具有到hrsg和风扇的气流旁路的增压联合循环系统的制作方法

具有到hrsg和风扇的气流旁路的增压联合循环系统的制作方法
【专利摘要】一种具有到HRSG和风扇的气流旁路的增压联合循环系统，所述增压联合循环系统包括风扇和原动机，风扇提供空气流，原动机驱动风扇。管道将空气流的第一部分引导至燃气涡轮机系统，主旁路子系统将空气流的第二部分转送至热回收蒸汽发生器；和驱动旁路子系统将空气流的第三部分转送至原动机。原动机可以是航改型燃气涡轮机、燃气涡轮机、往复式发动机、蒸汽涡轮机和感应电动机和变频驱动器中的一种。
【专利说明】具有到HRSG和风扇的气流旁路的增压联合循环系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是转让给本实用新型的受让人通用电气公司(GeneralElectricCompany)的题为“具有气流旁路的增压联合循环系统”(“SUPERCHARGED COMBINED CYCLE SYSTEM WITHAIR FLOW BYPASS”)，申请号为13/485，160的美国申请的部分接续申请。该申请涉及与其同时递交的题为“具有到HRSG和风扇的气流旁路的增压联合循环系统”(“SUPERCHARGEDCOMBINED CYCLE SYSTEM WITH AIR FLOW BYPAS S TO HRSG AND HYDRAULICALLY COUPLED FAN”)，申请号为13/721，946的美国申请。

【技术领域】
[0003]本实用新型所公开的主题涉及联合循环发电系统，更具体地涉及具有气流旁路的增压联合循环系统。

【背景技术】
[0004]联合循环发电系统和热电联产(cogenerat1n)设施利用燃气润轮机来发电。这些燃气涡轮机通常产生高温排出气体，所述高温排出气体被传送到产生蒸汽的热回收蒸汽发生器(HRSG)中。蒸汽可以用于驱动蒸汽涡轮机以产生更多电力和/或提供蒸汽以供其他处理使用。
[0005]在最大效率下操作发电系统对于任何发电设施都是高优先级。包括负载条件、设备劣化和环境条件的因素会引起发电单元在低于最优条件下操作。增压(使进口压力超过环境压力)涡轮机系统作为增加燃气涡轮机容量的一种方式是已知的。增压涡轮机系统通常包括位于燃气涡轮机进口处的可变速度增压风扇，该增压风扇由从将排出废热转化成蒸汽所获得的蒸汽能量驱动。增压风扇用于增加到燃气涡轮机中的气体质量流率，以使得燃气涡轮机轴马力可以增大。
[0006]常规增压联合循环系统的问题在于它们主要由于流行的“点火差价(Sparkspread)”而不经济。点火差价是燃气发电厂售出一定量电力减去产生该一定量电力所需要的燃料成本的毛利。运营中，点火差价必须涵盖维护、资本和其他财务成本。常规增压系统的另一问题在于很难控制进口风扇。在很多情况下，这些系统的投资回报率不具有吸引力。常规增压联合循环系统在系统使用寿命中没有向客户提供足够的系统灵活性、输出和效率。此外，那些系统需要很大程度修改并且经常与遗留系统不兼容。
实用新型内容
[0007]根据一个示例性非限制实施例，本实用新型涉及一种联合循环系统，该联合循环系统包括燃气涡轮机子系统和热回收蒸汽发生子系统，燃气涡轮机子系统包括压缩机和提供排气的输出侧，热回收蒸汽发生子系统具有进口。排气管道联接到燃气涡轮机系统和进口，用于将排气传送至热回收蒸汽发生系统。联合循环系统还包括可控空气流源和管道组件，可控空气流源产生空气流，管道组件联接到可控空气流源以将至少一部分空气流传送到压缩机。还提供旁路，旁路联接到可控空气流源和排气管道，并且适合于选择性地将至少一部分空气流传送到进口。在另一实施例中，提供一种增压系统，增压系统包括提供可变空气流的强制送风机(Forced draft fan)。增压系统还提供管道和旁路子系统，管道将空气流的至少一部分引导至压缩机，旁路子系统将空气流的至少一部分转送至热回收蒸汽发生器。增压系统包括控制系统，控制系统联接至旁路子系统和强制送风机。
