專利名稱：用于測(cè)量渦輪系統(tǒng)內(nèi)的溫度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題涉及用于測(cè)量渦輪系統(tǒng)內(nèi)的溫度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
某些發(fā)電系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其構(gòu)造成燃燒燃料與壓縮空氣的混合物以產(chǎn)生熱燃燒氣體。燃燒氣體可流經(jīng)渦輪以產(chǎn)生用于負(fù)載(諸如發(fā)電機(jī))的功率。為了提高效率，某些發(fā)電系統(tǒng)采用熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)來(lái)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(guò)多個(gè)管道。隨著廢氣流過(guò)管道，熱從廢氣傳到水，從而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽然后被引導(dǎo)通過(guò)蒸汽渦輪以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如發(fā)電機(jī)。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(guò)多個(gè)管道輸送流體，諸如水。隨著蒸汽流過(guò)管道，熱從蒸汽傳到水，從而將蒸汽冷凝為水。如應(yīng)將了解的，進(jìn)入HRSG的廢氣流的溫度變化可降低蒸汽產(chǎn)生過(guò)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(guò)某些管道的水流可能不會(huì)被充分地加熱到產(chǎn)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(jīng)歷過(guò)度的蒸汽壓力。在HRSG內(nèi)的這種流動(dòng)變化可降低HRSG效率和/或?qū)е履承〩RSG構(gòu)件的過(guò)早磨損。類似地，進(jìn)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(jí)內(nèi)的密度變化，從而降低渦輪效率。

發(fā)明內(nèi)容
以下概述與最初要求保護(hù)的發(fā)明的范圍相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不意圖限制所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，而是這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要總結(jié)。 實(shí)際上，本發(fā)明可包括可能類似于或不同于下文所述的實(shí)施例的多種形式。在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括輻射檢測(cè)器陣列，其構(gòu)造成使視場(chǎng)朝向從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)管道。輻射檢測(cè)器陣列構(gòu)造成基于由管道所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示流體流動(dòng)路徑的多維溫度分布的信號(hào)。該系統(tǒng)還包括控制器，其在通信上聯(lián)接到輻射檢測(cè)器陣列。該控制器構(gòu)造成基于該信號(hào)來(lái)確定流體流動(dòng)路徑的溫度變化且比較該溫度變化與閾值。在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括渦輪，其構(gòu)造成向下游方向提供第一流體的流； 以及換熱器，其構(gòu)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(gè)管道，其構(gòu)造成通過(guò)第一流體的流動(dòng)來(lái)輸送第二流體。該系統(tǒng)還包括輻射檢測(cè)器陣列，其針對(duì)與第一流體的流動(dòng)方向交叉的換熱器的橫截面。輻射檢測(cè)器陣列構(gòu)造成基于由管道所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示橫截面的多維溫度分布的信號(hào)。在第三實(shí)施例中，一種方法包括經(jīng)由輻射檢測(cè)器陣列獲得來(lái)自從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)管道的熱輻射的測(cè)量。該方法還包括基于該測(cè)量來(lái)確定流體流動(dòng)路徑的多維溫度分布。該方法還包括基于多維溫度分布來(lái)確定流體流動(dòng)路徑的溫度變化；以及比較該溫度變化與閾值。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在所有附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，其中圖1是組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，該系統(tǒng)具有燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪、 HRSG、冷凝器和熱測(cè)量系統(tǒng)，熱測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造成檢測(cè)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑的過(guò)度的溫度變化；圖2是針對(duì)從燃?xì)鉁u輪到HRSG的流體流動(dòng)路徑的熱測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖3是針對(duì)在流體管道上游的HRSG的橫截面的熱測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；以及圖4是用于通過(guò)經(jīng)由熱輻射檢測(cè)器陣列測(cè)量流體管道的熱輻射來(lái)檢測(cè)流體流動(dòng)路徑的過(guò)度的溫度變化的方法的實(shí)施例的流程圖。部件列表
10發(fā)電系統(tǒng)
12燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
14燃燒器
16渦輪
18軸
20壓縮機(jī)
22負(fù)載
24廢氣
26熱回收蒸汽發(fā)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(fù)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(cè)量系統(tǒng)
52熱輻射檢測(cè)器陣列
54控制器
56用戶界面
58下游方向
60管道
62第一歧管
64第二歧管
66觀察口
68濾波器
70透鏡
72反射鏡
74視場(chǎng)
76視場(chǎng)角度
78HRSG橫截面
