减少关机期间来自燃气涡轮机的热损失的系统和方法

摘要

本发明涉及减少关机期间来自燃气涡轮机的热损失的系统和方法，具体而言，公开了一种运行燃气涡轮机(200)的方法，该燃气涡轮机(200)包括压缩机段(202)、涡轮段(204)和抽吸冷却系统(201)。该方法包括：监视燃气涡轮机(200)的运行；响应于燃气涡轮机(200)的正常运行，通过抽吸冷却系统(201)将冷却空气流从压缩机段(202)引向涡轮段(204)；以及响应于燃气涡轮机(200)的关机，通过抽吸冷却系统(201)将加温空气流引向压缩机段和涡轮段(204)。

权利要求

1.一种运行燃气涡轮机(200)的方法，所述燃气涡轮机(200)包括压缩机段(202)、涡轮段(204)和抽吸冷却系统(201)，所述方法包括：监视所述燃气涡轮机(200)的运行；

响应于所述燃气涡轮机(200)的正常运行，通过所述抽吸冷却系统(201)将冷却空气流从所述压缩机段(202)引向所述涡轮段(204)；

响应于所述燃气涡轮机(200)的关机，通过所述抽吸冷却系统(201)将加温空气流引向所述压缩机段(202)和所述涡轮段(204)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述抽吸冷却系统(201)引导加温空气流包括将加温空气流引到所述涡轮段(204)周围的定子罩(206)的一部分上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述抽吸冷却系统(201)引导加温空气流包括将加温空气流引到所述压缩机段(202)周围的定子罩(206)的一部分上。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述抽吸冷却系统(201)引导加温空气流包括中断通过所述抽吸冷却系统(201)的冷却空气流。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过所述抽吸冷却系统(201)引导加温空气流包括沿相反的方向引导加温空气流通过所述抽吸冷却系统(201)的一部分。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于所述关机而关闭所述压缩机段(202)中的进口导向叶片(330)。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于所述关机而中断通过所述抽吸冷却系统(201)到所述燃气涡轮机(200)的内部的空气流。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于所述关机而通过所述抽吸冷却系统(201)将加温空气流从所述燃气涡轮机(200)的内部引向定子罩(206)。

9.一种用于减少关机周期期间来自燃气涡轮机(200)的定子罩(206)的热损失的系统，所述系统包括：热交换器(318)；

可操作来将空气引入所述热交换器(318)的外部空气源(320)；

可操作来将热提供给所述热交换器(318)的外部热源(322)；

与所述热交换器和所述定子罩(206)成流体连通的至少一个供应管线；以及可操作来响应于所述关机周期而触发所述外部空气源(320)的控制器(324)。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述外部空气源(320)包括适于将周围空气引入所述热交换器(318)的鼓风机。

说明书

减少关机期间来自燃气涡轮机的热损失的系统和方法

技术领域

[0001] 本公开一般地涉及燃气涡轮机，且更具体地涉及减少关机期间来自燃气涡轮机的热损失的系统和方法。

背景技术

[0002] 典型的燃气涡轮机通常包括压缩机、至少一个燃烧器和涡轮。压缩机将压缩空气提供给燃烧器。燃烧器燃烧压缩空气和燃料以产生热气。热气通过涡轮膨胀以产生有用功。

[0003] 具体地，燃气涡轮机可包括限定该机器的外部的定子罩，和可纵向地延伸通过机器的内部上的定子罩的转子。在该涡轮机内，若干涡轮叶片可置于与转子相联的盘的周围，并且当热气膨胀时能量可转移至涡轮叶片。所引起的转子的旋转可传递至发电机或其它负载，以便导致有用功。转子的旋转也可用在压缩机中以产生压缩空气。为此目的，可在压缩机中的转子周围放置若干压缩机叶片。

[0004] 在燃气涡轮机的运行期间，涡轮机的不同部件膨胀和收缩。例如，可能由于与涡轮机运行相关的相对高的温度而发生热膨胀，并且可能由于与内部部件的旋转相关的向心力而发生机械膨胀。

