一种涡轮叶片的温度控制系统及方法与流程

本申请实施例涉及涡轮系统，尤其涉及一种涡轮叶片的温度控制系统及方法。

背景技术：

1、为充分利用热源能量，压缩空气储能系统常采用多级再热式涡轮，为了保证涡轮能够适应用电负荷的需求，往往变工况运行，在低负荷工况下，末级涡轮膨胀比较小，处于鼓风工况，此时涡轮叶片搅动压缩空气并对其做功，使得空气温度和叶片表面温度升高、过热，对设备寿命和安全运行带来不利影响。

2、相关技术中，可采用调节各级涡轮进气量的方法降低鼓风工况下的叶片温度，或者通过设计热负荷与实际负荷的匹配性、控制汽轮机最低负荷的下限值、降低进汽温度以控制排汽温度、更换涡轮末几级转子材料等方法降低鼓风工况下的叶片温度。这些方法需要对涡轮的运行工况、运行负荷、匹配特性、加工材料进行调节控制，会影响涡轮对于变工况运行的适应性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种涡轮叶片的温度控制系统及方法。

2、基于上述目的，本申请实施例提供了一种涡轮叶片的温度控制系统，包括：气体罐、冷却管路、抽吸管路、第一测温单元、第二测温单元、控制单元；

3、气体罐通过冷却管路与导叶的冷却通道相连通，所述冷却管路上设有冷却阀；所述第一测温单元用于测量所述导叶的导叶温度；当所述导叶温度大于预设的导叶温度阈值时，所述控制单元控制所述冷却阀打开，所述气体罐内的气体在所述冷却管路、冷却通道流通，冷却所述导叶；

4、所述气体罐通过抽吸管路与动叶机匣上的抽吸通道相连通，所述抽吸管路上设有抽吸阀；所述第二测温单元用于测量动叶的动叶温度；当所述动叶温度大于预设的动叶温度阈值时，所述控制单元控制所述抽吸阀打开，所述气体罐内的气体经所述抽吸管路排出，所述动叶的高温气体经所述抽吸通道、抽吸管路被抽吸、排出。

5、可选的，系统还包括气源，所述气源与所述气体罐通过进气管路相连通，所述进气管路上设于进气阀；

6、当所述导叶温度大于所述导叶温度阈值时，所述控制单元根据所述导叶温度控制所述进气阀和冷却阀的开度。

7、可选的，当所述动叶温度大于所述动叶温度阈值时，所述控制单元根据所述动叶温度控制所述进气阀和抽吸阀的开度。

8、可选的，当所述导叶温度大于所述导叶温度阈值、所述动叶温度大于所述动叶温度阈值时，所述控制单元根据所述导叶温度和动叶温度控制所述进气阀、冷却阀和抽吸阀的开度。

9、可选的，所述控制单元按照预先构建的导叶温度与进气阀、冷却阀的开度之间的关系，根据所述导叶温度确定所述进气阀、冷却阀的开度；或者，所述控制单元利用反馈控制方法，根据所述导叶温度确定所述进气阀、冷却阀的开度；

10、所述控制单元按照预先构建的动叶温度与进气阀、抽吸阀的开度之间的关系，根据所述动叶温度确定所述进气阀、抽吸阀的开度；或者，所述控制单元利用反馈控制方法，根据所述动叶温度确定所述进气阀、抽吸阀的开度。

11、可选的，所述导叶从顶部到根部贯穿设有竖直的内翅片管路，形成所述冷却通道。

12、可选的，所述导叶从顶部到根部贯穿设有弯折管路，形成所述冷却通道。

13、可选的，所述导叶从顶部到根部贯穿设有多条管路，形成所述冷却通道。

14、可选的，所述抽吸通道为抽吸小孔群或者抽吸缝。

15、本申请实施例还提供一种涡轮叶片的温度控制方法，气体罐通过冷却管路与导叶的冷却通道相连通，所述冷却管路上设有冷却阀；所述气体罐通过抽吸管路与动叶机匣上的抽吸通道相连通，所述抽吸管路上设有抽吸阀；方法包括：