80顯不器
82警報(bào)器
84曲線圖
86X-軸
88Y-軸
90曲線系列
92平均溫度
94下閾值
96上閾值
98熱電堆元件
100數(shù)字顯示器
102方法流程圖
104參看流程圖
106參看流程圖
108參看流程圖
110參看流程圖
112參看流程圖
114參看流程圖
116參看流程圖
具體實(shí)施例方式將在下文中描述本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)具體實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)潔描述，在說(shuō)明書(shū)中可能沒(méi)有描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)了解的是，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出許多具體實(shí)施方式
的決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和商務(wù)相關(guān)的約束，從一個(gè)實(shí)施方式到另一個(gè)，這些約束可不同。此外，應(yīng)了解的是，這些開(kāi)發(fā)努力可能是復(fù)雜的且耗時(shí)的，但對(duì)于受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員仍將是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“該”和“所述”意圖表示存在一個(gè)或更多個(gè)這些元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的和意指可存在除了所列出元件之外的附加的元件。進(jìn)入HRSG的廢氣流的溫度變化可降低蒸汽產(chǎn)生過(guò)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(guò)某些管道的水流可能不被充分地加熱到產(chǎn)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(jīng)歷過(guò)度蒸汽壓力。如與接收具有大致均勻的溫度分布(例如，溫度變化小于大約25攝氏度、20攝氏度、15攝氏度、10攝氏度、7攝氏度、5攝氏度或3攝氏度或更小)的廢氣流的HRSG相比，HRSG內(nèi)的這種流變化可降低HRSG效率和/或?qū)е履承〩RSG構(gòu)件的過(guò)早磨損。例如，過(guò)度的蒸汽壓力和/或熱應(yīng)力可縮短HRSG內(nèi)的管道、閥、連接器和/或其它構(gòu)件的使用壽命。因此，可能需要監(jiān)測(cè)進(jìn)入 HRSG的廢氣流的溫度分布以檢測(cè)過(guò)度的溫度變化(例如，大于大約3攝氏度、5攝氏度、7攝氏度、10攝氏度、15攝氏度、20攝氏度或25攝氏度或更大的溫度變化)。類似地，從蒸汽渦輪到冷凝器內(nèi)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(jí)內(nèi)的密度變化，從而降低渦輪效率。此外，這種密度變化可在葉片經(jīng)過(guò)變化的密度的區(qū)域時(shí)引起渦輪葉片上的過(guò)度磨損。因此，如與輸出具有大致均勻的溫度分布(例如，溫度變化小于大約25攝氏度、20攝氏度、15攝氏度、10攝氏度、7攝氏度、5攝氏度或3攝氏度或更小)的蒸汽流的蒸汽渦輪相比，蒸汽溫度變化可降低蒸汽渦輪效率和/或?qū)е履承┱羝麥u輪構(gòu)件的過(guò)早磨損。因此，可能需要監(jiān)測(cè)進(jìn)入冷凝器的蒸汽流的溫度分布以檢測(cè)過(guò)度的溫度變化(例如，大于大約3攝氏度、5攝氏度、7攝氏度、10攝氏度、15攝氏度、20攝氏度或25攝氏度或更大的溫度變化)。本公開(kāi)的實(shí)施例可通過(guò)經(jīng)由熱輻射檢測(cè)器陣列測(cè)量延伸通過(guò)流體流動(dòng)路徑的管道的熱輻射來(lái)檢測(cè)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑的溫度變化，諸如過(guò)度的溫度變化。例如，某些實(shí)施例可檢測(cè)從燃?xì)鉁u輪到HRSG的廢氣流和/或從蒸汽渦輪到冷凝器的蒸汽流的溫度變化。這些構(gòu)造可監(jiān)測(cè)流體流動(dòng)路徑的整個(gè)二維橫截面，從而有助于檢測(cè)可導(dǎo)致渦輪/換熱器構(gòu)件的過(guò)早磨損和/或降低的效率的操作情況。例如，某些實(shí)施例包括輻射檢測(cè)器陣列，其針對(duì)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)管道。輻射檢測(cè)器陣列構(gòu)造成基于由管道所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示流體流動(dòng)路徑的多維(例如二維或三維)溫度分布的信號(hào)。此外，在通信上聯(lián)接到熱輻射檢測(cè)器陣列的控制器構(gòu)造成基于該信號(hào)來(lái)檢測(cè)流體流動(dòng)路徑的過(guò)度溫度變化(例如，通過(guò)確定溫度變化且比較溫度變化與閾值)。例如，控制器可構(gòu)造成如果管道中的至少一個(gè)與流體流動(dòng)路徑的平均溫度之間的溫差超過(guò)閾值則檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化。替代地，控制器可構(gòu)造成如果第一管道與第二管道之間的溫差超過(guò)閾值則檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化。因?yàn)闊彷椛錂z測(cè)器陣列可監(jiān)測(cè)流體流動(dòng)路徑的整個(gè)二維橫截面，所以可檢測(cè)流體流內(nèi)的基本上所有溫度變化。因此，操作者可被通知有過(guò)度的溫度變化和/或控制器可在該情況不利地影響渦輪和/換熱器之前終止通過(guò)換熱器的流體流。因此，可延長(zhǎng)渦輪/換熱器構(gòu)件的使用壽命，從而降低發(fā)電系統(tǒng)的操作成本。圖1是具有燃?xì)鉁u輪，蒸汽渦輪、HRSG和冷凝器的組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖。下面為了對(duì)熱控制系統(tǒng)的實(shí)施例提供環(huán)境而描述系統(tǒng)10，熱控制系統(tǒng)構(gòu)造成檢測(cè)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑的過(guò)度的溫度變化。應(yīng)了解的是下文所述的熱控制系統(tǒng)可用于檢測(cè)其它發(fā)電系統(tǒng)、渦輪系統(tǒng)、處理設(shè)施或包括提供流體流到換熱器的渦輪的任何其它系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)度的溫度變化。在本實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12，其包括燃燒器14、渦輪16、驅(qū)動(dòng)軸18和壓縮機(jī)20。燃燒器14接收燃料，諸如天然氣，其可在壓力下從燃料噴嘴噴射。