汽轮机

申请号 CN200610079376.1 申请日 2006-03-08 公开(公告)号 CN1840866A 公开(公告)日 2006-10-04
申请人 阿尔斯托姆科技有限公司; 发明人 R·J·S·克洛彭伯格; D·哈特曼; S·克拉特; K·米勒;
摘要 本 发明 涉及一种特别是用于电厂设备的给 水 泵 汽轮机 ,它具有至少两个用于将工作气体导入到透平中的 喷嘴 扇形体、用于使该至少两个喷嘴扇形体与至少两个不同工作气体源连接的 管道系统 和用于调节从所述源中的至少一个向喷嘴扇形体供给工作气体的 阀 门 装置。为使 涡轮 机可高效率运行,阀门装置和管道系统这样构成,使其可调节至少三种运行状态,即向所有喷嘴扇形体供给第一源的工作气体的第一运行状态,向所有喷嘴扇形体供给第二源的工作气体的第二运行状态,向至少一个喷嘴扇形体供给第一源的工作气体并向至少另一喷嘴扇形体供给第二源的工作气体的第三运行状态。
权利要求

1.一种特别是用于电厂设备的给汽轮机,它
-具有至少两个用于将工作气体导入到透平(1)中的喷嘴扇形体(2、3、 4);
-具有用于将所述至少两个喷嘴扇形体(2、3、4)与至少两个不同工作 气体源(10、15)连接的管道系统(13);
-具有用于调节从所述源(10、15)中的至少一个向喷嘴扇形体(2、3、 4)供给的工作气体的装置(29);
-其中,阀门装置(29)和管道系统(13)这样构成,使其可以以此调节 至少三种运行状态,即:
-向所有喷嘴扇形体(2、3、4)供给第一源(10)的工作气体的第 一运行状态;
-向所有喷嘴扇形体(2、3、4)供给第二源(15)的工作气体的第 二运行状态;
-向至少一个喷嘴扇形体(2)供给第一源(10)的工作气体并向至 少另一个喷嘴扇形体(3、4)供给第二源(15)的工作气体的第三运行状 态。
2.按权利要求1所述的给水泵汽轮机,其特征在于,
-所述管道系统(13)具有与第一源(10)连接的第一源管道(17)和与 第二源(15)连接的第二源管道(18);
-所述管道系统(13)具有将第一源管道(17)与第二源管道(18)连接 的连接管道(19);
-所述阀门装置(29)具有设置在连接管道(19)内用于打开和关闭连接 管道(19)的连接阀(30);
-每个喷嘴扇形体(2、3、4)的管道系统(13)具有与源管道(17、18) 之一连接的扇形体管道(22、23、24)。
3.按权利要求2所述的给水泵汽轮机,其特征在于,所述阀门装置(29) 具有设置在第一源管道(17)内用于调节工作气体量的调节阀(36)。
4.按权利要求2或3所述的给水泵汽轮机,其特征在于,
-所述阀门装置(29)具有设置在第二源管道(18)内用于调节工作气体 量的调节阀;或者
-所述阀门装置(29)具有设置在第二源管道(18)内的止回阀装置(37), 该装置具有至少一个用于阻断通向第二源(15)的气流的止回阀(38)。
5.按权利要求2-4之一所述的给水泵汽轮机,其特征在于,
-每个扇形体管道(22、23、24)的阀门装置(29)具有用于分别快速关 闭每个扇形体管道(22、23、24)的快速关闭阀(31、32、33),和/或
-至少一个扇形体管道(22、23、24)中的阀门装置(29)具有用于调节 工作气体量的调节阀(34、35)。
6.按权利要求2-5之一所述的给水泵汽轮机,其特征在于,至少在两 个喷嘴扇形体(3、4)的情况下,扇形体管道(23、24)具有一个与配置于该 喷嘴扇形体(3、4)的源管道(18)连接的共用的源区段(26)以及各自一个 分别将每个喷嘴扇形体(3、4)与源区段(26)连接的扇形体段(27、28)。
7.按权利要求2-6之一所述的给水泵汽轮机,其特征在于,
-所述连接阀(30)是电动阀,和/或
-所述连接阀(30)用于调节工作气体量。
8.按权利要求1-7之一所述的给水泵汽轮机,其特征在于,
-第一源是蒸汽管道(10),它将高压透平(6)的经减压的蒸汽通过中间 过热级(8)输送到中压透平(7)的入口(12),和/或
-第一源(10)的工作气体是中间过热的冷蒸汽,和/或
-第二源是中压透平(7)的抽取位置(15),它特别地设置在中压透平(7) 的入口(12)和出口(16)之间,和/或
-第二源(15)的工作气体是中压透平(7)的抽取蒸汽,它特别地在中 压透平(7)的入口(12)和出口(16)之间抽取。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种特别是用于电厂设备的给汽轮机(SPAT)。