[0005] 燃气涡轮机具有的一个问题是不同部件以不同的和变化的速率膨胀和收缩。变化的速率由部件的材料、几何形状、位置和目的之间的不同导致。为适应膨胀和收缩速率的差异，在燃气涡轮机中在叶片的末梢和护罩之间设计了间隙。该间隙通过允许叶片不接触护罩而膨胀来减少涡轮机损坏的风险。然而，通过允许一部分热气在不执行有用功的情况下经过叶片逸出，该间隙实质上降低了涡轮机效率，这浪费了否则可用来提取的能量。在压缩机中可在压缩机叶片和压缩机壳之间设计类似的间隙，其可允许空气不压缩而经过压缩机叶片逸出。

[0006] 间隙的大小可在燃气涡轮机的运转周期中的多个阶段期间变化，原因是在这些阶段期间燃气涡轮机中变化的热条件和机械条件。在图1中示意性地示出了燃气涡轮机的一个示例性运转周期。如图所示，燃气涡轮机典型地从通过增加转子速度的“冷启动”开始，并随后拖曳负载，其对涡轮叶片的末梢和涡轮护罩之间的间隙具有图示的效果。然后可将燃气涡轮机关机一短段时间，以便修正已知的问题。在关机期间，可移除负载，转子速度会降低，并且部件会开始收缩和冷却。接着，可发生“热重启”，其中在部件恢复到冷构造条件之前重启燃气涡轮机。

[0007] 在这些运行阶段期间，间隙可在不同的“窄点(pinch point)”处处于相对最小值。例如，在涡轮机达到稳定状态(SS FSFL)之前，涡轮机可经历处于全速无负载(FSNL)和全速全负载(FSFL)的窄点。这些窄点的各个窄点处的间隙在冷启动周期和热重启周期期间可以不同，且最小间隙发生在全速全负载下的热重启周期期间。为此原因，燃气涡轮机设计成具有选择来适应处于热重启全速全负载的限制点的冷构造间隙，这导致涡轮机在稳定状态下以低效的大间隙运行。换句话说，冷构造间隙是考虑防止热重启周期期间末梢摩擦而不是考虑在冷启动和稳定状态运行期间获得最大效率而进行选择的。

[0008] 在热重启周期期间所观测到的紧密间隙可部分地由关机期间燃气涡轮机在外部(定子)比在内部(转子)冷却相对更快而引起。例如，涡轮机的内部部件可能保持温暖，而定子罩可冷却并向内部收缩。在关机期间，定子罩的冷却可由沿燃气涡轮机的长度移动的冷却空气流而加剧。更具体地，燃气涡轮机可具有沿压缩机放置的一系列入口导向叶片，其允许空气进入燃气涡轮机以压缩并随后膨胀。由于这些入口导向叶片可在关机期间保持打开，空气会继续进入压缩机。空气可通过转子的继续转动而沿燃气涡轮机的长度吸入，这是由其质量(mass)所要求的。引起的气流可在关机期间进一步冷却定子罩，从而导致在热重启时更紧密的间隙。

[0009] 本领域所需要的是用来在燃气涡轮机运转周期期间(尤其是关机周期期间)减少定子和转子部件之间热响应差异的系统和方法。本领域还需要无需增加相当多的部件或实质上重新设计热气通道而可在现有燃气涡轮机上实现的此类系统和方法。

发明内容

[0010] 一种运行燃气涡轮机的方法，该燃气涡轮机包括压缩机段、涡轮段和抽吸冷却系统。该方法包括：监视燃气涡轮机的运行；响应于燃气涡轮机的正常运行而通过抽吸冷却系统将冷却空气流从压缩机段引向涡轮段；并响应于燃气涡轮机的关机而通过抽吸冷却系统将加温空气流引向压缩机段和涡轮段。

