专利名称：用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置。
背景技术：
冷凝式蒸汽轮机的由固定的导轮和围绕机器轴线转动的叶轮组成的级例如构造成鲍曼级，在所述鲍曼级中安装有环形的接片，借助于所述接片，叶片通道划分成外部的和内部的子通道。在此，该级中的蒸汽质量流借助于分流器分成两个子流，所述两个子流随后经由不同的膨胀路径通过另一个叶片组而导向冷凝器。接片以与导向叶片交叉的方式装配到导向叶栅中，其中接片具有环形的前缘。通常，接片刚性地构成，使得前缘相对于冷凝式蒸汽轮机的机器轴线的倾斜度关于时间始终是恒定的。通常将蒸汽流的入流角设定为倾斜角，借助于所述倾斜角，蒸汽流在冷凝式蒸汽轮机的设计工况中击中到接片的前缘上。然而，如果冷凝式蒸汽轮机的工况偏离设计工况，那么蒸汽流的速度分量能够改变，使得蒸汽流的入流角不再等于接片的前缘的定位角。入流角与设计工况中的定位角的任何偏离导致接片的错误入流，所述错误入流造成蒸汽流中的流动损耗的增加。接片的所述错误入流例如能够根据内侧的或外侧的错误入流而导致在接片的内侧或外侧上构成压力侧或抽吸侧。在抽吸侧上出现流动分离的危险，由此又造成蒸汽流的高的流动损耗。该流动损耗损害冷凝式蒸汽轮机的热力学效率，使得冷凝式蒸汽轮机在偏离设计工况的工况下仅能够以较差的功率工作。
发明内容
本发明的目的是实现一种用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置，其中冷凝式蒸汽轮机能够以高的热效率在不符合冷凝式蒸汽轮机的设计工况的工况下工作。根据本发明的用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置具有分流器、驻点探测装置和冷却介质分配装置，所述分流器将总蒸汽流分成两个蒸汽流，所述两个蒸汽流分别穿流与其相应的冷凝器，所述驻点探测装置用于在分流器前缘上对在分开总蒸汽流时构成的驻点进行定位，借助于所述冷却介质分配装置，与驻点的定位相关地控制对冷凝器的冷却介质供给，使得驻点在驻点分配器上位于中心，以便避免流动分离的情况。如果驻点在分流器上位于中心，那么分流器前缘基本上被对称地绕流，使得没有在分流器上出现流动分离。相对地，如果驻点在分流器前缘上向外或向内改变其位置，那么分流器将被错误入流，由此可能在分流器上出现流动分离。驻点在分流器前缘上的位置从冷凝式蒸汽轮机的当前的工况和蒸汽流的流出压力的关系中得出。流出压力就其自身而言通过对冷凝器的冷却介质供给来预设。对冷凝器的冷却介质供给的增加引起在相应的蒸汽流冷凝时散热的增加，进而引起冷凝器功率的提高，由此作为该蒸汽流的流出压力的冷凝压力降低。与此相对地，当冷凝温度通过减少对冷凝器的冷却介质供给而升高、进而冷凝压力提高时，蒸汽流的反压力提高。因此，能够在每个冷凝器中通过对每个冷凝器的相应的冷却介质供给来为每个蒸汽流调节冷凝温度、进而调节冷凝压力。根据蒸汽流的流出压力的比例将蒸汽总质量流在分流器上分成相应的子质量流，根据本发明对所述子质量流进行调节，使得驻点在分流器前缘上位于中心，由此在分流器上禁止流动分离。通过根据本发明地借助于驻点探测装置对分流器前缘上的驻点进行定位来测定分流器的绕流的品质，由此根据绕流品质，也就是根据驻点在分流器前缘上的位置借助于对各个冷凝器的相应的冷却介质供给来控制蒸汽流的流出压力情况。因此，根据本发明实现，驻点在分流器前缘上的位置由于定位和匹配于所述定位的对各个冷凝器的冷却介质供给而能够在分流器上保持在中心位置中，使得在冷凝式蒸汽轮机的不同的工况中，分流器始终被低损耗地绕流，以便避免流动分离。因此，具有根据本发明的分流装置的冷凝式蒸汽轮机在偏离设计工况的工况中也具有高的热效率，例如使分流器的空气动力学有效的轮廓匹配于所述设计工况。驻点探测装置优选地具有压差检测装置，借助于所述压差检测装置能够测量分流器上的蒸汽流之间的分流器前缘的区域中的压差并且将所述压差提供给冷却介质分配装置以用于控制对冷凝器的冷却介质供给。如果驻点在分流器上位于中心，那么分流器的绕流基本上是对称的。因此，在分流器前缘的区域中为分流器上的蒸汽流得出基本上相等的压力水平。如果驻点在分流器前缘上向一侧移动，那么在分流器的驻点所移向的侧部上与在分流器的背离该侧部的另一个侧部上相比，通常存在较高的压力水平。