[發明專利]一種燃氣輪機透平轉子冷卻調節方法及冷卻氣體系統

有效

• 申請號: 201910045779.1
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109812299B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 楊晶晶;辛小鵬;隋永楓;孔建強;但漢攀;丁駿;張發生;藍吉兵
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: F01D5/08
• 分類號: F01D5/08;F01D5/18;F01D21/00;F22D1/16;F22D5/00;B01D46/10
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 金國棟

本發明公開一種燃氣輪機透平轉子冷卻方法，燃氣輪機包括壓氣機、燃燒室、透平，所述壓氣機、透平之間連接有抽氣管路(5)，抽氣管路(5)上設有抽氣調節閥(4)，抽氣管路上在壓氣機與抽氣調節閥(4)之間設有冷卻氣體的換熱器(2)，進入換熱器(2)的給水管路設有給水調節閥(8)，該給水調節閥(8)由控制系統控制，控制系統控制抽氣調節閥(4)和給水調節閥(8)以滿足冷卻燃氣輪機透平葉片和輪盤氣體所需的溫度、流量。本發明可以對壓氣機排氣(抽氣)的溫度和流量分別進行控制，并通過控制進水流量將換熱器排出的氣體溫度控制在一定范圍之內，以最少的冷卻氣體量達到最好的冷卻效果，從而提高機組的運行功率和效率。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機領域，具體涉及一種燃氣輪機透平轉子冷卻調節方法及冷卻氣體系統。

背景技術

燃氣輪機熱通道中的透平靜葉、動葉以及輪盤處于高溫環境，由于材料的限制，需要利用冷卻氣體進行冷卻以使其能可靠運行并保證必要的壽命。通常情況是將壓氣機排氣(抽氣)直接引入透平進行冷卻。在燃氣輪機全負荷工況下，壓氣機排氣(抽氣)溫度較高，直接用于冷卻透平熱通道部件，所需流量也相對較大，抽氣流量過大會影響機組效率。

另外由于燃氣輪機冷熱態變化過程中，輪盤間隙并不是線性變化，可能出現部分負荷工況下間隙變大泄漏量增大，冷卻氣體需求量增多的情況，所以燃氣輪機不同工況下所需要的冷卻氣體量也是不一樣的。對于熱電聯產系統中的燃氣輪機，通常通過“以熱定電”的方式來決定機組的發電量，在熱用戶建設初期，供熱量較小達不到預期的規模，燃氣輪機往往處于部分負荷運行工況，特別是功率等級較大的機組影響尤為顯著。所以對于不能調節冷卻氣體量的透平轉子冷卻氣體系統，通常按照所需最大冷卻氣體量的工況來設計管路系統，這樣在其它工況下會出現冷卻氣體量過剩的情況，過多的冷卻氣體量會導致燃氣輪機性能下降。

發明內容

本發明針對上述問題，為解決現有透平轉子冷卻系統對能量沒有充分利用且冷卻氣體量不可調節的不足之處，本發明提供了一種新的燃氣輪機透平轉子冷卻調節方法及冷卻氣體系統，該方法不僅可以對壓氣機排氣(抽氣)進行冷卻，充分利用壓氣機排氣(抽氣)放出的熱量，并且對抽氣量進行調節，根據燃氣輪機運行工況控制進入透平的冷卻氣體量，此外還能充分利用壓氣機排氣的熱量，提高燃氣-蒸汽聯合循環性能。

本發明首先提供一種：一種燃氣輪機透平轉子冷卻調節方法，燃氣輪機包括壓氣機、燃燒室、透平，所述壓氣機、透平之間連接有抽氣管路，抽氣管路上發有抽氣調節閥，燃氣輪機不同點位設有測溫裝置、測壓裝置，抽氣調節閥、測溫裝置、測壓裝置通過信號線路連接控制系統，測溫裝置、測壓裝置將檢測信號通過信號線路傳送到控制系統，所述控制系統控制抽氣調節閥和給水調節閥，以滿足冷卻燃氣輪機透平葉片和輪盤所需氣體的溫度、流量，其特征在于：抽氣管路上在壓氣機與抽氣調節閥之間設有冷卻氣體的換熱器，進入換熱器的給水管路設有給水調節閥，該給水調節閥由控制系統控制，根據冷卻燃氣輪機透平葉片和輪盤所需的氣體溫度確定換熱器排出并進入透平的冷卻氣體溫度T₂，并通過調節進水流量m₁控制換熱器排出的冷卻氣體溫度T₂。

進一步的，所述冷卻氣體溫度T₂由等式T₂＝f₁(Δ_t，m₁，T₁，Q₁)來確定，其中f₁是T₂，的函數，T_2，meas是流經換熱器排出冷卻氣體溫度T₂的測量值，Δ_t是換熱器給水管路中進口、出口溫差，m₁是換熱器進水流量，T₁是壓氣機排氣(抽氣)溫度，Q₁是由抽氣調節閥控制的進入透平的冷卻氣體量。