够导航通过方法 200。
     在步骤 210 中, 可对方法 200 配备具有抽取系统 108 的涡轮机 102。涡轮机 102 可
     包括全部类型的发动机, 例如但不限于 : 蒸汽涡轮、 燃气涡轮等。 在本发明的一个实施例中, 抽取系统 108 可包括在不同的物理位置处与涡轮机 102 结合的多个抽取端口 120a-f。 在本 发明的一个实施例中, 各个抽取端口 120a-f 可具有用于促动抽取端口 120a-f 的对应的伺 服阀 122a-f。另外, 涡轮机 102 中的流体的入口压力可为涡轮机负载的正函数。因此, 由各 个抽取端口 120a-f 施加的压力可随涡轮机负载的变化而改变。
     可要求如图 1 中阐明的抽取系统 108 移除流过涡轮机 102 的流体的一部分, 以用 于独立过程 112。 大体上, 独立过程 112 不取决于涡轮机循环, 并且因此, 独立过程 112 的抽 取负载需求可与涡轮机负载分离。例如, 在蒸汽涡轮 102 的情况下, 抽取系统 108 移除流过 蒸汽涡轮 102 的蒸汽的一部分, 以用于独立过程 112, 例如但不限于 : 区域加热应用、 化学加 工、 煤气化、 油加热 & 雾化、 食品和饮料加工等。
     在步骤 220 中, 方法 200 可确定独立过程 112 的抽取负载需求。 抽取负载需求可包 括用于匹配独立过程 112 的需要的流体的物理需求。该物理需求可包括压力、 温度、 流率中 的至少一个或它们的组合。方法 200 可将控制系统 110 构造成以便确定用于独立过程 112 的流体的物理需求。 在本发明的一个实施例中, 控制系统 110 可通讯地联接到独立过程 112 上, 并且可通过采用一个或多个传感器和变换器 ( 在图中未示出 ) 来确定流体的物理需求。 此外, 在本发明的一个实施例中, 独立过程 112 可要求以恒定的压力从抽取系统 108 中抽出 流体。在本发明的一个备选实施例中, 方法 200 可接收来自独立的第三方源的关于抽取负 载需求的数据。在本发明的另一个备选实施例中, 方法 200 针对抽取负载需求结合了默认 值或值的范围。
     在步骤 230 中, 方法 200 可确定涡轮机负载需求。 涡轮机负载需求可直接取决于要 求产生的电气负载或机械驱动。方法 200 可使得控制系统 110 能够根据从可与涡轮机 102 结合的一个或多个传感器和变换器 ( 在图中未示出 ) 中接收到的电信号来计算涡轮机负载 需求。
     在步骤 240 中, 方法 200 可使用关于抽取负载需求的数据和关于涡轮机负载的数 据, 以确定流体应当从其中抽出的抽取端口 120a-f 的最佳位置。方法 200 可使得控制系统 110 能够在抽取系统操作时确定可减小对涡轮机 102 的效率的影响的最佳抽取端口。在本 发明的一个实施例中, 方法 200 可根据涡轮机负载的变化来选择不同的抽取端口 120a-f。 为了提高涡轮机 102 的效率, 控制系统 110 可在任何特定的操作条件下选择可对应于可行 的最低压力的抽取端口 120a-f, 以与抽取负载需求匹配。 例如但不限于, 在最大蒸汽涡轮负 载的情况下, 最低的可行压力可对应于在 LP 涡轮 118 处可用的抽取端口。但是, 当蒸汽涡 轮负载减小时, 最低的可行压力可对应于在 HP 涡轮 116 处可用的抽取端口。这可允许蒸汽 通过蒸汽涡轮 102 而膨胀, 并且因此, 可提高蒸汽涡轮 102 的整体效率。
     此外, 在本发明的一个实施例中, 方法 200 可使得控制系统 110 能够使用压力级联 过程来选择使用多个抽取端口 120a-f 中的哪个来满足抽取负载需求并且同时满足涡轮机 负载。例如但不限于, 在最大涡轮机负载的情况下, 方法 200 可选择在较低的压力水平处的 多个抽取端口 120a-f, 以抽取具有最低的可行压力的蒸汽, 并且满足抽取负载需求。但是, 当涡轮机负载减小时, 该方法可选择在较高的压力水平处的多个抽取端口 120a-f, 以便满 足抽取负载需求。
     在本发明的一个实施例中, 用于独立过程 112 的流体的物理需求可对应于流体的恒定压力。 在本发明的一个实施例中, 方法 200 可使得控制系统 110 能够确定可使用多个抽 取端口 120a-f 中的哪个来以恒定压力提供流体, 并且同时满足涡轮机负载。此外, 多个抽 取端口 120a-f 可最优地选择成对涡轮机 102 的性能具有最小的影响。在本发明的一个实 施例中, 方法 200 可在涡轮机 102 操作时持续地执行级联过程。这可允许在广泛的操作条 件范围内抽取流体, 并且因此, 可使方法 200 的灵活性最大化, 以及提供增强的调节能力。
     图 3 是根据本发明的一个实施例的、 示出了涡轮机负载和抽取负载之间的函数关 系的图示 300。
     如图示 300 所示, 最佳抽取端口随蒸汽涡轮负载而变化。因此, 选择最佳抽取端口 来匹配抽取负载需要可变成随蒸汽涡轮负载而变化。为了减小对涡轮机 102 的性能的影 响, 抽取端口 120a-f 的最佳确定可对应于可满足抽取负载需求的最低的可行压力。因此, 在最大蒸汽涡轮负载期间, 最佳抽取端口可移向较低的压力水平。 类似地, 在最小蒸汽涡轮 负载期间, 最佳抽取端口可向上移向较高的压力水平, 以匹配相同的抽取负载需求。
     在本发明的一个示例性实施例中, 如图 1 所示, 可存在六个抽取端口 120a-f, 其中 120a 对应于最高压力 (P1) 的抽取端口, 而 116f 则对应于最低压力 (P6) 的抽取端口。在本 发明的一个示例性实施例中, 如果蒸汽涡轮 102 在最高负载处操作, 则最佳端口可对应于 较低的压力水平 ( 在这种情况下采用 P6(118f))。 类似地, 如果蒸汽涡轮 102 在最小负载处 操作, 则为了满足相同的抽取负载需求, 最佳端口可提高压力水平, 并且可使用对应于压力 P1 的抽取端口 118a。在本发明的一个实施例中, 最佳端口可由级联过程确定。级联过程可 用来确定在任何特定的操作条件下应当使用多个抽取端口 120a-f 中的哪个来满足抽取负 载需求。 图 4 是根据本发明的一个实施例的、 用于最优地确定抽取端口 120a-f 的示例性控 制系统 110 的方框图。方法 200 的要素可体现在系统 400 中, 且可由系统 400 执行。系统 400 可包括一个或多个用户或客户通讯装置 402 或类似的系统或装置 ( 在图 4 中示出了两 个 )。 各个通讯装置 402 可为例如但不限于计算机系统、 个人数字助理、 蜂窝电话, 或者能够 发送和接收电子消息的类似的装置。