該燃料與壓縮空氣混合并在燃燒器4內(nèi)燃燒，從而生成熱的加壓廢氣。燃燒器14將廢氣引向渦輪16的廢氣出口。當(dāng)來(lái)自燃燒器14的廢氣經(jīng)過(guò)渦輪16時(shí)，驅(qū)動(dòng)渦輪16中的葉片旋轉(zhuǎn)，從而使驅(qū)動(dòng)軸18沿著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的軸線旋轉(zhuǎn)。如所示出的， 驅(qū)動(dòng)軸18可連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的各種構(gòu)件，包括壓縮機(jī)20。驅(qū)動(dòng)軸18將渦輪16連接到包括葉片的壓縮機(jī)20的轉(zhuǎn)子。因此，渦輪16中的渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)引起驅(qū)動(dòng)軸18使壓縮機(jī)20內(nèi)的葉片旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)軸18將渦輪16連接到壓縮機(jī)20。壓縮機(jī)20中的葉片的旋轉(zhuǎn)使壓縮機(jī)20壓縮經(jīng)由空氣進(jìn)口接收的空氣。壓縮空氣然后被供給到燃燒器14且與燃料混合以有助于燃燒。驅(qū)動(dòng)軸18也連接到負(fù)載22，其可為固定負(fù)載，諸如發(fā)電機(jī)，用于在發(fā)電站中發(fā)電。實(shí)際上，負(fù)載22可為通過(guò)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12 的旋轉(zhuǎn)輸出來(lái)提供動(dòng)力的任何合適的裝置。來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的廢氣M被引導(dǎo)到HRSG 26。如在下文中詳細(xì)地討論的， HRSG沈?yàn)閾Q熱器，其包括多個(gè)管道，管道構(gòu)造成在與通過(guò)HRSG沈的廢氣流M交叉(例如，大致垂直)的方向上輸送二次流體，諸如水。隨著廢氣M流過(guò)管道，熱從廢氣傳到水， 從而產(chǎn)生蒸汽。此外，廢氣的溫度顯著地降低。在經(jīng)過(guò)HRSG沈之后，冷卻的廢氣通過(guò)煙囪觀釋放到大氣，如由箭頭30所示。如所示出的，所產(chǎn)生的蒸汽32被引向蒸汽渦輪34。當(dāng)高壓蒸汽32經(jīng)過(guò)蒸汽渦輪34時(shí)，渦輪34內(nèi)的葉片被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載36。盡管本實(shí)施例包括兩個(gè)負(fù)載22和36，但應(yīng)了解的是在替代的實(shí)施例中燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和蒸汽渦輪34可聯(lián)接到相同負(fù)載。當(dāng)蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽渦輪34時(shí)，壓力降低使得低壓蒸汽38從渦輪34排出。如所示出的，低壓蒸汽38流入冷凝器40，其冷凝蒸汽。如在下文中詳細(xì)地討論的，冷凝器40為換熱器，其包括多個(gè)管道，管道構(gòu)造成在與蒸汽流交叉(例如，大致垂直)的方向上輸送二次流體，諸如水。隨著蒸汽流過(guò)管道，熱從蒸汽傳到水42，從而將蒸汽冷凝為水44。水44流回到HRSG 26，在此處它由廢氣M加熱以產(chǎn)生更高壓蒸汽 32。冷卻水42在冷凝器40內(nèi)被加熱且作為熱水46離開(kāi)。熱水46被引向冷卻塔48，冷卻塔48冷卻熱水46以產(chǎn)生用于冷凝器40的冷水42。盡管在本實(shí)施例中高壓蒸汽32被引向蒸汽渦輪34，但應(yīng)了解的是替代的實(shí)施例可在使低壓蒸汽38返回到冷凝器40之前將高壓蒸汽32用于工業(yè)過(guò)程(例如，氣化)。如所示出的，發(fā)電系統(tǒng)10包括熱測(cè)量系統(tǒng)50，其構(gòu)造成檢測(cè)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑中的溫度變化，諸如過(guò)度的溫度變化。在本實(shí)施例中，熱測(cè)量系統(tǒng)50包括兩個(gè)輻射檢測(cè)器陣列，諸如示出的熱輻射檢測(cè)器陣列52，每個(gè)針對(duì)從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑。具體而言，一個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52針對(duì)從燃?xì)鉁u輪16到HRSG 26的廢氣流24。 此外，第二熱輻射檢測(cè)器陣列52針對(duì)從蒸汽渦輪34到冷凝器40的蒸汽流38。熱輻射檢測(cè)器陣列52構(gòu)造成基于由HRSG 26或冷凝器40內(nèi)的管道所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示流體流動(dòng)路徑的多維(例如，二維)溫度分布的信號(hào)。例如，如在下文中詳細(xì)地討論的，每個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括多個(gè)熱電堆元件，其中每個(gè)元件針對(duì)流體流動(dòng)路徑的不同區(qū)域。 因?yàn)槊總€(gè)檢測(cè)器陣列構(gòu)造成輸出相應(yīng)區(qū)域的溫度，所以可建立流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。在某些實(shí)施例中，每個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52針對(duì)與流體流的方向交叉(例如，大致垂直)的換熱器橫截面。在這些實(shí)施例中，可監(jiān)測(cè)流體流動(dòng)路徑的整個(gè)二維橫截面，由此確保檢測(cè)流體流的基本上任何溫度變化。而且，因?yàn)闊彷椛錂z測(cè)器陣列52可監(jiān)測(cè)管道溫度而不直接接觸流體，所以檢測(cè)器陣列52可定位于HRSG 26和冷凝器40外部，從而保護(hù)檢測(cè)器陣列52免受熱流體流且顯著地延長(zhǎng)了檢測(cè)器陣列52的使用壽命。如將了解的，熱輻射檢測(cè)器陣列52測(cè)量來(lái)自物體的電磁能以確定物體的溫度。例如，檢測(cè)器陣列52可測(cè)量具有紅外光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的熱輻射。如在下文中詳細(xì)地討論的，某些紅外發(fā)射的強(qiáng)度可與物體的溫度成比例。在某些實(shí)施例中，熱輻射檢測(cè)器陣列52構(gòu)造成檢測(cè)這種發(fā)射且輸出指示溫度的信號(hào)。還應(yīng)了解的是各種熱輻射檢測(cè)器陣列構(gòu)造可用于確定從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。如先前所討論的，某些檢測(cè)器陣列52 可包括一系列熱電堆元件。如將了解的，熱電堆包括串聯(lián)連接的多個(gè)熱電偶以獲得增強(qiáng)的信號(hào)輸出。