专利名称：流体泄漏检测系统的制作方法
技术领域：
本文公开的主题涉及流体泄漏检测系统，并且更具体而言，涉及具有控制器的流体泄漏检测系统，控制器具有用于监测流体泄漏检测系统以及确定泄漏状况是否存在的控制逻辑。
背景技术：
传统上，燃气涡轮火焰检测器用来确保在燃气涡轮点燃和运行的期间有火焰存在。一些火焰检测器采用冷却盘管，冷却盘管使用水(其可包含各种防冻成分的混合物)作为冷却介质，以使火焰检测器传感器保持在阈值温度之下。但是，在冷却水回路中可发生泄漏。冷却水的泄漏可导致需要更换燃气涡轮的外壳或位于外壳内的构件。更换外壳或位于外壳内的构件可变得耗时和代价高。可也在燃气涡轮中采用冷却水来冷却液体燃料吹扫系统。特别地，冷却水可用来冷却三通液体燃料阀。冷却水也可用来冷却液体燃料吹扫系统的止回阀。特别地，冷却水用来使止回阀或三通阀的内部温度保持在液体燃料的焦化阈值之下。但是，在液体燃料吹扫系统的冷却水回路中也可发生泄漏，这也可导致水冷阀错误地运行。泄漏也可导致外壳或其它燃气涡轮构件问题。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种流体泄漏检测系统，其包括流体管道、具有入口和出口的流体冷却式装置、入口流测量计、出口流测量计和控制器。入口流测量计流体地连接到流体管道上。入口流测量计监测流体冷却式装置的入口以获得入口温度和入口流率。入口流测量计具有入口流测量计漂移-过程流体温度曲线和入口流测量计漂移-环境温度曲线。出口流测量计流体地连接到流体管道上。出口流测量计监测流体冷却式装置的出口以获得出口温度和出口流率。出口流测量计具有出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和出口流测量计漂移-环境温度曲线。控制器与入口流测量计和出口流测量计通信。控制器包括在其中存储有入口流测量计和出口流测量计漂移曲线的存储器。入口流测量计漂移-过程流体温度曲线不同于出口流测量计漂移-过程流体温度曲线，并且入口流测量计漂移-环境温度曲线不同于出口流测量计漂移-环境温度曲线。其中流体管道中的流体流基本停止的零流状况以及入口流率和出口流率也保存在控制器的存储器中。控制器包括用于监测环境温度，用于监测入口流测量计以获得入口温度和入口流率，以及用于监测出口流测量计以获得出口温度和出口流率的控制逻辑。控制器还包括用于补偿过程流体的温度和环境温度以及相应的流率的误差百分比所引起的测量漂移的控制逻辑。特别地，控制器包括用于确定入口温度和出口温度之间的差异的控制逻辑。控制器的存储器包括存储在其中的数据集，该数据集基于入口温度和出口温度之间的差异来指示流率误差百分比。控制器进一步包括用于确定入口流率和出口流率之间的差异的控制逻辑。控制器包括用于计算入口流率和出口流率之间的实际流率差异的控制逻辑。实际流率差异以流率误差百分比、入口流率和出口流率之间的差异和零流状况为基础。控制器还包括用于在实际流率差异高于阈值的情况下指示流体泄漏检测系统中的泄漏状况的控制逻辑。根据本发明的另一方面，提供一种具有流体泄漏检测系统的涡轮，其包括流体管道，以及具有入口和出口的流体冷却式装置。入口流测量计流体地连接到流体管道上，入口流测量计监测流体冷却式装置的入口以获得入口温度和入口流率，入口流测量计具有入口流测量计漂移-过程流体温度曲线和入口流测量计漂移-环境温度曲线。出口流测量计流体地连接到流体管道上，出口流测量计监测流体冷却式装置的出口以获得出口温度和出口流率，出口流测量计具有不同于入口流测量计漂移-过程流体温度曲线的出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和不同于入口流测量计漂移-环境温度曲线的出口流测量计漂移-环境温度曲线。断流阀流体地连接到流体管道上，并且选择性地阻止通过流体管道的流体流。根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点与特征将变得更加显而易见。
在说明书的结论部分处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，其中:
图1是燃气涡轮系统的实施例的示意 图2是流体泄漏检测系统的示例性示意图；以及 图3和图4是标绘示例性流测量计的温度和精度的曲线图。详细描述参照附图以示例的方式阐明本发明的实施例，以及优点和特征。