     通讯装置 402 可包括系统存储器 404 或本地文件系统。系统存储器 404 可包括例 如但不限于只读存储器 (ROM) 和随机存取存储器 (RAM)。ROM 可包括基本输入 / 输出系统 (BIOS)。BIOS 可包含帮助在通讯装置 402 的元件或构件之间传送信息的基本程序。系统存 储器 404 可包含用以控制通讯装置 402 的整体操作的操作系统 406。系统存储器 404 还可 包括浏览器 408 或网页浏览器。 系统存储器 404 还可包括用于最优地确定抽取端口 120a-f 的、 可与图 2 中的方法 200 的要素类似或者可包括这些要素的数据结构 410 或计算机可执 行的代码。 选择基于使用抽取负载需求数据和能量需要数据 ( 或涡轮机负载数据 ), 其中抽 取负载需求不取决于能量需要的变化。
     系统存储器 404 可进一步包括模板缓冲存储器 412, 模板缓冲存储器 412 可与图 2 中的方法 200 结合起来使用, 以最优地确定抽取端口 120a-f。
     通讯装置 402 还可包括处理器或处理单元 414, 以控制通讯装置 402 的其它构件 的操作。操作系统 406、 浏览器 408 和数据结构 410 可为可在处理单元 414 上进行操作的。 处理单元 414 可通过系统总线 416 联接到通讯装置 402 的存储器系统 404 和其它构件上。
     通讯装置 402 还可包括多个输入装置 (I/O)、 输出装置或组合输入 / 输出装置
     418。各个输入 / 输出装置 418 可通过输入 / 输出接口 ( 在图 4 中未显示 ) 联接到系统总 线 416 上。输入和输出装置或组合 I/O 装置 418 容许用户用通讯装置 402 进行操作以及与 通讯装置 402 交互, 以及控制浏览器 408 和数据结构 410 的操作, 以访问、 操作和控制用来 最优地确定抽取端口 120a-f 的软件。I/O 装置 418 可包括键盘和计算机点击设备等, 以执 行本文论述的操作。
     I/O 装置 418 还可包括例如但不限于磁盘驱动器、 光学、 机械、 磁或红外输入 / 输出 装置、 调制解调器等。I/O 装置 418 可用来访问存储介质 420。介质 420 可包含、 存储、 传送 或传输计算机可读或计算机可执行的指令或用于由系统 ( 例如通讯装置 402) 使用或者与 该系统结合起来使用的其它信息。
     通讯装置 402 还可包括或连接到其它装置上, 例如显示器或监视器 422。监视器 422 可容许用户与通讯装置 402 交互。
     通讯装置 402 还可包括硬盘驱动器 424。硬盘驱动器 424 可通过硬盘驱动器接口 ( 在图 4 中未显示 ) 联接到系统总线 416 上。硬盘驱动器 424 还可形成本地文件系统或系 统存储器 404 的一部分。程序、 软件和数据可在系统存储器 404 和硬盘驱动器 424 之间传 送和交换, 以便于通讯装置 402 的操作。 通讯装置 402 可与至少一个单元控制器 426 通讯, 并且可通过网络 428 访问其它 服务器或类似于通讯装置 402 的其它通讯装置。系统总线 416 可通过网络接口 430 联接到 网络 428 上。网络接口 430 可为用于联接到网络 428 上的调制解调器、 以太网卡、 路由器、 网关等。联接可为有线或无线连接。网络 428 可为互联网、 私人网络、 内联网等。
     该至少一个单元控制器 426 还可包括系统存储器 432, 系统存储器 432 可包括文件 系统、 ROM、 RAM 等。系统存储器 432 可包括类似于通讯装置 402 中的操作系统 406 的操作 系统 434。系统存储器 432 还可包括用于最优地确定抽取端口 120a-f 的数据结构 436。数 据结构 436 可包括类似于关于用于最优地确定抽取端口 120a-f 的方法 200 所描述的那些 的操作。服务器系统存储器 432 还可包括其它文件 438、 应用程序、 模块等。
     该至少一个单元控制器 426 还可包括处理器或处理单元 442, 以控制该至少一个 单元控制器 426 中的其它装置的操作。该至少一个单元控制器 426 还可包括 I/O 装置 444。 I/O 装置 444 可类似于通讯装置 402 的 I/O 装置 418。该至少一个单元控制器 426 可进一 步包括其它装置 446, 例如监视器等, 以将接口连同 I/O 装置 444 一起提供给该至少一个单 元控制器 426。该至少一个单元控制器 426 还可包括硬盘驱动器 448。系统总线 450 可连 接该至少一个单元控制器 426 的不同构件。网络接口 452 可通过系统总线 450 将该至少一 个单元控制器 426 联接到网络 428 上。
     图中的流程图和步骤图示出了根据本发明的实施例的系统、 方法和计算机程序产 品的可行实现的构架、 功能和操作。 就此而言, 流程图或步骤图中的各个步骤可表示包括用 于实现具体的逻辑功能的一个或多个可执行的指令的代码的模块、 片段或部分。还应当注 意, 在一些备选实现中, 步骤中指示的功能可不按图中指示的顺序出现。例如, 取决于所涉 及的功能, 连续显示的两个步骤实际上可基本同时执行, 或者步骤有时可以相反的顺序执 行。还将注意到, 步骤图和 / 或流程图说明中的各个步骤以及步骤图和 / 或流程图说明中 的步骤的组合可由执行指定功能或动作的专用的基于硬件的系统实现, 或者由专用硬件和 计算机指令的组合实现。
     虽然在本文中对具体实施例进行了说明和描述, 但是应当理解, 计划实现相同目 的的任何布置均可代替所显示的具体实施例, 而且本发明在其它环境中具有其它应用。本 申请意在覆盖本发明的任何修改或变化。 所附的权利要求书决不意图将本发明的范围限于 本文描述的具体实施例。

