一种汽轮机系统的制作方法

本发明涉及汽轮机系统技术领域，更具体地说，涉及一种汽轮机系统。

背景技术：

我国能源结构的主要特点是富煤、少油、缺汽，水电资源开发受限。受能源结构的影响，我国电源结构在相当长的时期内都将以煤电为主。目前我国煤电装机容量占比近70％，用于调峰的油电、汽电、抽水蓄能装机比重仅占8％。随着我国经济的快速发展，居民用电和商业用电的比重逐年增加，导致用电负荷峰谷差激增，使得按照带基本负荷设计的发电机组不得不参与调峰，且通常处于低负荷运行。

综上所述，如何提供一种满足不同工况的汽轮机系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽轮机系统，该系统能够适用于不同工况，保证系统的正常运行。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种汽轮机系统，其特征在于，包括同转轴布置的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸和发电机，调峰汽轮机高压缸、调峰汽轮机中压缸的输出轴与所述转轴通过sss离合器同轴连接；

所述汽轮机高压缸的进汽口连接锅炉过热器，所述汽轮机高压缸的出汽口连接锅炉再热器的进汽口，所述锅炉再热器的出汽口连接所述汽轮机中压缸的进汽口；

所述汽轮机中压缸的出汽口连接所述第一汽轮机低压缸的进汽口，所述汽轮机中压缸的出汽口还通过第一控制阀连接所述第二汽轮机低压缸的进汽口；

所述调峰汽轮机高压缸的进汽口连接所述锅炉过热器，所述调峰汽轮机高压缸的出汽口连接所述锅炉再热器；所述调峰汽轮机中压缸的进汽口连接所述锅炉再热器，所述调峰汽轮机中压缸的出汽口通过第二控制阀连接所述第二汽轮机低压缸的进汽口，用于向所述第二汽轮机低压缸供汽。

优选地，所述调峰汽轮机中压缸侧通过所述sss离合器连接于所述所述汽轮机高压缸一侧；

或，所述调峰汽轮机中压缸侧通过所述sss离合器连接于所述发电机一侧；

或，所述调峰汽轮机高压缸侧通过所述sss离合器连接于所述所述汽轮机高压缸一侧；

或，所述调峰汽轮机高压缸侧通过所述sss离合器连接于所述发电机一侧。

优选地，还包括抽汽系统，所述抽汽系统用于抽取所述汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸中一定量的蒸汽并加热锅炉给水，锅炉给水加热后向所述锅炉过热器输送。

优选地，所述调峰汽轮机高压缸和调峰汽轮机中压缸均为未设置抽汽系统的缸体；

和/或所述调峰汽轮机高压缸和调峰汽轮机中压缸为合缸结构。

优选地，所述锅炉再热器包括：

连接于所述汽轮机高压缸的出汽口和所述汽轮机中压缸进汽口之间的第一再热器；

连接于所述调峰汽轮机高压缸的排汽口和所述调峰汽轮机中压缸的进汽口之间的第二再热器，所述第一再热器和所述第二再热器的入口通过第三控制阀连接，所述第一再热器和所述第二再热器的出口通过第四控制阀连接。

优选地，所述调峰汽轮机高压缸的排汽管路上设置有高排逆止阀，所述高排逆止阀并联倒暖阀，所述高排逆止阀上靠近所述调峰汽轮机高压缸排汽侧设有排汽管道，所述排汽管道连接凝汽器，且所述排汽管道上设有通风阀。

优选地，所述汽轮机高压缸的进汽口设有高压主汽门和用于调整蒸汽流量的高压调门，所述汽轮机中压缸的进汽口设有中压主汽门和用于调整蒸汽流量的中压调门；所述调峰汽轮机高压缸的进汽口设有高压主汽门和用于调整蒸汽流量的高压调门，所述调峰汽轮机中压缸的进汽口设有中压主汽门和用于调整蒸汽流量的中压调门。

