用于檢測蒸汽渦輪中的泄漏的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]這里公開的主題總地涉及泄漏的檢測，更具體地說涉及蒸汽渦輪中的泄漏的檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽渦輪已經(jīng)普遍應用于機械功率或電功率的生產(chǎn)超過一百年了。標準循環(huán)基于產(chǎn)生蒸汽的熱能源、渦輪、用于排熱的水冷式或空冷式冷凝器和泵送系統(tǒng)。蒸汽渦輪是高度有效的，因為蒸汽的膨脹力是用于驅(qū)動渦輪的任何常見氣體中最大的。蒸汽渦輪還受益于廉價、充足且環(huán)保的工作流體的使用。因而，蒸汽渦輪用于許多應用。
[0003]然而，最高可能的效率的實現(xiàn)需要利用高溫和高壓。蒸汽渦輪在這些條件下的穩(wěn)健操作則可能是有問題的。例如，已經(jīng)使用了高達1400華氏度(760 0C )和5600 psi的入口溫度和壓力。對于現(xiàn)代鍋爐和蒸汽渦輪系統(tǒng)常見的條件是大約1050 F(565 °C)和2400-3500 psi。這種類型的系統(tǒng)通常將包含“再熱”，其中蒸汽重新進入鍋爐，以用于一個或多個附加熱級。
[0004]通常，鍋爐下游和第一再熱器上游的第一渦輪部段被稱為高壓(HP)渦輪。來自高壓(HP)渦輪的排出蒸汽被發(fā)送給鍋爐，以用于沿著冷的再熱管線進行再熱。在流入到中間壓力(IP)渦輪中之前，再熱的蒸汽通常被加熱至初始的入口溫度。在排出至冷凝器之前，來自IP渦輪的排氣進入并流過低壓(LP)渦輪。某些系統(tǒng)可能不包含IP部段，并且更復雜的系統(tǒng)可具有多個再熱級。系統(tǒng)的物理設計可能依賴于應用而變化。渦輪部段可駐留在相同的外殼中，或者可能存在多個外殼。
[0005]蒸汽渦輪外殼的變形可能容許蒸汽圍繞密封件或在渦輪葉片的頂端發(fā)生泄漏。這種泄漏減少了可用于在渦輪葉片下游做功的蒸汽數(shù)量。外殼的變形可使密封件扭曲，密封件意圖防止蒸汽和氣體的泄漏。
[0006]在蒸汽渦輪中的密封件包括靜態(tài)外殼結(jié)構(gòu)上的齒，其與葉片蓋交錯。在外殼上的齒和葉片上的齒之間的間隙是狹窄的，以防止蒸汽在葉片蓋上的泄漏。蒸汽渦輪在渦輪葉片級之間還具有級間密封件。級間密封件防止蒸汽通過渦輪隔膜填料的泄漏，其圍繞轉(zhuǎn)子軸并且位于各個葉片級之間。外殼的變形可能使密封件扭曲，并容許蒸汽通過密封件而逃逸，并進出外殼。
[0007]在渦輪的裝配或操作期間可能由于管道連接而發(fā)生作用在渦輪外殼上的過大的力。在渦輪起動期間，當管道和渦輪變熱時，管道負荷傾向于是高的。管道和渦輪外殼在起動期間的加熱導致管道和外殼的差熱膨脹。在管道和外殼之間的差熱膨脹將對外殼應用負荷，其使外殼扭曲。在渦輪起動期間，外殼中的扭曲通常加大了渦輪葉片和密封件間隙。在渦輪過渡操作期間，過大的管道負荷還可能使渦輪外殼扭曲。在瞬變期間，尤其當管道中發(fā)生冷卻時，管道負荷傾向于使渦輪外殼扭曲，以減少在密封件和葉片之間的間隙。如果這些間隙變得太小，那么固定密封件可能“被擦掉”，因為它們逆著旋轉(zhuǎn)葉片變碎。擦掉的密封件不會提供有效的密封，因為它們?nèi)菰S蒸汽在穩(wěn)態(tài)渦輪操作條件期間發(fā)生泄漏。因此，過大的管道負荷可能使外殼和葉片之間的密封件受損和扭曲，使得渦輪性能被降級。另外，已經(jīng)知道潛在的泄漏點還可能包括管道鏡端口凸緣、停止閥凸緣、渦輪水平和豎直接頭、交叉的管道凸緣、截流閥凸緣、蒸汽引管凸緣、控制閥凸緣、汽封調(diào)節(jié)器、機械液壓渦輪控制抽汽壓力連接裝置、以及蒸汽密封填料箱。
[0008]任何不合適宜的蒸汽泄漏，無論是內(nèi)部的或是外部的，都將減少蒸汽渦輪的效率。外部泄漏的蒸汽還可能對工作在渦輪附近的人員產(chǎn)生安全性危險，并且產(chǎn)生相對較熱的條件，在這種條件下，電動附件，例如換氣扇或泵的使用壽命可能縮短。蒸汽和其它可能與蒸汽一起帶來的物質(zhì)在非常高的壓力和/或溫度下對于肉眼并不總是可見的，并且時常比外部泄漏的蒸汽更不易被肉眼可見。這使得檢測蒸汽渦輪中的蒸汽泄漏變得非常困難。在制造期間，通常對新的蒸汽渦輪執(zhí)行流體靜壓力測試，但這種方法不用于運轉(zhuǎn)的蒸汽渦輪。嗅探類型的傳感器是非常勞動密集性的，并且難以在運轉(zhuǎn)的蒸汽渦輪周圍執(zhí)行?，F(xiàn)存的方法不會提供遠程、靈敏、精確、安全、快速或在線蒸汽渦輪泄漏檢測能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開提供了一種用于遠程、靈敏、精確、安全、快速且在線檢測來自蒸汽渦輪的蒸汽泄漏的方法和系統(tǒng)，其避免了健康、環(huán)境和安全性問題以及避免了不想要的停機時間。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于檢測蒸汽渦輪中的泄漏的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括紅外線成像裝置，其適合于掃描蒸汽渦輪的至少一部分，并與通告裝置通信。紅外線成像裝置包括冷卻的檢測器和濾波器，濾波器具有在大約2.5 μπι至大約8 ym之間的光譜響應或帶通。泄漏將在通告裝置上被指示出來，并且冷卻的傳感器被冷卻到大約-80 °〇至大約-200 °C之間。在泄漏檢測期間，蒸汽渦輪可能是在線的。