因此，在分流器上的蒸汽流之间的分压器前缘的区域中的压差是驻点的中心性的标准。压差检测装置优选地针对每个蒸汽流具有用于测量分流器的在分流器前缘的区域中的表面上的静态压力的压力传感器和压差测定设备，借助于所述压差测定设备能够测定静态压力之间的差。因此，压差测定设备提供分流器两侧的压差，使得借助于压差测定设备能够根据由压差测定设备所测定的压差来控制对冷凝器的冷却介质供给。压力传感器中的至少一个优选地直接设置在分流器的借助于相应的压力传感器测量静态压力的表面部位下方。替选地或补充地，优选的是，压力传感器中的至少一个远离分流器的存在待测量的静态压力的表面部位并且借助于分流器中的压力传递的通道与所述表面部位耦联。压力传递的通道例如能够为压力测量孔。替选地，此外优选地替代压力传感器和压差测定设备而设有压差测量设备，所述压差测量设备在分流器的相应的表面部位上测定待测量的静态压力。分流器优选地设成为与冷凝式蒸汽轮机的机器轴线同中心的环，所述环固定在冷凝式蒸汽轮机的至少一个轴向导向叶片上，其中在分流器前缘的区域中所述分流器前缘在轴向导向叶片前缘的轴向上游伸出，使得分流器的存在待测量的静态压力的表面部位设置在轴向导向叶片前缘的上游。因此，有利地，轴向导向叶片的二次流动影响、例如棱角湍流和边界层位于分流器的所述表面部位的下游，使得在所述表面部位上待测量的静态压力基本上没有被轴向导向叶片的二次流动影响所影响。因此，驻点在分流器前缘上的位置是用于分流器绕流品质的精确标准，因为借助于待在表面部位上测量的静态压力对驻点位置进行的探测没有被轴向导向叶片的二次流动效应损害。优选地，借助于冷却介质分配装置根据压差将预先确定的冷却介质质量流分开，以作为对冷凝器的冷却介质供给。在此，预先确定的冷却介质质量流优选符合用于冷凝式蒸汽轮机的最大可用的冷却介质质量流。因此，为了从冷凝器导出冷凝热量而始终通过最大可用的冷却介质质量流导出最大可用的热量，其中将最大可用的冷却介质质量流分配到冷凝器上。此外，优选地，借助于冷却介质分配装置来控制对冷凝器的冷却介质供给，以至于各个蒸汽流的反压力使得驻点在分流器前缘上位于中心。在此优选地借助于压差检测装置经由压差对冷却介质分开装置进行反馈，从而调节各个蒸汽流的反压力，使得由压差检测装置所检测的绝对压差是最小的。因此，根据本发明实现，驻点在分流器上的位置始终位于中心，其中由压差检测装置所检测的绝对最小压力基本上为零。
在下文中根据示意附图阐明根据本发明的分流装置的优选的实施例。示出了 图1示出具有分流装置的实施例的冷凝式蒸汽轮机的示意图，图2示出分流装置的实施例的分流器的前缘的横截面细节图，并且图3至5示出出自图2的在不同的流动状态中在分流器的前缘周围的横截面细节图。
具体实施例方式如同从图1至5中看出的，冷凝式蒸汽轮机I具有废汽壳体2，在所述废汽壳体中设置有涡轮机转子3。在冷凝式蒸汽轮机I工作时，蒸汽总质量流穿流废汽壳体2，所述蒸汽总质量流在废汽壳体2的废汽出口 4处离开。在废汽壳体2中设置有作为环形接片的分流器5，所述分流器同轴地围绕涡轮机转子3安置并且将废汽壳体2中的流动通道分成内部区域和外部区域。分流器5具有分流器前缘6，其中用7以虚线示出分流器5的横截面中的分流器弦(Strihmingsteilersehne
)。废汽壳体2的流动通道的内部区域由分流器内侧8限定，而外部区域由分流器外侧9限定，其中分流器内侧8和分流器外侧9在分流器前缘6处连接。分流器5在废汽壳体2中由内部的导向叶片10和外部的导向叶片11保持，其中分流器5借助于其分流器内侧8固定在内部的导向叶片10上并且借助于其分流器外侧9固定在外部的导向叶片11上。蒸汽总质量流被分流器5分成内部的蒸汽流和外部的蒸汽流，其中在废汽出口 4处为内部的蒸汽流设有内部的废汽管道12并且为外部的蒸汽流设有外部的废汽通道13。内部的蒸汽流通过内部的废汽管道12导向第一冷凝器14并且外部的蒸汽流通过外部的废汽管道13导向第二冷凝器15，其中内部的蒸汽流在第一冷凝器14中冷凝并且外部的蒸汽流在第二冷凝器15中冷凝。在第一冷凝物管道16中从第一冷凝器14导出由内部的蒸汽流冷凝成的冷凝物，相对地，借助于第二冷凝物通道17从第二冷凝器15导出由外部的蒸汽流冷凝成的冷凝物。在分流器前缘6的区域中，在分流器5中在分流器内侧8上装配内部的压力传感器18并且在分流器外侧9上装配外部的压力传感器19。借助于压力传感器18、19，在分流器5被绕流时，直接地在分流器前缘6的下游借助于内部的压力传感器18测量分流器内侧8上的静态压力并且借助于外部的压力传感器19测量分流器外侧9上的静态压力。此外，在分流器5中设有压差测量设备20，借助于所述压差测量设备测定由压力传感器18、19测量的静态压力之间的差。将压差以电信号的形式借助于压差信号导线21供给到冷却水分配装置22。
