用于保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统。所述系统应用在瞬态操作期间且包括壳支承结构、介质供给线和控制阀，所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的经由介质供给线供给的加热介质流或冷却介质流的流量来加热或冷却支承蒸汽涡轮机的定子的蒸汽涡轮机的壳支承结构。选择性地加热或冷却壳支承结构使得壳支承结构的热增长/收缩速率和数量级能够在瞬态操作期间更好地匹配蒸汽涡轮机的轴承支承结构的热增长/收缩速率和数量级。因此，能够保持蒸汽涡轮机的转子和定子之间的间隙。
【专利说明】
用于保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及蒸汽涡轮机领域，并且更具体地说，涉及一种用于在瞬态操作期间保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统。
【背景技术】
[0002]蒸汽涡轮机包括壳(shell)，该壳起到容纳高压、高温蒸汽并且支承壳体(casings)和喷嘴的作用以尽可能最高效的方式引导蒸汽通过旋转翼型件以在轴上产生最大转矩。该壳包括从该壳向外延伸的支承臂。壳臂落座于支承结构上，该支承结构与同样为涡轮转子提供支承、并且用于容纳其它的涡轮相关部件和器械的结构整体形成。该结构通常被称为“标准(standard)”。蒸汽涡轮机的定子部分的元件联接到壳，因此，蒸汽涡轮机的定子部分由壳臂支承结构来支承。
[0003]蒸汽涡轮机的转子通常由轴承支承。轴承典型地安装于由轴承支承结构来支承的轴承壳体内。该轴承支承结构可能是上文提到的“标准”的一部分。尽管可以与标准整体形成，但是轴承支承结构不与壳臂支承结构整体形成。壳臂支承结构和轴承支承结构在蒸汽涡轮机的各个操作阶段期间暴露于不同的环境条件。在瞬态操作(包括但不必限于起动、负载改变、停机、和当开启盘车装置冷却(cool down while on turning gear))期间，蒸汽祸轮机的不同部分以及支承元件经历温度的改变。这些温度的改变可能在蒸汽涡轮机及其支承结构的不同部件内以不同的速率发生，从而导致蒸汽涡轮机元件、以及支承元件的不同的热增长。
[0004]在起动操作期间，轴承以及支承轴承的轴承支承结构和蒸汽涡轮机的转子倾向于相比壳臂支承结构更快地升温。在某种程度上，这种情况是由于支承转子的轴承在起动期间因为由与其持续接触的变化油温驱动而快速加热造成的，并且轴承中所产生的热转移到轴承支承结构。相比之下，不与油持续接触的壳和壳臂支承结构倾向于更慢地加热。
[0005]类似地，轴承典型地在停机时更快地冷却，原因是当蒸汽涡轮机从全速操作移向盘车装置速度操作时，油供给温度降低。相比之下，位于壳臂下方的支承结构通常冷却非常慢，原因是其温度更多地由壳温以及从壳臂向该结构的热传导来驱动。壳温衰减非常慢。并且这可能造成轴承支承结构在停机时比壳臂支承结构更快地冷却。
[0006]当与壳臂支承结构的温度升高或降低的速率相比，轴承支承结构的温度升高或降低的速率不同时，温度差值可能造成这两种元件热膨胀和收缩的速率或量有所不同。并且轴承支承结构和壳臂支承结构之间的热膨胀或收缩的速率或量的差值可能造成旋转与静止部件之间可用的径向间隙的量的改变。
【实用新型内容】
[0007]在一个方面中，本实用新型可以实施为一种用于在瞬态操作期间控制蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙的系统，该系统包括壳支承结构，该壳支承结构被配置成支承蒸汽涡轮机的壳，该壳支承结构包括主体，该主体具有基部和上部支承部，该上部支承部被配置成支承蒸汽涡轮机的壳的至少一个壳臂;和内部通道，该内部通道在入口与出口之间通过主体的内部，其中该内部通道被配置成传导加热或冷却介质流。该系统还包括介质供给线，该介质供给线联接到壳支承结构的内部通道的入口，该介质供给线供给蒸汽/冷凝水，该蒸汽/冷凝水由通过壳支承结构所支承的蒸汽涡轮机的蒸汽产生。该系统还包括控制阀，该控制阀选择性地改变通过壳支承结构的内部通道的蒸汽/冷凝水的流量。
[0008]其中，所述内部通道包括:入口歧管，所述入口歧管操作性地联接到所述入口；出口歧管，所述出口歧管操作性地联接到所述出口 ；和多个分支，所述多个分支在所述入口歧管与所述出口歧管之间延伸。
[0009]其中，所述内部通道包括蛇形通道，所述蛇形通道在所述入口与所述出口之间延伸穿过所述主体。