熱電偶通過(guò)在接合處之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(emf)來(lái)測(cè)量熱接合處與冷接合處之間的溫差。例如，熱接合處可朝向換熱器管道以測(cè)量熱輻射，而冷接合處可聯(lián)接到熱沉使得冷接合處的溫度大致等于環(huán)境溫度。因?yàn)闊犭娕即?lián)連接，所以熱電堆取得所有熱電偶的emf 之和以提供增強(qiáng)的電壓輸出。建立熱電堆元件的陣列可生成流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布，其中每個(gè)熱電堆元件提供相應(yīng)監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度。在某些實(shí)施例中，熱電堆陣列可為單個(gè)固態(tài)裝置，其中每個(gè)熱電堆元件形成于裝置的表面上。替代的實(shí)施例可采用輻射高溫計(jì)、紅外檢測(cè)器(例如，電荷耦合裝置(CCD)、焦平面陣列(FPA)等)或構(gòu)造成輸出從渦輪到換熱器的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布的其它熱輻射檢測(cè)器陣列。在本實(shí)施例中，每個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52在通信上聯(lián)接到控制器M。控制器M 構(gòu)造成基于指示由每個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52輸出的二維溫度分布的信號(hào)來(lái)檢測(cè)流體流動(dòng)路徑的過(guò)度的溫度變化(例如，通過(guò)確定溫度變化且比較溫度變化與閾值)。如先前所討論的，流體流動(dòng)的過(guò)度的溫度變化可降低發(fā)電系統(tǒng)10的效率和/或過(guò)早地磨損在渦輪和/或換熱器內(nèi)的某些構(gòu)件。因此，控制器M可監(jiān)測(cè)由每個(gè)熱輻射檢測(cè)器陣列52測(cè)量的二維溫度分布以確定流體流動(dòng)的溫度變化是否超過(guò)渦輪/換熱器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。盡管在本實(shí)施例中，單個(gè)二維陣列針對(duì)每個(gè)換熱器(例如，HRSG^和冷凝器40)， 但應(yīng)了解的是在替代的實(shí)施例中可采用多個(gè)二維陣列以監(jiān)測(cè)換熱器的各個(gè)區(qū)。例如，熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括沿著流體流動(dòng)的方向針對(duì)換熱器的各個(gè)二維橫截面的多個(gè)二維陣列。在某些實(shí)施例中，二維陣列可沿著流動(dòng)方向緊密地隔開(kāi)使得控制器M可生成流體流動(dòng)路徑的三維溫度分布，從而使能夠檢測(cè)在換熱器內(nèi)的基本上任何位置處的過(guò)度的溫度變化。本實(shí)施例還包括在通信上聯(lián)接到控制器M的用戶界面56。用戶界面56可包括數(shù)字顯示器和/或圖形界面，數(shù)字顯示器構(gòu)造成顯示由熱輻射檢測(cè)器陣列52的每個(gè)元件所檢測(cè)的溫度，圖形界面構(gòu)造成顯示隨時(shí)間變化的溫度。以此方式，操作者可監(jiān)測(cè)溫度分布以識(shí)別過(guò)度的溫度變化。此外，用戶界面56可包括視覺(jué)和/或聽(tīng)覺(jué)警報(bào)器，其構(gòu)造成警示操作者過(guò)度的溫度變化。例如，如果控制器M確定流體流動(dòng)路徑內(nèi)的一個(gè)管道的溫度顯著大于平均流體流動(dòng)路徑溫度，那么可啟動(dòng)聽(tīng)覺(jué)和/或視覺(jué)警報(bào)器。在某些實(shí)施例中，控制器M在通信上聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10且構(gòu)造成響應(yīng)于檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化而自動(dòng)減少或終止通過(guò)換熱器的流體流。例如，控制器M可調(diào)整廢氣M的流動(dòng)路徑使得氣體繞過(guò)HRSG 26。 類似地，如果在冷凝器40內(nèi)檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，可減少或終止到蒸汽渦輪34的蒸汽流 32。圖2是針對(duì)從燃?xì)鉁u輪16到HRSG 26的流體流動(dòng)路徑的熱測(cè)量系統(tǒng)50的實(shí)施
8例的示意圖。如所示出的，廢氣M在下游方向58上流入HRSG 26。HRSG沈包括多個(gè)管道60，管道60構(gòu)造成在與下游方向58交叉(例如，大致垂直)的方向上輸送二次流體，諸如水。隨著廢氣M流過(guò)管道60，熱從廢氣M傳到水，從而產(chǎn)生蒸汽。在本實(shí)施例中，水44 由第一歧管62供應(yīng)到管道60，而蒸汽32通過(guò)第二歧管64排出。如先前所討論的那樣，蒸汽32被引向蒸汽渦輪34以驅(qū)動(dòng)負(fù)載36，而冷卻的廢氣被引向煙囪觀。盡管在示出的HRSG 26內(nèi)采用六個(gè)管道60，但應(yīng)了解的是在其它HRSG構(gòu)造內(nèi)可利用顯著更多的管道。在某些實(shí)施例中，管道60可沿著下游方向58且沿著垂直于流動(dòng)路徑的方向安置。在另外的實(shí)施例中，HRSG沈可包括多個(gè)級(jí)，其中每個(gè)級(jí)構(gòu)造成產(chǎn)生用于分開(kāi)的蒸汽渦輪的蒸汽。盡管示出的熱輻射檢測(cè)器陣列52針對(duì)從燃?xì)鉁u輪16到HRSG 26的流體流動(dòng)路徑，但應(yīng)了解的是可采用類似的構(gòu)造來(lái)監(jiān)測(cè)從蒸汽渦輪34到冷凝器40的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。在示出的構(gòu)造中，熱輻射檢測(cè)器陣列52定位在HRSG 26外部，從而保護(hù)熱測(cè)量系統(tǒng)50免受經(jīng)過(guò)HRSG沈的熱的廢氣M。如所示出的，HRSG沈包括觀察口 66，觀察口 66構(gòu)造成使熱輻射檢測(cè)器陣列52能接收由HRSG沈內(nèi)的管道60發(fā)出的熱輻射。如將了解的， 觀察口 66可由對(duì)于由陣列52測(cè)量的波長(zhǎng)基本上透明的材料構(gòu)成。例如，如果檢測(cè)器陣列 52構(gòu)造成監(jiān)測(cè)紅外光譜內(nèi)的熱輻射，則觀察口 66可由對(duì)于紅外輻射基本上透明的材料構(gòu)成，諸如鍺或硅，例如。如將了解的，材料的選擇也可取決于通過(guò)HRSG沈的流體流的預(yù)期溫度。在某些實(shí)施例中，觀察口 66可暴露于超過(guò)大約500攝氏度、600攝氏度、700攝氏度、 800攝氏度、900攝氏度、1000攝氏度、1100攝氏度或1200攝氏度或更高的流體溫度。因此， 可選擇透明材料來(lái)抵抗這些溫度。