具体实施例方式如本文所用，用语模块和子模块表示特定用途集成电路(ASIC)、电路、处理器(共用的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、联合逻辑回路，以及/或者提供描述的功能性的其它适当的构件。例如，控制器或控制模块可包括一个或多个这样的模块。图1是燃气涡轮系统100的实施例的示意图。系统100包括压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。在实施例中，系统100可包括多个压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。如所描绘的那样，压缩机102和涡轮106通过轴108而联接。轴108可为单个轴或联接在一起而形成轴108的多个轴节段。在一方面，燃烧器104使用液体燃料和/或气体燃料(诸如天然气或富烃合成气体)来运行涡轮发动机。例如，燃料喷嘴110与燃料供应和来自压缩机102的加压空气处于流体连通。燃料喷嘴110产生空气-燃料混合物，并且将空气-燃料混合物排到燃烧器104中，从而引起燃烧，燃烧会产生热的加压排气。燃烧器104引导热的加压排气通过过渡件而进入到涡轮喷嘴(或“一级喷嘴”)中，从而使涡轮106随着气体离开喷嘴或导叶且被引导到涡轮轮叶或叶片而旋转。涡轮106的旋转使轴108旋转，从而随着空气流到压缩机102中而压缩空气。
图2是由参考标号210指示的示例性流体泄漏检测系统的示意图。流体泄漏检测系统210包括流体管道220、断流阀222、入口流测量计224、入口阀226、供应歧管228、流体冷却式装置230、回行歧管232、出口阀234、出口流测量计236和止回阀240。在一个示例性实施例中，流体泄漏检测系统210是用于燃气涡轮中的冷却回路的一部分，并且流体冷却式装置230是在燃气涡轮点燃和运行的期间检测火焰的存在的燃气涡轮火焰检测器。备选地，在另一个示例性实施例中，流体冷却式装置230可用于液体燃料吹扫系统中，其中，流体冷却式装置230或者是三通液体燃料阀，或者是止回阀。但是，要理解的是，流体泄漏检测系统210可用于多种应用中。一个应用是用于图1中显示的燃气涡轮系统100。在一个实施例中，冷却介质(诸如例如水)可流过流体管道220，并且被用来将热传导离开流体冷却式装置230。水可包括任何适当的水溶液，其中，将添加剂添加到水中，以提供应用所需的特性。在实施例中，入口阀226是手动阀，手动阀流体地连接到流体管道220上，并且在流体泄漏检测系统210的运行期间打开。断流阀222位于入口阀226的下游，并且流体地连接到流体管道220上，并且选择性地阻止或限制通过流体管道220的流体流。特别地，断流阀222用来基于某些运行状况，基本阻止流体流到流体泄漏检测系统210。在断流阀222的下游的是入口流测量计224。在一个实施例中，入口流测量计224是测量行进通过流体管道220的流体的质量流率的科里奥利(coriolis)流测量计。但是，要理解的是，也可使用来自各种制造商的其它类型的流测量计。入口流测量计224监测流体地连接到流体冷却式装置230上的入口 260以获得入口温度和入口流率。供应歧管228位于入口流测量计224的下游，其中，入口流测量计224测量进入到供应歧管228中的流率和温度。流体冷却式装置230的出口 262流体地连接到回行歧管232上。回行歧管232位于出口流测量计236的上游。在一个实施例中，出口流测量计236是测量行进通过流体管道220的流体的质量流率的科里奥利流测量计。但是，也可使用其它类型的流测量计。在实施例中，入口流测量计224由第一制造商提供，而出口流测量计236由第二制造商提供。出口流测量计236监测流体冷却式装置230的出口 262以获得出口温度和出口流率。出口流测量计236位于止回阀240的上游。止回阀240用来防止污染物进入到流体泄漏检测系统210中，而且也用来降低或基本防止进入流体管道220的回流的发生。止回阀240位于出口阀234的上游。在实施例中，出口阀234是在流体泄漏检测系统210的运行期间通常打开的手动阀。入口阀226和出口阀226可为在维护问题或系统问题期间采用的隔离阀。入口流测量计224和出口流测量计236两者均构造成在它们的相应位置处监测流体管道220的流体温度和流体流率。漂移-过程流体温度曲线和漂移-环境温度曲线表示过程和环境温度的变化所引起的流测量计的流率测量精度的变化。在一个实施例中，入口流测量计224和出口流测量计236为不同类型的流测量计。流测量计类型包括(但不限于)以下示例:科里奥利流测量计、孔口流测量计、超声波流测量计、文丘里流测量计和V形锥流测量计。在实施例中，入口流测量计224和出口流测量计236可由不同的制造商提供，其中，流测量计类型可为相同或不同的。