借助于冷却水分配装置22实现对冷却水总供给的分配，所述冷却水总供给通过冷却水总供给管道23供给到冷却水分配装置22。在此，冷却水总供给被分成第一冷却水供给和第二冷却水供给，其中第一冷却水供给在第一冷却水供给管道24中供给到第一冷凝器14并且第二冷却水供给在第二冷却水供给管道25中供给到第二冷凝器15。第一蒸汽流借助于第一冷却水供给在第一冷凝器14中冷凝成冷凝物，相对地，第二蒸汽流在第二冷凝器15中借助于第二冷却水供给管道25中的第二冷却水供给冷凝成冷凝物。分别借助于冷却水导出管道26、27从冷凝器14、15导出冷凝物。分流器前缘6的绕流在图3至5中借助于流线28、30、31示出。入流具有驻点流线28，所述驻点流线在分流器前缘6上构成驻点29。在图3至5中在下方示出内部的流线30和在上方示出外部的流线31，其中内部的流线30表示内部的蒸汽流并且外部的流线31表示外部的蒸汽流。在图3中，驻点29位于分流器弦7上，使得驻点29对称地位于分流器前缘6处。因此，流线30、31对称地围绕分流器弦7形成，由此通过蒸汽流对分流器5的绕流是对称的。因此，由压力传感器18、19测量的、静态压力的数值几乎是同样大的，使得借助于压差测量设备20测定压差大约为零，其中相应的信号由压差设备20输入到压差信号导线21中。在图4中示出的对分流器前缘6的绕流中，驻点位于分流器弦7上方，使得对分流器前缘6的绕流是不对称的。因此，在流动内侧8上构成分离区域32，伴随着冷凝式蒸汽轮机的流动损耗和效率降低。相似地，在图5中示出对分流器前缘6的绕流，其中驻点29设置为向分流器弦7下方偏移，使得在分流器外侧9上构成分离区域32。在图4中示出的流动情况中，由外部的压力传感器19测量的静态压力的数值大于由内部的压力传感器18测量的静态压力的数值，使得由压差测量设备20向冷却水分配装置22经由压差信号导线21输入相应的信号。在图5中的流动情况中类似地表现，其中由外部的压力传感器19测量的静态压力的数值小于由内部的压力传感器18测量的静态压力的数值。因此，当压差定义成外部的压力传感器19中和内部的压力传感器18中的压力之间的差时，压差信号导线21中的信号在根据图3的流动情况中大约为零，在根据图4的流动情况中例如为正。与此相应地，在根据图5的流动情况中压差为负。经由压差信号导线21对冷却水分配装置22提供压差信号，其中接通冷却水分配装置22，使得在压差信号为正时减少通过第一冷却水供给管道24对第一冷凝器14的冷却水供给，并且在维持通过冷却水总供给管道23的冷却水总供给的情况下增加通过第二冷却水供给管道25对第二冷凝器15的冷却水供给。在此，流动情况朝在图3中示出的流动情况改变，使得驻点29从分流器外侧9移到分流器弦7上。因此，再次实现在图3中示出的围绕分流器5的对称的流动情况，由此在图4中示出的分离区域32消失。在根据图5的流动情况中存在的在压差信号导线21中的负的压差信号在冷却水分配装置22中导致，冷却水总供给管道23中的冷却水总供给分成用于第一冷凝器14的第一冷却水供给管道24的和用于第二冷凝器15的第二冷却水供给管道25的相应的冷却水供给，使得增加对第一冷凝器14的冷却水供给并且减少对第二冷凝器15的冷却水供给，使得驻点29从分流器内侧8移到分流器弦7上。在此，消除了在图5中示出的分离区域32并且流动再次根据图3为均匀且对等的。通过在冷却水分配装置22中存储的、与驻点22的当前位置经由压差信号相关联的控制规则，在图4和5中示出的不均匀的流动情况返回到根据图3示出的对称的流动情况中。在此，消除了在图4和5中示出的分离区域32，由此实现在蒸汽流中的流动损耗的降低。因此，借助于在冷却水分配装置22中存储的控制逻辑，即使冷凝式蒸汽轮机的工况可能改变并且偏离冷凝式涡轮机的设计工况，也实现将冷凝式蒸汽轮机I的热效率保持在高水平。