[0011] 对于本领域技术人员，在查看了以下附图和具体实施方式之后，所公开的减少来自燃气涡轮机的热损失或热差异的系统和方法的其它系统、装置、方法、特征和优点将是显而易见的或将变得显而易见。所有此类另外的系统、装置、方法、特征和优点旨在包括在描述的范围内，并旨在受所附权利要求保护。

附图说明

[0012] 参考以下图形将更好地理解本发明公开。匹配的标号表示贯穿多个图形的相应部分，并且图形中的部件不一定按比例。

[0013] 图1是图示对于现有技术燃气涡轮机间隙、转子速度和负载之间关系的图表。

[0014] 图2是现有技术燃气涡轮机的横截面视图，其图示了抽吸冷却系统的一个实施例。

[0015] 图3是燃气涡轮机的横截面视图，其图示了减少在关机期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统的一个实施例。

[0016] 图4是燃气涡轮机的横截面视图，其图示了减少在关机期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统的另一个实施例。

[0017] 图5是燃气涡轮机的横截面视图，其图示了减少在关机期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统的再一个实施例。

[0018] 图6是燃气涡轮机的横截面视图，其图示了减少在关机期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统的一个附加实施例。

[0019] 图7是燃气涡轮机的横截面视图，其图示了减少在关机期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统的一个附加实施例。

[0020] 部件列表

[0021]200 燃气涡轮机
201 抽吸冷却系统
202 压缩机段
204 涡轮段
206 定子罩
208 抽吸端口
210 抽吸管线
212 外部部件供应管线
213 外部部件冷却端口
214 内部部件供应管线
216 空气密封管
218 热交换器
300 燃气涡轮机
301 系统
302 压缩机段
304 涡轮段
306 定子罩
308 压缩机供应端口
310 压缩机供应管线
312 涡轮供应管线
313 涡轮供应端口
314 内部部件供应管线
316 空气密封管
318 热交换器
320 外部空气源
322 外部热源
324 控制器
326 内部部件供应阀
328 绝热层
330 可闭合进口导向叶片
331 可闭合门
332 旋转装置
333 气室
334 转子
400 燃气涡轮机
401 系统
402 压缩机段
404 涡轮段
406 定子罩
410 压缩机供应管线
412 涡轮供应管线
414 转子抽吸管线
416 空气密封管
418 热交换器
420 外部空气源
422 外部热源

[0022]424 控制器
434 转子
436 鼓风机
500 燃气涡轮机
501 系统
502 压缩机段
504 涡轮段
506 定子罩
508 抽吸端口
510 抽吸管线
512 外部部件供应管线
524 控制器
538 阀
600 燃气涡轮机
601 系统
606 定子罩
624 控制器
628 绝热层
640 加热盖
700 燃气涡轮机
701 系统
702 压缩机段
704 涡轮段
706 定子罩
708 下游抽吸端口
708A 端口
708B 管线
710 管线
710A 管线
710B 管线
714 管线
716 空气密封管
724 控制器
730 导向叶片
731 门
732 旋转装置
737 可闭合导向叶片

具体实施方式

[0023] 以下描述的是减少在关机周期期间来自燃气涡轮机的定子罩的热损失的系统和方法。通过减少在关机时来自外部的热损失，该系统和方法可增加在热重启周期期间叶片末梢和定子罩之间的间隙。因而，避免在热重启期间的叶片摩擦可变成燃气涡轮机设计中较轻的限制因素，从而可调节冷构造间隙以增加稳定状态运行期间的效率。换句话说，通过在关机周期期间加热定子罩，可在热重启周期期间获得更大的间隙，这可允许在稳定状态周期期间使间隙紧密以增加效率。

[0024] 这些效果可参考图1图示。通过减少关机周期期间来自定子罩的热损失，该系统和方法可将图1中的热重启窄点向上移动。因此，燃气涡轮机可重新设计成将所有的点(包括稳定状态点)向下移动。稳定状态点的向下移动代表稳定状态周期期间更紧的间隙，这通过减少在涡轮叶片周围逸出的气体体积而提高了效率。