因?yàn)橛^察口 66使檢測(cè)器陣列52能夠定位于HRSG沈外部，所以熱輻射檢測(cè)器陣列52可測(cè)量從渦輪16到HRSG 26的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布而不暴露于熱的廢氣，從而顯著地延長(zhǎng)檢測(cè)器陣列52的操作壽命。在替代的實(shí)施例中， 檢測(cè)器陣列52位于HRSG沈內(nèi)的熱絕緣容器內(nèi)。在這些實(shí)施例中，聯(lián)接到絕緣容器的觀察口 66將檢測(cè)器陣列52與流體流分離，從而保護(hù)該陣列52免受過(guò)度的溫度。在本實(shí)施例中，濾波器68和透鏡70定位在觀察口 66與熱輻射檢測(cè)器陣列52之間。在某些實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列52可包括多個(gè)熱電堆元件以測(cè)量由管道60發(fā)出的熱輻射。在這些實(shí)施例中。每個(gè)熱電堆元件包括多個(gè)電串聯(lián)的熱電偶以提供增強(qiáng)的輸出信號(hào)。 如將了解的，熱電堆元件可檢測(cè)多種熱輻射波長(zhǎng)。例如，某些熱電堆元件可檢測(cè)范圍從大約 0. 8微米至40微米的紅外光譜內(nèi)的電磁波長(zhǎng)。如還將了解的，紅外光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的特定子集可特別適合于溫度確定。因此，帶通濾波器68可用于限制入射到檢測(cè)器陣列52上的波長(zhǎng)的范圍。例如，在某些實(shí)施例中，帶通濾波器68可構(gòu)造成阻止具有在大約2至20微米、4 至18微米、6至16微米、8至14微米或約7. 2至12. 4微米之間的范圍外的波長(zhǎng)的電磁輻射。因此，濾波器68有助于將具有適合于每個(gè)熱電堆元件的波長(zhǎng)范圍的熱輻射傳遞到檢測(cè)器陣列52以輸出具有與測(cè)得的溫度成比例的量值的信號(hào)。檢測(cè)器陣列52可聚集來(lái)自熱電堆元件的信號(hào)，且輸出信號(hào)到控制器M，指示從渦輪16到HRSG 26的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。應(yīng)了解的是替代的實(shí)施例可采用具有其它波長(zhǎng)范圍的其它帶通濾波器。而且，某些實(shí)施例可采用高通濾波器、低通濾波器或可省略濾波器。在另外的實(shí)施例中，濾波器可包括在觀察口 66內(nèi)。而且，盡管在本實(shí)施例中使用采用熱電堆元件的熱輻射檢測(cè)器陣列52， 但應(yīng)了解的是在替代的實(shí)施例中可采用其它檢測(cè)器元件，諸如CCD、FPA或高溫計(jì)。
本熱測(cè)量系統(tǒng)50還包括光學(xué)聚焦裝置，諸如透鏡70，其構(gòu)造成將熱輻射聚焦到檢測(cè)器陣列52上。如應(yīng)了解的，透鏡70可由任何合適的材料構(gòu)成，諸如塑料或玻璃。在某些實(shí)施例中，透鏡70可與濾波器68組合為單個(gè)元件。在另外的實(shí)施例中，透鏡70可被省略使得熱輻射直接傳遞到熱輻射檢測(cè)器陣列52上。本實(shí)施例還包括第二光學(xué)聚焦裝置，諸如示出的反射鏡72。反射鏡72構(gòu)造成將熱輻射從管道60引到熱輻射檢測(cè)器陣列52上。在某些實(shí)施例中，反射鏡72可包括基層(例如，玻璃、塑料等)和安置在基層上的反射性覆層(例如，銀、鉻等)。替代地，反射鏡72可由諸如拋光不銹鋼的反射性材料制成。本實(shí)施例采用凹面鏡72以建立所希望的視場(chǎng)74。 由于反射鏡72的形狀和熱輻射檢測(cè)器陣列52的位置，建立具有角度76的視場(chǎng)74。例如， 在某些實(shí)施例中，角度76可大于大約5度、10度、20度、40度、60度、80度、100度、120度、 140度或160度或更大。在某些實(shí)施例中，熱輻射檢測(cè)器陣列52可針對(duì)HRSG 26的整個(gè)橫截面78以建立流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。因此，可選擇角度76使得視場(chǎng)74包括在所希望的測(cè)量位置的整個(gè)HRSG橫截面78。因此，熱測(cè)量系統(tǒng)50可檢測(cè)流體流動(dòng)路徑內(nèi)的任何溫度變化。應(yīng)了解的是替代的實(shí)施例可采用凸面鏡或基本上平面鏡來(lái)將熱輻射引向檢測(cè)器陣列52。在另外的實(shí)施例中，可省略反射鏡72，且熱輻射檢測(cè)器陣列52可朝向流體流動(dòng)路徑。在這些實(shí)施例中，透鏡70 (若存在)可用于基于透鏡70的形狀和光學(xué)性質(zhì)而建立所希望的視場(chǎng)74。如先前所討論的，本熱輻射檢測(cè)器陣列52包括熱電堆元件，其構(gòu)造成將所檢測(cè)的熱輻射轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)。因?yàn)闊犭娕荚ù?lián)連接的多個(gè)熱電偶，所以熱電堆元件輸出具有與每個(gè)相應(yīng)元件的視場(chǎng)內(nèi)的區(qū)域的溫度成比例的量值的電信號(hào)。檢測(cè)器陣列52可聚集來(lái)自熱電堆元件的信號(hào)，且輸出信號(hào)到控制器M，指示從渦輪16到HRSG^的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布?？刂破鱉構(gòu)造成接收此信號(hào)，且基于該信號(hào)確定HRSG橫截面78的二維溫度分布(例如，經(jīng)由查找表、算法等)。在本實(shí)施例中，控制器M在通信上聯(lián)接到用戶界面56，用戶界面56包括顯示器80和警報(bào)器82。顯示器80構(gòu)造成顯示由每個(gè)熱電堆元件所檢測(cè)的溫度隨時(shí)間變化的圖示。如所示出的，顯示器80包括圖表84，其具有代表時(shí)間的χ軸86和代表溫度的y軸 88。如先前所討論的，檢測(cè)器陣列52的每個(gè)熱電堆元件構(gòu)造成輸出指示元件的視場(chǎng)內(nèi)的區(qū)域的溫度的信號(hào)。在本實(shí)施例中，圖表84包括表示每個(gè)區(qū)域的溫度隨時(shí)間變化的一系列曲線90。本圖表84包括四條曲線90，表示熱輻射檢測(cè)器陣列52包括四個(gè)熱電堆元件。然而， 應(yīng)了解的是檢測(cè)器陣列52可包括更多或更少的元件，導(dǎo)致顯示在圖表84上的更多或更少的曲線90。圖表84還包括指示流體流動(dòng)路徑的平均溫度的虛線92。如先前所討論的，熱輻射檢測(cè)器陣列52可針對(duì)HRSG 26的整個(gè)橫截面78以監(jiān)測(cè)流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。 通過(guò)平均在每個(gè)區(qū)域(例如，在每個(gè)熱電堆元件的視場(chǎng)內(nèi)的區(qū))內(nèi)的溫度，可計(jì)算流體流動(dòng)路徑的平均溫度。在某些實(shí)施例中，可能希望HRSG接收具有在平均流體溫度的限定的范圍內(nèi)的溫度變化的流體流。因此，控制器M可構(gòu)造成比較每個(gè)區(qū)域的溫度與平均溫度以確定是否存在過(guò)度的溫度變化。