[0008]在另一实施例中，一种操作联合循环系统的方法包括确定第一操作状态和确定期望操作状态。该方法包括确定将提供至压缩机的空气的第一质量流量和将提供至热回收蒸汽发生器的空气的第二质量流量以实现所述期望操作状态。方法包括提供可变空气流的来源，选择性地将空气的第一质量流量传送至压缩机中；和选择性地将空气的第二质量流量传送至热回收蒸汽发生器。
[0009]在另一实施例中，提供一种联合循环系统。联合循环系统具有燃气涡轮机子系统、排气管道和热回收蒸汽发生子系统，燃气涡轮机子系统包括压缩机和提供排气的输出侧，排气管道联接到燃气涡轮机子系统，热回收蒸汽发生子系统联接到排气管道。产生空气流的风扇由具有驱动排气的原动机驱动。联合循环系统还提供管道组件，管道组件联接到风扇以将至少一部分空气流传送到压缩机。此外，联合循环系统还提供主旁路和驱动旁路，主旁路联接到风扇和排气管道，并且适合于选择性地将至少一部分空气流传送到排气管道，驱动旁路联接到风扇和原动机，并且适合于选择性地将至少一部分空气流传送到原动机。原动机可以是航改型燃气涡轮机、燃气涡轮机、往复式发动机、蒸汽涡轮机、感应电动机和变频驱动器中的一种。
[0010]其中，所述原动机提供驱动排气，所述原动机还包括适合于将一部分所述驱动排气传送到所述风扇的驱动管道组件。
[0011]在另一实施例中，提供一种增压系统，增压系统具有提供空气流的风扇和联接到风扇的原动机。增压系统还包括管道、主旁路子系统和驱动旁路子系统，管道将空气流的第一部分引导至燃气涡轮机系统，主旁路子系统将空气流的第二部分转送至热回收蒸汽发生器，驱动旁路子系统将空气流的第三部分转送至原动机。
[0012]其中，所述原动机可以是航改型燃气涡轮机、燃气涡轮机、往复式发动机、蒸汽涡轮机、感应电动机和变频驱动器中的一种。
[0013]在另一实施例中，提供一种操作联合循环系统的方法。该方法包括确定第一操作状态和确定期望操作状态的步骤。该方法包括确定提供至燃气涡轮机压缩机的空气的第一质量流量以实现所述期望操作状态，确定提供至热回收蒸汽发生器的空气的第二质量流量以实现所述期望操作状态，和确定提供至原动机的空气的第三质量流量以实现所述期望操作状态。该方法还包括如下步骤:利用原动机驱动风扇以提供空气流，和将空气流分成与空气的第一质量流量相关的第一质量流部分、与空气的第二质量流量相关的第二质量流部分和与空气的第三质量流量相关的第三质量流部分。该方法还包括将第一质量流部分输送到压缩机，将空气的第二质量流部分输送至热回收蒸汽发生器和将空气的第三质量流部分输送至原动机。
[0014]其中，利用原动机驱动风扇包括利用航改型燃气涡轮机驱动所述风扇。其中，利用原动机驱动风扇包括利用燃气涡轮机驱动所述风扇。其中，利用原动机驱动风扇包括利用往复式发动机驱动所述风扇。其中，利用原动机驱动风扇包括利用蒸汽涡轮机驱动所述风扇。其中，利用原动机驱动风扇包括利用感应电动机驱动所述风扇。其中，利用原动机驱动风扇包括利用变频驱动器驱动所述风扇。
[0015]其中，选择性地输送所述空气的第三质量流流部分包括将所述空气的第三质量流量通过驱动旁路输送到所述原动机。