[0025] 该系统和方法可使用燃气涡轮机的现有部件，并可要求对热气通道相对较少的修改，这可减少用于现有燃气涡轮机模具的设计、实现和维护成本，并可允许相对容易地对现有燃气涡轮机进行改型翻新。该系统和方法可减少如下所描述的来自涡轮和压缩机周围的定子罩的热损失，尽管一个或另一个可能不如所希望的那样进行处理。

[0026] 图2是现有技术燃气涡轮机200的横截面视图，其图示了抽吸冷却系统201的一个实施例。抽吸冷却系统201可用来自压缩机段202的空气直接冷却燃气涡轮机200的涡轮段204。抽吸冷却系统201设计成减轻正常运行期间涡轮段204中所达到的相对高的温度。高温可通过从压缩机段202抽吸空气并将此空气应用于涡轮段204的外部和内部部件(比如喷嘴、护罩、涡轮转子和轮叶)而降低。如图所示，空气从压缩机段202中的抽吸端口208抽入抽吸管线210。抽吸管线210可与外部部件供应管线212成流体连通，外部部件供应管线212可通过外部部件冷却端口213将空气引导到涡轮段204中的定子罩206上。从而，可冷却涡轮护罩和喷嘴。抽吸管线210也可与内部部件供应管线214成流体连通，内部部件供应管线214可将空气引导至燃气涡轮机200的内部上的空气密封管216。从而，可冷却转子和叶片。在实施例中，热交换器218可置于抽吸管线210和供应管线212、214之间。
热交换器218可在空气被用于冷却目的之前降低所抽吸空气的温度。

[0027] 以上描述关于抽吸冷却系统的一个实施例，而其它的抽吸冷却系统也是可能的。实际上，抽吸冷却系统的设计是众所周知的领域。使用上述部件或其它部件的不同组合的一系列设计都是可能的。例如，可提供若干抽吸回路，在这种情况下，空气可从多个抽吸点吸入多个冷却端口。同样，可在一些情况下省略热交换器218，或者可提供附加的热交换器
218。此外，抽吸系统可仅冷却定子罩206，在这种情况下可省略内部供应管线214和空气密封管216。

[0028] 图3是燃气涡轮机300的一个实施例的横截面视图，其图示了用于减少关机周期期间来自燃气涡轮机300的热损失的系统301。如图所示，系统301通常包括外部空气源320、外部热源322、热交换器318、若干压缩机供应管线310和压缩机供应端口308、若干涡轮供应管线312和涡轮供应端口313以及控制器324。

[0029] 外部空气源320可具有构造成用来以足够压力将空气驱入热交换器318的任何构造。例如，外部空气源320可为将周围空气引入热交换器318的鼓风机或增压空气源。热交换器318可与外部空气源320和供应管线310、312二者成流体连通。热交换器318也可与外部热源322(其可以是电热源、气热源、地热热源、太阳能热源或生物量热源，除这些热源之外的热源或这些热源的组合)成热连通。例如，外部热源322可以是外部燃烧器。供应管线310、312可与热交换器318以及定子罩306两者成流体连通。例如，压缩机供应管线310比如可通过压缩机罩周围的压缩机供应端口308与压缩机段302周围的定子罩306成流体连通。类似地，涡轮供应管线312比如可通过涡轮段周围的涡轮供应端口313与涡轮段304周围的定子罩306成流体连通。应当注意的是，可使用任何数目的供应管线310、312。此外，热交换器318可包括内部热源，在这种情况下，可省略外部热源322。

[0030] 控制器324可监视燃气涡轮机300的运行周期。例如，控制器324可知道燃气涡轮机300何时进入关机周期。关机周期可因多种原因而触发，比如响应于切断条件或在由操作员启动时。无论原因如何，控制器324均可操作来响应于正在经历关机的燃气涡轮机300而启动到定子罩306的热空气流。