优选地，所述第一汽轮机低压缸、第二汽轮机低压缸的出汽口通过管路连接凝汽器，所述凝汽器通过管路连接所述锅炉过热器。

本发明所提供的汽轮机系统由基本汽轮发电机组和调峰汽轮机构成，根据火电厂昼夜运行的负荷特点，一般情况下，在夜晚较低负荷时，只有基本汽轮发电机组运行，调峰汽轮机热备用，所以，当白天需要增加机组出力，调峰汽轮机并入运行时，调峰汽轮机一般是极热态或热态启动，启动速度快。在低负荷时，基本汽轮发电机组运行，调峰汽轮机热备用。当负荷要求超过基本汽轮发电机组最大出力时，调峰汽轮机通过sss离合器和基本汽轮发电机组共同运行。此时，基本汽轮发电机组满负荷运行，调峰汽轮机变负荷运行，起到调峰作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的汽轮机系统的具体实施例一的示意图；

图2为本发明所提供的汽轮机系统的具体实施例二的示意图；

图3为本发明所提供的汽轮机系统中锅炉再热器系统的示意图。

图1-3中：

1为第一管路、2为第二管路、3为第三管路、4为第四管路、5为第五管路、6为第六管路、7为第七管路、8为第八管路、9为第九管路、10为第十管路、11为第十一管路、12为第十二管路、13为第十三管路、14为第十四管路、15为第十五管路；

21为汽轮机高压缸、22为汽轮机中压缸、23为第一汽轮机低压缸、24为第二汽轮机低压缸、25为发电机、26为调峰汽轮机高压缸、27为调峰汽轮机中压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种汽轮机系统，该系统能够适用于不同工况，保证系统的正常运行。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的汽轮机系统的具体实施例一的示意图；图2为本发明所提供的汽轮机系统的具体实施例二的示意图；图3为本发明所提供的汽轮机系统中锅炉再热器系统的示意图。

本发明所提供的一种汽轮机系统，包括同转轴布置的汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24和发电机25，调峰汽轮机高压缸26、调峰汽轮机中压缸27的输出轴与转轴通过sss离合器同轴连接。

汽轮机高压缸21的进汽口连接锅炉过热器，汽轮机高压缸21的出汽口连接锅炉再热器的进汽口，锅炉再热器的出汽口连接汽轮机中压缸22的进汽口。

汽轮机中压缸22的出汽口连接第一汽轮机低压缸23的进汽口，汽轮机中压缸22的出汽口还通过第一控制阀连接第二汽轮机低压缸24的进汽口。

调峰汽轮机高压缸26的进汽口连接锅炉过热器，调峰汽轮机高压缸26的出汽口连接锅炉再热器；调峰汽轮机中压缸27的进汽口连接锅炉再热器，调峰汽轮机中压缸27的出汽口通过第二控制阀连接第二汽轮机低压缸24的进汽口，用于向第二汽轮机低压缸24供汽。

需要说明的时，上述汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24和发电机25同转轴布置，形成基本汽轮发电机组，指的是汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、汽轮机低压缸的输出轴同轴，且该输出轴与发电机25的输入轴同轴。

调峰汽轮机包括调峰汽轮机高压缸26和调峰汽轮机中压缸27，二者的输出轴与该转轴通过sss离合器连接。sss离合器的输入侧与二者之一的输出端连接，sss离合器的输出侧与汽轮机高压缸21或者发电机25的输入轴连接。调峰汽轮机通过sss离合器与基本汽轮发电机组的轴同轴连接形成一个主轴。

调峰汽轮机包括调峰汽轮机高压缸26和调峰汽轮机中压缸27，调峰汽轮机高压缸26的出汽口连接锅炉再热器，调峰汽轮机中压缸27的出汽口通过第二控制阀b连接第二汽轮机低压缸24的进汽口。

