包括介於兩個殼體之間的推桿裝置的渦輪機系統的製作方法
2023-09-09 15:58:55
包括介於兩個殼體之間的推桿裝置的渦輪機系統的製作方法
【專利摘要】本發明提出了一種具有推桿裝置的渦輪機系統。該渦輪機系統包括：具有第一轉子（28）的第一渦輪機（22）；具有第二轉子（32）的第二渦輪機（24）；推桿（54），該推桿（54）在第一端（66）聯接至第一渦輪機（22）的殼體並且在第二端（68）聯接至第二渦輪機（24）的殼體，其特徵在於，推桿（54）包括用於控制溫度的設備（52、72）。
【專利說明】包括介於兩個殼體之間的推桿裝置的渦輪機系統
[0001]本發明涉及一種用於發電系統的渦輪機系統，並且更具體地涉及一種用於在發電系統中使用的渦輪機系統的推桿裝置。
[0002]發電系統包括諸如汽輪機系統之類的渦輪機系統，汽輪機系統利用冷凝器使在鍋爐中產生的排出蒸汽凝結以驅動渦輪機系統；該蒸汽轉變為液態水以再次循環通過該系統。渦輪機系統包括高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機。發電機經由驅動軸聯接至低壓渦輪機以產生電力。
[0003]在發電系統的操作過程中，渦輪機系統被加熱。渦輪機的殼體和轉子通常由不同材料製成因而不同程度地膨脹。更具體地，轉子的熱膨脹大於渦輪機的殼體的熱膨脹；因此，在渦輪機系統中，中壓渦輪機轉子的熱膨脹傳遞至低壓渦輪機轉子。為了補償渦輪機的殼體與轉子之間的膨脹，在中壓渦輪機的殼體與低壓渦輪機的殼體之間使用推桿。
[0004]然而，仍然存在一些不能通過使用現有推桿機構而得以補償的膨脹差，這導致在渦輪機系統的端部處積累膨脹，因而在渦輪機的設計中需要顯著的軸向間隙量。
[0005]目前使用的推桿為剛性的，這不允許減小具有兩個或三個低壓渦輪機構造的轉子系中的膨脹差。
[0006]因此，本發明的目的是提供如下的一種推桿裝置，該推桿裝置用於補償渦輪機的殼體與轉子系之間的膨脹差。
[0007]該目的通過提供根據權利要求1的渦輪機系統和根據權利要求13的發電系統來實現。
[0008]該渦輪機系統包括:具有第一轉子的第一渦輪機；具有第二轉子的第二渦輪機；推桿，該推桿在第一端聯接至第一渦輪機的殼體並且在第二端聯接至第二渦輪機的殼體，其特徵在於，推桿包括用於控制溫度的設備。通過設有控制推桿溫度的設備，推桿將在被加熱時膨脹並且在被冷卻時收縮，由此補償渦輪機系統中的膨脹差，其中，蒸汽套用於加熱推桿。蒸汽在大約300攝氏度下傳到蒸汽套中，從而導致杆的加熱並導致熱膨脹。
[0009]在一個實施方式中，電氣部件用於控制溫度並由此加熱推桿。電流經過推桿，由此弓I起杆的加熱，這導致推桿的膨脹。
[0010]根據一個實施方式，推桿包括用於冷卻的裝置，以允許推桿的收縮以及控制推桿的膨脹。
[0011]在一個實施方式中，用於冷卻的裝置為推桿中的通孔；推桿中的通孔允許冷卻劑經過推桿，由於允許進行冷卻。
[0012]在另一實施方式中，冷卻劑包括油或來自低壓渦輪機排出蒸汽的蒸汽。油是有效的熱吸收劑；而且，來自低壓渦輪機排氣的蒸汽處於相對低的溫度並且將允許冷卻推桿。
[0013]在一個實施方式中，一個或多個閥根據推桿中所需的膨脹量或收縮量而使期望量的冷卻劑能夠經過推桿的通孔。
[0014]在一個實施方式中，渦輪機系統包括用於計算推桿的膨脹差的測量設備。
[0015]在另一實施方式中，測量設備構造成向溫度控制設備提供信號。測量設備基於膨脹差向溫度控制設備提供信號，溫度控制設備隨後加熱或冷卻推桿。[0016]現在將參照本發明的附圖對本發明的上述特徵和其他特徵進行陳述。所示出的實施方式旨在說明本發明而不是限制本發明。附圖包含以下圖，其中，貫穿說明書和附圖，相同的附圖標記指的是相同的部件。
[0017]圖1為發電系統的示意圖；
[0018]圖2為渦輪機系的示意圖；
[0019]圖3為具有受溫度控制的推桿的渦輪機的示意圖；
[0020]圖4為描繪推桿的感應加熱的示意圖；以及
[0021]圖5為帶有具有蒸汽套裝置的推桿的渦輪機的示意圖。
[0022]圖1示出根據本技術的方面的發電系統I的示意圖。發電系統I包括渦輪機系統2或渦輪機系，該渦輪機系統2或渦輪機系包括一個或多個渦輪機。發電系統還包括冷凝器組件4、連接至冷凝器組件4的供給泵8、鍋爐10、熱源組件12以及聯接至渦輪機系統12的發電機6。