[0031] 更具体地，控制器324可使外部热源322加热热交换器318。控制器324也可促使外部空气源320驱动空气通过热交换器318进入供应管线310、312。在热交换器318内，空气可被加温，并且供应管线310、312可将加温的空气引到定子罩306上。因而，可使定子罩306加温以减少与燃气涡轮机300的关机相关的热损失。控制器324可不操作外部热源322或外部空气源320，除非且直到发生关机为止，这可降低操作该系统301的成本。也应当注意的是，控制器324可响应于燃气涡轮机300的关机之外的条件而操作该系统301，这可允许改变定子罩306的收缩和膨胀速率，以在其它运行周期期间获得期望的间隙。

[0032] 在实施例中，系统301可与燃气涡轮机300的冷却系统结合实现，比如在上文参考图2进行描述的抽吸冷却系统。例如，各压缩机供应端口和管线308、310可为用来在涡轮机运行期间从压缩机段302抽吸冷却空气的抽吸端口和管线中的一个。类似地，各涡轮供应端口和管线312、313可为用来在涡轮机运行期间将冷却空气供给涡轮段304的外部的外部部件供应端口和管线中的一个。同样，热交换器318可为在将冷却空气应用到涡轮段304之前降低冷却空气的温度的热交换器。

[0033] 当运行燃气涡轮机300时，如上文参考图2所述，冷却空气可通过管线310、312从压缩机段302引向涡轮段304。一旦关闭燃气涡轮机300，如上文参考图3所述，加温的空气可通过管线310、312引向压缩机段302和涡轮段304。因而，可在运行期间获得冷却，并且可在关机期间减少热损失。同样，当系统301为加温目的而重新确定抽吸冷却系统的用途时，流向涡轮段304的冷却空气流可在关机期间被中断。

[0034] 应当注意的是，空气通过压缩机管线310的移动方向可在关机期间逆转，以便空气流向压缩机段302而不是从压缩机段302流出。此外，可在关机期间颠倒热交换器318的功能，以便热交换器318加热空气而不是冷却空气。同样，可在关机期间改变空气源，以便空气从外部空气源320流出而不是从压缩机段302流出。

[0035] 在系统301对抽吸冷却系统使用常见部件的实施例中，实现和维护系统301可相对便宜。在现场用系统301对现有燃气涡轮机300进行改型翻新也相对容易和便宜，因为系统301的主要部分可能已经在燃气涡轮机300上就位。例如，改型翻新燃气涡轮机300可能需要使控制器324、外部空气源320以及外部热源322和热交换器318相联。取决于现有抽吸冷却系统是否包括一个热交换器，也可在改型翻新期间提供热交换器318。

[0036] 如上所提及，现有抽吸冷却系统也可包括与燃气涡轮机300内部上的空气密封管316连通的内部部件供应管线314。在这种情况下，系统301可进一步包括置于内部部件供应管线314上的内部部件供应阀326。内部部件供应阀326可选择性地允许或阻止空气流通过内部部件供应管线314到达空气密封管315。可操作控制器324响应于关机周期而关闭内部部件供应阀326，使得热空气不被引向燃气涡轮机300的内部。燃气涡轮机300的内部可不应用附加的热而保持温暖。在实施例中，内部部件供应阀326可为抽吸冷却系统的现有部件。在这种情况下，用系统301改型翻新燃气涡轮机300可能需要使控制器324与现有阀相联，以允许关机时关闭。在其他实施例中，内部部件供应阀326可以不存在，在这种情况下可在改型翻新期间添加阀。

[0037] 系统301在上文大致描述为将加温的空气提供给压缩机段和涡轮段302、304二者。然而，在一些实施例中，这些段302、304中的一个可能不被加温或仅部分地被加温。因而，可省略一个或多个供应管线312、314。同样，可在供应管线312、314上提供阀，以如需要的那样选择性地提供或防止加温的空气流。

[0038] 在实施例中，系统301可进一步包括置于燃气涡轮机300的定子罩306周围的绝热层328。绝热层328可进一步减少关机周期期间来自定子罩306的热损失。绝热层328可整个或部分地覆盖定子罩306的任何部分。例如，取决于实施例，定子罩306可在涡轮段304周围绝热但在压缩机段302周围不绝热。绝热层328可提供给新的燃气涡轮机300，可现场改型翻新到现有的燃气涡轮机300上，或者完全省略。