入口流测量计224和出口流测量计236各自可具有由制造商提供的不同的漂移-过程流体曲线和漂移-环境温度曲线，并且可用来改进测量精度。科里奥利流测量计也称为质量流测量计或惯性流测量计，并且是这样的装置，即，其通过测量流过装置的质量的量来测量有多少液体流过管子。在孔口流测量计中，传送通过孔口收缩部的流体穿过孔口而经历压降。这个压力变化可用来测量流体的流率。超声波流测量计通过使用传感器(诸如超声波换能器)借助于使用超声波的原理来测量流体的速度。文丘里流测量计包括文丘里管，其中，通过减小流径中的产生压差的横截面流动面积来测量流体流率，其中，使用压差来确定流率。V形锥流测量计也使用流径中的压差测量结果来确定流率。继续参照图2，提供控制器250，其与断流阀222、入口流测量计224和出口流测量计236通信。特别地，控制器250包括用于监测入口流测量计224和出口流测量计236的控制逻辑，以及用于选择性地促动断流阀222的控制逻辑。在一个示例性实施例中，控制器250是用于控制涡轮的多种功能(诸如燃料和排放控制)以及燃气涡轮的其它功能的涡轮控制器。控制器250还包括存储器，其中，入口流测量计224和出口流测量计236两者的漂移-过程流体温度曲线和漂移-环境温度曲线、精度和容差存储在控制器250的存储器中。例如，控制器可具有使用入口流测量计224和出口流测量计236的容差和漂移-过程流体温度曲线和漂移-环境温度曲线来处理各个流测量计的温度变化所引起的误差的程序或控制逻辑。另外，通过使用控制器250来处理不同的流测量计和漂移曲线，系统使得能够柔性地更换流测量计，其中，可用不同类型或品牌的流测量计代替流测量计。可安装替代流测量计，并且改变对应的漂移-过程流体温度曲线和漂移-环境温度曲线、精度和/或容差信息，以处理流测量计变化。控制器250的存储器还包括其中流体管道220中的流体流基本停止的零流状况，并且入口 260处的入口流率和出口 262处的出口流率被彼此比较，且存储在控制器250的存储器中。特别地，在控制器250归零期间，通过流体管道220的流体流基本停止达特定的时段，其中，流体管道220充满流体。因此，基本没有流体流通过流体管道220，这可导致入口流测量计224和出口流测量计236两者输出对应的零流读数。但是，在基本零流的时间期间，入口流测量计224和出口流测量计36有时可产生非零流率。在这种情况下，来自入口流测量计224和出口流测量计236的非零流率可用作零流状况。控制器250的存储器还包括基于入口 260和出口 262处的温度来指示流体管道220中的流率的误差百分比的数据集。在入口 260和出口 262之间的温度差典型地称为入口流测量计224和出口流测量计236之间的感测漂移差异。随着入口 260和出口 262处的温度之间的差异增大，流体管道220中的流率的误差百分比增大。流率的误差百分比可以流体管道220中的最大流率为基础。控制器250包括用于监测入口流测量计224以获得入口 260处的入口温度和流率以及用于监测出口流测量计236以获得出口 262处的出口温度和流率的控制逻辑。控制器250包括用于确定来自入口流测量计224的入口温度和来自出口流测量计236的出口温度之间的差异的控制逻辑。控制器250还包括用于确定来自入口流测量计224的入口流率和来自出口流测量计236的出口流率之间的差异的控制逻辑。控制器250进一步包括用于计算入口流测量计224和出口流测量计236之间的实际流率差异的控制逻辑。特别地，实际流率差异表示在流体泄漏检测系统210的运行期间，在流体管道220中在入口流测量计224和出口流测量计236处的流体流之间的实际差异。控制器250基于流率的误差百分比(根据漂移-过程流体温度曲线和漂移-环境温度曲线)、零流状况，以及来自入口流测量计224的入口流率和来自出口流测量计236的出口流率之间的差异，来计算实际流率差异。可通过将出口流量Flowwt减去入口流量Flowin来计算实际流率差异。入口流测量计224和出口流测量计236具有不同的误差和容差，其中，控制器250处理这些由不同的流测量计类型和/或制造商引起的差异。此外，当流体管道220中的流体流基本停止时，则
权利要求