[0016]根据结合附图对优选实施例的更详细描述，本实用新型的其他特征和优点将显而易见，附图举例示出本实用新型的某些方面的原理。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是具有空气旁路的增压联合循环系统的实施例的示意图。
[0018]图2是具有空气旁路的增压联合循环系统的另一实施例的示意图。
[0019]图3是由具有空气旁路的增压联合循环系统实施的方法的实施例的流程图。
[0020]图4是示出由具有空气旁路的增压联合循环系统实现的结果的图。
[0021]图5是由具有空气旁路的增压联合循环系统实施的方法的实施例的流程图。
[0022]图6是示出由具有空气旁路的增压联合循环系统实现的结果的图。
[0023]图7是示出由具有空气旁路的增压联合循环系统实现的结果的流图。
[0024]图8是具有空气旁路的增压联合循环系统的实施例的示意图。
[0025]图9是用于具有空气旁路的增压联合循环系统的控制系统的示意图。
[0026]图10是原动机的实施例的示意图。
[0027]图11是原动机的实施例的示意图。
[0028]图12是原动机的实施例的示意图。
[0029]图13是原动机的实施例的示意图。
[0030]图14是原动机的实施例的示意图。
[0031]图15是原动机的实施例的示意图。
[0032]图16是是用于操作联合循环系统的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0033]图1示出根据本实用新型的一个实施例的具有空气旁路的增压联合循环系统(SCCAB系统)11的示意图。SCCAB系统11包括燃气涡轮机子系统13，燃气涡轮机子系统13依次包括压缩机15、燃烧室17和涡轮机19，压缩机15具有压缩机进口 16。排气管道21可以联接到涡轮机19和热回收蒸汽发生器子系统(HRSG) 23。HRSG23从来自涡轮机19的排出气体中回收热，所述排出气体被传送通过HRSG进口 24以产生蒸汽。HRSG23还可以包括二次燃烧器25以向HRSG23提供附加能量。来自HRSG23的某些蒸汽和排气可以被排放到排气管(stack) 27或用于驱动蒸汽涡轮机26和提供附加功率。来自HRSG23的某些蒸汽可以被传送通过处理蒸汽出口集管(Outlet header) 28以用于其他处理。SCCAB系统11还可以包括进口室和冷却系统29。进口室和冷却系统29用于冷却和过滤进入压缩机进口 16的空气以增加功率和避免对压缩机15造成损坏。
[0034]SCCAB系统11还包括强制送风机(Forced draft fan) 30，强制送风机30用于产生进入压缩机15的正压力强制空气。强制送风机30可以具有固定或可变叶片风扇(未示出)和驱动叶片的电动机(未示出)。强制送风机30可以由原动机31驱动。强制送风机30通过管道组件32提供可控空气流源，并且可以用于增加到压缩机15中的空气的质量流率。进入压缩机中的空气量受原动机31控制。与微负压力(Slightnegativepressure)常规设计相比压缩机进口 16可以构造成提供微正压力(Slight positive pressure)。
[0035]SCCAB系统11还可以包括旁路33 (旁路可以包括外部管道)，旁路33将来自强制送风机30的一部分空气流转送至排气管道21中。这种增加的空气流向二次燃烧器25提供附加氧气以避免熄火或低于优化燃烧。旁路33可以具有流动传感器35和阻尼阀37以控制通过旁路33的空气流。可以提供控制系统39以接收来自流动传感器35的数据并控制阻尼阀37和原动机31。控制系统39可以集成在用于SCCAB系统11的操作控制的更大控制系统中。来自旁路33的空气流被传送到排气管道21，其中可以调节进入HRSG23的联合空气和排气的温度。
