[發(fā)明專利]用于使渦輪機停機的方法

有效

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• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102536351A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: D·薩特亞納拉亞納;S·C·克盧格;D·A·貝克;S·迪帕爾馬
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;楊楷

技術領域

本申請與共同受讓的提交于________的美國專利申請_______[GE卷號238811]、提交于的美國專利申請_________[GE卷號238815]和提交于的美國專利申請________[GE卷號238828]相關。

本發(fā)明主要涉及渦輪機，且更具體地涉及用于增強蒸汽輪機在停機狀態(tài)期間的操作靈活性的方法。

背景技術

蒸汽輪機一般用在動力裝置、熱發(fā)生系統(tǒng)、艦船推進系統(tǒng)，以及其它熱和動力應用中。蒸汽輪機通常包括至少一個在預定壓力范圍內(nèi)操作的區(qū)段。這可包括：高壓(HP)區(qū)段；以及再熱或中壓(IP)區(qū)段。收容于這些區(qū)段內(nèi)的旋轉元件一般安裝在軸向的軸上。一般而言，控制閥和截流閥分別控制通過HP區(qū)段和IP區(qū)段的蒸汽流。

蒸汽輪機的正常操作包括三個明顯不同的狀態(tài)，也即起動、加載和停機。起動狀態(tài)可認為是操作狀態(tài)開始，在其中旋轉元件開始轉動直到蒸汽流經(jīng)所有區(qū)段。一般而言，起動狀態(tài)不會在特定負荷結束。加載狀態(tài)可認為是以下操作狀態(tài)，在其中進入各區(qū)段的蒸汽的量增加直到蒸汽輪機的輸出大致為期望負荷，例如但不限于額定負荷。停機狀態(tài)可認為是以下操作狀態(tài)，在其中蒸汽輪機負荷減小，以及流入每個區(qū)段的蒸汽逐漸停止并且旋轉元件安裝于其上的轉子減慢至盤車速度(turning?gear?speed)。

用于裝備有級聯(lián)蒸汽旁通系統(tǒng)的蒸汽輪機的停機狀態(tài)可給予獨特的操作特性，這種操作特性可使推力軸承過載。常規(guī)的停機策略可包括使HP區(qū)段和IP區(qū)段之間的流動平衡直到HP前向流動模式結束的流動平衡處理。前向流動可認為是蒸汽沿向前的方向流經(jīng)HP區(qū)段。在HP前向流動模式期間，通過HP區(qū)段和IP區(qū)段的蒸汽流比較平衡。此時，流速通常取決于操作再熱(RH)溫度。

常規(guī)的停機策略存在一些缺陷。流動平衡策略可能不會有效地處理互相抵觸的物理要求。此時，單個的物理要求或參數(shù)可能限制整個蒸汽輪機的操作。此外，確定何時終止HP前向流動模式可能是一個問題。如果HP前向流動模式在停機過程中過早終止，則引起的高流速可增加推力負荷。如果HP前向流動模式在停機過程中太晚終止，則可能由于RH壓力問題而引起不希望的HP區(qū)段排氣高溫。

這些問題降低了操作靈活性，要求較大的機械構件，并潛在地減少了蒸汽輪機在停機狀態(tài)所傳送的凈輸出。因此，希望一種用于增加蒸汽輪機在停機狀態(tài)的操作靈活性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種在渦輪機(102)的停機狀態(tài)期間減小蒸汽流量的方法(400)，該方法(400)包括：提供渦輪機(400)，該渦輪機至少包括第一區(qū)段(110)和第二區(qū)段(112)以及部分地設置在第一區(qū)段(110)和第二區(qū)段(112)內(nèi)的轉子(115)；提供第一閥(116)和第二閥(118)，該第一閥構造成用于控制進入第一區(qū)段(110)的蒸汽流量，該第二閥構造成用于控制進入第二區(qū)段(112)的蒸汽流量；判斷渦輪機(102)是否在停機狀態(tài)中操作，該停機狀態(tài)開始于當渦輪機(102)上的負荷減小并且進入各區(qū)段(110，112)的蒸汽逐漸停止而且轉子(115)減慢至盤車速度；確定與渦輪機(102)的各區(qū)段(110，112)的操作界限相近的容許渦輪操作空間(ATOS)(214)，其中ATOS(214)包含來自以下中的至少一者的數(shù)據(jù)：通過各區(qū)段(110，112)的蒸汽流量，各區(qū)段(110，112)的推力極限，以及排氣風阻極限；確定與停機狀態(tài)相關的物理參數(shù)的ATOS(214)內(nèi)的容許范圍；調節(jié)第一閥(116)以減少進入第一區(qū)段(110)的蒸汽流量，其中該調節(jié)部分地受前述物理參數(shù)的容許范圍所限制；調節(jié)第二閥(118)以減少進入第二區(qū)段(112)的蒸汽流量，其中該調節(jié)部分地受前述物理參數(shù)的容許范圍所限制；并且其中ATOS(214)實時地擴大第一區(qū)段(110)和第二區(qū)段(112)的操作界限，并且在停機狀態(tài)期間容許渦輪機(102)的第一區(qū)段(110)和第二區(qū)段(112)之間不平衡的蒸汽流量。

渦輪機(102)可包括蒸汽輪機(102)。此外，在一些實施例中，蒸汽輪機(102)包括與級聯(lián)蒸汽旁通系統(tǒng)(120)集成的對流渦輪(opposed?flow?turbine)。

前述物理參數(shù)可包括以下中的至少一者：軸向推力，轉子應力，蒸汽溫度，蒸汽壓力，或排氣風阻極限。該物理參數(shù)的值可通過轉移函數(shù)算法來確定，該函數(shù)算法構造成用于獨立地控制進入第一區(qū)段(110)或第二區(qū)段(112)中的至少一者的蒸汽流量。