背景技术

给水泵汽轮机或者SPAT在电厂设备中用于驱动给水泵,给水泵将供给水 输送到蒸汽发生器。这种蒸汽发生器主要在利用蒸汽发生器的蒸汽进行工作的 汽轮机上使用。
这种SPAT通常包括至少两个喷嘴扇形体,利用它们可以将工作气体导入 透平,也就是SPAT。工作气体最好是在与蒸汽发生器连接的汽轮机上本来可 供使用的蒸汽。SPAT还包括管道系统,利用该系统使得所述至少两个喷嘴扇 形体可与至少两个不同的工作气体源连接。在电厂设备正常运转时,向SPAT 供给在汽轮机、最好在中压透平的适当位置抽取的抽取蒸汽。汽轮机抽取该 抽取蒸汽的抽取位置在此形成工作气体源。
在电厂设备的某些运行状态下没有抽取蒸汽可供使用。但为了能够驱动 SPAT,为此可以使用中间过热的冷蒸汽。在至少由一台高压透平和一台中压透 平组成的汽轮机组上,使得在高压透平内已减压的蒸汽在蒸汽发生器或在蒸汽 加热器内过热,然后将其输送到中压透平。在两台透平之间的这种过热称为中 间过热。中间过热的冷蒸汽在.此相当于来自高压透平尚未过热的已减压蒸汽。 将蒸汽从高压透平输送到蒸汽过热器的蒸汽管道在此形成另一个工作气体源。
此外,SPAT配有一个装置,该装置可以对于从两个工作气体源中的 至少一个供给喷嘴扇形体的工作气体特别是在所输送的工作气体量方面进行调 节。
在确定的前提条件下还需要将不同于正常运行的特殊运行状态保持较长时 间。因此人们希望SPAT无论是在利用抽取蒸汽的正常运行时还是在利用中间 过热的冷蒸汽的特殊运行时均具有尽可能高的效率。

发明内容

本发明的目的因此在于,提供一种如权利要求特征所述的给水泵汽轮机的 改进的实施方式,它特别是利用来自不同源的工作气体得到一种相当高的效 率。
依据本发明,该目的通过独立权利要求的主题得以实现。优选的实施方式 为从属权利要求的主题。
本发明以这种基本构思为基础,即阀门装置和管道系统这样构成,使其可 以实现至少三种运行状态。在第一运行状态下,向所有喷嘴扇形体仅或者基本 上仅供给第一源的工作气体。由此实现利用第一工作气体源的工作气体对于涡 轮机的叶片组沿整个喷嘴扇形体进行最佳加载,从而为这种第一运行状态产生 一种高效率。此外可以实现第二工作状态,其中,向所有喷嘴扇形体仅或者基 本上仅供给第二源的工作气体。在这种运行状态下也实现对于涡轮机的叶片组 沿整个喷嘴扇形体进行均匀加载,从而同样为第二运行状态产生相当高的效 率。此外还可以实现第三运行状态,其特征在于,一方面向至少一个喷嘴扇形 体仅或者基本上仅供给第一源的工作气体,而另一方面向至少另一个喷嘴扇形 体仅或者基本上仅供给第二源的工作气体。按照这种方式可以实现双运行,也 就是同时利用两个源的工作气体运行,其中,对于涡轮机的叶片组同样可以沿 整个喷嘴扇形体进行加载。第三运行状态因此也可以达到相当高的效率。
由此依据本发明的SPAT的突出优势在于所输送的工作气体方面的高度灵 活性,而且可以在所称的所有三种运行状态下达到相当高的效率。
依据一种优选的实施方式,所称的三种运行状态可以由此实现,即管道系 统具有与第一源连接的第一源管道和与第二源连接的第二源管道,其中,除此 之外还设有将第一源管道与第二源管道连接的连接管道。此外,阀门装置具有 设置在连接管道内的阀门,利用其可以打开和关闭连接管道。此外,每个喷嘴 扇形体的管道系统包括与源管道之一连接的扇形体管道。在激活第一源和使第 二源去除激活的情况下,通过打开连接管道可以将第一源的工作气体输送到全 部喷嘴扇形体。通过使第一源去除激活并激活第二源,可以在打开连接管道的 情况下将第二源的工作气体输送到全部喷嘴扇形体。在关闭连接管道的情况 下,可以将第一源的工作气体输送到其扇形体管道连接在第一源管道上的全部 喷嘴扇形体,而同时可以将第二源的工作气体输送到其扇形体管道连接在第二 源管道上的全部喷嘴扇形体。用于实现这种管道系统以及这种阀门装置的花费 在此相当低。特别是可以大部分不加改变地利用传统的管道系统以及传统的阀 门装置。与此相应,本发明可以在传统的SPAT上采用费用较低的改造措施加 以实现,更确切地说也可以进行加装。
依据本发明的SPAT的其它重要特征和优点来自从属权利要求、附图和借 助附图所进行的相关说明。

