[發明專利]用于測量渦輪系統內的溫度的系統和方法

有效

• 申請號: 201110230294.3
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102419211A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: R·J·奇拉;J·E·梅斯特羅尼;E·J·考夫曼;A·安薩里
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01J5/12
• 分類號: G01J5/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題涉及用于測量渦輪系統內的溫度的系統和方法。

背景技術

某些發電系統包括燃氣渦輪發動機，其構造成燃燒燃料與壓縮空氣的混合物以產生熱燃燒氣體。燃燒氣體可流經渦輪以產生用于負載(諸如發電機)的功率。為了提高效率，某些發電系統采用熱回收蒸汽發生器(HRSG)來從渦輪排出的熱燃燒氣體中捕獲能量。通常，HRSG在與廢氣流交叉(例如，大致垂直)的方向上輸送流體(諸如水)通過多個管道。隨著廢氣流過管道，熱從廢氣傳到水，從而產生蒸汽。蒸汽然后被引導通過蒸汽渦輪以產生旋轉運動，從而驅動負載，諸如發電機。蒸汽被排到冷凝器，其冷卻蒸汽以生成用于HRSG的水。例如，冷凝器在與蒸汽流交叉(例如，大致垂直)的方向上通過多個管道輸送流體，諸如水。隨著蒸汽流過管道，熱從蒸汽傳到水，從而將蒸汽冷凝為水。

如應將了解的，進入HRSG的廢氣流的溫度變化可降低蒸汽產生過程的效率。例如，如果廢氣流的一部分比所希望的更冷，那么通過某些管道的水流可能不會被充分地加熱到產生蒸汽。相反，如果廢氣流的一部分比所希望的更熱，那么某些管道可經歷過度的蒸汽壓力。在HRSG內的這種流動變化可降低HRSG效率和/或導致某些HRSG構件的過早磨損。類似地，進入冷凝器的蒸汽流的溫度變化可降低蒸汽渦輪的效率。例如，蒸汽溫度分布中的變化可引起蒸汽渦輪的末級內的密度變化，從而降低渦輪效率。

發明內容

以下概述與最初要求保護的發明的范圍相稱的某些實施例。這些實施例不意圖限制所要求保護的發明的范圍，而是這些實施例僅意圖提供本發明的可能形式的簡要總結。實際上，本發明可包括可能類似于或不同于下文所述的實施例的多種形式。

在第一實施例中，一種系統包括輻射檢測器陣列，其構造成使視場朝向從渦輪到換熱器的流體流動路徑內的多個管道。輻射檢測器陣列構造成基于由管道所發出的熱輻射來輸出指示流體流動路徑的多維溫度分布的信號。該系統還包括控制器，其在通信上聯接到輻射檢測器陣列。該控制器構造成基于該信號來確定流體流動路徑的溫度變化且比較該溫度變化與閾值。

在第二實施例中，一種系統包括：渦輪，其構造成向下游方向提供第一流體的流；以及換熱器，其構造成接收第一流體的流且從第一流體向第二流體傳熱。該換熱器包括多個管道，其構造成通過第一流體的流動來輸送第二流體。該系統還包括輻射檢測器陣列，其針對與第一流體的流動方向交叉的換熱器的橫截面。輻射檢測器陣列構造成基于由管道所發出的熱輻射來輸出指示橫截面的多維溫度分布的信號。

在第三實施例中，一種方法包括：經由輻射檢測器陣列獲得來自從渦輪到換熱器的流體流動路徑內的多個管道的熱輻射的測量。該方法還包括基于該測量來確定流體流動路徑的多維溫度分布。該方法還包括基于多維溫度分布來確定流體流動路徑的溫度變化；以及比較該溫度變化與閾值。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解，在所有附圖中，相似的附圖標記表示相似的部件，其中：

圖1是組合循環發電系統的實施例的示意圖，該系統具有燃氣渦輪、蒸汽渦輪、HRSG、冷凝器和熱測量系統，熱測量系統構造成檢測從渦輪到換熱器的流體流動路徑的過度的溫度變化；

圖2是針對從燃氣渦輪到HRSG的流體流動路徑的熱測量系統的實施例的示意圖；

圖3是針對在流體管道上游的HRSG的橫截面的熱測量系統的實施例的示意圖；以及

圖4是用于通過經由熱輻射檢測器陣列測量流體管道的熱輻射來檢測流體流動路徑的過度的溫度變化的方法的實施例的流程圖。

部件列表

10????發電系統

12????燃氣渦輪發動機

14????燃燒器

16????渦輪

18????軸

20????壓縮機

22????負載

24????廢氣

26????熱回收蒸汽發生器

28????煙囪

30????冷卻的廢氣流向

32????高壓蒸汽

34????蒸汽渦輪

36????負載

38????低壓蒸汽

40????冷凝器

42????冷卻水

44????水

46????熱水

48????冷卻塔

50????熱測量系統

52????熱輻射檢測器陣列