专利名称：用于使涡轮机停机的方法
用于使涡轮机停机的方法技术领域
本申请与共同受让的提交于_的美国专利申请_[GE卷号238811]、提交于的美国专利申请_[GE卷号238815]和提交于的美国专利申请_[GE卷号238828]相关。
本发明主要涉及涡轮机，且更具体地涉及用于增强蒸汽轮机在停机状态期间的操作灵活性的方法。
背景技术：
蒸汽轮机一般用在动力装置、热发生系统、舰船推进系统，以及其它热和动力应用中。蒸汽轮机通常包括至少一个在预定压力范围内操作的区段。这可包括高压(HP)区段；以及再热或中压(IP)区段。收容于这些区段内的旋转元件一般安装在轴向的轴上。一般而言，控制阀和截流阀分别控制通过HP区段和IP区段的蒸汽流。
蒸汽轮机的正常操作包括三个明显不同的状态，也即起动、加载和停机。起动状态可认为是操作状态开始，在其中旋转元件开始转动直到蒸汽流经所有区段。一般而言，起动状态不会在特定负荷结束。加载状态可认为是以下操作状态，在其中进入各区段的蒸汽的量增加直到蒸汽轮机的输出大致为期望负荷，例如但不限于额定负荷。停机状态可认为是以下操作状态，在其中蒸汽轮机负荷减小，以及流入每个区段的蒸汽逐渐停止并且旋转元件安装于其上的转子减慢至盘车速度(turning gear speed)。
用于装备有级联蒸汽旁通系统的蒸汽轮机的停机状态可给予独特的操作特性，这种操作特性可使推力轴承过载。常规的停机策略可包括使HP区段和IP区段之间的流动平衡直到HP前向流动模式结束的流动平衡处理。前向流动可认为是蒸汽沿向前的方向流经 HP区段。在HP前向流动模式期间，通过HP区段和IP区段的蒸汽流比较平衡。此时，流速通常取决于操作再热(RH)温度。
常规的停机策略存在一些缺陷。流动平衡策略可能不会有效地处理互相抵触的物理要求。此时，单个的物理要求或参数可能限制整个蒸汽轮机的操作。此外，确定何时终止 HP前向流动模式可能是一个问题。如果HP前向流动模式在停机过程中过早终止，则引起的高流速可增加推力负荷。如果HP前向流动模式在停机过程中太晚终止，则可能由于RH压力问题而引起不希望的HP区段排气高温。
这些问题降低了操作灵活性，要求较大的机械构件，并潜在地减少了蒸汽轮机在停机状态所传送的净输出。因此，希望一种用于增加蒸汽轮机在停机状态的操作灵活性的方法。发明内容
根据本发明的一个实施例，一种在涡轮机(10 的停机状态期间减小蒸汽流量的方法G00)，该方法(400)包括提供涡轮机G00)，该涡轮机至少包括第一区段(110)和第二区段(112)以及部分地设置在第一区段(110)和第二区段(112)内的转子(115)；提供第一阀(116)和第二阀(118)，该第一阀构造成用于控制进入第一区段(110)的蒸汽流量，该第二阀构造成用于控制进入第二区段(112)的蒸汽流量；判断涡轮机(102)是否在停机状态中操作，该停机状态开始于当涡轮机(102)上的负荷减小并且进入各区段(110，112)的蒸汽逐渐停止而且转子(11 减慢至盘车速度；确定与涡轮机(10 的各区段(110，112) 的操作界限相近的容许涡轮操作空间(ATOS) 014)，其中ATOS (214)包含来自以下中的至少一者的数据通过各区段(110，112)的蒸汽流量，各区段(110，112)的推力极限，以及排气风阻极限；确定与停机状态相关的物理参数的ATOS014)内的容许范围；调节第一阀 (116)以减少进入第一区段(110)的蒸汽流量，其中该调节部分地受前述物理参数的容许范围所限制；调节第二阀(118)以减少进入第二区段(11 的蒸汽流量，其中该调节部分地受前述物理参数的容许范围所限制；并且其中ATOS(214)实时地扩大第一区段(110)和第二区段(112)的操作界限，并且在停机状态期间容许涡轮机(102)的第一区段(110)和第二区段(11 之间不平衡的蒸汽流量。
涡轮机(10 可包括蒸汽轮机(10 。此外，在一些实施例中，蒸汽轮机(102)包括与级联蒸汽旁通系统(120)集成的对流涡轮(opposed flow turbine)。