在這些實(shí)施例中，曲線圖84包括對(duì)應(yīng)于所希望的溫度范圍的下閾值94和上閾值96。例如，可能希望某些HRSG接收在平均流體溫度的25攝氏度、20攝氏度、15攝氏度、10攝氏度、7攝氏度、5攝氏度、或3攝氏度或更低范圍內(nèi)的流體。在這些構(gòu)造中，如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)的溫度超過(guò)上閾值96或降低小于下閾值94，則控制器M可識(shí)別HRSG 26內(nèi)的過(guò)度的溫度變化。替代地，上閾值96和下閾值94可基于所檢測(cè)的溫度與平均溫度之間的百分比差來(lái)限定。例如，在某些實(shí)施例中，可能希望HRSG沈接收在平均流體溫度的 15%、12%、10%、8%、6%、4%或更小范圍內(nèi)的流體。在替代的實(shí)施例中，控制器M可構(gòu)造成通過(guò)將區(qū)域之間的溫差與閾值進(jìn)行比較而檢測(cè)從渦輪16到HRSG沈的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的過(guò)度溫度變化。在這些實(shí)施例中，顯示器 80可構(gòu)造成示出指示區(qū)域的最高檢測(cè)溫度與一區(qū)域的最低檢測(cè)溫度之間的差的單個(gè)曲線。 曲線圖也可包括指示最大所希望的溫度變化的閾值。如果最高檢測(cè)溫度與最低檢測(cè)溫度之間的溫差超過(guò)閾值，則控制器M可識(shí)別流體流動(dòng)路徑內(nèi)的過(guò)度的溫度變化。例如，對(duì)于某些HRSG構(gòu)造，指示過(guò)度的溫度變化的閾值可小于大約25攝氏度、20攝氏度、15攝氏度、10 攝氏度、7攝氏度、5攝氏度或3攝氏度或更小。替代地，閾值可限定為最小檢測(cè)溫度與最大檢測(cè)溫度之間的百分比差。在這種構(gòu)造中，閾值可對(duì)應(yīng)于30%、25%、20%、15%、10%、5% 或更小的百分比差。如將了解的，在替代的實(shí)施例中可由其它統(tǒng)計(jì)方法(例如，標(biāo)準(zhǔn)偏差比較)來(lái)檢測(cè)過(guò)度的溫度變化。如果檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，則控制器M可啟動(dòng)用戶界面56內(nèi)的警報(bào)器82。如先前所討論的，警報(bào)器82可為聽(tīng)覺(jué)警報(bào)器和/或視覺(jué)警報(bào)器，其構(gòu)造成警示操作者所檢測(cè)到的情況。操作者然后可采取適當(dāng)?shù)男Ｕ胧﹣?lái)解決流體溫度變化。此外，控制器討和/ 或用戶界面56可在通信上聯(lián)接到發(fā)電系統(tǒng)10，且構(gòu)造成在檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化時(shí)減少和/或終止通過(guò)HRSG沈的流體流。例如，在某些實(shí)施例中，如果溫度變化超過(guò)第一閾值， 則控制器M可減小渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而減少通過(guò)HRSG沈的流。如果溫度變化超過(guò)高于第一閾值的第二閾值，那么控制器討可啟動(dòng)閥以繞過(guò)HRSG 26，從而終止通過(guò)HRSG^的流。 如將了解的，繞過(guò)HRSG沈可降低發(fā)電效率，但仍可使發(fā)電系統(tǒng)10能夠向消費(fèi)者提供電力。盡管在上文中參考HRSG沈描述了熱測(cè)量系統(tǒng)50，但應(yīng)了解的是熱測(cè)量系統(tǒng)50可用于檢測(cè)進(jìn)入其它換熱器的流體流動(dòng)路徑的溫度變化。例如，熱測(cè)量系統(tǒng)50可用于檢測(cè)冷凝器40內(nèi)的溫度變化。類似于HRSG 26，冷凝器40包括多個(gè)管道，管道構(gòu)造成在垂直于通過(guò)冷凝器40的蒸汽流的方向上輸送二次流體，諸如水。隨著蒸汽流過(guò)管道，熱從蒸汽傳到水42，從而將蒸汽冷凝為水44。如先前所討論的那樣，蒸汽溫度分布的變化可引起蒸汽渦輪34的末級(jí)內(nèi)的密度變化，從而降低了渦輪效率和/或引起渦輪葉片上的過(guò)度磨損。通過(guò)檢測(cè)過(guò)度的溫度變化，熱測(cè)量系統(tǒng)50可有助于蒸汽渦輪34和冷凝器40的高效操作和/或用于延長(zhǎng)蒸汽渦輪構(gòu)件的壽命。例如，如果在蒸汽流38內(nèi)檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，則控制器討可啟動(dòng)用戶界面56 內(nèi)的警報(bào)器82以向操作者警示所檢測(cè)的情況。操作者然后可采取適當(dāng)?shù)男Ｕ胧﹣?lái)解決流體溫度變化。此外，控制器M和/或用戶界面56可在通信上聯(lián)接到發(fā)電系統(tǒng)10且構(gòu)造成在檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化時(shí)減少和/或終止通過(guò)冷凝器40的流體流。例如，在某些實(shí)施例中，如果溫度變化超過(guò)第一閾值，則控制器M可減少到蒸汽渦輪34的蒸汽流32。如果溫度變化超過(guò)高于第一閾值的第二閾值，那么控制器M可啟動(dòng)閥以繞過(guò)蒸汽渦輪34，從而終止通過(guò)蒸汽渦輪34的流。如將了解的，繞過(guò)蒸汽渦輪34可降低發(fā)電效率，但仍可使發(fā)電系統(tǒng)10能夠向消費(fèi)者提供電力。圖3是針對(duì)在流體管道60上游的HRSG 26的橫截面的熱測(cè)量系統(tǒng)50的實(shí)施例的
11示意圖。如先前所討論的，廢氣M在下游方向58上流入HRSG 26。HRSG沈包括多個(gè)管道 60，管道60構(gòu)造成在與下游方向58交叉(例如，大致垂直)的方向上輸送二次流體，諸如水。隨著廢氣M流過(guò)管道60，熱從廢氣M傳到水，從而產(chǎn)生蒸汽。在本實(shí)施例中，水44通過(guò)第一歧管62供應(yīng)到管道60，而蒸汽32通過(guò)第二歧管64排出。蒸汽32然后流向蒸汽渦輪34，而冷卻的廢氣流向煙囪觀。盡管在本實(shí)施例中采用四個(gè)管道60，但應(yīng)了解的是在替代的實(shí)施例中可利用更多或更少的管道60。例如，某些HRSG沈可包括多于大約50個(gè)、75 個(gè)、100個(gè)、125個(gè)、150個(gè)、175個(gè)、200個(gè)或更多個(gè)管道60。示出的熱輻射檢測(cè)器陣列52針對(duì)管道60使得在管道60上游的流體流動(dòng)路徑的整個(gè)橫截面處在檢測(cè)器陣列52的視場(chǎng)74內(nèi)。以此方式，檢測(cè)器陣列52可監(jiān)測(cè)在管道60上游的流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布，從而確保將檢測(cè)到流體流內(nèi)的基本上任何溫度變化。 如先前所討論的，熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括多個(gè)熱電堆元件98，其中每個(gè)熱電堆元件針對(duì)流體流動(dòng)橫截面的不同區(qū)域。