1.一种流体泄漏检测系统，包括: 流体管道； 具有入口和出口的流体冷却式装置； 流体地连接到所述流体管道上的入口流测量计，所述入口流测量计监测所述流体冷却式装置的入口以获得入口温度和入口流率，所述入口流测量计具有入口流测量计漂移-过程流体温度曲线和入口流测量计漂移-环境温度曲线； 流体地连接到所述流体管道上的出口流测量计，所述出口流测量计监测所述流体冷却式装置的出口以获得出口温度和出口流率，所述出口流测量计具有出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和出口流测量计漂移-环境温度曲线； 与所述入口流测量计和所述出口流测量计通信的控制器，所述控制器包括其中存储有所述入口流测量计漂移-过程流体温度曲线、所述入口流测量计漂移-环境温度曲线、所述出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和所述出口流测量计漂移-环境温度曲线的存储器，所述入口流测量计漂移-过程流体温度曲线不同于所述出口流测量计漂移-过程流体温度曲线，并且所述入口流测量计漂移-环境温度曲线不同于所述出口流测量计漂移-环境温度曲线，并且其中所述流体管道中的流体流基本停止的零流状况以及所述入口流率和所述出口流率的值保存在所述控制器的存储器中，所述控制器包括: 用于监测所述入口流测量计以获得所述入口温度和所述入口流率以及用于监测所述出口流测量计以获得所述出口温度和所述出口流率的控制逻辑； 用于确定所述入口温度和所述出口温度之间的差异的控制逻辑，所述控制器的存储器包括存储在其中的数据集，所述数据集基于所述入口温度和所述出口温度之间的差异来指示流率误差百分比； 用于确定所述入口流 率和所述出口流率之间的差异的控制逻辑； 用于计算所述入口流率和所述出口流率之间的实际流率差异的控制逻辑，所述实际流率差异以所述流率误差百分比、所述入口流率和所述出口流率之间的差异和所述零流状况为基础；以及 用于在所述实际流率差异高于阈值的情况下指示所述流体泄漏检测系统中的泄漏状况的控制逻辑。
2.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述流体泄漏检测系统进一步包括流体地连接到所述流体管道上的入口阀和流体地连接到所述流体管道上的出口阀，其中，所述入口阀和所述出口阀是手动阀。
3.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述流体泄漏检测系统进一步包括流体地连接到所述流体管道上且选择性地阻止通过所述流体管道的流体流的断流阀。
4.根据权利要求3所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述控制器与所述断流阀通信，以及其中，所述控制器包括用于选择性地将信号发送到所述断流阀以基本阻止流体流到所述流体冷却式装置的入口的控制逻辑。
5.根据权利要求4所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述阈值进一步包括一级阈值和二级阈值，其中，所述二级阈值大于所述一级阈值。
6.根据权利要求5所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，如果所述控制器检测到所述一级阈值，则控制器包括用于将信号发送到警报器的控制逻辑，其中，所述信号指示所述警报器发出一级音调和一级视觉指示中的一个。
7.根据权利要求5所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，如果所述控制器检测到所述二级阈值，则控制器包括用于将信号发送到警报器的控制逻辑，其中，所述信号指示所述警报器发出二级音调和二级视觉指示中的一个。
8.根据权利要求7所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，如果所述控制器检测到所述二级阈值，则控制器包括用于将信号发送到所述断流阀以基本阻止流体流到所述流体冷却式装置的入口的控制逻辑。
9.根据权利要求7所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，如果所述控制器检测到所述二级阈值，则控制器包括用于将指示引起了涡轮停机状况的信号发送到涡轮的控制逻辑。
10.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述流体泄漏检测系统进一步包括流体地连接到所述流体管道上且位于所述出口流测量计的下游的止回阀。
11.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述流体冷却式装置是燃气涡轮火焰检测器、液体燃料吹扫系统的三通液体燃料阀，以及液体燃料吹扫系统的止回阀中的一个。
12.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述入口流测量计和所述出口流测量计源自不同的制造商。