[0011]在另一方面，一種用于檢測蒸汽渦輪中的泄漏的方法包括設置紅外線成像裝置的步驟，其具有帶濾波器的冷卻的檢測器，具有包含蒸汽渦輪的至少一部分的視野，濾波器具有在大約2.5 μπι至大約8 μπι之間的光譜響應。蒸汽渦輪可能是在線的。檢測器和/或濾波器被冷卻到大約-80 °C至大約-200 °C之間。掃描步驟利用紅外線成像裝置掃描了蒸汽渦輪的至少一部分，并且過濾步驟過濾了由紅外線成像裝置所接收的大約2.5 μπι至大約8 ym波長范圍內(nèi)的輻射。建立步驟在紅外線成像裝置和通告裝置之間建立了通信。如果存在泄漏或潛在泄漏時，指示步驟在通告裝置上指示泄漏、正在發(fā)生的泄漏或可疑的泄漏存在。
[0012]方案1:一種用于檢測蒸汽渦輪中的泄漏的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:
紅外線成像裝置，其適合于掃描蒸汽渦輪的至少一部分并與通告裝置通信，紅外線成像裝置包括冷卻的檢測器和濾波器，濾波器具有在大約2.5 μπι至大約8 ym之間的光譜響應或帶通；且
其中泄漏將指示在通告裝置上，且其中冷卻的檢測器被冷卻到大約-80 V至大約-200 °C之間。
[0013]方案2:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，蒸汽渦輪是在線的。
[0014]方案3:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，濾波器的光譜響應在大約5 μπι至大約8 μπι之間，或在大約6 μπι至大約7 μπι之間。
[0015]方案4:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，濾波器的光譜響應或帶通在大約2.5 μπι至大約3 μπι之間，在大約2.5 μm至大約2.8 μπι之間，或在3 μπι至5 μπι之間。
[0016]方案5:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，冷卻的檢測器是以下其中至少一個:
HgCdTe檢測器，其被冷卻到大約-80 °C至大約-200 °C之間，或
InSb檢測器，其被冷卻到大約-200 0C。
[0017]方案6:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，濾波器被冷卻到大約24 °C至大約-200 °C。
[0018]方案7:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，還包括可移動的車，其配置為用于促進紅外線成像裝置和通告裝置圍繞蒸汽渦輪的運動。
[0019]方案8:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，通告裝置還包括以下其中至少一個:
計算機、膝上型電腦、平板電腦、智能電話、顯示器、揚聲器、打印機或傳真機。
[0020]方案9:根據(jù)方案I的系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)配置為用于在通告裝置上提供警告或通告，以指示潛在的泄漏或正在發(fā)生的泄漏。
[0021]方案10:根據(jù)方案9的系統(tǒng)，其中，警告或通告是以下其中至少一個:
多個高對比像素、圍繞涉嫌泄漏位置的高對比邊界、具有高對比部分以指示涉嫌泄漏位置的視頻圖像、文本消息、電子郵箱消息或聲音信號。
[0022]方案11:一種用于檢測蒸汽渦輪中的泄漏的方法，方法包括:
設置紅外線成像裝置，其具有冷卻的檢測器和濾波器，并具有包含蒸汽渦輪的至少一部分的視野，濾波器具有在大約2.5 μπι至大約8 ym之間的光譜響應，其中檢測器和濾波器其中至少一個被冷卻到大約-80 °C至大約-200 °C之間；
利用紅外線成像裝置掃描蒸汽渦輪的至少一部分；
過濾由紅外線成像裝置接收的大約2.5 μ m至大約8 μ m波長范圍內(nèi)的輻射；
在紅外線成像裝置和通告裝置之間建立通信；且
如果存在泄漏或潛在泄漏，就在通告裝置上指示泄漏或涉嫌泄漏的存在。
[0023]方案12:根據(jù)方案11的方法，其中，設置步驟包括利用可移動的車，其包含紅外線成像裝置或通告裝置其中至少一個，從而使紅外線成像裝置或通告裝置定位在蒸汽渦輪周圍。