附图说明

附图示出本发明的优选实施方式,并在下面的说明中予以详细介绍,其中, 涉及相同的或者相似的或者功能相同的部件采用相同的附图标记。其中:
图1简要示出依据本发明的给水泵汽轮机的大大简化的线路原理图;
图2简要示出另一种实施方式与图1中的相同的视图。

具体实施方式

依据图1和2,下面也简称为SPAT1或者仅称为透平1的给水泵汽轮机1 包括至少两个喷嘴扇形体,即一个第一喷嘴扇形体2和一个第二喷嘴扇形体3。 图1的实施方式仅具有这两个喷嘴扇形体2、3。图2实施方式与此的区别在于 设有第三喷嘴扇形体4。不言而喻,在其它实施方式中也可以具有三个以上的 喷嘴扇形体。
喷嘴扇形体2、3、4用于将工作气体导入透平1内。为此喷嘴扇形体2、 3、4设置在透平1的外壳5内,确切地说是在透平1未示出的叶片组上游。喷 嘴扇形体2、3、4与叶片组相应地沿着圆弧部分延伸。喷嘴扇形体2、3、4通 常具有排放口或者排放喷嘴,通过它们使得当前的工作气体到达透平1的叶片 组。为获得透平1尽可能高的效率,喷嘴扇形体2、3、4最好在各自的透平1 内基本上构成一个封闭的环。按照这种方式,在叶片组通过全部喷嘴扇形体2、 3、4加载时可以实现沿叶片组的整个圆周均匀输送工作气体。
SPAT 1通常是配备至少一个汽轮机的、用于发电的电厂设备的一个组成 部分。在这里所示的优选变型方案中,电厂设备包括至少一个高压的汽轮机或 者高压透平6、以及至少一个中压的汽轮机或者中压透平7。不言而喻,也可 以设置至少一个低压汽轮机或者低压透平。此外,电厂设备配有蒸汽加热器8。
电厂设备运行时,高压透平6从一个蒸汽发生器9获得处于高压下的蒸汽。 在高压透平6内已减压的蒸汽通过蒸汽管道10经蒸汽加热器8输送到中压透 平7。为此蒸汽管道10将高压透平6的出口11与中压透平7的入口12连接, 其中,蒸汽管道10穿过蒸汽加热器8引导。蒸汽加热器8在这里作为中间过 热级工作,并可以使来自高压透平6的蒸汽在其导入到中压透平7中之前进行 中间过热。与此相应,在蒸汽管道10内输送的蒸汽是中间过热的蒸汽,确切 地说在蒸汽加热器8上游的是中间过热的“冷”蒸汽、在蒸汽加热器8下游的 是中间过热的“热”蒸汽。在此,蒸汽加热器8可以形成蒸汽发生器9的一个 组成部分并特别是集成在其中。
SPAT 1用于驱动其本身向蒸汽发生器9供给水的、在这里未示出的给水 泵。
SPAT 1此外包括管道系统13,利用该管道系统使喷嘴扇形体2、3、4与 至少两个不同的工作气体源相连接。在这里所示的实施方式中仅设有两个这种 气体源;原则上也可以设有两个以上的工作气体源。第一源在此由蒸汽管道10 构成,管道系统13在一个连接位置14处连接到该管道10上。该第一源下面 因此也采用附图标记10进行标注。第二源在这种情况下由一个抽取位置15构 成,管道系统13通过该抽取位置连接在中压透平7上。所称的抽取位置15在 此设置在中压透平7的适当透平级上,最好设置在中压透平7的入口12和出 口16之间。
在这里所示的实施方式中,管道系统13包括一个与第一源10连接的第一 源管道17以及与第二源15连接的第二源管道18。此外,管道系统13还包括 通过第一连接位置20连接在第一源管道17上并通过第二连接位置21连接在 第二源管道18上的连接管道19。按照这种方式,连接管道19将所述两个源管 道17、18连接在一起。
此外,每个喷嘴扇形体2、3、4的管道系统13包括一个扇形体管道。在 这种情况下,管道系统13因此包括与第一喷嘴扇形体2连接的第一扇形体管 道22以及与第二喷嘴扇形体3连接的第二扇形体管道23。此外在图2的实施 方式中设有与第三喷嘴扇形体4连接的第三扇形体管道24。每个扇形体管道 22、23、24与源管道17、18之一连接。在这里所示的实施例中,第一扇形体 管道22连接在第一源管道17上,确切地说是通过第一连接位置20连接。与 此不同的是,第二扇形体管道23连接在第二源管道18上,确切地说是通过第 二连接位置21连接。此外在图2的实施方式中,第三扇形体管道24同样连接 在第二源管道18上,确切地说同样是通过第二连接位置21进行连接。