可选的，调峰汽轮机的高压缸26进口设有高压主汽门和高压调门，和/或调峰汽轮机的中压缸27进口设有中压主汽门和中压调门，高压调门和中压调门可以改变进入调峰汽轮机的蒸汽流量。

可选的，上述基本汽轮发电机组设计有抽汽系统，而调峰汽轮机没有抽汽系统。可选的，调峰汽轮机高压缸26和调峰汽轮机中压缸27为合缸结构，调峰汽轮机可以实现快速启动。

上述汽轮机系统为低负荷状态时，可以仅使用基本汽轮发电机组，调峰汽轮机为备用状态。当负荷增大并超过基本汽轮发电机组的最大出力时，可以控制调峰汽轮机运行，使调峰汽轮机和基本汽轮发电机组共同运行，从而达到调峰的作用。

具体控制方式可以如下方法：基本汽轮发电机组运行时，给水通过抽汽加热后进入锅炉，并由锅炉过热器排出，通过第一管路1进入汽轮机高压缸21做功，通过第二管路2进入锅炉再热器加热，通过第三管路3进入汽轮机中压缸22做功后，通过第四管路4、第五管路5排出汽轮机中压缸22，第四管路4和第五管路5连接第六管路6，第六管路6连接第八管路8，第八管路8连接第一汽轮机低压缸23的进汽口，然后进入第一汽轮机低压缸23做功，第六管路6连接第七管路7，第七管路7连接第九管路9，第九管路9连接第二汽轮机低压缸24的进汽口，然后进入第二汽轮机低压缸24做功，此时，第一控制阀(图中阀a)全开，第二控制阀(图中阀b)关闭。

可选的，做功后的气体可以通过凝汽器，冷却变为液体水后，再次通过基本汽轮发电机组的抽汽加热后进入锅炉，开始新的循环。

当负荷要求接近基本汽轮发电机组最大出力时，可以控制调峰汽轮机运行。具体可以逐渐关小第一控制阀a，只让少量蒸汽进入第二汽轮机低压缸24，保证其不发生鼓风摩擦。并逐渐打开第二控制阀b至全开，建立调峰汽轮机的中压缸的排汽进入第二汽轮机低压缸24的通路。锅炉再热器的蒸汽通过第十四管路14进入调峰汽轮机中压缸27做功后，进入第二汽轮机低压缸24。

当调峰汽轮机转速达到基本汽轮发电机组转速时，sss离合器啮合，调峰汽轮机与基本汽轮发电机组同步运转，一起驱动发电机25发电。

本发明所提供的汽轮机系统由基本汽轮发电机组和调峰汽轮机构成。根据火电厂昼夜运行的负荷特点，一般情况下，在夜晚较低负荷时，只有基本汽轮发电机组运行，调峰汽轮机热备用，所以，当白天需要增加机组出力，调峰汽轮机并入运行时，调峰汽轮机相关部件的温度仍然较高，所以调峰汽轮机一般是极热态或热态启动，启动速度快。

可选的，在上述任意一个实施例的基础之上，汽轮机高压缸21进口设有高压主汽门和高压调门，汽轮机中压缸22进口设有中压主汽门和中压调门，高压调门和中压调门可以改变进入汽轮机的蒸汽流量。蒸汽进入汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、第一、第二汽轮机低压缸做功后，通过转轴传递给发电机25产生电能。

在上述任意一个实施例的基础之上，调峰汽轮机通过sss离合器连接于发电机25一侧，或调峰汽轮机通过sss离合器连接于汽轮机高压缸21一侧。具体地，调峰汽轮机中压缸27侧通过sss离合器连接于汽轮机高压缸21一侧；或，调峰汽轮机中压缸27侧通过sss离合器连接于发电机25一侧；或，调峰汽轮机高压缸26侧通过sss离合器连接于汽轮机高压缸21一侧；或，调峰汽轮机高压缸26侧通过sss离合器连接于发电机25一侧。