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1、10申请公布号CN102061947A43申请公布日20110518CN102061947ACN102061947A21申请号201010552088X22申请日2010111012/61530620091110USF01D17/00200601F01K17/0020060171申请人通用电气公司地址美国纽约州72发明人NH桑切斯DA斯塔森科74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人严志军谭祐祥54发明名称降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统57摘要本发明涉及降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统。提供了一种用于提高具有抽取系统108的涡轮机102的效率。

2、的方法200和系统。抽取系统108可具有多个抽取端口120,从该多个抽取端口120中抽出涡轮机102的工作流体,以满足独立过程的抽取负载需求。方法200和系统可使得控制系统110能够最优地确定从哪个抽取端口120中抽出工作流体,以满足抽取负载需求。可通过使用关于负载需求的数据来确定最优位置,其中,抽取负载需求在操作上可与涡轮机负载不同。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图4页CN102061954A1/1页21一种提高涡轮机102的调节效率的方法200,所述方法200包括提供包括抽取系统108的涡轮机102,所述抽取系统10。

3、8包括多个端口120;确定抽取负载需求220,所述抽取负载需求包括由所述抽取系统108从所述涡轮机102中抽出的流体的物理需求;确定涡轮机负载需求230;以及从所述多个端口120中选择最佳端口240;其中,确定所述最佳端口的步骤240包括使用关于所述涡轮机负载需求的数据;并且其中,所述抽取负载需求由独立于所述涡轮机负载需求的独立过程确定。2根据权利要求1所述的方法200,其特征在于,所述方法200进一步包括在所述涡轮机102操作时持续地选择所述最佳端口240。3根据权利要求2所述的方法200,其特征在于,所述涡轮机102包括蒸汽涡轮。4根据权利要求3所述的方法200,其特征在于,所述抽取系统1。

4、08移除流过所述蒸汽涡轮的蒸汽的一部分。5根据权利要求4所述的方法200,其特征在于,所述物理需求包括以下中的至少一个压力、温度、流率或它们的组合。6根据权利要求2所述的方法200,其特征在于,所述方法200进一步包括使用级联过程来确定使用所述多个端口120中的哪个,以便满足所述涡轮机负载需求和所述抽取负载需求。7根据权利要求6所述的方法200,其特征在于,在所述涡轮机102操作时,持续地执行所述级联过程。8一种用于提高涡轮机102的调节效率的系统,所述系统包括包括抽取系统108的涡轮机102,其中,所述抽取系统108包括位于所述涡轮机的各处的多个抽取端口120;以及构造成以便执行以下步骤的控。

5、制系统110确定抽取负载需求220,所述抽取负载需求包括由所述抽取系统108从所述涡轮机102中抽出的流体的物理需求;确定所述涡轮机102的负载需求230;以及选择所述多个抽取端口120的最佳端口240;其中,选择所述最佳端口的步骤240包括使用关于所述负载需求的数据;并且其中,所述抽取负载需求由独立于所述涡轮机负载需求的抽取过程确定。9根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述涡轮机102包括蒸汽涡轮;并且其中,抽取系统108移除在与所述蒸汽涡轮相关联的蒸汽路径中流动的蒸汽的一部分。10根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述控制系统110进一步执行以下步骤使用级联过程来确定使用所述多个抽。

6、取端口120中的哪个,以便满足所述负载需求和所述抽取负载需求。权利要求书CN102061947ACN102061954A1/10页3降低对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的方法和系统技术领域0001本发明涉及具有抽取系统的涡轮机;并且更具体而言,涉及用于在抽取系统操作时减小对涡轮机的效率的影响的方法和系统。背景技术0002涡轮机包括例如但不限于蒸汽涡轮、燃气涡轮等。涡轮机可采用抽取系统来移除一些涡轮机工作流体蒸汽等,以在独立过程中使用。独立过程可包括但不限于区域加热应用、化学加工、煤气化、油加热和雾化等。可要求抽取系统满足独立过程的抽取负载需求。抽取负载需求可包括例如但不限于流体的压力、温度、。