[0010]所述系统还包括:冷却介质供给线，所述冷却介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述冷却介质供给线向所述入口供给冷却介质;和控制阀，所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的冷却介质的流量。
[0011]在另一个方面中，本实用新型可以实施为一种在瞬态操作期间控制蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙的方法。该方法确定瞬态操作已开始;并且将加热或冷却介质流选择性地供给到蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道，以使壳支承结构的热增长或收缩可控，由此控制蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。
[0012]其中，选择性地供给的步骤包括供给由已离开蒸汽涡轮机的蒸汽所形成的冷凝水流。
[0013]其中，确定步骤指示所述蒸汽涡轮机的起动已开始，选择性地供给加热或冷却介质流的步骤包括将已离开蒸汽涡轮机的蒸汽/由所述蒸汽形成的冷凝水选择性地供给到所述壳支承结构的内部通道中，以造成所述壳支承结构的热增长。
[0014]其中，选择性地供给加热或冷却介质流的步骤包括:从所述蒸汽涡轮机的间隙或接近传感器接收间隙信号;和基于所述间隙信号来选择性地改变所述加热或冷却介质流。
[0015]其中，接收间隙信号的步骤包括接收间隙信号，所述间隙信号指示联接到所述转子的元件与联接到所述定子的元件之间的间隙的量。
[0016]其中，接收间隙信号的步骤包括从接近传感器接收间隙信号，所述接近传感器位于联接到所述蒸汽涡轮机的转子的轴承的轴承壳体中。
[0017]其中，选择性地供给加热或冷却介质流的步骤包括:从热增长传感器接收指示所述壳支承结构的热增长的程度和所述蒸汽涡轮机的轴承支承结构的热增长的程度的信号；和基于来自所述热增长传感器的信号来选择性地改变被供给到所述壳支承结构的内部通道的加热介质流。
[0018]其中，所述加热介质流选择性地变化，以使所述壳支承结构以与所述轴承支承结构大致相同的速率热增长。
[0019]其中，选择性地供给加热或冷却介质流的步骤包括:从热增长传感器接收指示所述壳支承结构的热收缩的程度和所述蒸汽涡轮机的轴承支承结构的热收缩的程度的信号；和基于来自所述热增长传感器的信号来选择性地改变被供给到所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流。
[0020]其中，所述冷却介质流选择性地变化，以使所述壳支承结构以与所述轴承支承结构大致相同的速率热收缩。
[0021]其中，选择性地供给加热或冷却介质流的步骤包括:从温度传感器接收指示所述壳支承结构的温度和所述蒸汽涡轮机的轴承支承结构的温度的信号;和
[0022]基于来自所述温度传感器的信号来选择性地改变被供给到所述壳支承结构的内部通道的加热或冷却介质流。
[0023]其中，所述加热或冷却介质流选择性地变化，以使所述壳支承结构的温度与所述轴承支承结构的温度大致相匹配。
[0024]在再一个方面中，一种用于在瞬态操作期间保持蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙的系统，所述系统包括壳支承结构、介质供给线和控制阀;所述壳支承结构被配置成支承蒸汽涡轮机的壳，所述壳支承结构包括主体和内部通道;所述主体具有基部和上部支承部，所述上部支承部被配置成支承蒸汽涡轮机的壳的至少一个壳臂;所述内部通道在入口与出口之间通过所述主体的内部，其中所述内部通道被配置成传导加热介质流或冷却介质流;所述介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口并供给加热介质流或冷却介质流;所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的加热介质流或冷却介质流的流量。
[0025]其中，所述内部通道包括入口歧管、出口歧管和多个分支，所述入口歧管操作性地联接到所述入口，所述出口歧管操作性地联接到所述出口，所述多个分支在所述入口歧管与所述出口歧管之间延伸。
[0026]其中，所述内部通道包括蛇形通道，所述蛇形通道在所述入口与所述出口之间延伸穿过所述主体。
[0027]所述系统还包括冷却介质供给线和控制阀;所述冷却介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述冷却介质供给线向所述入口供给冷却介质;所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流的流量。