[0036]图2示出包括一对燃气涡轮机子系统13的SCCAB系统11的另一实施例。在本实施例中，一对燃气涡轮机子系统13的排气用于驱动蒸汽涡轮机26。在本实施例中，进口室41位于强制送风机30的上游，冷却系统43位于强制送风机30的下游，来自送风机30的空气流在冷却系统43中被冷却。旁路33联接到冷却系统43。本领域技术人员将领会，尽管在本实施例中描述两个燃气涡轮机子系统13，但是可以使用与任意数量蒸汽涡轮机27组合的任意数量的燃气涡轮机子系统13。
[0037]在操作中，SCCAB系统11提供到HRSG23中的增加的空气流，从而产生很多益处。SCCAB系统11可以向操作者提供优化联合循环电厂灵活性、效率和使用寿命经济学(Lifecycle economics)的能力。例如，提升燃气润轮机子系统13的进口压力改善输出和热耗率(Heat rate)性能。通过随时间推移增加增压(和用于驱动强制送风机30的寄生载荷)的水平以与SCCAB系统11的劣化相称，SCCAB系统11的输出性能可以在SCCAB系统11的使用寿命中保持平坦(零劣化)。可以从SCCAB系统11获得的另一益处是增大发电量与蒸气产生比率包络线。这可以通过利用来自强制送风机30的空气调节HRSG进口 24处的排气温度来实现。可以从SCCAB系统11获得的另一益处是由于减少扫气周期(去除聚集的气体)而提高启动速率。SCCAB系统11还可以提供改善的载荷斜率，这是利用通过旁路33提供的来自强制送风机30的空气调节排气管道21处的排气温度而引起的。SCCAB系统11的强制送风机30还提供强制冷却燃气涡轮机子系统13和HRSG23的有效手段，以减小维护停机时间并改进系统利用率。强制送风机30为利用中等资产成本在热环境条件下以20%输出改善进行输送的用于所有燃气涡轮机子系统13的简单循环和联合循环构造提供类似益处。
[0038]如参照图3所示，SCCAB系统11可以实施随时间推移保持联合循环电厂的输出的方法(方法50)。在步骤51，方法50可以确定当前状态，在步骤53，方法50可以确定期望状态。期望状态可以是随时间推移保持额定输出以补偿性能损失。性能损失通常由于随时间推移在燃气涡轮机中部件磨损而产生。可以测量或计算这些损失。在步骤55，方法50可以确定保持期望输出需要增加的空气质量流。基于该确定结果，方法50可以在步骤57中调节进入压缩机进口 16的空气质量流。在步骤59，方法50可以调节进入HRSG进口 24的联合空气和排气质量流。
[0039]图4示出常规联合循环系统和SCCAB系统11随时间推移的输出和热耗率损失(以百分比表示)。由于燃气涡轮机中部件磨损，燃气涡轮机随时间推移产生输出损失。这种损失部分地由于涡轮机和压缩机的间隙增大和表面光洁度与翼型轮廓的改变。通常，维护或压缩机清洁不能恢复这种损失，相反，解决方案是以推荐的检查间隔更换受影响的部件。但是，通过使用强制送风机30来增大增压的水平，可以保持输出性能，尽管具有由于驱动强制送风机30的寄生负载引起的成本。顶部曲线(双实线)示出常规联合循环系统的典型输出损失。第二曲线(双虚线)示出利用周期性检查和例行维护的期望输出损失。较下面的曲线(三重虚线)示出SCCAB系统11的输出损失可以保持接近0%。类似地，利用SCCAB系统11可以显著地改善常规联合循环系统的热耗率下降(单实线)。