7、流率等的物理特性。0003抽取负载需求可不与涡轮机循环直接相关。抽取负载需求一般与涡轮机负载中的变化分离。涡轮机负载可对应于电气负载和/或机械负载。抽取负载需求和涡轮负载的差异可导致涡轮机的性能和效率退化。这里,涡轮机可能需要调温和节流,以匹配抽取负载需求。0004对于用于减小对操作抽取系统的涡轮机的效率和性能的影响的目前已知的方法和系统,存在一些关注。例如,在可位于固定的高压位置处的抽取端口处从蒸汽涡轮中抽取蒸汽;其典型地是蒸汽涡轮入口。当蒸汽涡轮负载改变时,可能存在高的性能损耗,因为不允许蒸汽在抽取之前膨胀。0005在其它方法和系统中,引入了控制级,以便在蒸汽涡轮负载改变时保持恒定的抽取压。

8、力。这里,尽管如此,控制级也可导致相当大的性能损耗。0006由于前述原因,需要一种用于最小化与传统抽取系统相关联的典型的性能损耗的方法和系统。该方法和系统应当使过程灵活性最大化,并且减小对操作抽取系统的涡轮机的效率的影响。对于给定的负载需求,该方法和系统应当几乎实时地确定涡轮机上的若干个不同的抽取位置中的哪个可为最佳的。发明内容0007根据本发明的一个实施例,一种提高涡轮机102的调节TURNDOWN效率的方法200,该方法200包括提供包括抽取系统108的涡轮机102,抽取系统108包括多个端口120;确定抽取负载需求220,抽取负载需求包括由抽取系统108从涡轮机102中抽出的流体的物理需。

9、求;确定涡轮机负载需求230;以及从多个端口120中选择最佳端口240;其中,确定最佳端口的步骤240包括使用关于涡轮机负载需求的数据;并且其中,由独立于涡轮机负载需求的独立过程确定抽取负载需求。0008根据本发明的一个备选实施例,一种用于提高涡轮机102的调节效率的系统,该系统包括包括抽取系统108的涡轮机102,其中,抽取系统108包括位于涡轮机的各处的多个抽取端口120;以及构造成以便执行以下步骤的控制系统110确定抽取负载需求220,抽取负载需求包括由抽取系统108从涡轮机102中抽出的流体的物理需求;确定涡轮机102的负载需求230;以及选择多个抽取端口120的最佳端240;其中,选。

10、择最佳端口的步骤说明书CN102061947ACN102061954A2/10页4240包括使用关于负载需求的数据;并且其中,由独立于涡轮机负载需求的抽取过程确定抽取负载需求。附图说明0009图1是根据本发明的一个实施例的、示出了在动力设备现场部署的涡轮机的示意图。0010图2是根据本发明的一个实施例的、示出了用于最优地确定抽取端口的方法的一个实例的流程图。0011图3是根据本发明的一个实施例的、示出了涡轮机负载和抽取负载之间的函数关系的示意图。0012图4是根据本发明的一个实施例的、用于最优地确定抽取端口的一个示例性控制系统的方框图。0013部件列表0014100动力设备0015102涡轮机。

11、、蒸汽涡轮0016104再热器单元0017106负载0018108抽取系统0019110控制系统0020112独立过程0021114高压涡轮HP0022116中压涡轮IP0023118低压涡轮LP0024120AF抽取端口0025122AF伺服阀0026200用于最优地确定抽取端口的方法0027210提供包括具有多个抽取端口的抽取系统的涡轮机0028220确定抽取负载需求0029230确定涡轮机负载需求0030240确定抽取系统的抽取端口的最佳位置0031300显示了涡轮机负载和抽取压力水平之间的关系的图示0032400系统0033402客户通讯装置0034404系统存储器0035406操作系。

12、统0036408浏览器、网页浏览器0037410用于最优地确定抽取端口的数据结构0038412缓冲存储器0039414处理器、处理单元说明书CN102061947ACN102061954A3/10页50040416系统总线0041418输入/输出装置0042420存储介质0043422显示器、监视器0044424硬盘驱动器0045426单元控制器0046428网络0047430网络接口0048432系统存储器0049434操作系统0050436用于最优地确定抽取端口的数据结构0051438其它文件、应用程序、模块等0052442处理器0053444输入/输出装置0054446其它装置00554。

13、48硬盘驱动器0056450系统总线具体实施方式0057优选实施例的以下详细描述参照了附图,附图示出了本发明的具体实施例。具有不同结构和操作的其它实施例不偏离本发明的范围。0058下文中使用的术语仅是为了描述特定的实施例的目的,并且不意在限制本发明。如本文所用,单数形式“一个”、“一种”和“该”也意在包括复数形式,除非上下文另有明确规定。将进一步理解的是,用语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定所述特性、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在,但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合。0059某些用语在本文中仅用来方便读者,并且不应理解为限制。

14、本发明的范围。例如,诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“向上”、“向下”等的词语仅描述图中所示的构造。实际上,本发明的实施例的元件或不止一个元件可沿任何方向定向,而且因此,用语应当理解为包含这种变化,除非另有规定。0060本发明具有减小对操作抽取系统的涡轮机的性能的影响的技术效果。0061采用抽取系统的涡轮机广泛用于工业应用中。从涡轮机的各个级中抽出工作流体,并且该工作流体用于独立过程,例如但不限于区域加热应用、化学加工、煤气化、油加热雾化、食品和饮料加工等。0062本发明可应用于产生气态流体的各种各样的涡轮机,例如但不限于蒸汽涡轮、燃气涡轮等。本发明的实施例可应用于单个。