此外在图2的实施方式中,所述两个与第二源管道18连接的扇形体管道 23、24分开地引导至一个连接位置25,并从该位置起共同引导。与此相应, 这两个扇形体管道23、24配有一个共用的源区段26,它通过第二连接位置21 连接在第二源管道18上,并通向连接位置25。此外,为这两个扇形体管道23、 24分别配置一个扇形体段,即将第二喷嘴扇形体3通过连接位置25与源区段 26连接的一个第一扇形体段27和将第三喷嘴扇形体4通过连接位置25与源区 段26连接的一个第二扇形体段28。
SPAT 1最后具有一个阀门装置29,利用该阀门装置可以调节通过源10、 15供给喷嘴扇形体2、3、4的工作气体。在这里所示的实施方式中,阀门装置 29包括一个连接阀30,它设置在连接管道19内,并利用其可以打开和关闭连 接管道19。该连接阀30最好是电动阀,其中,连接阀30在打开位置和关闭位 置旁边具有至少另一个可以进行调节的中间位置,以便调节流经连接管道19 的工作气体量。
阀门装置29最好在每个扇形体管道22、23、24内具有一个快速关闭阀。 与此相应,第一扇形体管道22包括一个第一快速关闭阀31,而第二扇形体管 道23包括一个第二快速关闭阀32。在图2的实施方式中,在第三扇形体管道 24内还设置一个第三快速关闭阀33。每个快速关闭阀31、32、33用于在需要 情况下可以相当迅速地分别关闭每个扇形体管道22、23、24。
此外,每个扇形体管道22、23、24的阀门装置29包括一个调节阀。在这 里所示的实施方式中,第一扇形体管道22包括一个第一调节阀34,而第二扇 形体管道23包括一个第二调节阀35。在图2的实施方式中,第二调节阀35设 置在第二和第三扇形体管道23、24的共用源区段26内,从而第二调节阀35 共同分配给这两个扇形体管道23、24。利用这种调节阀34、35可以调节分别 流向每个喷嘴扇形体2、3、4的工作气体量。
阀门装置29此外包括设置在第一源管道17内的另一调节阀36,该另一 调节阀36下面也称为第三调节阀36。第三调节阀36用于调节流经第一源管道 17的工作气体量并最好是调压阀。
原则上第二源管道18也可以配有这种类型的调节阀,利用该调节阀可以 调节流经第二源管道18的工作气体。但优选这里所示的实施方式,其中,阀 门装置29具有设置在第二源管道18内的止回阀装置37。止回阀装置37在这 里包括两个串联设置的止回阀38。止回阀38或止回阀装置37这样构成,使其 可以关闭朝向第二源15的气流。对此的区别在于,止回阀38或止回阀装置37 可以由来自第二源15的气流通过。
依据本发明,现在阀门装置29和管道系统13这样构成并彼此协调,使其 为SPAT 1可以调节至少三种不同的运行状态。在此具体地说,在第一种运行 状态下,向全部喷嘴扇形体2和3(图1)或2-4(图2)仅供给第一源10的 工作气体。为此第三调节阀36打开,而同时打开连接阀30。蒸汽管道10的中 间过热的冷蒸汽由此经第一扇形体管道22流向第一喷嘴扇形体2。此外,中间 过热的冷蒸汽在打开连接阀30的情况下通过连接管道19流入第二源管道18, 确切地说直至在该流动方向上关闭的止回阀装置37。因为止回阀装置37最好 设置在第二源15、也就是抽取位置15和第二连接位置21之间,所以中间过热 的蒸汽可以通过第二扇形体管道23到达第二喷嘴扇形体3。此外,中间过热的 蒸汽在图2的实施方式情况下通过第三扇形体管道24到达第三喷嘴扇形体4。 由此可利用第一源10的中间过热的冷蒸汽对于SPAT 1的叶片组均匀地加载。