[0040]图5示出控制SCCAB系统11的蒸汽输出的方法(方法60)。在步骤61，方法60可以首先确定当前状态。在步骤63，方法60还可以确定期望的输出和蒸汽流。在步骤65，方法60可以确定到压缩机进口 16和HRSG进口 24的需要增加的空气流。在步骤67，方法60然后可以调节到压缩机进口 16中的空气流，在步骤69，可以调节到HRSG进口 24中的联合排气和空气流，以提供期望的蒸汽输出。
[0041]图6示出用于维持恒定蒸汽流的扩大的操作包络线。竖轴测量以■为单位的输出，横轴测量蒸汽质量流。内部区域(浅竖直纵向剖面线(light vertical cross hatch))示出常规联合循环系统的包络线。在斜交叉剖面线中示出SCCAB系统11的包络线，更大的区域示出与HRSG23中的二次燃烧联合的SCCAB系统11的性能。
[0042]图7是示出与常规联合循环系统相比，在最小和基本负载下SCCAB系统11在特定环境温度下的改进操作性能。横轴测量以丽为单位的输出，竖轴测量热耗率(来自产生IkWh电力所需要的燃料的热能(BTU(英制热量单位)))。该图表示出了由SCCAB系统11提供的改进效率。
[0043]图8示出根据本实用新型的另一实施例的联合循环系统111的示意图。联合循环系统111包括燃气涡轮机子系统113，燃气涡轮机子系统113依次包括压缩机115、燃烧室117和涡轮机119，压缩机115具有压缩机进口 116。排气管道121可以联接到燃气涡轮机子系统113和热回收蒸汽发生器子系统(HRSG) 123。HRSG123从来自燃气涡轮机子系统113的排出气体中回收热，所述排出气体被传送通过HRSG进口 124以产生蒸汽。来自HRSG123的某些蒸汽和排气可以用来驱动蒸汽涡轮机126和提供附加功率或被排出到排气管127。来自HRSG123的某些蒸汽可以被输送通过处理蒸汽出口集管128以用于其他处理。
[0044]联合循环系统111还包括强制送风机130，强制送风机130用于产生进入压缩机115的正压力强制空气。强制送风机130可以是固定或可变叶片风扇。强制送风机130可以由原动机131驱动。强制送风机130通过管道组件132提供可控空气流源，并且可以用于增加到燃气涡轮机子系统113中的空气的质量流率。进入燃气涡轮机子系统113中的空气量受原动机131控制。
[0045]联合循环系统111还可以包括进口室141和冷却系统143。进口室141和冷却系统143冷却和过滤进入燃气涡轮机子系统113的空气以增加功率和避免对压缩机造成损坏。在某些实施例中，进口室141和冷却系统143可以联合并设置在强制送风机130的下游。
[0046]联合循环系统111还可以包括旁路133 (旁路可以包括外部管道)，旁路133将来自强制送风机130的一部分空气流转送至排气管道121中。旁路133可以具有流动传感器139和旁通阻尼阀137以控制通过旁路133的空气流。来自旁路的空气流可以被输送到排气管道21，在此可以调节进入HRSG23的联合空气和排气的温度。
[0047]联合循环系统111还可以包括联接到原动机131的驱动旁路145。驱动旁路145具有驱动阻尼阀146和驱动系统传感器147。原动机131还可以具有二次导管148，二次导管148具有二次阻尼阀149和二次传感器150。原动机131通过导管151联接到强制送风机130。在某些实施例中，原动机131的排气可以通过驱动排出导管155被传送到HRSG23。