15、蒸汽涡轮或多个蒸汽涡轮。0063现在参照附图,各种标号贯穿若干幅图表示同样的元件,图1是示出了在诸如但不限于动力设备100的现场中部署的涡轮机的示意图。图1示出了具有涡轮机102、再热器单元104、负载106、抽取系统108、控制系统110和独立过程112的动力设备100。或者,说明书CN102061947ACN102061954A4/10页6本发明可与不具有再热器单元104的现场结合。在一个示例性实施例中,图1所示的涡轮机102是蒸汽涡轮102。另外,在本发明的一个实施例中,动力设备100可为蒸汽动力设备100。0064如图1所示,蒸汽涡轮102包括高压涡轮HP114、中压涡轮IP116、低。

16、压涡轮LP118。在通过HP涡轮114而膨胀之后的蒸汽可穿过再热器单元104。在蒸汽可通过IP涡轮116而膨胀且随后通过LP涡轮118而膨胀之前,再热器单元104对蒸汽添加另外的过热。负载106可将由涡轮的旋转赋予的机械能转换成有用功,从而例如但不限于满足电气负载、机械负载等。蒸汽动力设备100的能量需要可随负载而直接变化。0065在本发明的一个实施例中,可从蒸汽动力设备100中抽出蒸汽的一部分,以用于独立过程112,独立过程112可不与蒸汽动力设备循环直接相关。独立过程112可具有抽取负载需求,抽取负载需求可包括但不限于区域加热应用、化学加工、煤气化、油加热雾化、食品和饮料加工等所需的蒸汽。。

17、此外,在本发明的一个实施例中,抽取负载需求可包括待从蒸汽动力设备100中抽出的蒸汽的在压力、温度、流率等中的一个或多个方面的物理需求。在本发明的另一实施例中,物理需求可包括待以恒定压力抽取的蒸汽。而且,抽取负载需求可与蒸汽动力设备100的能量需要在操作上不同。因此,抽取负载需求大体与能量需要的变化分离。0066在本发明的一个实施例中,蒸汽动力设备100可与抽取系统108结合,以从蒸汽动力设备100中移除蒸汽的一部分,以便由独立过程112使用。在本发明的一个实施例中,抽取系统108可位于蒸汽动力设备100的蒸汽涡轮102上。0067如图1所示,抽取系统108包括多个蒸汽抽取端口120AF和对应的。

18、伺服阀122AF。在本发明的一个实施例中,抽取端口120AF可位于蒸汽涡轮102上的、在物理上不同的位置处。另外,对于任何特定的操作条件即对于蒸汽动力设备100的任何具体的能量需要,各个抽取端口120AF可对应于不同的蒸汽压力。此外,由于抽取端口120AF可位于在物理上不同的位置处,蒸汽在各个抽取端口120AF处施加的压力与其它抽取端口120AF相比可为独特的。在本发明的一个实施例中,各个抽取端口120AF可配备有一个或多个传感器在图中未示出,以确定各个抽取端口120AF在任何特定的操作条件中所施加的压力。0068可存在对可在抽取系统108中使用的抽取端口120AF的数量的若干限制。图1所示的。

19、抽取端口120AF的量不意在限制本发明的范围。0069在本发明的一个实施例中,抽取系统阀122AF可为借助于电信号促动的伺服阀。伺服阀可构造成在两个状态中操作完全关闭状态和完全打开状态。这里,打开状态可对应于从对应的抽取端口120AF中抽出蒸汽。0070在本发明的一个实施例中,动力设备100、独立过程112和抽取系统108可通讯地联接到控制系统110上。在本发明的一个实施例中,控制系统110可构造成以便确定抽取负载需求,抽取负载需求可包括要求从蒸汽动力设备100中抽出的蒸汽的物理需求。另外,在本发明的另一个实施例中,控制系统110可构造成以便确定蒸汽动力设备100的能量需要。0071控制系统1。

20、10可借助于一个或多个传感器和/或变换器在图中未示出来确定抽取负载需求,该一个或多个传感器和/或变换器可与独立过程112结合,并且与控制系统说明书CN102061947ACN102061954A5/10页7110通讯地联接。蒸汽动力设备100的能量需要可直接取决于要求产生的电量。控制系统110可能能够计算蒸汽动力设备100的负载需求,以及从可与蒸汽动力设备100结合的一个或多个传感器和变换器在图中未示出接收到的数据。0072如图1所示,可存在蒸汽可从其中抽出的多个抽取端口120AF。另外,蒸汽的入口压力可随蒸汽动力设备100的能量需要的而变化。因此,由各个抽取端口120AF施加的压力还可随蒸汽。

21、动力设备100的能量需要的变化而改变。在本发明的一个实施例中,控制系统110可在蒸汽动力设备100的能量需要改变时选择不同的抽取端口120AF。在本发明的一个实施例中,控制系统110可使用关于蒸汽动力设备100的能量需要的和独立过程112的抽取负载需求的数据,以最优地确定用于从蒸汽动力设备100中抽出蒸汽的抽取端口120AF。这里,控制系统110可确定可对应于在特定操作条件下可行的最低压力的抽取端口120AF,以便满足抽取负载需求。例如但不限于,在最大受驱负载106的情况下,最低的可行抽取压力可对应于抽取端口120F。但是,当受驱负载106减小时,最低的可行压力可对应于抽取端口120B。这可允。

22、许蒸汽通过蒸汽涡轮102而膨胀;这可减小对蒸汽涡轮102的性能的影响。0073此外,在本发明的一个实施例中,控制系统110可构造成以便使用压力级联CASCADING过程。这可确定针对蒸汽动力设备100的抽取负载需求和能量需要用多个抽取端口120AF中的哪个来供应蒸汽。例如但不限于,在最大能量需要的情况下,控制系统110可选择在较低的压力水平处的多个抽取端口120AF,以便实现以最低的可行压力抽取蒸汽且同时满足抽取负载需求的目标。但是,当能量需要降低时,控制系统110可选择在较高的压力水平处的多个抽取端口120AF,以满足相同的抽取负载需求。0074用于独立过程112的蒸汽的物理需求可对应于蒸汽。