请参考图1和图2，基本汽轮发电机组和调峰汽轮机构成与上述实施例所提供的方案相类似，本实施例中，汽轮机高压缸21的一端通过sss离合器与调峰汽轮机的一端连接，sss离合器的输入侧与调峰汽轮机的中压缸27的转轴连接，sss离合器的输出侧与汽轮机高压缸21的转轴连接。

两种方案的区别在于基本汽轮发电机组和调峰汽轮机的连接位置不同，其他功能两种设计方案是相同的。

在上述实施例的基础之上，还包括抽汽系统，抽汽系统用于抽取汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24中一定量的蒸汽并加热锅炉给水，锅炉给水加热后输送给锅炉过热器。一种较为可靠的方式中，在汽轮机高压缸21、汽轮机中压缸22、第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24的缸体上设置抽汽孔，以便获取一定量的蒸汽，抽汽系统中设有加热装置，以便对锅炉给水进行加热，加热后的给水输送给锅炉过热器中。

另外，需要说明的是，为了加快调峰汽轮机的启动速度，调峰汽轮机高压缸26和调峰汽轮机中压缸27均为未设置抽汽系统的缸体。可选的，调峰汽轮机高压缸26和调峰汽轮机中压缸27可以采用合缸设计。

在上述任意一个实施例的基础之上，锅炉再热器包括：第一再热器和第二再热器，请参考图1至图3，图中为第一再热器h和第二再热器r。

第一再热器连接于汽轮机高压缸21的出汽口和汽轮机中压缸22的进汽口之间，第二再热器连接于调峰汽轮机高压缸26的排汽口和调峰汽轮机中压缸27的进汽口之间，第一再热器和第二再热器的入口通过第三控制阀(图中阀c)连接，第一再热器和第二再热器的出口通过第四控制阀(图中阀d)连接。

可选的，在上述任意一个实施例的基础之上，调峰汽轮机高压缸26排汽管路上设置有高排逆止阀，高排逆止阀并联倒暖阀，高排逆止阀上靠近调峰汽轮机高压缸26的排汽侧设有排汽管道，排汽管道连接凝汽器，且排汽管道上设有通风阀。

需要说明的是，在调峰汽轮机高压缸26的排汽管道，即第十三管路13设有高排逆止阀，高排逆止阀并联倒暖阀，高排逆止阀前(靠近高压缸排汽侧)设有高压缸排汽到凝汽器的管道以及相应的通风阀。倒暖阀的作用是，当调峰汽轮机长时间不运行时，从高排逆止阀后引出蒸汽对高压缸进行倒暖。当调峰汽轮机高压缸26金属温度达到要求时，关闭倒暖阀，并打开通风阀，使调峰汽轮机高压缸26处于真空状态，从而尽量减少调峰汽轮机启动过程中调峰汽轮机高压缸26的鼓风发热量，避免高排逆止阀未打开前调峰汽轮机高压缸26过热。

在上述任意一个实施例的基础之上，第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24的出汽口通过凝汽器连接锅炉过热器。

需要说明的是，请参考图1和图2，第一汽轮机低压缸23、第二汽轮机低压缸24通过第十管路10、第十一管路11排入凝汽器，凝汽器采用高低压、双背压形式布置，蒸汽冷却变为液体水后，再次通过基本汽轮发电机组的抽汽加热后进入锅炉，开始新的循环。

针对上述任意一个实施例中所提供的汽轮机系统的结构，调峰汽轮机采用中压缸启动方式中操作步骤如下：

逐渐关小第一控制阀a，只让少量蒸汽进入第二汽轮机低压缸24，保证其不发生鼓风摩擦。逐渐打开第二控制阀b至全开，可选的，可以在第十五管路15设置逆止门，蒸汽不会反向进入调峰汽轮机中压缸27，建立调峰汽轮机中压缸27排汽进入第二汽轮机低压缸24的通路。打开调峰汽轮机中压缸27的中压主汽门，逐渐打开调峰汽轮机中压缸27的中压调门，蒸汽通过第十四管路14进入调峰汽轮机中压缸27做功后，通过第十五管路15、第十七管路17、第九管路9进入第二汽轮机低压缸24。