[0048]在操作中，原动机131驱动强制送风机130以按照预定质量流率提供空气流。空气流可以由冷却系统143冷却。空气流可以被分成被传送到压缩机进口 116的第一质量流量和被传送到排气管道121的第二质量流量，在某些情况下，还包括被传送到原动机131的第三质量流量。通过控制旁通阻尼阀137、驱动阻尼阀146和二次阻尼阀149来影响对第一质量流量、第二质量流量和第三质量流量的控制。通过控制第一质量流量、第二质量流量和第三质量流量，向操作者提供对联合循环系统111的操作包络线的更有效控制。
[0049]图9示出用于控制旁通阻尼阀137、驱动阻尼阀146和二次阻尼阀149的控制系统161。控制系统161接收来自流动传感器139、驱动系统传感器147和二次传感器150的读数。控制系统161可以是常规General Electric SpeedtronicTM Mark VI燃气润轮机控制系统。SpeedTronic控制器监测与燃气涡轮机相关的其他仪器和各种传感器。除了控制某些涡轮机功能(例如燃料流率)之外，SpeedTronic控制器根据其涡轮机传感器产生数据，并且呈现出该数据以向涡轮机操作者显示。该数据可以使用产生数据表和其他数据呈现形式的软件来显示，例如General Electric CimplicityTM HMI软件产品。
[0050]SpeedtronicTM控制系统是包括微处理器的计算机系统，该微处理器执行程序以使用传感器输入和来自人类操作者的指令控制燃气涡轮机的操作。控制系统包括可以在软件中或通过硬接线逻辑电路实现的逻辑单元，例如，采样保持、总和和差分单元(Smnmat1nand difference units)。由控制系统处理器产生的命令使燃气润轮机上的致动器例如调节向燃烧室供应燃料的燃料控制系统、设置到压缩机的进口导叶和调节燃气涡轮机上的其他控制设定。
[0051]控制系统161包括使用由处理器执行的各种算法将传感器读数转换成数据的数据存储器和计算机处理器。由算法产生的数据表示燃气涡轮机的各种操作条件。数据可以被呈现在操作者显示装置上，例如电联接到操作者显示装置的计算机工作站。显示装置和/或控制器可以使用软件(例如，General Electric CimplicityTM数据监测和控制软件应用)产生数据显示和数据打印输出。
[0052]图10示出原动机131为燃气涡轮机159的实施例。燃气涡轮机159提供优于另一类型原动机131的某些益处。这些益处包括更大的可靠性(特别是在需要承受高功率输出的应用中具有更大的可靠性)和在高负载下提供高效率。使用燃气涡轮机159作为原动机131的缺点包括在部分负载下比往复式发动机效率低和更高的成本。在操作中，燃气涡轮机159通过驱动旁路145接收增压冷却空气，并且燃气涡轮机159的排气可以通过驱动排出导管155被传送到HRSG123，用于实现最佳循环效率和灵活性。这产生优异的满负载和部分负载效率和操作灵活性。由燃气涡轮机159驱动的强制送风机130通过妥协效率以补偿输出劣化而消除随时间推移的输出劣化。由燃气涡轮机159驱动的强制送风机130还向操作者提供增大发电量对蒸气产生比率包络线的能力。此外，由燃气涡轮机159驱动的强制送风机130增大净发电量并且提高燃气涡轮机子系统113和联合循环系统111的效率。通过增大操作包络线，操作者可以减小在部分输出短缺的情况下需要向多单元发电模块中增加单元而造成的不利的资本和操作成本影响。使用燃气涡轮机159具有高资本和维护成本的缺点。燃气涡轮机159向中等复杂度的子系统提供高循环效率和在固定增压升高下的非常高的峰值输出。