此外可以实现一种第二运行状态,其中,向全部喷嘴扇形体2和3(图1) 或2-4(图2)仅供给第二源15的工作气体。为实现这一点,连接阀30同样 打开,而同时关闭第三调节阀36。因为第三调节阀36最好位于第一蒸汽源10、 也就是蒸汽管道10和第一连接位置20之间,所以抽取蒸汽可以通过第二源管 道18并在打开连接阀30的情况下通过连接管道19也进入第一扇形体管道22 中,并由此到达第一喷嘴扇形体2中。所述抽取蒸汽通过第二扇形体管道23 到达第二喷嘴扇形体3。在根据图2的方案中,抽取蒸汽通过第三扇形体管道 24此外还到达第三喷嘴扇形体4。与此相应,在这里也可以利用第二源15的 抽取蒸汽对于SPAT 1的叶片组进行均匀地加载。
依据本发明此外还可以实现一种第三运行状态,其中,向至少一个喷嘴扇 形体只供给第一源10的工作气体并向至少一个喷嘴扇形体只供给第二源15的 工作气体。这一点在这里由此达到,即关闭连接阀30,而同时打开分配给第一 源管道17的第三调节阀36。因此第一源10的中间过热的冷蒸汽也通过第一扇 形体管道22到达第一喷嘴扇形体2。与此的区别在于,第二源15的抽取蒸汽 通过第二扇形体管道23到达第二喷嘴扇形体3。此外在图2的实施方式中,抽 取蒸汽通过第三扇形体管道24到达第三喷嘴扇形体4。与此相应,在这里向第 一喷嘴扇形体2仅供给中间过热的冷蒸汽,而向第二喷嘴扇形体3仅供给抽取 蒸汽、及必要时向第三喷嘴扇形体4供给抽取蒸汽。因此在第三运行状态下也 可以实现利用工作气体对于SPAT 1的叶片组沿着圆周进行均匀加载。
如上面已经介绍的那样,利用工作气体对于SPAT 1的叶片组沿圆周方向 进行均匀加载是SPAT 1取得特别有利效率的前提。
此外在依据本发明的SPAT 1中,通过所选择的、与所设置的管道系统13 连接的阀门装置29可以实现用于某些情况的其它运行状态,但会造成效率降 低。例如,SPAT 1也可以仅通过第一喷嘴扇形体2加载中间过热的冷蒸汽。连 接阀30和/或第二调节阀35在此关闭。第二喷嘴扇形体3和必要时第三喷嘴扇 形体4同样可以供以中间过热的冷蒸汽,而通过关闭第一调节阀34就关断第 一喷嘴扇形体2。以相应的方式同样可以给第一喷嘴扇形体2供以抽取蒸汽, 而第二喷嘴扇形体3和必要时第三喷嘴扇形体4通过关闭第二调节阀35而去 除激活。相反,通过关闭连接阀30和/或第一调节阀34,可以通过第二喷嘴扇 形体3和需要时第三喷嘴扇形体4向SPAT 1仅供给抽取蒸汽,而同时关闭第 一喷嘴扇形体2。
                      附图标记列表
1给水泵汽轮机        13管道系统            26源区段
 /SPAT               14连接位置            27第一扇形体段
2第一喷嘴扇形体      15抽取位置            28第二扇形体段
3第二喷嘴扇形体      167的出               29阀门装置
4第三喷嘴扇形体      17第一源管道          30连接阀
5外壳                18第二源管道          31第一快速关闭阀
6高压透平            19连接管道            32第二快速关闭阀
7中压透平            20第一连接位置        33第三快速关闭阀
8蒸汽加热器          21第二连接位置        34第一调节阀
9蒸汽发生器          22第一扇形体管道      35第二调节阀
10蒸汽管道           23第二扇形体管道      36第三调节阀
116的出口            24第三扇形体管道      37止回阀装置
127的入口            25连接位置            38止回阀。
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