23、的恒定压力。在本发明的一个实施例中,控制系统110可构造成以便确定多个抽取端口120AF中的哪个可用来以恒定压力提供蒸汽,并且同时满足蒸汽动力设备100的能量需要。此外,多个抽取端口120AF可最优地选择成以便对蒸汽涡轮102的效率具有最少的影响。在本发明的一个实施例中,当蒸汽动力设备100操作时,控制系统110可持续地执行级联过程。这可允许在广泛的操作条件范围内抽取蒸汽,并且因此最大化过程灵活性,以及提供增强的调节能力。0075在本发明的一个实施例中,控制系统110可构造成以便使来自蒸汽涡轮102的端部封装泄漏线路在图中未示出的另外的蒸汽流级联到抽取系统108中。这可产生额外的性能好处,因为。

24、可能需要从蒸汽涡轮102中抽出较少的蒸汽。0076如将理解的那样,本发明可实施为方法、系统或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例包括固件、常驻软件、微代码等或结合了软件和硬件方面的实施例的形式,它们全部在本文中通称为“电路”、“模块”或“系统”。另外,本发明可采用在具有嵌入介质中的计算机可用的程序代码的计算机可用的存储介质上的计算机程序产品的形式。0077可使用任何适当的计算机可读介质。计算机可用或计算机可读的介质可为例如但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更具体的实例非穷尽性列表将包括以下具有一个或多个导线的电连接。

25、、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、可擦可编程只读存储器EPROM或闪存、光纤、便携式紧致盘只读存储器CDROM、光存储装置、传输介质例如支持互联网或说明书CN102061947ACN102061954A6/10页8内联网的那些传输介质或者磁存储装置。注意,计算机可用或计算机可读的介质甚至可为程序打印在其上的纸张或另一种适当的介质,因为可通过例如对纸张或其它介质进行光扫描来以电子的方式捕获程序,然后以适当的方式对该程序进行编译、解释或以别的方式进行处理如果需要的话,然后将程序存储在计算机存储器中。在本文档的上下文下,计算机可用或计算机可读的介质可为这样的任何介质其。

26、可包含、存储、传送、传播或传输程序,以由指令执行系统、设备或装置使用或与它们结合起来使用。0078可用诸如JAVA7、SMALLTALK或C等的面向对向的编程语言来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码。但是,还可用诸如“C”编程语言或类似的语言的传统的过程编程语言来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码。程序代码可完全在用户的计算机上执行,部分在用户的计算机上执行,作为独立的软件包来部分在用户的计算机上而部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机上执行。在后一种情况下,远程计算机可通过局域网LAN或广域网WAN连接到用户的计算机上,或者可对外部计算机进行连接例如通过使用互联网服务提供商的。

27、互联网。0079以下参照根据本发明的实施例的方法、设备系统和计算机程序产品的流程图说明和/或方框图来对本发明进行描述。将理解,流程图说明和/或方框图中的各个方框以及流程图说明和/或方框图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。可对公用计算机、专用计算机的处理器或其它可编程的数据处理设备提供这些计算机程序指令,以产生机器,使得通过计算机的处理器或其它可编程的数据处理设备来执行的指令产生了用于实现在流程图和/或方框图方框或不止一个方框中规定的功能/动作的工具。0080这些计算机程序指令还可存储在计算机可读的存储器中,计算机可读的存储器可指示计算机或其它可编程的数据处理设备以特定的方式起作用,从而存储。

28、在计算机可读的存储器中的指令产生了包括指令工具的制造物,该指令工具实现在流程图和/或方框图方框或不止一个方框中规定的功能/动作。计算机程序指令还可加载到计算机或其它可编程的数据处理设备上,以促使在计算机或其它可编程的设备上执行一系列的操作步骤,以产生计算机实现的过程,从而使得在计算机或其它可编程的设备上执行的指令提供用于执行流程图和/或方框图方框中规定的功能/动作的步骤。0081本发明可包括具有自动选择需要从其中抽出蒸汽的一部分以用于独立过程112的多个抽取端口120AF的最佳端口的技术效果的控制系统110等。另外,本发明可构造成以便持续地操作涡轮机102,同时进行蒸汽抽取。或者,控制系统11。

29、0可构造成要求用户动作来启动操作。本发明的控制系统110的一个实施例可作为单独的系统起作用。或者,控制系统110可作为模块等结合在较宽泛的系统例如涡轮机控制器或蒸汽动力设备控制系统内。例如但不限于,本发明的控制系统110可与操作具有抽取系统108的涡轮机102的控制系统110结合。0082现在参照图2,该图为根据本发明的一个实施例的、示出了用于最优地确定抽取端口120AF以提高涡轮机102的效率的方法200的一个实例的流程图。在本发明的一个实施例中,可用预编程逻辑来操作的控制系统110可导航通过方法200,如下文所述。在本发明的一个实施例中,控制系统110可与图形用户接口GUI等结合。GUI可。

30、使得控制系统110的操作员能够导航通过方法200。0083在步骤210中,可对方法200配备具有抽取系统108的涡轮机102。涡轮机102可说明书CN102061947ACN102061954A7/10页9包括全部类型的发动机,例如但不限于蒸汽涡轮、燃气涡轮等。在本发明的一个实施例中,抽取系统108可包括在不同的物理位置处与涡轮机102结合的多个抽取端口120AF。在本发明的一个实施例中,各个抽取端口120AF可具有用于促动抽取端口120AF的对应的伺服阀122AF。另外,涡轮机102中的流体的入口压力可为涡轮机负载的正函数。因此,由各个抽取端口120AF施加的压力可随涡轮机负载的变化而改变。。

