[发明专利]用于向涡轮构件提供喘振保护的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例大致涉及涡轮，更具体地涉及向涡轮构件提供自适应的喘振保护。

背景技术

燃气涡轮用于各种应用，例如用于发电的动力装置。在燃气涡轮的操作期间，效率和单位输出功率至少部分取决于燃气涡轮的升高的燃烧器点火温度。与给定的燃烧器点火温度相关的是最佳压缩机压力比，其使涡轮的效率最大化，并随升高的燃烧器点火温度而增加。相应地，在用于发电的燃气涡轮中，通常希望在较高的压力比操作压缩机以实现更高的效率。

然而，燃气涡轮在高压缩机压力比操作可引起压缩机的失速/喘振，这是一种当压缩机的压力比在超过给定压缩机速度的临界值时出现的状态，其导致压缩机排放压力快速降低。压力降低通常是压缩机叶片分流所致，引起压缩机中的反向流动，称为“喘振”。在失速/喘振的情况下，压缩机性能由于压缩机不能处理过大的压力比而下降，导致压缩机排放压力快速下降。失速/喘振可进一步引起压缩机中持续的压力振荡直到采取一些校正动作为止。因此，燃气涡轮发动机的压缩机中出现失速/喘振可损害涡轮性能和/或引起燃气涡轮内的损坏。

为了实现相对更高的效率，燃气涡轮通常在喘振状态附近操作。通常，燃气涡轮在如下压缩机压力比操作：其处于充分远离喘振边界的裕量以避免不稳定的压缩机操作。在常规涡轮系统中，喘振保护逻辑通常是静态的。因此，一旦为压缩机建立喘振裕量保护逻辑，就可将其视为固定的并且在压缩机操作期间不变化。由于静态喘振保护必须避免即使对于最坏情形的压缩机操作状态下的喘振，所以压缩机经常在其操作的相当大的一部分被过度保护，导致性能损失。此外，在当多个压缩机单元操作的情形中，过度补偿可导致一些压缩机单元执行过低的标准，影响系统的整体效率。

因此，需要一种用以向燃气涡轮的一个或多个压缩机单元提供喘振保护同时最优化各个单独的单元的性能的改进的系统和方法。

发明内容

可通过本发明的某些实施例来解决部分或全部以上需要和/或问题。本发明的实施例可包括用于向涡轮构件提供喘振保护的系统、方法和计算机程序产品。根据本发明的一个实施例，公开了一种用于向涡轮构件提供喘振保护的方法。可为涡轮构件确定喘振保护极限。可接收并向循环模型提供与涡轮构件的操作相关的一个或多个测量，执行该循环模型以预测涡轮构件的操作状态。可至少部分地基于接收到的一个或多个测量来调节涡轮构件的预测操作状态。可基于涡轮构件的调节后的预测操作状态来调节喘振保护极限。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于向涡轮构件提供喘振保护的系统。该系统可包括一个或多个传感器以及一个或多个处理器。一个或多个传感器可操作而测量与涡轮构件的操作相关的参数。一个或多个处理器可操作而确定涡轮构件的喘振保护极限。一个或多个处理器可进一步操作为从一个或多个传感器接收测量数据并向循环模型提供接收到的测量数据，一个或多个处理器执行该循环模型以预测涡轮构件的操作状态。可至少部分地基于接收到的测量数据调节涡轮构件的预测操作状态。一个或多个处理器可进一步操作为基于涡轮构件的调节后的预测操作状态来调节喘振保护极限。

根据本发明的又一实施例，公开了一种计算机程序产品，其包括计算机可用介质，该计算机可用介质具有具体化的计算机可读程序代码。该计算机可读程序代码可适合于被执行以有利于执行可操作而预测涡轮构件的操作状态的循环模型。该计算机程序产品可进一步操作为接收与涡轮构件的操作相关的一个或多个测量，并且可向循环模型提供接收到的一个或多个测量。可至少部分地基于接收到的一个或多个测量来调节涡轮构件的预测操作状态。然后可基于涡轮构件的调节后的预测操作状态来调节喘振保护极限。

通过本发明的各种实施例的技术可实现其它的系统、方法、设备、特征和方面。本发明的其它实施例和方面在文中详细描述并视为要求保护的本发明的一部分。参考说明书和附图可理解其它实施例和方面。

附图说明

在已这样大致描述本发明的情况下，现将参照附图，附图不一定按比例绘制，其中：

图1是可结合本发明的各种实施例利用的一个示例性燃气涡轮的局部横截面图。

图2是用于与可结合本发明的各种实施例利用的涡轮相关的压缩机的示例性喘振映射图。

图3是按照本发明的各种实施例可用来向涡轮构件提供喘振保护的一个示例性系统的示意图。

图4是按照本发明的各种实施例可由向涡轮构件提供喘振保护的系统利用的示例性软件模块的框图。

图5是根据本发明的说明性实施例的示出了用于向涡轮构件提供喘振保护的一个示例性方法的流程图。

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