[發(fā)明專(zhuān)利]一種汽輪機(jī)排汽缸的溫度控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711431994.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108223029B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建明;廖先偉;周前;徐珂;解兵;張寧宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué);國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): F01D25/00
• 分類(lèi)號(hào): F01D25/00;F01D25/12;F01D21/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴(yán)龍

本發(fā)明公開(kāi)了一種汽輪機(jī)排汽缸的溫度控制系統(tǒng)及其控制方法。該溫度溫控系統(tǒng)是當(dāng)汽輪機(jī)在超低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，將凝結(jié)水作為減溫噴水水源，由噴水減溫主控制器根據(jù)排汽溫度檢測(cè)裝置測(cè)出的溫度，調(diào)節(jié)減溫噴水主調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的大小，將冷卻水由減溫噴水裝置噴入低壓缸入口流道實(shí)現(xiàn)降低排汽溫度的效果。對(duì)比傳統(tǒng)低壓排汽缸噴水減溫系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了減溫噴水量的閉環(huán)控制，并且避免了傳統(tǒng)噴水減溫裝置因減溫噴水回流至低壓缸末級(jí)而引起的末級(jí)葉片根部水蝕，在降低低壓排汽缸溫度的同時(shí)，保證了汽輪機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的可靠性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽輪機(jī)超低負(fù)荷運(yùn)行，具體涉及到一種汽輪機(jī)排汽缸的溫度控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

汽輪機(jī)是一種以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。而凝汽式汽輪機(jī)的排汽絕大多數(shù)進(jìn)入濕蒸汽區(qū)，蒸汽在低壓缸自發(fā)凝結(jié)產(chǎn)生的水滴能夠吸收由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)以及缸內(nèi)動(dòng)靜摩擦而產(chǎn)生的鼓風(fēng)摩擦熱。同時(shí)，對(duì)于大型再熱機(jī)組，隨著不同功率要求和參數(shù)要求，汽輪機(jī)在不同狀態(tài)下工作，當(dāng)汽輪機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況較遠(yuǎn)時(shí)，即當(dāng)汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速低負(fù)荷或空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再熱后溫度基本保持不變，導(dǎo)致汽輪機(jī)排汽進(jìn)入過(guò)熱區(qū)，吸收鼓風(fēng)熱的能力大大下降，由于蒸汽比熱小，排汽溫度迅速升高。如圖3所示，低壓缸在額定工況運(yùn)行的膨脹線為A₁C₁，排汽進(jìn)入濕蒸汽區(qū)；當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，中壓缸排汽壓力下降，排汽溫度基本不變，此時(shí)低壓缸膨脹線為A₂C₂，蒸汽進(jìn)入過(guò)熱區(qū)，排汽溫度升高。機(jī)組排汽缸溫度的升高，會(huì)引起熱變形、負(fù)脹差及機(jī)組振動(dòng)惡化等情況，危及機(jī)組安全運(yùn)行。為此必須采取相應(yīng)的措施降低排汽缸溫度。

目前大型機(jī)組在排汽缸至凝汽器之間都設(shè)有噴水減溫裝置，在排汽溫度高于設(shè)定值時(shí)投入低壓缸噴水。噴水水源來(lái)自于低壓缸排汽的凝結(jié)水，從凝結(jié)水泵的出口引出。噴水減溫裝置的投用雖然能夠降低排汽缸的溫度，但由于低壓缸末級(jí)在小容積流量工況下工作時(shí)，根部區(qū)域有可能產(chǎn)生負(fù)反動(dòng)度并引起氣流分離與回流，回流蒸汽會(huì)將排汽缸噴霧降溫水滴帶入動(dòng)葉柵并與動(dòng)葉根部吸力面出口邊高速撞擊，使出口邊產(chǎn)生水蝕，由于動(dòng)葉根部緣承受著大的靜應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)力，尾緣的水平向水蝕缺口會(huì)萌生裂縫并迅速擴(kuò)展；其次，汽輪機(jī)末級(jí)葉片水蝕所形成的鋸齒狀毛刺會(huì)造成應(yīng)力集中和減小葉形根部截面的面積，影響葉片的振動(dòng)特性，極大地降低了葉片的強(qiáng)度，使葉柵的氣動(dòng)性能惡化，級(jí)效率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起葉片的斷裂破壞而導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)等惡性事故。因此，動(dòng)葉根部的水蝕與引發(fā)裂縫對(duì)機(jī)組的安全性構(gòu)成很大的威脅。

由于傳統(tǒng)的低壓排汽缸噴水冷卻系統(tǒng)可控性不佳，容易引起減溫噴水回流加劇末級(jí)葉片的水蝕，影響機(jī)組運(yùn)行的安全性，設(shè)計(jì)出更優(yōu)的排汽缸冷卻方法及系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)組超低負(fù)荷及啟停工況的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種汽輪機(jī)排汽缸的溫度控制系統(tǒng)及其控制方法，旨在實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)超低負(fù)荷及啟停工況冷卻排汽缸溫的同時(shí)防止低壓缸末級(jí)葉片根部水蝕。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：