前述物理参数可包括以下中的至少一者轴向推力，转子应力，蒸汽温度，蒸汽压力，或排气风阻极限。该物理参数的值可通过转移函数算法来确定，该函数算法构造成用于独立地控制进入第一区段(110)或第二区段(11 中的至少一者的蒸汽流量。
转移函数算法可基于AT0SQ14)来限制蒸汽流量。在一些实施例中，转移函数算法可确定蒸汽轮机(102)在停机过程中的操作空间，并且其中该操作空间确定HP区段 (110)和IP区段(112)的当前操作范围。
根据权利要求7的方法(400)还可包括步骤基于HP区段(110)和IP区段(112) 的当前操作范围来调节第一阀(116)和第二阀(118)的期望行程。
停机过程可包括多个阶段，其中各阶段部分地由当前操作范围所确定。在一些实施例中，多个阶段可包括
a.开始停机至阶段A-其包括蒸汽轮机(10 的初始停机，在其中全部蒸汽流量在 HP区段(110)和IP区段(112)之间基本上平衡；
b.阶段A至阶段B-其中到达HP区段(110)和IP区段(112)的蒸汽流量减小并且蒸汽流量在HP区段(110)和IP区段(112)之间平衡；
c.阶段B至阶段C-其中到达HP区段(110)的蒸汽流量维持在几乎恒定的速率； 并且到达IP区段(112)的蒸汽流量减小到IP区段(112)的当前操作范围；
d.阶段C至阶段D-其中到达HP区段(110)的蒸汽流量停止；并且到达IP区段 (112)的蒸汽流量维持在增加的几乎恒定的速率；以及
e.阶段D至完全停机-其中到达IP区段(112)的蒸汽流量停止。
一种在涡轮机的停机状态期间减小蒸汽流量的方法，该方法包括提供涡轮机，该涡轮机至少包括第一区段和第二区段以及部分地设置在第一区段和第二区段内的转子；提供第一阀和第二阀，该第一阀构造成用于控制进入第一区段的蒸汽流量，该第二阀构造成用于控制进入第二区段的蒸汽流量；判断涡轮机是否在停机状态中操作，该停机状态开始于操作员启动停机序列时，并结束于当涡轮机上的负荷减小并且进入各区段的蒸汽流量逐渐停止且转子减慢至盘车速度；确定容许涡轮操作空间(ATOQ，其中ATOS包含但不限于有关以下中的至少一者的数据通过每个区段的蒸汽流量，每个区段的推力负荷，以及与涡轮机的每个区段的操作界限相近的排气风阻极限；确定与停机状态相关的物理参数的ATOS 内的容许范围；调节第一阀以减小进入第一区段的蒸汽流量，其中该调节部分地由前述物理参数的容许范围所限制；调节第二阀以减小进入第二区段的蒸汽流量，其中该调节部分地由前述物理参数的容许范围所限制；并且其中，ATOS实时地扩大第一区段和第二区段的操作界限，并且在停机状态期间容许涡轮机的第一区段和第二区段之间不平衡的蒸汽流量。
根据本发明的一个备选实施例，一种方法在停机过程中独立地分配蒸汽轮机的区段之间的蒸汽流量，该方法包括提供包括蒸汽轮机的动力装置，其中该蒸汽轮机包括HP 区段、IP区段以及部分地设置在HP区段和IP区段内的转子；提供第一阀和第二阀，该第一阀构造成用于控制进入HP区段的蒸汽流量，该第二阀构造成用于控制进入IP区段的蒸汽流量；判断蒸汽轮机是否在停机状态中操作；确定容许涡轮操作空间(ATOS)，其中ATOS 包含有关以下中的至少一者的数据通过每个区段的蒸汽流量，每个区段的推力极限，以及与涡轮机的各区段的操作界限相近的排气风阻极限；确定与第一区段或第二区段中的至少一者相关的物理参数的ATOS内的容许范围；基于前述物理参数的容许范围生成用于第一阀和第二阀的阀行程范围；调节第一阀以减小进入HP区段的蒸汽流量，其中该调节限制用于第一阀的阀行程范围；以及调节第二阀以减小进入IP区段的蒸汽流量，其中该调节限制用于第二阀的阀行程范围；并且其中该物理参数容许在蒸汽轮机的停机状态期间分配进入 HP区段和IP区段的蒸汽流量。
图1是示出本发明的一个实施例可在其中操作的动力装置站点的示意图。