[0023]諸如燃燒器之類的熱源組件12可以包括任何的熱源，例如但不限於能夠使發電系統I運行的核熱源或化石燃料熱源。鍋爐10聯接至也與渦輪機系統2流體連通的熱源。
[0024]渦輪機系統2-其也可稱為渦輪機系-可以以串連流動的布置包括一個或多
個渦輪機，例如高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機。一個或多個渦輪機彼此流體連通地聯接。渦輪機系統2與冷凝器組件4流體連通地聯接並經由至少一個驅動軸操作性地連接至發電機6。冷凝器組件4與鍋爐10流體連通，供給泵8促進將冷凝液從冷凝器組件4泵送至鍋爐10。熱源組件12加熱諸如鍋爐10中的水之類的工作流體以在鍋爐10中產生蒸汽。蒸汽被引導至渦輪機系統2中以驅動渦輪機，這進而開動發電機6以產生電。
[0025]圖2為渦輪機系統——例如圖1的渦輪機系統2——的示意圖。在目前設想的構造中，渦輪機系統2包括高壓渦輪機20、作為中壓渦輪機的第一渦輪機22、第二渦輪機24以及第三渦輪機26。第二渦輪機24和第三渦輪機26為兩個低壓渦輪機。上述渦輪機布置成彼此流體連通。更具體地，上述渦輪機處於串連流動布置，其中，上述渦輪機的轉子彼此操作性地聯接。
[0026]根據本技術的方面，第一渦輪機22包括第一轉子28，第一轉子28操作性地聯接至第二渦輪機24的第二轉子32。第二轉子32聯接至第三渦輪機26的第三轉子34，如圖2中所描繪的。
[0027]另外，第三渦輪機26的第三轉子34經由驅動軸29聯接至發電機6。渦輪機系統2還包括設置在第一渦輪機22的軸向上遊的高壓渦輪機20。高壓渦輪機20和第一渦輪機22通過聯接件彼此聯接。在一個實施方式中，聯接件可以包括設置在第一渦輪機22的第一轉子28與高壓渦輪機20的轉子之間的推力軸承30。推力軸承30防止第一轉子28在朝向高壓渦輪機20的方向上膨脹。更具體地，推力軸承30設置在第一轉子28的第二表面處(圖2中未示出)。
[0028]根據本技術的方面，渦輪機系統包括測量裝置40，例如聯接至第三渦輪機26的膨脹差(DE)計。更具體地，在目前設想的構造中，DE計安置在靠近發電機6的位置處。應注意，DE計連接至第三渦輪機26的內部殼體。DE計構造成向推桿的溫度控制設備(圖2中未示出)提供作為輸出的信號。
[0029]然而，在其他實施方式中，可以存在一個或多個DE計，其中，每個DE計聯接至每個渦輪機，以測量每個渦輪機處的膨脹差。
[0030]溫度控制設備可以為用於推桿的加熱系統。應注意，推桿中的加熱可以通過電引發，例如，通過使電流經過而加熱推桿。可替代地，可以通過使諸如蒸汽流之類的被加熱的物質經過而增加推桿的溫度從而產生推桿中的加熱，如將參照圖3和圖4描述的那樣。
[0031]圖3為描繪根據本技術的方面的潤輪機50的一部分的不意圖。推桿54在第一端聯接至汽輪機的內部殼體56並且在第二端連接至第二渦輪機(未示出)的外部殼體58。推桿54包括用於控制溫度的設備52。設備52為諸如電流調節器之類的用於使期望量的電流經過推桿54的電氣部件。電流在經由感應器經過推桿時加熱推桿，由此升高推桿54的溫度。
[0032]在目前設想的構造中，推桿54包括用於冷卻的裝置，例如但不限於用於冷卻目的的通孔60。通孔60沿著推桿54的長度延伸。通孔60允許冷卻劑經過它，由此降低推桿54的溫度。
[0033]根據本技術的方面，冷卻劑可以包括諸如油之類的物質。可替代地，來自低壓渦輪機排出蒸汽的蒸汽可以用作冷卻劑。
[0034]在一個實施方式中，也可以將噴油系統作為用於冷卻推桿的裝置使用。
[0035]推桿54被加熱至大約300攝氏度的溫度，這導致推桿膨脹大約8至9mm的範圍。假使需要更少的膨脹，則可以使用如上文所述的冷卻機構。應注意，冷卻劑在通孔60中的流動可以通過使用閥(圖3中未示出)來進行控制。測量設備40——其是DE計——測量渦輪機系統的轉子與殼體之間的膨脹差。DE計40向用於控制溫度的設備52提供信號，設備52是用以提供期望的電流以相應地加熱推桿54的電流調節器。
[0036]圖4為描繪根據本技術的方面的示例性推桿裝置的示意圖。推桿54在第一端66聯接至第一渦輪機22的內部殼體並且在第二端68聯接至第二渦輪機24的外部殼體。溫度控制設備52——其是電流調節器——提供期望量的電流以加熱推桿54，如圖4中所示。如之前指出的，推桿54包括通孔60，通孔60允許冷卻劑經過推桿54用於冷卻目的。一個或多個閥64基於推桿54所需的期望量的冷卻來控制冷卻劑的流動62。