13.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，所述入口流测量计和所述出口流测量计为不同类型的流测量计。
14.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统，其特征在于，用于基于所述流率误差百分比来计算所述实际流 率差异的控制逻辑包括用以补偿所述入口流测量计和所述出口流测量计的不同的漂移-过程流体温度曲线的控制逻辑。
15.一种具有流体泄漏检测系统的涡轮，包括: 流体管道； 具有入口和出口的流体冷却式装置； 流体地连接到所述流体管道上的入口流测量计，所述入口流测量计监测所述流体冷却式装置的入口以获得入口温度和入口流率，所述入口流测量计具有入口流测量计漂移-过程流体温度曲线和入口流测量计漂移-环境温度曲线； 流体地连接到所述流体管道上的出口流测量计，所述出口流测量计监测所述流体冷却式装置的出口以获得出口温度和出口流率，所述出口流测量计具有不同于所述入口流测量计漂移-过程流体温度曲线的出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和不同于所述入口流测量计漂移-环境温度曲线的出口流测量计漂移-环境温度曲线；以及 流体地连接到所述流体管道上且选择性地阻止通过所述流体管道的流体流的断流阀。
16.根据权利要求15所述的涡轮，其特征在于，包括与所述断流阀、所述入口流测量计和所述出口流测量计通信的控制器，所述控制器包括其中存储有所述入口流测量计漂移-过程流体温度曲线、所述入口流测量计漂移-环境温度曲线、所述出口流测量计漂移-过程流体温度曲线和所述出口流测量计漂移-环境温度曲线的存储器，并且其中所述流体管道中的流体流基本停止的零流状况以及所述入口流率和所述出口流率的值保存在所述控制器的存储器中，所述控制器包括: 用于监测所述入口流测量计以获得所述入口温度和所述入口流率以及用于监测所述出口流测量计以获得所述出口温度和所述出口流率的控制逻辑； 用于确定所述入口温度和所述出口温度之间的差异的控制逻辑，所述控制器的存储器包括存储在其中的数据集，所述数据集基于所述入口温度和所述出口温度之间的差异来指示流率误差百分比； 用于确定所述入口流率和所述出口流率之间的差异的控制逻辑； 用于计算所述入口流率和所述出口流率之间的实际流率差异的控制逻辑，所述实际流率差异以所述流率误差百分比、所述入口流率和所述出口流率之间的差异和所述零流状况为基础； 用于在所述实际流率差异高于阈值的情况下指示所述流体泄漏检测系统中的泄漏状况的控制逻辑；以及 用于在所述实际流率差异高于所述阈值的情况下将信号发送到所述断流阀以基本阻止流体流到所述流体冷却式装置的入口的控制逻辑。
17.根据权利要求16所述的涡轮，其特征在于，用于基于所述流率误差百分比来计算所述实际流率差异的控制逻辑包括用以补偿所述入口流测量计和所述出口流测量计的不同的漂移-过程流体温度曲线的控制逻辑。
18.根据权利要求16所述的涡轮，其特征在于，所述阈值进一步包括一级阈值和二级阈值，其中，所述二级阈值大于所述一级阈值，以及其中，如果所述控制器检测到所述一级阈值，则控制器包括用于将信号发送到警报器的控制逻辑，其中，所述信号指示所述警报器发出一级音调和一级 视觉指示中的一个。
19.根据权利要求18所述的涡轮，其特征在于，如果所述控制器检测到所述二级阈值，则控制器包括用于将信号发送到警报器的控制逻辑，其中，所述信号指示所述警报器发出二级音调和二级视觉指示中的一个。
20.根据权利要求19所述的涡轮，其特征在于，如果所述控制器检测到所述二级阈值，则控制器包括用于将信号发送到所述断流阀以基本阻止流体流到所述流体冷却式装置的入口的控制逻辑。
全文摘要
本发明涉及流体泄漏检测系统。提供一种流体泄漏检测系统，其包括流体管道、具有入口和出口的流体冷却式装置、入口流测量计、出口流测量计和控制器。入口流测量计和入口流测量计流体地连接到流体管道上。入口流测量计监测流体冷却式装置的入口以获得入口温度和入口流率。入口流测量计和出口流测量计各自具有流测量计漂移-过程流体温度曲线以及漂移-环境温度曲线，其中，入口流测量计的曲线不同于出口流测量计的曲线。出口流测量计监测流体冷却式装置的出口以获得出口温度和出口流率。控制器与入口流测量计和出口流测量计通信。
文档编号G01M3/26GK103196635SQ201310008818
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者J.V.海恩斯, 顾易瓅, H.辛赫, J.P.范德维尔德, B.J.怀特赖特 申请人:通用电气公司