图2是示出根据公知停机方法在ATOS环境中对于蒸汽轮机的IP区段流量与HP 区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的图表。
图3是示出根据公知停机方法在ATOS环境中对于蒸汽轮机的IP区段流量与HP 区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的另一图表。
图4是示出根据本发明的实施例的用于控制ATOS内的蒸汽流量的方法的示例的流程图。
图5是示出根据本发明的实施例的用于提高ATOS内的蒸汽轮机的操作性能的方法的IP区段流量与HP区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的图表。
零件清单
100 站点
102涡轮机，蒸汽轮机
104再热器单元
106控制系统
108发电机
110 HP涡轮区段，第一区段
112 IP涡轮区段，第二区段
Il5 转子
114 LP涡轮区段，第
116控制阀，第一阀
118截流阀，第二阀
120级联旁通系统
122控制系统
200图表
202自然压力管线
204，206，208 区域
214 ATOS
300图表
400方法
500图表具体实施方式
本发明具有扩大蒸汽轮机在停机状态期间的操作灵活性的技术效果。当蒸汽轮机操作时，本发明确定各区段的容许涡轮操作空间(AT0Q。接下来，本发明可在蒸汽轮机停机时基于当前ATOS减少进入各涡轮区段的蒸汽。这里，进入各区段的蒸汽流的量并不取决于进入另一涡轮区段的蒸汽流的量。
以下对优选实施例的详细描述参照附图，附图示出了本发明的特定实施例。具有不同结构和操作的其它实施例并不脱离本发明的范围。
某些术语在文中可仅是为了方便读者而使用且并非意图对本发明的范围加以限制。例如，用词如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“水平”、“竖直”、“上游”、“下游”、“前方”、“后方”等仅描述图中所示的构造。实际上，本发明的实施例的元件或多个元件可沿任何方向取向，且因此术语除非另外特别指出应理解为涵盖此类变型。
本文公开了详细的示例性实施例。然而，本文公开的特定结构细节和功能细节仅仅是代表描述示例性实施例的目的。然而，示例性实施例可采用诸多备选形式来实施，并且不应解释为仅限于本文阐述的实施例。
因此，尽管示例性实施例能够采用各种改型和备选形式，但其实施例在图中借助实例示出并将在文中详细描述。然而，应该理解的是，并非意图将示例性实施例限制于所公开的特定形式，相反，示例性实施例应该涵盖落入示例性实施例的范围内的所有改型、等同装置和备选方案。
应理解，尽管用语第一、第二等在文中可用来描述各种元件，但这些元件不受这些术语所限制。这些用语仅用于在元件之间相互区分。例如，第一元件可称为第二元件，且类似的是，第二元件可称为第一元件，而不脱离示例性实施例的范围。如文中所用，用语“和/ 或”包括相关的所列物件中的一个或多个的任一和全部组合。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例且并非意图对示例性实施例加以限制。如文中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”除非上下文另外清楚地指出，否则还意图包括复数形式。用语“包含”、“含有”、“包括”和/或“具有”当在文中使用时表示述及特征、整数、 步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其群组的存在或增加。
本发明可适用于各种蒸汽轮机等。本发明的实施例可适用于单个蒸汽轮机或多个蒸汽轮机。虽然以下说明涉及具有对流构造和级联蒸汽旁通系统的蒸汽轮机，但本发明的实施例并不限于此种构造。本发明的实施例可适用于非对流和/或未装备有级联蒸汽旁通系统的其它构造。