当满足调峰汽轮机切缸条件时，逐渐关小第三控制阀c和第四控制阀d，减少进入第二再热器r的蒸汽流量。再热器温度控制采用烟气挡板控制结合喷水减温控制的方式，一般情况下采用烟气挡板控制，紧急情况下采用喷水减温控制。由于进入第二再热器r的蒸汽流量减少，相应的进入第一再热器h的蒸汽流量便会增加，此时，需要同时调整第二再热器r、第一再热器h对应的烟气挡板或减温器，保证第二再热器r、第一再热器h的温度满足要求。打开调峰汽轮机高压缸26的高压主汽门，关闭调峰汽轮机高压缸26的通风阀，调整高压缸26的高压调门，增加高压缸26的进汽流量。

随着高压缸26进汽流量不断增加，关闭第三控制阀c和第四控制阀d，第二再热器r和第一再热器h独立运行，基本机组汽轮机高压缸21的排汽进入第一再热器h，调峰汽轮机高压缸26的排汽进入第二再热器r。随着调峰汽轮机出力的不断增加，逐渐关闭第一控制阀a至全关，第一汽轮机低压缸23和第二汽轮机低压缸24独立运行。这样设置后基本汽轮发电机组满负荷运行，调峰汽轮机变负荷运行，起到调峰作用。

调峰汽轮机采用高中压缸联合启动方式操作步骤如下：逐渐关小第一控制阀a，只让少量蒸汽进入第二汽轮机低压缸，保证其不发生鼓风摩擦。逐渐打开第二控制阀b至全开。可选的，可以在第十五管路15设置逆止门，蒸汽不会反向进入调峰汽轮机中压缸27，建立中压缸27排汽进入第二汽轮机低压缸的通路。打开高压缸26的高压主汽门和中压缸27的中压主汽门，调整高压缸26的高压调门和中压缸27的中压调门，增加调峰汽轮机进汽流量，增加调峰汽轮机转速。当调峰汽轮机转速达到基本汽轮发电机组转速时，sss离合器啮合，调峰汽轮机与基本汽轮发电机组同步运转，一起驱动发电机发电。随着调峰汽轮机进汽流量不断增加，关闭第三控制阀c、第四控制阀d，第二再热器r和第一再热器h独立运行，逐渐关闭第一控制阀a至全关，第一汽轮机低压缸23和第二汽轮机低压缸24独立运行。这样便实现，基本汽轮发电机组满负荷运行，调峰汽轮机变负荷运行，起到调峰作用。

当负荷要求低于基本汽轮发电机组最大出力时，只需基本汽轮发电机组运行，调峰汽轮机需要停止运行。调峰汽轮机出力的不断下降，调峰汽轮机高压缸26的高压调门的不断关小，逐渐打开第三控制阀c、第四控制阀d，保证一定量的蒸汽进入第二再热器r；逐渐打开第一控制阀a，保证一定量蒸汽进入第二汽轮机低压缸。高压缸26的高压调门不断关小，调峰汽轮机出力的不断下降，调峰汽轮机降速，当sss离合器的输入侧转速低于输出侧转速，sss离合器脱离，调峰汽轮机的轴与基本汽轮机发电机组的转轴脱离，调峰汽轮机停运。然后逐渐关闭第二控制阀b、打开第一控制阀a至全开，第一汽轮机低压缸23和第二汽轮机低压缸24并列运行。逐渐打开第三控制阀c、第四控制阀d至全开，第二再热器r和第一再热器h并列运行，基本汽轮发电机组独自运行。

除了上述实施例所提供的汽轮机系统的主要结构和部件，该汽轮机系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的汽轮机系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。