31、0084可要求如图1中阐明的抽取系统108移除流过涡轮机102的流体的一部分,以用于独立过程112。大体上,独立过程112不取决于涡轮机循环,并且因此,独立过程112的抽取负载需求可与涡轮机负载分离。例如,在蒸汽涡轮102的情况下,抽取系统108移除流过蒸汽涡轮102的蒸汽的一部分,以用于独立过程112,例如但不限于区域加热应用、化学加工、煤气化、油加热雾化、食品和饮料加工等。0085在步骤220中,方法200可确定独立过程112的抽取负载需求。抽取负载需求可包括用于匹配独立过程112的需要的流体的物理需求。该物理需求可包括压力、温度、流率中的至少一个或它们的组合。方法200可将控制系统110。

32、构造成以便确定用于独立过程112的流体的物理需求。在本发明的一个实施例中,控制系统110可通讯地联接到独立过程112上,并且可通过采用一个或多个传感器和变换器在图中未示出来确定流体的物理需求。此外,在本发明的一个实施例中,独立过程112可要求以恒定的压力从抽取系统108中抽出流体。在本发明的一个备选实施例中,方法200可接收来自独立的第三方源的关于抽取负载需求的数据。在本发明的另一个备选实施例中,方法200针对抽取负载需求结合了默认值或值的范围。0086在步骤230中,方法200可确定涡轮机负载需求。涡轮机负载需求可直接取决于要求产生的电气负载或机械驱动。方法200可使得控制系统110能够根据。

33、从可与涡轮机102结合的一个或多个传感器和变换器在图中未示出中接收到的电信号来计算涡轮机负载需求。0087在步骤240中,方法200可使用关于抽取负载需求的数据和关于涡轮机负载的数据,以确定流体应当从其中抽出的抽取端口120AF的最佳位置。方法200可使得控制系统110能够在抽取系统操作时确定可减小对涡轮机102的效率的影响的最佳抽取端口。在本发明的一个实施例中,方法200可根据涡轮机负载的变化来选择不同的抽取端口120AF。为了提高涡轮机102的效率,控制系统110可在任何特定的操作条件下选择可对应于可行的最低压力的抽取端口120AF,以与抽取负载需求匹配。例如但不限于,在最大蒸汽涡轮负载的。

34、情况下,最低的可行压力可对应于在LP涡轮118处可用的抽取端口。但是,当蒸汽涡轮负载减小时,最低的可行压力可对应于在HP涡轮116处可用的抽取端口。这可允许蒸汽通过蒸汽涡轮102而膨胀,并且因此,可提高蒸汽涡轮102的整体效率。0088此外,在本发明的一个实施例中,方法200可使得控制系统110能够使用压力级联过程来选择使用多个抽取端口120AF中的哪个来满足抽取负载需求并且同时满足涡轮机负载。例如但不限于,在最大涡轮机负载的情况下,方法200可选择在较低的压力水平处的多个抽取端口120AF,以抽取具有最低的可行压力的蒸汽,并且满足抽取负载需求。但是,当涡轮机负载减小时,该方法可选择在较高的压。

35、力水平处的多个抽取端口120AF,以便满足抽取负载需求。0089在本发明的一个实施例中,用于独立过程112的流体的物理需求可对应于流体的说明书CN102061947ACN102061954A8/10页10恒定压力。在本发明的一个实施例中,方法200可使得控制系统110能够确定可使用多个抽取端口120AF中的哪个来以恒定压力提供流体,并且同时满足涡轮机负载。此外,多个抽取端口120AF可最优地选择成对涡轮机102的性能具有最小的影响。在本发明的一个实施例中,方法200可在涡轮机102操作时持续地执行级联过程。这可允许在广泛的操作条件范围内抽取流体,并且因此,可使方法200的灵活性最大化,以及提供。

36、增强的调节能力。0090图3是根据本发明的一个实施例的、示出了涡轮机负载和抽取负载之间的函数关系的图示300。0091如图示300所示,最佳抽取端口随蒸汽涡轮负载而变化。因此,选择最佳抽取端口来匹配抽取负载需要可变成随蒸汽涡轮负载而变化。为了减小对涡轮机102的性能的影响,抽取端口120AF的最佳确定可对应于可满足抽取负载需求的最低的可行压力。因此,在最大蒸汽涡轮负载期间,最佳抽取端口可移向较低的压力水平。类似地,在最小蒸汽涡轮负载期间,最佳抽取端口可向上移向较高的压力水平,以匹配相同的抽取负载需求。0092在本发明的一个示例性实施例中,如图1所示,可存在六个抽取端口120AF,其中120A对。

37、应于最高压力P1的抽取端口,而116F则对应于最低压力P6的抽取端口。在本发明的一个示例性实施例中,如果蒸汽涡轮102在最高负载处操作,则最佳端口可对应于较低的压力水平在这种情况下采用P6118F。类似地,如果蒸汽涡轮102在最小负载处操作,则为了满足相同的抽取负载需求,最佳端口可提高压力水平,并且可使用对应于压力P1的抽取端口118A。在本发明的一个实施例中,最佳端口可由级联过程确定。级联过程可用来确定在任何特定的操作条件下应当使用多个抽取端口120AF中的哪个来满足抽取负载需求。0093图4是根据本发明的一个实施例的、用于最优地确定抽取端口120AF的示例性控制系统110的方框图。方法20。

