[發明專利]用于使渦輪機停機的方法

有效

• 申請號: 201110437679.7
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102536351A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（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、熱發生系統、艦船推進系統，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操作的區段。這可包括：高壓(HP)區段；以及再熱或中壓(IP)區段。收容于這些區段內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區段和IP區段的蒸汽流。

蒸汽輪機的正常操作包括三個明顯不同的狀態，也即起動、加載和停機。起動狀態可認為是操作狀態開始，在其中旋轉元件開始轉動直到蒸汽流經所有區段。一般而言，起動狀態不會在特定負荷結束。加載狀態可認為是以下操作狀態，在其中進入各區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。停機狀態可認為是以下操作狀態，在其中蒸汽輪機負荷減小，以及流入每個區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)。

用于裝備有級聯蒸汽旁通系統的蒸汽輪機的停機狀態可給予獨特的操作特性，這種操作特性可使推力軸承過載。常規的停機策略可包括使HP區段和IP區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HP區段。在HP前向流動模式期間，通過HP區段和IP區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的操作靈活性的方法。

發明內容

根據本發明的一個實施例，一種在渦輪機(102)的停機狀態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段(110)和第二區段(112)以及部分地設置在第一區段(110)和第二區段(112)內的轉子(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段(110)的蒸汽流量，該第二閥構造成用于控制進入第二區段(112)的蒸汽流量；判斷渦輪機(102)是否在停機狀態中操作，該停機狀態開始于當渦輪機(102)上的負荷減小并且進入各區段(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據：通過各區段(110，112)的蒸汽流量，各區段(110，112)的推力極限，以及排氣風阻極限；確定與停機狀態相關的物理參數的ATOS(214)內的容許范圍；調節第一閥(116)以減少進入第一區段(110)的蒸汽流量，其中該調節部分地受前述物理參數的容許范圍所限制；調節第二閥(118)以減少進入第二區段(112)的蒸汽流量，其中該調節部分地受前述物理參數的容許范圍所限制；并且其中ATOS(214)實時地擴大第一區段(110)和第二區段(112)的操作界限，并且在停機狀態期間容許渦輪機(102)的第一區段(110)和第二區段(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)包括與級聯蒸汽旁通系統(120)集成的對流渦輪(opposed?flow?turbine)。

前述物理參數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。該物理參數的值可通過轉移函數算法來確定，該函數算法構造成用于獨立地控制進入第一區段(110)或第二區段(112)中的至少一者的蒸汽流量。