[0039] 在实施例中，系统301可进一步包括若干可闭合进口导向叶片330和若干可闭合门331。可闭合进口导向叶片330可沿压缩机段302中的定子罩306放置。可闭合门331可置于分别位于压缩机段302和涡轮段304中的进口和排气气室333中。为了图示目的，示意性地显示了可闭合门331。和传统的不能关闭的导向叶片不同，可闭合进口导向叶片330可在打开和闭合位置之间被致动。例如，可闭合进口导向叶片330可完全闭合。类似地，可闭合门331可在打开和闭合位置之间被致动。可响应于正在经历关机的燃气涡轮机300而操作控制器324来关闭一个或多可闭合进口导向叶片330和/或可闭合门331。关闭可闭合进口导向叶片330和/或可闭合门331可减少通过燃气涡轮机300的冷却空气气流的流动，这可协助减少来自定子罩306的热损失。结果，定子罩306可不将热传给经过的空气气流。此外，定子罩306可更好地接收来自内部部件的热。然而，一个或多个可闭合进口导向叶片330和可闭合门331可不提供在所有的实施例中，例如在系统301被改型翻新到现有燃气涡轮机300上的实施例中。

[0040] 在实施例中，系统301可进一步包括与转子334相关的旋转装置332。可操作控制器324来控制关机期间旋转装置332的速度。例如，当转子334否则会停止转动时，旋转装置332可使转子334继续转动，这可减少否则会干扰转子334的平衡的弯曲或下垂。在实施例中，旋转装置332可以一定的速度转动转子334，该速度选择成限制或防止保留在燃气涡轮机300内的任何空气的层化而不实际上产生气流。因而，在不恶化沿着燃气涡轮机300的水平长度的温度变化的情况下，可减少沿燃气涡轮机300的垂直横截面的温度变化。
换句话说，在不在燃气涡轮机300的内部上形成热柱(thermal plume)的情况下，可进一步减少来自定子罩306的热损失。例如，旋转装置332可以大于大约每分钟六转的速度转动转子334。在参考现有燃气涡轮机设计或单元使用系统301的实施例中，实现系统301可能需要使控制器324与可能已经存在的旋转装置332相联。

[0041] 在实施例中，系统301可与联合循环发电设备共同实现。如本领域所知的那样，联合循环发电设备可包括燃气涡轮机和蒸汽涡轮机两者。联合循环发电设备还可包括辅助锅炉。在启动操作期间，辅助锅炉可将热提供给余热回收蒸汽发生器，以产生用来在蒸汽涡轮机中膨胀的蒸汽。在此类实施例中，来自辅助锅炉的蒸汽还可用作系统301中的外部热源322，在这种情况下，控制器324可操作以选择性地允许或防止蒸汽从辅助锅炉进入热交换器318。例如，控制器324可控制置于从辅助锅炉到热交换器318的供应管线上的阀。

[0042] 图4是燃气涡轮机400的横截面视图，其图示了减少来自燃气涡轮机400的定子罩406的热损失的系统401的另一个实施例。系统401可大体上类似于以上参考图3描述的系统301。例如，系统401可包括若干供应管线410、412和端口、热交换器418、外部空气和热源420、422和控制器424。另外，系统401可包括鼓风机436和转子抽吸管线414。

[0043] 转子抽吸管线414可与燃气涡轮机400的内部部件成流体连通。供应管线410、412可与转子抽吸管线414以及定子罩406成流体连通。例如，压缩机供应管线410可与压缩机段402周围的定子罩406成流体连通，而涡轮供应管线412可与涡轮段404周围的定子罩406成流体连通。

[0044] 鼓风机436可置于转子抽吸管线414上。控制器424可监视燃气涡轮机400的运行周期，并可响应正在进入关机周期的燃气涡轮机400而启动鼓风机436。因此，在关机期间，鼓风机436可将来自燃气涡轮机400内部的热空气流引向定子罩406。该流可从燃气涡轮机400的内部部件(比如转子434)移除热，以通过供应管线410、412应用于定子罩406。因而，转子434可被冷却，且定子罩406可被加热，这可增加间隙。