38、0的要素可体现在系统400中,且可由系统400执行。系统400可包括一个或多个用户或客户通讯装置402或类似的系统或装置在图4中示出了两个。各个通讯装置402可为例如但不限于计算机系统、个人数字助理、蜂窝电话,或者能够发送和接收电子消息的类似的装置。0094通讯装置402可包括系统存储器404或本地文件系统。系统存储器404可包括例如但不限于只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。ROM可包括基本输入/输出系统BIOS。BIOS可包含帮助在通讯装置402的元件或构件之间传送信息的基本程序。系统存储器404可包含用以控制通讯装置402的整体操作的操作系统406。系统存储器404还可包括浏览器40。

39、8或网页浏览器。系统存储器404还可包括用于最优地确定抽取端口120AF的、可与图2中的方法200的要素类似或者可包括这些要素的数据结构410或计算机可执行的代码。选择基于使用抽取负载需求数据和能量需要数据或涡轮机负载数据,其中抽取负载需求不取决于能量需要的变化。0095系统存储器404可进一步包括模板缓冲存储器412,模板缓冲存储器412可与图2中的方法200结合起来使用,以最优地确定抽取端口120AF。0096通讯装置402还可包括处理器或处理单元414,以控制通讯装置402的其它构件的操作。操作系统406、浏览器408和数据结构410可为可在处理单元414上进行操作的。处理单元414可通。

40、过系统总线416联接到通讯装置402的存储器系统404和其它构件上。0097通讯装置402还可包括多个输入装置I/O、输出装置或组合输入/输出装置说明书CN102061947ACN102061954A9/10页11418。各个输入/输出装置418可通过输入/输出接口在图4中未显示联接到系统总线416上。输入和输出装置或组合I/O装置418容许用户用通讯装置402进行操作以及与通讯装置402交互,以及控制浏览器408和数据结构410的操作,以访问、操作和控制用来最优地确定抽取端口120AF的软件。I/O装置418可包括键盘和计算机点击设备等,以执行本文论述的操作。0098I/O装置418还可包括。

41、例如但不限于磁盘驱动器、光学、机械、磁或红外输入/输出装置、调制解调器等。I/O装置418可用来访问存储介质420。介质420可包含、存储、传送或传输计算机可读或计算机可执行的指令或用于由系统例如通讯装置402使用或者与该系统结合起来使用的其它信息。0099通讯装置402还可包括或连接到其它装置上,例如显示器或监视器422。监视器422可容许用户与通讯装置402交互。0100通讯装置402还可包括硬盘驱动器424。硬盘驱动器424可通过硬盘驱动器接口在图4中未显示联接到系统总线416上。硬盘驱动器424还可形成本地文件系统或系统存储器404的一部分。程序、软件和数据可在系统存储器404和硬盘驱。

42、动器424之间传送和交换,以便于通讯装置402的操作。0101通讯装置402可与至少一个单元控制器426通讯,并且可通过网络428访问其它服务器或类似于通讯装置402的其它通讯装置。系统总线416可通过网络接口430联接到网络428上。网络接口430可为用于联接到网络428上的调制解调器、以太网卡、路由器、网关等。联接可为有线或无线连接。网络428可为互联网、私人网络、内联网等。0102该至少一个单元控制器426还可包括系统存储器432,系统存储器432可包括文件系统、ROM、RAM等。系统存储器432可包括类似于通讯装置402中的操作系统406的操作系统434。系统存储器432还可包括用于最。

43、优地确定抽取端口120AF的数据结构436。数据结构436可包括类似于关于用于最优地确定抽取端口120AF的方法200所描述的那些的操作。服务器系统存储器432还可包括其它文件438、应用程序、模块等。0103该至少一个单元控制器426还可包括处理器或处理单元442,以控制该至少一个单元控制器426中的其它装置的操作。该至少一个单元控制器426还可包括I/O装置444。I/O装置444可类似于通讯装置402的I/O装置418。该至少一个单元控制器426可进一步包括其它装置446,例如监视器等,以将接口连同I/O装置444一起提供给该至少一个单元控制器426。该至少一个单元控制器426还可包括硬。

44、盘驱动器448。系统总线450可连接该至少一个单元控制器426的不同构件。网络接口452可通过系统总线450将该至少一个单元控制器426联接到网络428上。0104图中的流程图和步骤图示出了根据本发明的实施例的系统、方法和计算机程序产品的可行实现的构架、功能和操作。就此而言,流程图或步骤图中的各个步骤可表示包括用于实现具体的逻辑功能的一个或多个可执行的指令的代码的模块、片段或部分。还应当注意,在一些备选实现中,步骤中指示的功能可不按图中指示的顺序出现。例如,取决于所涉及的功能,连续显示的两个步骤实际上可基本同时执行,或者步骤有时可以相反的顺序执行。还将注意到,步骤图和/或流程图说明中的各个步骤。

45、以及步骤图和/或流程图说明中的步骤的组合可由执行指定功能或动作的专用的基于硬件的系统实现,或者由专用硬件和计算机指令的组合实现。说明书CN102061947ACN102061954A10/10页120105虽然在本文中对具体实施例进行了说明和描述,但是应当理解,计划实现相同目的的任何布置均可代替所显示的具体实施例,而且本发明在其它环境中具有其它应用。本申请意在覆盖本发明的任何修改或变化。所附的权利要求书决不意图将本发明的范围限于本文描述的具体实施例。说明书CN102061947ACN102061954A1/4页13图1说明书附图CN102061947ACN102061954A2/4页14图2说明书附图CN102061947ACN102061954A3/4页15图3说明书附图CN102061947ACN102061954A4/4页16图4说明书附图CN102061947A。

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