在此構(gòu)造中，熱輻射檢測(cè)器陣列52可輸出指示每個(gè)區(qū)域的溫度的信號(hào)使得控制器M可建立流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。在本實(shí)施例中，熱輻射檢測(cè)器陣列52包括熱電堆元件98的4X4矩陣。在此構(gòu)造中，熱輻射檢測(cè)器陣列52的每個(gè)列可針對(duì)相應(yīng)的管道60使得可獨(dú)立地監(jiān)測(cè)每個(gè)管道60的溫度。然而，應(yīng)了解的是替代的熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括更多或更少的熱電堆元件98， 形成NXN或MXN矩陣。例如，某些熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括大約1至1000個(gè)或更多個(gè)行和/或大約1至1000個(gè)或更多個(gè)列。此外，盡管示出的輻射檢測(cè)器陣列包括元件98 的矩形陣列，但應(yīng)了解的是某些熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括元件98的圓形的、橢圓形的或多邊形的陣列。還應(yīng)了解的是替代的熱輻射傳感器(例如，CCD、FPA、高溫計(jì)等)可形成熱輻射檢測(cè)器陣列52的元件。而且，如先前所討論的那樣，檢測(cè)器陣列52可包括針對(duì)流體流動(dòng)路徑的各個(gè)二維區(qū)域的多個(gè)NXN或MXN元件陣列，從而使控制器M能生成流體流動(dòng)路徑的三維溫度分布。例如，1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)或更多個(gè)二維陣列可沿著流動(dòng)方向緊密隔開(kāi)以形成LXNXN或LXMXN三維檢測(cè)器陣列52。如將了解的，熱測(cè)量系統(tǒng)50的總敏感性可取決于熱電堆元件98的敏感性、熱輻射檢測(cè)器陣列52的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)50內(nèi)的光學(xué)的和/或電的噪聲、控制器M內(nèi)的信號(hào)調(diào)節(jié)器的準(zhǔn)確度，熱輻射傳感器光學(xué)器件的品質(zhì)、每個(gè)熱電堆元件的視場(chǎng)和/或由控制器M用于計(jì)算溫度的技術(shù)以及其它因素。例如，在某些實(shí)施例中，熱測(cè)量系統(tǒng)50可能能夠識(shí)別小于大約2攝氏度、1攝氏度、0. 75攝氏度、0. 5攝氏度或0. 25攝氏度或更小的溫度變化。因此， 熱測(cè)量系統(tǒng)50可在HRSG效率顯著降低之前檢測(cè)流體流內(nèi)的熱變化，從而維持發(fā)電系統(tǒng)10 的效率。因?yàn)闊釡y(cè)量系統(tǒng)50的敏感性至少部分地取決于每個(gè)熱電堆元件98的視場(chǎng)，但應(yīng)了解的是熱測(cè)量系統(tǒng)敏感性可通過(guò)采用更大量的熱電堆元件98而增強(qiáng)。以此方式，每個(gè)熱電堆元件98將監(jiān)測(cè)流體流流動(dòng)路徑的更小區(qū)域，從而增加每個(gè)元件98的敏感性。類似于上文參考圖2所描述的熱測(cè)量系統(tǒng)50，示出的熱測(cè)量系統(tǒng)50包括在通信上聯(lián)接到控制器M的用戶界面56。示出的用戶界面56包括數(shù)字顯示器100，數(shù)字顯示器100 構(gòu)造成示出在檢測(cè)器陣列52的視場(chǎng)74內(nèi)每個(gè)區(qū)域的溫度的數(shù)值表示。在本實(shí)施例中，顯示器100構(gòu)造成輸出每個(gè)被監(jiān)測(cè)的區(qū)域與流體流動(dòng)路徑的平均溫度之間的溫差。應(yīng)了解的是替代的實(shí)施例可包括顯示器100，其構(gòu)造成示出每個(gè)區(qū)域的絕對(duì)溫度。在本實(shí)施例中，溫度值以攝氏度示出。
如先前所討論的，控制器M可構(gòu)造成通過(guò)將每個(gè)管道60與平均的流體流動(dòng)路徑溫度之間的溫差與閾值進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)流體流動(dòng)路徑內(nèi)的過(guò)度的溫度變化。在示出的實(shí)施例中，閾值為5攝氏度，其對(duì)應(yīng)于進(jìn)入HRSG 26的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的最大希望的溫度變化。 如先前所討論的，在替代的實(shí)施例中可采用更高或更低的閾值。因?yàn)槭境龅臒彷椛錂z測(cè)器陣列52包括四行熱電堆元件98，每行測(cè)量相應(yīng)管道60的溫度。如所示出的，顯示器100的左列內(nèi)的每個(gè)溫度指示與平均溫度相比小于5度的溫差。類似地，右列和自左邊的第二列內(nèi)的每個(gè)溫差在5度公差內(nèi)。因此，顯示器100指示對(duì)應(yīng)的管道60正接收在所希望的公差內(nèi)的流體流。相比而言，對(duì)應(yīng)于自右邊的第二管道60的溫度測(cè)量指示管道60正接收比周圍的管道60顯著更熱的流體流。具體而言，對(duì)應(yīng)于自右邊的第二管道60的每個(gè)區(qū)域的溫度高于平均溫度多于5攝氏度。因此，控制器M將檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，且啟動(dòng)警報(bào)器， 減少進(jìn)入HRSG 26的流體流和/或終止到HRSG 26的流。此外，熱測(cè)量系統(tǒng)50可用于檢測(cè)到冷凝器40的蒸汽流36內(nèi)的溫度變化。如先前所討論的，蒸汽溫度分布中的變化可引起蒸汽渦輪34的末級(jí)內(nèi)的密度變化，從而降低渦輪效率。此外，在葉片通過(guò)變化的密度的區(qū)域時(shí)，這種密度變化可引起渦輪葉片上的過(guò)度的磨損。因此，如果控制器M檢測(cè)到鄰近一個(gè)管道的蒸汽流比平均蒸汽流溫度更熱，則控制器 54可啟動(dòng)警報(bào)器，減少到渦輪34/冷凝器40的蒸汽流和/或終止到蒸汽渦輪34的流。圖4是用于通過(guò)經(jīng)由熱輻射檢測(cè)器陣列52測(cè)量流體流動(dòng)管道60的熱輻射來(lái)檢測(cè)流體流動(dòng)路徑的過(guò)度的溫度變化的方法102的實(shí)施例的流程圖。首先，如由方框104所示， 經(jīng)由熱輻射檢測(cè)器陣列52來(lái)測(cè)量流體流動(dòng)路徑內(nèi)管道60的熱輻射。如先前所討論的，熱輻射檢測(cè)器陣列52可包括多個(gè)熱電堆元件，每個(gè)元件針對(duì)流體流動(dòng)的不同區(qū)域。每個(gè)熱電堆元件構(gòu)造成輸出具有與相應(yīng)區(qū)域的溫度成比例的量值的信號(hào)。熱輻射檢測(cè)器陣列52構(gòu)造成聚集來(lái)自每個(gè)元件的信號(hào)，且輸出由此產(chǎn)生的信號(hào)到控制器54。接著，如由方框106所示，基于熱輻射測(cè)量來(lái)確定流體流動(dòng)路徑的二維溫度分布。例如，控制器M可從熱輻射檢測(cè)器陣列52接收由此產(chǎn)生的信號(hào)，且基于每個(gè)熱電堆元件信號(hào)的量值來(lái)確定二維溫度分布。