现参照附图，其中各幅图中的各种标号始终表示同样的元件，图1是示出在站点 100例如但不限于动力装置站点100上的蒸汽轮机102的示意图。图1示出具有蒸汽轮机 102、再热器单元104、控制系统106以及发电机108的站点100。
在图1中，蒸汽轮机102可包括第一区段110、第二区段112以及级联蒸汽旁通系统120。在本发明的各种实施例中，蒸汽轮机102的第一区段110和第二区段112可以是高压(HP)区段110、中压(IP)区段112。在本发明的各种其它实施例中，HP区段110也可以称为外壳(housing) 110，并且IP区段112也可以称为附加外壳112。此外，蒸汽轮机102还可包括第三区段114。在本发明的实施例中，第三区段114可以是低压(LP)区段114。蒸汽轮机102还可包括转子115，该转子可设置在蒸汽轮机102的区段110、112和114内。在本发明的实施例中，围绕转子115的流动通路可容许蒸汽在区段110、112和114之间成流体连通。
蒸汽轮机102可包括分别用于控制进入第一区段110和第二区段112的蒸汽流量的第一阀116和第二阀118。在本发明的各种实施例中，第一阀116和第二阀118可以是分别用于控制进入HP区段110和IP区段112的蒸汽流量的控制阀116和截流阀118。
图2和图3是示出在ATOS环境内观察到的已知停机方法存在的潜在问题的示意图。平衡流动可认为是试图在蒸汽轮机102停机时向每个区段110、112提供相同量的蒸汽流的方法和/或控制原理。本发明的实施例旨在替代平衡流动法并扩大蒸汽轮机102的操作界限。当蒸汽轮机102操作时，控制系统106可确定ATOS。ATOS可认为是蒸汽轮机102 的当前操作界限。当ATOS改变时，本发明的实施例可调节阀116、118的位置以改变进入区段110、112中的蒸汽流的量。
当参看附图和对ATOS的相应说明时应考虑以下。所有附图都应认为是可与特定蒸汽轮机102构造相关的非限制性的实例。此外，每幅图上的数值范围基于说明非限制性实例的目的。附图可能未反映蒸汽轮机102可操作或跨越每个限制界限的时间长度。ATOS 应认为是蒸汽轮机102可在其内操作的区域。以下说明和示出的各个ATOS界限不应认为是固定或限制界限。ATOS及其相关界限应认为是变化的和动态的操作环境。该环境部分地由蒸汽轮机102的构造、操作状态、界限条件以及机械构件和设计所确定。附图中未示出的 ATOS及其界限的其它方向、形状、尺寸、大小和尺寸并未落在本发明的实施例的性质和范围之外。因此，如图所示的ATOS及其界限的方向、大小、形状和尺寸仅为对非限制性实例的图7J\ ο
图2是示出根据公知停机方法的用于在ATOS环境中蒸汽轮机的IP区段流量与HP 区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的图表200。图2示出根据本发明的实施例的蒸汽轮机102的AT0S214的非限制性实例。这里，ATOS界限是线2_6(其为线1-2和线5-6的交点的组合)和线3-4。线1-2可认为是IP/LP推力线，并且表示用以将轴向推力维持在极限内的作为HP区段流量的函数的最大容许IP区段流量。线3-4可认为是HP推8力线；并且表示用以将轴向推力维持在极限内的作为IP区段流量的函数的最大容许HP区段流量。线5-6可认为是HP区段排气风阻线并且表示用以防止不希望的HP区段排气高温的作为HP区段流量的函数的最大容许RH压力。
X轴线示出通过HP区段110的蒸汽流量。左侧Y轴线表示通过IP区段112的蒸汽流量，而右侧Y轴线表示RH压力。自然压力线202表示如前文所述的平衡流动策略。
推力线1-2和3-4是通过相对的HP区段110和IP区段112的蒸汽流量的函数。 线1-2和3-4可代表特定蒸汽轮机102在经历不希望的高轴向推力负荷之前可承受的容许流动不平衡。这些线的实际形状和相关值尤其取决于各区段110、112的热力学设计和相关的推力轴承的尺寸。先进的蒸汽轮机设计可增加轴向推力并限制容许流动不平衡，从而减小ATOS 214。类似地，增大推力轴承尺寸可容许更大的流动不平衡并增大ATOS 214。