[0045] 在实施例中，系统401可与如上文大致描述的燃气涡轮机400的抽吸冷却系统结合实现。例如，供应管线410、412可为如上所述的现有管线。同样，转子抽吸管线414可为在燃气涡轮机400的运行期间将冷却空气提供给转子434以冷却转子叶片的现有管线。在此类实施例中，如上文参考图2所述，当运行燃气涡轮机400时，冷却空气可通过管线410、412、414从涡轮机段402引出。一旦燃气涡轮机400关机，加温的空气可通过管线414、412、
410从转子434的内部引向定子罩406。应当注意的是，在关机期间可反转通过转子抽吸管线414的空气的移动方向，以便空气自燃气涡轮机400的内部流出而不是流向燃气涡轮机
400的内部。还应注意的是，可在此类实施例中省略热交换器418、外部空气源420、外部热源422中的一个或多个。如果存在的话，这些部件通常可如上文参考图3所述起作用。

[0046] 图5是燃气涡轮机500的横截面视图，其图示了减少关机周期期间来自燃气涡轮机500的定子罩506的热损失的系统501的另一个实施例。如图所示，系统501大体上包括类似于上文参考图2显示和描述的抽吸冷却系统的一个实施例。具体地，系统501可包括压缩机段502中与抽吸管线510成流体连通的抽吸端口508，该抽吸管线510可通向与涡轮段504中的定子罩506成流体连通的外部部件供应管线512。系统501也可包括控制器524和置于抽吸管线510或外部部件供应管线512上的阀538。阀538可选择性地允许或防止冷却空气通过管线510、512从压缩机段502移向涡轮段504。可操作控制器524以响应于燃气涡轮机500的关机而关闭阀538，这可防止抽吸空气移向涡轮504用于冷却目的。
因此，涡轮段504可经历由于从压缩机段502移除冷却空气流所引起的减少的热损失。例如，仅示出了一个抽吸回路，尽管可使用管线和端口的任何构造。在此类情况下，可适当地放置一个或多个阀538并由控制器524控制，以防止关机期间的冷却流。

[0047] 图6是燃气涡轮机600的横截面视图，其图示了减少关机周期期间来自燃气涡轮机600的定子罩606的热损失的系统601的另一个实施例。系统601通常可包括与控制器624相联的加热盖640。加热盖640可置于燃气涡轮机600的定子罩606的周围。加热盖
640可整体或部分地覆盖定子罩606的任何部分。例如，取决于实施例，加热盖640可在定子罩606周围沿压缩机段602和涡轮段604的一个或两个而延伸。

[0048] 加热盖640可取决于实施例而以多种方式起作用。例如，热气可通过加热盖640循环。同样，加热蒸汽可通过加热盖640循环，比如在如上所述的燃气涡轮机为联合循环发电设备的一部分的实施例中。除此以外，也可使用其他加热装置，比如电或气加热元件。

[0049] 控制器624可使加热盖640响应于燃气涡轮机600的运行周期开始加热、停止加热、或获得预定温度。例如，控制器624可在关机周期期间启动加热盖640以减少来自定子罩606的热损失。同样，控制器624可在冷启动周期之前启动加热盖640以预热定子罩606。控制器624也可防止加热盖640在特定周期期间加热，比如在燃气涡轮机600可运行时。例如，控制器624可阻止加热盖640在热启动周期期间加热。

[0050] 在某些情况下，控制器624可将加热盖640维持在预定温度。可通过控制定子罩606的温度来选择该预定温度以获得期望的间隙。

[0051] 在实施例中，控制器624可根据燃气涡轮机600上的定位或位置可变地控制加热盖640。例如，控制器624可在定子罩606上一定的位置处开始、停止或改变加热盖640的温度，以减少或消除间隙相对紧密或定子罩606相对畸形的区域。这种紧密间隙的区域可由于定子罩606圆周周围的几何形状和温度变化而引起。例如，定子罩606可包括不均匀的特征，比如螺栓法兰和伪法兰以及其它圆周变化，这些可使定子罩606不圆。通过加热具有最小间隙的定子罩606上的周向位置，可减少已知的窄点。