[0053]图11示出使用航改型燃气润轮机(Aeroderivative gas turbine) 171作为原动机131的另一实施例。航改型燃气涡轮机171是来源于航空涡轮机的燃气涡轮机。使用航改型燃气涡轮机171的决定主要是基于经济和操作优点。这些优点是相对轻的质量，并且提供提供高性能和效率。航改型燃气涡轮机171能够有效控制转矩以及具有综合控制的可能性。与常规重框架燃气涡轮机驱动器相比，航改型燃气涡轮机171的一般经济/操作优点和益处是效率提高10%至15%。航改型燃气涡轮机171提供平稳受控的启动。航改型燃气涡轮机171具有更高的利用率和操作可靠性，航改型燃气涡轮机171的宽负载范围能够经济地优化发电控制。航改型燃气涡轮机171还由于其快速关机和提升、并且更有效地处理负载变化的能力，而提供优于常规重框架燃气涡轮机驱动器的优点。航改型燃气涡轮机171提供高循环效率和在固定增压升高下的非常高的峰值输出。用于这种应用的航改型燃气涡轮机171的优点需要与某些缺点相权衡，包括高资产成本和非常高的维护成本。
[0054]图12示出使用蒸汽涡轮机173作为原动机131的另一实施例。蒸汽涡轮机173是从加压蒸汽获取热能并使用热能来在旋转的输出轴上做机械功的装置。使用蒸汽涡轮机173提供的优点是能够使用广泛的燃料来驱动蒸汽涡轮机173。与其他原动机相比，蒸汽涡轮机173具有中等的资产成本、维护成本、循环效率和在固定增压升高下的峰值输出。蒸汽涡轮机173还具有高子系统复杂性。但是，蒸汽涡轮机173的缺点是需要锅炉和其他设备并且具有更高的价格性能比。蒸汽涡轮机173具有慢速负载变化行为，这意味着蒸汽涡轮机173 —旦运行就不能快速地停机。需要特定量时间来降低蒸汽涡轮机的旋转。蒸汽涡轮机173还具有不良的部分负载性能。
[0055]图13示出使用感应电动机175作为原动机131的另一实施例。感应电动机175是这样一种类型的AC电动机，其中借助于电磁感应而不是其他类型电动机中的换向器或滑环来向转子提供动力。感应电动机175的优点是坚固的、易于操作并且具有低资产和维护成本。感应电动机175还具有提供低复杂度子系统的优点。感应电动机175的另一优点是调节转矩输出和调节感应电动机175的能量输出的能力。感应电动机175的缺点是具有低启动转矩、低循环效率和在固定增压升高下的低峰值输出。此外，感应电动机175的速度随着负载增大而降低。
[0056]图14示出使用往复式发动机(Reciprocating engine) 177作为原动机131的另一实施例。往复式发动机177也经常已知为活塞发动机，往复式发动机177是使用一个或多个往复运动活塞来将压力转变成旋转运动的热机，例如柴油机。使用往复式发动机177来驱动送风机130的优点是提供在部分负载操作下的高效率和高循环效率。利用往复式发动机177在固定增压升高下的峰值输出非常高。此外，往复式发动机177到达满负载的启动时间短。往复式发动机具有中等资本成本和维护成本。与其他原动机相比，子系统的复杂度为中等。
[0057]图15示出使用变频驱动器(VFD) 179作为原动机131的另一实施例。VFD179是通过控制供应给电动机的电力的频率来控制马达的旋转速度的驱动器。VFD179提供若干优点，包括低子系统复杂度和低维护成本以及在低于额定速度下操作时节约能源。VFD179与其他原动机相比提供具有中等资产成本，并且提供中等循环效率。另一优点是VFD179可以被逐渐地增高速度以减轻设备上的应力。缺点是在固定增压升高下低于平均峰值输出。
[0058]下表中总结了不同原动机131的优点和缺点。
[0059]
原动机资本成本子系统复杂度维护成本循环效率在固定增压


升高下的峰值输出
变频驱动器中等彳氏彳氏中等低感应电动机低低低低低蒸汽涡轮机中等高中等中等中等
HD燃气祸轮机 _中等ft1?非常1?