HP区段排气风阻线，也即线5-6可以是防止在HP区段110的后续级处的不希望的高温所需的最低HP流量的函数；作为RH压力和HP进口蒸汽温度的函数。较高的RH压力可驱动HP区段排气处的较高压力。这对于给定流量和给定HP进口蒸汽温度可减小通过 HP区段110的压力比。这还可以提高HP排气温度。类似地，对于在给定RH压力的给定蒸汽流量，较高的HP进口蒸汽温度也可以提高HP区段排气蒸汽温度。
在一些蒸汽轮机102的操作期间，当RH压力达到高于对高进口蒸汽温度的期望条件时，HP区段排气温度可接近材料规定的限值。然而，当蒸汽轮机102在降低的进口蒸汽温度下操作时，即使对于高RH压力，HP区段排气高温的可能性也减少。这里，HP进口蒸汽的焓在降低的温度下显著减小。因此，HP区段风阻因素在某些条件下可有限制，例如但不限于当蒸汽温度高时。
如上所述，线1-2、3_4和5-6是可限定在给定操作条件的AT0S214的界限。这些线在性质上是动态的。因此，图2中所示的范围仅示出非限制性的实例。当蒸汽轮机102 在已知方法下停机时，在HP区段110和IP区段112中的蒸汽流量在点A和C之间基本相等。接下来，蒸汽轮机102在点C可转移出HP前向流动模式。这里，控制阀112关闭。图 2示出在转移出HP前向流动模式之后IP流量在点D可高于期望范围。
图2还示出RH压力随着通过IP区段112的流量减小而降低的状况；由右侧Y轴线附近的箭头表示。然而，且如图3中所示，RH压力的降低可能与通过IP区段112的蒸汽流量的减小不一致。
图3是示出根据公知停机方法用于在ATOS环境中蒸汽轮机的IP区段流量与HP 区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的另一图表300。这里，RH压力的降低与通过IP区段112的蒸汽流量的减小不一致。这里，通过HP区段110和IP区段112的蒸汽流量随着蒸汽轮机102从点A至点C卸载而相对平衡。接下来，蒸汽轮机102可在点C转移出HP前向流动模式。这里，控制阀112关闭。图3示出在转移出HP前向流动模式之后 IP流量在点D可处于期望范围内。然而，在平衡流动方法下，当HP流量从点A至点C减小时，RH压力可在100%左右摆动。这种HP流量的减小可小于防止在HP区段排气高温所需的最低流量，如经由线5-6所示。因此，如果RH压力不希望地保持较高，则HP区段排气温度随着HP流量从点B至C减小而提高。
图4和图5是示出在停机状态期间利用ATOS 214来扩大各区段110、112的操作性能的方法的示意图。在本发明的实施例中，ATOS在停机状态期间容许通过HP区段110和IP区段112的蒸汽流的分离。实际上，本发明的实施例将蒸汽流分割到各区段110、112并且未结合平衡流动法。这可减少推力轴承过载和HP区段110的排气过热的可能性。
本发明的实施例可实时地确定ATOS 214 ；并容许较大的操作灵活性。在实践中， 各ATOS界限可认为是限定特定蒸汽轮机102的ATOS 214的物理参数。该物理参数可包括但不限于轴向推力、转子应力、蒸汽温度、蒸汽压力和排气风阻极限。区域204、206和208 表示蒸汽轮机102的操作可超过排气温度和/或推力的优选极限的区间。
图4是示出根据本发明的实施例的用于控制ATOS内的蒸汽流量的方法400的示例的流程图。如上所述，本发明的实施例结合了用以在停机状态期间管理蒸汽流的不平衡流动法。这里，有意使进入各区段110、112的蒸汽流不平衡，以扩大蒸汽轮机10的操作界限和灵活性。这可通过实时地独立控制进入各区段110、112的蒸汽的量来完成。方法400 可与操作蒸汽轮机的控制系统106集成。