[0052] 在实施例中，系统601可进一步包括如以上参考图3进行描述的绝热层628。加热盖640可置于绝热层628和定子罩606之间，尽管绝热层628不是必需的并可省略。

[0053] 图7是燃气涡轮机700的横截面视图，其图示了减少来自燃气涡轮机700的定子罩706的热损失的系统701的另一个实施例。系统701可包括上文所描述的系统的部件。例如，系统701可包括与压缩机段702周围的定子罩706连通的端口708和管线710，以及与燃气涡轮机700内部上的空气密封管716连通的管线714。这些部件中的一些或全部可以是如上文所述的抽吸冷却系统的部件。系统701还可包括如上所述的若干可闭合导向叶片730、若干可闭合门731以及可操作来打开和关闭这些导向叶片730和门731以减少热损失的控制器724。另外，系统701可包括直接置于压缩机段702中其中一个端口708下游的附加的可闭合导向叶片737，和可操作来控制转子734的转动的旋转装置732。响应于燃气涡轮机700的关机，控制器724可操作来关闭该附加的可闭合导向叶片737，同时使旋转装置732以选定速度旋转转子734。转子734可以选定速度旋转，从而在压缩机段702中产生压缩空气。可闭合导向叶片737在关闭时可防止压缩空气流到可闭合导向叶片737的下游，使得防止压缩空气流入涡轮段704或任何下游的抽吸端口708和管线710(在图7上示出为端口708B和管线710B)。因而，可在压缩机段702中产生空气压力，这可驱动冷却流从压缩机段702通过任何上游抽吸端口708和管线710(在图7上示出为端口708A和管线
710A)。冷却流可通过管线714引向空气密封管716用于冷却转子734的目的。在某些情况下，控制器724也可关闭导向叶片730，同时旋转装置732以相对低的速度转动转子734，这就可减少因减小的气流通过燃气涡轮机700而引起的来自定子罩706的热损失，同时防止如上所述的涡轮段704中的空气层化。因而，可进一步减少定子罩706和转子734之间的热差异。注意到，在一些实施例中，系统701可与图5中所示的系统501组合。

[0054] 以上所描述的系统和方法可以各种方式进行修改和组合。例如，可关闭进口导向叶片可参考上文所述的任何一个实施例实现。作为另一个示例，在关机期间减少转子转动的旋转装置可参考任何一个实施例实现。普通技术人员在阅读以上公开后可设想进一步的修改和组合。

[0055] 上文所描述的系统和方法可允许在热启动期间通过减少叶片末梢和定子罩之间的运行间隙或发动机循环中的其它窄点来增加燃气涡轮机的效率。通过减少关机周期期间来自定子罩的热损失，燃气涡轮机可在热启动周期期间维持可接受的间隙。因而，热重启周期期间的窄点可在燃气涡轮机的设计中变成较轻的限制因素，并且可调节冷构造间隙以匹配对稳定状态运行进行优化的间隙。优化可在最初设计燃气涡轮机时发生。备选地，可用用来减少热损失的系统对现有的燃气涡轮机进行改型翻新，并且可随后优化相应部件以减小在稳定状态运行期间所观测到的运行间隙。该系统和方法可要求对热气通道的相对少(如果有的话)的改变，这可降低设计和实现成本。此外，可以相对低的成本和努力用该系统和方法的实施例对现有的燃气涡轮机进行改型翻新。

[0056] 本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并使本领域的任何技术人员能实践本发明，包括制造和使用任何装置和系统以及执行任何所结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有和权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者它们包括和权利要求的字面语言没有实质不同的等效结构元件，则这些其它示例意在落入权利要求的范围内。