权利要求
1.用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置，所述分流装置具有: 分流器(5)，所述分流器将总蒸汽流分成两个蒸汽流(30，31)，所述两个蒸汽流分别穿流与其相关联的冷凝器(14，15)， 驻点探测装置(18-20)，所述驻点探测装置用于在分流器前缘(6)上对在分开所述总蒸汽流时形成的驻点(29)进行定位，和 冷却介质分开装置(21，22)，借助于所述冷却介质分配装置，根据所述驻点(29)的定位来控制对所述冷凝器(14，15)的冷却介质供给(23)，使得所述驻点(29)在所述分流器(5)上位于中心，以便避免流动分离(32)。
2.根据权利要求1所述的分流装置， 其中所述驻点探测装置(18-20)具有压差检测装置(20)，借助于所述压差检测装置能够测量在所述分流器前缘(6)的区域中的、在所述分流器(5)上的所述蒸汽流(30，31)之间的压差，并且将所述压差提供给所述冷却介质分配装置(21，22)以用于控制对所述冷凝器(14，15)的所述冷却介质供给(24，25)。
3.根据权利要求2所述的分流装置， 其中所述压差检测装置(18-20)具有压差测定设备(20)，并且针对所述蒸汽流(30，31)中的每一个分别具有用于测量所述分流器(5)的在所述分流器前缘(6)的区域中的表面上的静态压力的压力传感器(18，19)，借助于所述压差测定设备能够测定所述静态压力之间的压差。
4.根据权利要求3所述的分流装置， 其中所述压力传感器(18，19)中的至少一个直接设置在所述分流器(5)的能够借助于相应的所述压力传感器(18，19)测量静态压力的表面部位的下方。
5.根据权利要求3或4所述的分流装置， 其中所述压力传感器(18，19)中的至少一个远离所述分流器(5)的存在待测量的所述静态压力的表面部位，并且借助于所述分流器(5)中的压力传递通道与所述表面部位耦联。
6.根据权利要求3至5之一所述的分流装置， 其中所述分流器(5)设置为同心环，所述同心环固定在所述冷凝式蒸汽轮机(I)的至少一个轴向导向叶片(10，11)上，其中在所述分流器前缘(6)的区域中所述分流器前缘在轴向导向叶片前缘的轴向上游伸出，使得所述分流器(5)的存在所述待测量的静态压力的表面部位设置在所述轴向导向叶片前缘的上游。
7.根据权利要求2至6之一所述的分流装置， 其中借助于所述冷却介质分配装置(21，22)根据所述压差将预先确定的冷却介质质量流(23)分开，以作为对所述冷凝器(14，15)的所述冷却介质供给(24，25)。
8.根据权利要求7所述的分流装置， 其中所述预先确定的冷却介质质量流(23)对应于最大可用的冷却介质质量流。
9.根据权利要求2至8之一所述的分流装置， 其中借助于所述冷却介质分配装置(21，22)控制对所述冷凝器(14，15)的所述冷却介质供给(24，25)，以至于各个所述蒸汽流(30，31)的反压力使得所述驻点(29)在所述分流器前缘(6)上位于中心。
10.根据权利要求9所述的分流装置，其中借助于所述压差检测装置(20)经由所述压差对所述冷却介质分开装置(21，22)进行反馈，从而调节各个所述蒸汽流(30，31)的所述反压力，使得由所述压差检测装置(20)检测的绝对压 差最小。
全文摘要
一种用于具有多个出口的冷凝式蒸汽轮机的分流装置具有分流器(5)、驻点探测装置(18-20)和冷却介质分配装置(21，22)，所述分流器将废汽壳体(2)中的总蒸汽流分成两个蒸汽流(30，31)，所述两个蒸汽流分别穿流与其相应的冷凝器(14，15)，所述驻点探测装置用于在分流器前缘(6)上对在分开总蒸汽流时形成的驻点(29)进行定位，借助于所述冷却介质分配装置，根据驻点(29)的定位控制对冷凝器(14，15)的冷却介质供给(23)，使得驻点(29)在分流器(5)上位于中心，以便避免流动分离(32)。
文档编号F01D17/08GK103080480SQ201180041746
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月18日 优先权日2010年8月27日
发明者本杰明·库姆, 诺贝特·聚尔肯 申请人:西门子公司