方法400可控制分别用于控制通过第一区段110和第二区段112的蒸汽流量的第一阀116和第二阀118。在本发明的各种实施例中，第一阀116和第二阀118可以是如前文所述的分别控制通过HP区段110和IP区段112的蒸汽流量的控制阀116和截流阀118。
在步骤410中，方法400可判断蒸汽轮机102的哪一操作状态。如上所述，蒸汽轮机102通常在三个明显不同但重叠的状态(也即起动、加载和停机)中操作。
在步骤420中，方法400可判断蒸汽轮机102是否在停机状态中操作。这里，方法400可从操作蒸汽轮机102的控制系统106接收运行数据或操作数据。该数据可包括但不限于阀116、118的位置。如果蒸汽轮机102在停机状态中操作，则方法400可转入步骤 430 ；否则，方法400可回到步骤410。
在步骤430中，方法400可确定当前ATOS 214。这里，方法400可接收与ATOS界限有关的当前数据，如上所述。方法400可接收与ATOS界限相关的物理参数方面的数据。 该数据可与容许或优选极限和界限进行比较。例如但不限于，ATOS界限可包括HP区段110 的轴向推力和/或排气温度。这里，方法400可确定对于当前操作条件的当前轴向推力和容许轴向推力。
在本发明的备选实施例中，方法400可结合转移函数、算法等来计算或以其它方式确定ATOS 214。
在步骤440中，方法400可确定与蒸汽轮机102的第一区段110中的至少一个相关的物理参数的容许范围。该物理参数可包括但不限于操作和/或物理限制。这些限制可包括但不限于轴向推力、转子应力、蒸汽温度、蒸汽压力或HP区段排气风阻极限。然后，方法400可基于该物理参数的容许范围而生成对于第一阀116的阀行程范围。
在步骤450中，方法400可调节第一阀116以容许蒸汽流入蒸汽轮机102的第一区段110。方法400可基于前述物理参数的容许范围来调节第一阀116。
在步骤460中，方法400可确定与蒸汽轮机102的第二区段112中的至少一个相关的物理参数的容许范围。该物理参数可包括但不限于操作和/或物理限制。这些限制可包括但不限于轴向推力、转子应力、蒸汽温度、蒸汽压力或HP区段排气风阻极限。然后，方法400可基于该物理参数的容许范围而生成对于第二阀118的阀行程范围。
在步骤470中，方法400可调节第二阀118以容许蒸汽流入蒸汽轮机102的第二区段112。方法400可基于前述物理参数的容许范围来调节第二阀118。
本发明的实施例容许实时确定约束ATOS 214的物理参数的变化。因此，在步骤 450和470完成之后，方法400可回到步骤410。
图5是示出根据本发明的实施例的用于提高蒸汽轮机102在ATOS 214内的操作性能的方法的IP区段流量与HP区段流量的关系和RH压力与HP区段流量的关系的图表 500。
实际上，图5示出图4的方法400的潜在应用结果。如上所述，本发明的实施例提供了用于停机状态的不平衡流动法。该方法旨在基于当前ATOS 214来确定各区段110、112 的容许蒸汽流量。
类似于图3，X轴线表示通过HP区段112的蒸汽流量。左侧Y轴线表示通过IP区段114的蒸汽流量，而右侧Y轴线表示RH压力。线202示出了自然压力线，如图2中所述。 在本发明的实施例中，转移函数、算法等可基于所确定的ATOS 214来确定与HP区段112和 /或IP区段114相关的物理参数的当前操作范围。如上所述，线1-2、3-4和5-6是可限定在给定操作条件的ATOS 214的界限。这些线在性质上是动态的。本发明的实施例可实时地确定ATOS 214;并容许较大的操作灵活性。在实践中，各ATOS界限可认为是限定特定蒸汽轮机102的ATOS 214的物理参数。
在使用中，本发明的实施例提供了用于可包括多个级的蒸汽轮机102的新型停机状态方法。在本发明的实施例中，各级可至少部分地基于当前ATOS界限。