然后可生成并顯示二維溫度分布的表示，如由方框108所示。例如，顯示器80可顯示示出每個(gè)區(qū)域的溫度隨時(shí)間變化的一系列曲線90。替代地，顯示器100可顯示每個(gè)區(qū)域的溫度的數(shù)值表示。接著，如由方框110所示，可基于二維溫度分布檢測(cè)流體流動(dòng)的過(guò)度的溫度變化。 例如，控制器M可構(gòu)造成如果至少一個(gè)管道60與流體流動(dòng)路徑的平均溫度之間的溫差超過(guò)閾值則檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化。替代地，控制器M可構(gòu)造成如果第一管道60與第二管道60之間的溫差超過(guò)閾值則檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化。如果檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，如由方框112所示，則可啟動(dòng)聽(tīng)覺(jué)的和/或視覺(jué)的警報(bào)器以向操作者警示該情況，如由方框114所示。例如，一旦操作者被告知該情況，則操作者可減少和/或終止通過(guò)HRSG沈或冷凝器40 的流。此外，在檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化時(shí)可自動(dòng)終止通過(guò)換熱器的流，如由方框116所示。 例如，在某些實(shí)施例中，控制器M可在通信上聯(lián)接到發(fā)電系統(tǒng)10，且構(gòu)造成在檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化時(shí)減少和/或終止通過(guò)HRSG 26和/或冷凝器40的流。應(yīng)了解的是如果檢測(cè)到流體流動(dòng)路徑的過(guò)度溫度變化，則可由操作者或控制器M 采取替代的措施。例如，如果在HRSG沈內(nèi)檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，則廢氣流M可被改變方向到大氣，從而繞過(guò)HRSG^。這個(gè)程序可能降低發(fā)電系統(tǒng)10的效率，但仍使發(fā)電系統(tǒng)10能夠向消費(fèi)者提供電力。類似地，如果在冷凝器40內(nèi)檢測(cè)到過(guò)度的溫度變化，則蒸汽32可被改變方向，從而繞過(guò)蒸汽渦輪34和冷凝器40。這個(gè)程序可保護(hù)蒸汽渦輪34內(nèi)的葉片免受由與不均勻的蒸汽溫度分布相關(guān)的密度變化引起的過(guò)度磨損。 該文字描述使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(10)，包括輻射檢測(cè)器陣列(52)，其構(gòu)造成使視場(chǎng)(74)朝向從渦輪(16，34)到換熱器(沈，40)的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)管道(60)，其中所述輻射檢測(cè)器陣列(5 構(gòu)造成基于由所述多個(gè)管道(60)所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示所述流體流動(dòng)路徑的多維溫度分布的信號(hào)；以及控制器(M)，其在通信上聯(lián)接到所述輻射檢測(cè)器陣列(52)，其中所述控制器(54)構(gòu)造成基于所述信號(hào)來(lái)確定所述流體流動(dòng)路徑的溫度變化，并且將所述溫度變化與閾值進(jìn)行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述輻射檢測(cè)器陣列(52)包括多個(gè)熱電堆元件(98)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括光學(xué)聚焦裝置 (70，72)，其構(gòu)造成將由所述多個(gè)管道(60)發(fā)出的熱輻射聚焦到所述輻射檢測(cè)器陣列(52)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述光學(xué)聚焦裝置(70，72)包括反射鏡(72)、透鏡(70)之一及它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括帶通濾波器 (68)，其安置于所述輻射檢測(cè)器陣列(52)與所述多個(gè)管道(60)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述輻射檢測(cè)器陣列(52)構(gòu)造成測(cè)量具有在紅外光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的熱輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制器(54)構(gòu)造成基于所述多個(gè)管道(60)中的至少一個(gè)與所述流體流動(dòng)路徑的平均溫度之間的溫差來(lái)確定溫度變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制器(54)構(gòu)造成基于第一管道(60)與第二管道(60)之間的溫差來(lái)確定溫度變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括所述渦輪(16， 34)和所述換熱器06，40)，其中所述渦輪(16，34)包括燃?xì)鉁u輪(16)，而所述換熱器06， 40)包括熱回收蒸汽發(fā)生器06)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括所述渦輪(16， 34)和所述換熱器06，40)，其中所述渦輪(16，34)包括蒸汽渦輪(34)，而所述換熱器06， 40)包括冷凝器(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量渦輪系統(tǒng)內(nèi)的溫度的系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)(10)包括輻射檢測(cè)器陣列(52)，其構(gòu)造成使視場(chǎng)(74)朝向從渦輪(16，34)到換熱器(26，40)的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)管道(60)。輻射檢測(cè)器陣列(52)構(gòu)造成基于由管道(60)所發(fā)出的熱輻射來(lái)輸出指示流體流動(dòng)路徑的多維溫度分布的信號(hào)。該系統(tǒng)(10)還包括控制器(54)，其在通信上聯(lián)接到輻射檢測(cè)器陣列(52)。該控制器(54)構(gòu)造成基于該信號(hào)來(lái)確定流體流動(dòng)路徑的溫度變化并比較該溫度變化與閾值。
文檔編號(hào)G01J5/12GK102419211SQ20111023029
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者A·安薩里, E·J·考夫曼, J·E·梅斯特羅尼, R·J·奇拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司