16、利用第一测温单元测量导叶的导叶温度；

17、当所述导叶温度大于预设的导叶温度阈值时，控制所述冷却阀打开，所述气体罐内的气体在所述冷却管路、冷却通道流通，冷却所述导叶；

18、利用第二测温单元测量动叶的动叶温度；

19、当所述动叶温度大于预设的动叶温度阈值时，控制所述抽吸阀打开，所述气体罐内的气体经所述抽吸管路排出，所述动叶的高温气体经所述抽吸通道、抽吸管路被抽吸、排出。

20、从上面所述可以看出，本申请实施例提供的涡轮叶片的温度控制系统及方法，在原有涡轮系统的结构基础上，增设二次空气系统，当导叶温度大于导叶温度阈值时，控制冷却阀打开，利用冷却气体在冷却管路、冷却通道中流通，将导叶冷却；当动叶温度大于动叶温度阈值时，控制抽吸阀打开，冷却气体经抽吸管路排出，同时，动叶的高温气体经抽吸通道、抽吸管路被抽吸并排出，达到叶片降温效果。在鼓风工况下，利用二次空气系统对涡轮叶片进行温度控制，能够有效降低叶片温度，避免温度过高影响系统寿命，而且无需对运行参数进行调节，不会影响涡轮系统的变工况运行条件。

技术特征：

1.一种涡轮叶片的温度控制系统，其特征在于，包括：气体罐、冷却管路、抽吸管路、第一测温单元、第二测温单元、控制单元；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括气源，所述气源与所述气体罐通过进气管路相连通，所述进气管路上设于进气阀；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述控制单元按照预先构建的导叶温度与进气阀、冷却阀的开度之间的关系，根据所述导叶温度确定所述进气阀、冷却阀的开度；或者，所述控制单元利用反馈控制方法，根据所述导叶温度确定所述进气阀、冷却阀的开度；

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导叶从顶部到根部贯穿设有竖直的内翅片管路，形成所述冷却通道。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导叶从顶部到根部贯穿设有弯折管路，形成所述冷却通道。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导叶从顶部到根部贯穿设有多条管路，形成所述冷却通道。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽吸通道为抽吸小孔群或者抽吸缝。

10.一种涡轮叶片的温度控制方法，其特征在于，气体罐通过冷却管路与导叶的冷却通道相连通，所述冷却管路上设有冷却阀；所述气体罐通过抽吸管路与动叶机匣上的抽吸通道相连通，所述抽吸管路上设有抽吸阀；方法包括：

技术总结
本申请实施例提供一种涡轮叶片的温度控制系统及方法，气体罐通过冷却管路与导叶的冷却通道相连通，冷却管路上设有冷却阀；第一测温单元用于测量导叶的导叶温度；当导叶温度大于预设的导叶温度阈值时，控制单元控制冷却阀打开，气体罐内的气体在冷却管路、冷却通道流通，冷却导叶；气体罐通过抽吸管路与动叶机匣上的抽吸通道相连通，抽吸管路上设有抽吸阀；第二测温单元用于测量动叶的动叶温度；当动叶温度大于预设的动叶温度阈值时，控制单元控制所述抽吸阀打开，气体罐内的气体经抽吸管路排出，动叶的高温气体经抽吸通道、抽吸管路被抽吸、排出。本申请能够降低鼓风工况下的叶片温度，且不会影响涡轮系统的变工况运行。

技术研发人员：孙晓霞,王伟,王星,朱阳历,桂中华,赵毅锋,倪晋兵,李文,张新敬,徐玉杰,高翔,周健,王庭政,杨金香,卢伟甫,章亮,陈海生
受保护的技术使用者：国网新源控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12