如上所述，在图5中说明和示出的数值范围基于说明非限制性实例的目的。各 ATOS界限不应认为是固定或限制界限。ATOS 214及其相关的界限应认为是变化的和动态的操作环境；该环境部分地由各蒸汽轮机102的构造、操作状态、界限条件和机械构件及设计所确定。因此，如图5所示，ATOS 214及其界限的方向、大小、形状和尺寸仅为下述非限制性的实例的图示。图5中未示出的ATOS 214及其界限的其它方向、形状、尺寸、大小和尺寸并不落在本发明的实施例的性质和范围之外。
以下提供在停机状态期间使用的本发明的实施例的非限制性的实例。在本发明的实施例中，蒸汽轮机102的停机过程可包括在图5中作为点A至D示出的多个阶段。
在点A处，蒸汽轮机102可在基本负荷操作。此时，通过HP区段110和IP区段 112的蒸汽流量可大致相等。如上所述，当蒸汽流经HP区段110和IP区段112时，RH压力如果降低的话也不会以相同速度降低。例如但不限于，RH压力的大小在整个停机状态中可保持大致恒定，如图5中通过箭头所示。在点A和B之间，HP区段110与IP区段112之间的蒸汽流量可以几乎相同的速度减小直至达到中间点。如图5中所示，进入HP区段110和 IP区段112的蒸汽流量可减小到大约68%。
在点B处，分割流量策略可以显著不同的速度减小进入HP区段110和IP区段112 的蒸汽流量。与ATOS 214相关的至少一个物理参数可用来确定进入HP区段110和IP区段112的容许范围。这里，RH压力在停机状态期间不希望地保持较高，从而要求HP区段流量的值等于在点B处于X轴线上的值。
从点B至点C，进入IP区段112的蒸汽流量可在进入HP区段110的蒸汽流量保持基本恒定时显著减小。这里，进入这些区段110、112的蒸汽流量的大小可受前述至少一个物理参数限制。ATSO 214容许减小进入IP区段112的蒸汽流量。本发明的实施例可防止当HP区段蒸汽流量减小或不存在时在IP方向上的推力轴承过载。本发明的其它实施例可防止当IP区段蒸汽流量减小或不存在时在HP方向上的推力轴承过载。在点C处，进入HP区段110的蒸汽流量可维持在最低要求值。这可防止可与RH 压力相关的HP区段排气温度过高。如图5中所示，在点C处，进入HP区段110的蒸汽流量可为大约68% ；而进入IP区段112的蒸汽流量可减小到线5-6附近的水平，大约为20%。在点D处，进入HP区段110的蒸汽流量可基本停止。这里，当进入IP区段112的蒸汽流量可保持基本恒定时，控制阀116可关闭。在点E处，进入HP区段112的蒸汽流量可基本停止。这里，截流阀118可以关闭。 点E代表停机状态的完成。本发明的实施例描述了利用ATOS 214的物理参数和实时确定的停机策略。确定可进入各区段110、112的容许蒸汽量可防止推力轴承过载并且还可防护HP区段排气高温。尽管文中已示出和描述了特定实施例，但本领域的普通技术人员应理解，预期实现相同目的的任何装置可替代所示的特定实施例并且本发明在其它环境中具有其它应用。 本申请意图涵盖本发明的任何改型或变型。所附权利要求决非意图将本发明的范围限制于文中描述的特定实施例。
权利要求
1.一种在涡轮机(10 的停机状态期间减小蒸汽流量的方法G00)，所述方法(400) 包括a.提供涡轮机G00)，所述涡轮机至少包括第一区段(110)和第二区段(11 以及部分地设置在所述第一区段(110)和所述第二区段(11 中的转子(115)；b.提供第一阀(116)和第二阀(118)，所述第一阀构造成用于控制进入所述第一区段 (110)的蒸汽流量，所述第二阀构造成用于控制进入所述第二区段(112)的蒸汽流量；c.确定所述涡轮机(102)是否在停机状态中操作；所述停机状态开始于所述涡轮机(10 上的负荷降低并且进入每个区段(110，112)的蒸汽流量逐渐停止而且所述转子 (115)减慢至盘车速度时；d.确定与所述涡轮机(102)的每个区段(110，112)的操作界限相近的容许涡轮操作空间(ATOS) (214)，其中ATOS 014)包含来自以下中的至少一者的数据通过每个区段(110， 112)的蒸汽流量、每个区段(110，112)的推力极限，以及排气风阻极限；e.确定与所述停机状态相关的物理参数的ATOS014)内的容许范围；f.调节所述第一阀(116)以减小进入所述第一区段(110)的蒸汽流量，其中该调节部分地受所述物理参数的容许范围限制；g.调节所述第二阀(118)以减小进入所述第二区段(11 的蒸汽流量，其中该调节部分地受所述物理参数的容许范围限制；以及h.其中AT0S(214)实时地扩大所述第一区段(110)和所述第二区段(112)的操作界限，并且在所述停机状态期间容许在所述涡轮机的第一区段(110)和第二区段(11 之间不平衡的蒸汽流量。