航改型燃气涡高中等非常高非常高非常高轮机______
往复式发动机中等中等中等高非常高
[0060]图16是用于操作联合循环系统111的方法211的流程图。
[0061]在步骤213，操作者确定第一操作状态。
[0062]在步骤215，操作者确定期望操作状态。期望操作状态的示例可以是提高联合循环系统111的斜升(ramp up)性能。另一期望操作状态可以是扩大用于联合循环系统111的发电量与蒸气产生比率。另一期望操作状态可以是通过牺牲联合循环系统111的效率来减小随时间推移的输出劣化的操作状态。另一期望操作状态可以是增加净发电量和提高联合循环系统111的效率。
[0063]在步骤217，方法211确定空气的第一质量流量且提供至燃气涡轮机压缩机以实现期望操作状态。
[0064]在步骤219，方法211确定空气的第二质量流量且提供至热回收蒸汽发生器以实现期望操作状态。
[0065]在步骤221，方法211确定空气的第三质量流量且提供至原动机以实现期望操作状态。
[0066]在步骤223，方法211利用原动机驱动强制送风机以提供空气流。
[0067]在步骤225，方法211将空气流分成与第一质量流量相关的第一质量流部分、与第二质量流量相关的第二质量流部分和与第三质量流量相关的第三质量流部分。
[0068]在步骤227，方法211将第一质量流部分输送到压缩机。
[0069]在步骤229，方法211将第二质量流部分输送至热回收蒸汽发生器。
[0070]在步骤231，方法211将第三质量流部分输送至原动机。
[0071]前面详细的描述已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了系统和/或方法的各种实施例。在这些框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的范围内，本领域技术人员将理解这些框图、流程图和/或示例中的每个功能和/或操作可以通过广泛的硬件单独地和/或共同地实施。还应当理解，方法步骤可以以本实用新型的流程图和/或示例中的特定顺序呈现，但是不需要限制为按照呈现出的顺序来执行。例如，步骤可以同时地或者以与本实用新型呈现顺序不同的顺序来执行，这些变化根据公开的内容对于本领域技术人员是显而易见的。
[0072]本书面说明书使用示例来公开本实用新型(包括最佳模式)，还使得任意本领域技术人员可实践本实用新型(包括制造和使用任意装置或系统和执行任意所包含的方法)。本实用新型的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求书的文字语言并非不同的结构元件、或者如果这样的其他示例包括与权利要求书的文字语言具有非实质性区别的等同结构元件，则这样的其他示例意欲落入权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种联合循环系统,包括: 燃气涡轮机子系统，所述燃气涡轮机子系统包括压缩机和提供排气的输出侧； 排气管道，所述排气管道联接到所述燃气涡轮机子系统； 热回收蒸汽发生子系统，所述热回收蒸汽发生子系统联接到所述排气管道； 风扇，所述风扇产生空气流； 原动机，所述原动机驱动风扇，所述原动机具有驱动排气； 管道组件，所述管道组件联接到所述风扇以将至少一部分所述空气流传送到所述压缩机； 主旁路，所述主旁路联接到所述风扇和所述排气管道，并且适合于选择性地将至少一部分所述空气流传送到所述排气管道；和 驱动旁路，所述驱动旁路联接到所述风扇和所述原动机，并且适合于选择性地将至少一部分所述空气流传送到所述原动机。
2.根据权利要求1所述的联合循环系统，其特征在于，所述原动机包括航改型燃气涡轮机、燃气涡轮机或蒸汽涡轮机。
3.根据权利要求1所述的联合循环系统，其特征在于，所述原动机包括往复式发动机。
4.根据权利要求1所述的联合循环系统，其特征在于，所述原动机包括感应电动机或变频驱动器
5.根据权利要求1所述的联合循环系统，其特征在于，所述原动机提供驱动排气，所述原动机还包括适合于将一部分所述驱动排气传送到所述风扇的驱动管道组件。
6.一种增压系统，包括: 风扇，所述风扇提供空气流； 原动机，所述原动机联接到所述风扇； 管道，所述管道将所述空气流的第一部分引导至燃气涡轮机系统； 主旁路子系统，所述主旁路子系统将所述空气流的第二部分转送至热回收蒸汽发生器；和 驱动旁路子系统，所述驱动旁路子系统将所述空气流的第三部分转送至所述原动机。
7.根据权利要求6所述的增压系统，其特征在于，所述原动机包括航改型燃气涡轮机或燃气涡轮机。
8.根据权利要求6所述的增压系统，其特征在于，所述原动机包括往复式发动机。
9.根据权利要求6所述的增压系统，其特征在于，所述原动机包括蒸汽涡轮机。
10.根据权利要求6所述的增压系统，其特征在于，所述原动机包括感应电动机或变频驱动器。
【文档编号】F02C9/18GK203925754SQ201320851076
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】S.埃卡纳亚克, A.I.西皮奥, T.T.杨, J.E.梅斯特罗尼, K.沃尔德纳, T.塞勒斯 申请人:通用电气公司