[发明专利]涡轮叶轮空间温度控制

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气轮机，并且具体地涉及通过控制提供给叶轮空间的冷却气流来控制燃气轮机涡轮部段的叶轮空间(wheelspace)的温度。

背景技术

涡轮叶轮空间是指位于支承相应的成排涡轮叶片的转子轮盘或叶轮之间的燃气轮机涡轮部段中的那些空腔或区域。叶轮空间位于经过相邻涡轮级的主气流的径向内部。通常，径向内部的轮盘通过各种效应加热，包括经由转子叶片的传导、主气流进入到叶轮空间空腔中以及叶轮空间内的风力扰动发热。

实际的涡轮叶轮空间温度通常是涡轮输出、环境温度以及机组老化或机组状态的函数。叶轮空间温度通常进行感测或监控，并且可进行报警用以发送高于可接受温度读数的信号。为了防止出现这种由于不可接受地过高叶轮空间温度的报警，燃气轮机操作人员可降低功率。然而，这种操作在气温较高的天气里造成了收入损失并潜在地限制了总设备输出。

用于实现叶轮空间温度下降的另一种方法包括使燃气轮机停机，改变冷却供应回路中的孔板，然后重新起动燃气轮机。然而，该过程造成停机和起动的延迟，并且需要根据外部环境温度进行频繁的调节。

用于调节叶轮空间温度的又一种方法包括减少冷却流，从而具有升高叶轮温度的效果。设定相对较高的叶轮空间温度促使性能提高；然而，也会减少燃气轮机的寿命周期。

还已知的是，与提供给燃气轮机的其它构件的冷却气流串联或并联地同时提供冷却气流给叶轮空间。然而，即使具有可变的冷却气流，但对于这种操作的一些实施例而言的问题在于，如果提供足够的冷却气流给叶轮空间，则通常情况下提供给其它燃气轮机构件(例如，涡轮喷嘴、隔板(diaphragm)、护罩)的冷却气流可能不足以充分冷却这些其它构件。

发明内容

根据本发明的一方面，用于控制提供给燃气轮机涡轮部段的叶轮空间的冷却空气量的设备包括传感器，该传感器感测叶轮空间的温度并提供感测温度信号。该设备还包括处理器，该处理器响应感测温度信号判断叶轮空间的温度是否超过期望值。如果叶轮空间的温度超过期望值，则处理器触发致动器控制信号以控制冷却空气控制阀的运动，用以允许更大量的源自燃气轮机压缩机部段或源自从燃气轮机压缩机部段接收空气的冷却空气冷却器的冷却空气流到叶轮空间，从而冷却叶轮空间的温度。

根据本发明的另一方面，用于控制提供给燃气轮机涡轮部段的叶轮空间的冷却空气量的设备包括传感器，该传感器感测叶轮空间的温度并提供感测温度信号。该设备还包括处理器，该处理器响应感测温度信号判断叶轮空间的温度是否低于期望值。如果叶轮空间的温度低于期望值，则处理器触发致动器控制信号以控制冷却空气控制阀的运动，用以允许更小量的源自燃气轮机的压缩机部段或源自从燃气轮机的压缩机部段接收空气的冷却空气冷却器的冷却空气流到叶轮空间，从而允许叶轮空间的温度升高。

根据以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

视为本发明的主题在权利要求书中具体指出并清楚地主张权利。根据以下结合附图的详细描述，本发明的上述及其它特征和优点变得明显，在附图中：

图1是具有本发明的实施例位于其中的燃气轮机的框图；

图2是包括本发明的一个实施例的燃气轮机的涡轮部段的一部分的截面图；以及

图3是包括本发明的另一实施例的燃气轮机的涡轮部段的一部分的截面图。

详细描述参照附图举例说明了本发明的实施例，以及优点和特征。

零件清单

10燃气轮机

12压缩机部段

14涡轮部段

16中心线

18，20端口

22，24，38，40管线

26，28，30，32，42，44，46，48进口端口

33空气冷却器

34，36端口

50微处理器

52，54信号路径

60涡轮外壳

62仓室

64喷嘴

66隔板

68叶轮空间

70传感器

72装置

74输出

76同步环(synch ring)

78致动器

80轴

82阀

84，92孔

86衬套

90管

92，106孔

100联动装置

102阀环

104开口

具体实施方式