2.根据权利要求1所述的方法G00)，其特征在于，所述涡轮机(10 包括蒸汽轮机 (102)。
3.根据权利要求2所述的方法000)，其特征在于，所述蒸汽轮机(10 包括与级联蒸汽旁通系统(120)集成的对流涡轮。
4.根据权利要求3所述的方法000)，其特征在于，所述物理参数包括以下中的至少一者轴向推力、转子应力、蒸汽温度、蒸汽压力或排气风阻极限。
5.根据权利要求4所述的方法000)，其特征在于，所述物理参数的值由转移函数算法确定，所述转移函数算法构造成用于独立地控制进入所述第一区段(110)或所述第二区段 (112)中的至少一者的蒸汽流量。
6.根据权利要求5所述的方法000)，其特征在于，所述转移函数算法基于ATOS014) 来限制所述蒸汽流量。
7.根据权利要求6所述的方法000)，其特征在于，所述转移函数算法确定所述蒸汽轮机(102)在所述停机过程中的操作空间，并且其中所述操作空间确定HP区段(110)和IP 区段(112)的当前操作范围。
8.根据权利要求7所述的方法000)，其特征在于，所述方法还包括基于所述HP区段 (110)和IP区段(112)的当前操作范围来调节所述第一阀(116)和所述第二阀(118)的希望行程。
9.根据权利要求8所述的方法000)，其特征在于，所述停机过程包括多个阶段，并且其中每个阶段部分地由所述当前操作范围确定。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个阶段包括a.开始停机至阶段A-其包括所述蒸汽轮机(10 的初始停机，在其中全部蒸汽流量在所述HP区段(110)和所述IP区段(11 之间基本平衡；b.阶段A至阶段B-其中到达所述HP区段(110)和所述IP区段(112)的蒸汽流量减小并且蒸汽流量在所述HP区段(110)和所述IP区段(112)之间平衡；c.阶段B至阶段C-其中到达所述HP区段(110)的蒸汽流量维持在几乎恒定的速度； 并且到达所述IP区段(112)的蒸汽流量减小到所述IP区段(112)的当前操作范围；d.阶段C至阶段D-其中到达所述HP区段(110)的蒸汽流量停止；并且到达所述IP区段(11 的蒸汽流量维持在增加的几乎恒定的速度；以及e.阶段D至完全停机-其中到达所述IP区段(11 的蒸汽流量停止。
全文摘要
本发明涉及用于使涡轮机停机的方法。一种增加涡轮机(102)在停机状态期间的操作灵活性的方法(400)。涡轮机(102)可包括第一区段(110)、第二区段(112)和设置在第一区段(110)和第二区段(112)内的转子(115)。方法(400)可确定与第一区段(110)和/或第二区段(112)相关的物理参数的容许范围。方法(400)可调节第一阀(110)和/或第二阀(112)以容许分别进入第一区段(110)和第二区段(112)的蒸汽流量，其中该调节基于前述物理参数的容许范围。另外，该物理参数容许该方法在停机状态期间独立地分配涡轮机(102)的第一区段(110)和第二区段(112)之间的蒸汽流量。
文档编号F01D21/00GK102536351SQ201110437679
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者D·A·贝克, D·萨特亚纳拉亚纳, S·C·克卢格, S·迪帕尔马 申请人:通用电气公司