[0037]參照圖5，示出了描繪渦輪機70的一部分的示意圖。渦輪機70包括推桿54，推桿54具有用於控制溫度的設備。在目前設想的構造中，該設備為包圍推桿54的蒸汽套72。來自第一渦輪機——例如，中壓渦輪機——的蒸汽被用來加熱推桿54。來自中壓渦輪機的蒸汽處於大約350攝氏度的溫度，這樣的溫度能夠加熱推桿54並引起推桿54中的熱膨脹。
[0038]如之前所述，推桿54包括通孔60，通孔用於使冷卻劑經過以用於推桿54的受控收縮。測量設備40——例如DE計——連接至蒸汽套72，蒸汽套72提供關於推桿中所需的膨脹程度的信息，以補償渦輪機系統中的渦輪機的轉子與殼體之間的膨脹差。可以基於來自測量設備40的信息調節蒸汽質量流。
[0039]儘管已經關於渦輪機系統——例如汽輪機系統——對本發明的實施方式進行了描述，但應指出，類似的技術和裝置還可以用於燃氣輪機系統。特別地，上文描述的實施方式能夠應用於汽輪機系統以及燃氣輪機系統。
【權利要求】
1.一種潤輪機系統(2)，包括: -第一渦輪機(22)，所述第一渦輪機(22)具有第一轉子(28); -第二渦輪機(24)，所述第二渦輪機(24)具有第二轉子(32); -推桿(54)，所述推桿(54)在第一端(66)聯接至所述第一渦輪機(22)的殼體並且在第二端(68)聯接至所述第二渦輪機(24)的殼體； 其中，所述推桿(54 )包括用於控制溫度的設備(52、72 )， 其特徵在於， 所述設備包括用於加熱所述推桿(54)的蒸汽套(72)。
2.根據權利要求1所述的渦輪機系統(2)，其中，所述設備包括用於加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
3.根據權利要求1或2所述的渦輪機系統(2)，其中，所述推桿(54)包括冷卻裝置。
4.根據權利要求3所述的渦輪機系統(2)，其中，所述冷卻裝置包括位於所述推桿(54)內的通孔(60)。
5.根據權利要求4所述的渦輪機系統(2)，其中，冷卻劑經過所述通孔(60)以進行冷卻。
6.根據權利要求5所述的渦輪機系統(2)，其中，所述冷卻劑包括油或蒸汽。
7.根據權利要求4至6中的任一項所述的渦輪機系統(2)，還包括一個或多個閥(64)，所述一個或多個閥(64 )用於控制冷卻劑在所述通孔(60 )中的流動。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的渦輪機系統(2)，還包括第三渦輪機(26)，所述第三渦輪機(26)具有第三轉子(34)，所述第三轉子(34)操作性地聯接至所述第二轉子(32)或所述第一轉子(28)。
9.根據權利要求1至8中的任一項所述的渦輪機系統(2)，還包括測量設備(40)，所述測量設備(40)用於測量所述渦輪機系統(2)中的膨脹差。
10.根據權利要求9所述的渦輪機系統(2)，其中，所述測量設備(40)構造成向所述用於控制溫度的設備(52、72)提供信號。
11.根據權利要求1至11中的任一項所述的渦輪機系統(2)，其中，所述測量設備(40)遠離所述第二轉子(32 )或所述第一轉子(28 )地聯接至所述第三轉子(34 )。
12.根據權利要求1至12中的任一項所述的渦輪機系統(2)，還包括高壓渦輪機(20)，所述高壓渦輪機(20)設置在所述第一渦輪機(22)的軸向上遊。
13.一種發電系統(1)，包括根據權利要求1至12中的任一項所述的渦輪機系統(2)。
14.根據權利要求13所述的發電系統(1)，其中，所述用於控制溫度的設備包括用於加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
15.根據權利要求13所述的發電系統(1)，其中，所述用於控制溫度的設備包括用於加熱所述推桿(54)的蒸汽套(72)。
【文檔編號】F01D25/26GK103717845SQ201280038429
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月22日 優先權日:2011年8月2日
【發明者】瓦倫·阿羅拉, 特金德爾·辛格·格雷瓦爾, 阿比馬紐·古普塔, 舒瓦迪普·森, 安莫爾·夏爾馬 申請人:西門子公司