[0028]所述系统还包括加热介质供给线和控制阀，所述加热介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述加热介质供给线向所述入口供给通过蒸汽涡轮机的蒸汽流和/或由蒸汽形成的冷凝水流;所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的蒸汽流和/或冷凝水流的流量。
[0029]在另一个方面中，本实用新型可以实施为一种用于在瞬态操作期间控制蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙的系统，该系统包括:用于确定瞬态操作已开始的装置;和用于将加热或冷却介质流选择性地供给到蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道，以使壳支承结构的热增长或收缩可控，由此控制蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。
[0030]其中，用于选择性地供给加热或冷却介质流的装置包括:蒸汽/冷凝水供给线，所述蒸汽/冷凝水供给线供给离开蒸汽涡轮机的蒸汽流/由所述蒸汽形成的冷凝水流;和蒸汽/冷凝水控制阀，所述蒸汽/冷凝水控制阀操作性地联接到所述蒸汽/冷凝水供给线并且控制通过所述蒸汽/冷凝水供给线被传输到所述壳支承结构的内部通道的蒸汽/冷凝水的流量。
[0031]其中，用于选择性地供给加热或冷却介质流的装置还包括:冷却介质供给线，所述冷却介质供给线用于供应冷却介质流并且联接到所述壳支承结构的内部通道;和冷却介质控制阀，所述冷却介质控制阀操作性地联接到所述冷却介质供给线，所述冷却介质控制阀控制通过所述冷却介质供给线传输到所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流的流量。
[0032]其中，用于选择性地供给加热或冷却介质流的装置包括:加热或冷却介质供给管，所述加热或冷却介质供给管将加热或冷却介质流供给到所述壳支承结构的内部通道;和控制阀，所述控制阀操作性地联接到所述加热或冷却介质供给管并且控制被传输到所述壳支承结构的内部通道的加热或冷却介质流的流量。
[0033]在又一个方面中，本实用新型可以实施为一种用于在瞬态操作期间保持蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙的系统，所述系统包括用于确定瞬态操作已开始的确定装置和介质流供应装置;所述介质流供应装置响应于确定瞬态操作已开始而用于将加热介质流或冷却介质流选择性地供给到所述蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道以使所述壳支承结构的热增长或收缩可控，由此保持所述蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。
[0034]其中，所述介质流供应装置包括蒸汽和/或冷凝水供给线和蒸汽和/或冷凝水控制阀，所述蒸汽和/或冷凝水供给线供给离开蒸汽涡轮机的蒸汽流和/或由蒸汽形成的冷凝水流，所述蒸汽和/或冷凝水控制阀操作性地联接到所述蒸汽和/或冷凝水供给线并且控制通过所述蒸汽和/或冷凝水供给线被传输到所述壳支承结构的内部通道的蒸汽和/或冷凝水的流量。
[0035]其中，所述介质流供应装置还包括冷却介质供给线和冷却介质控制阀，其中所述冷却介质供给线用于供应冷却介质流并且联接到所述壳支承结构的内部通道，所述冷却介质控制阀操作性地联接到所述冷却介质供给线，所述冷却介质控制阀控制通过所述冷却介质供给线传输到所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流的流量。
[0036]其中，所述介质流供应装置:加热或冷却介质供给管，所述加热或冷却介质供给管将加热介质流或冷却介质流供给到所述壳支承结构的内部通道;和控制阀，所述控制阀操作性地联接到所述加热或冷却介质供给管并且控制被传输到所述壳支承结构的内部通道的加热介质流或冷却介质流的流量。
[0037]所述的系统还包括间隙传感器或接近传感器以及多个热增长传感器，间隙传感器或接近传感器用于感测蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙且发送对应的间隙信号，热增长传感器用于感测蒸汽涡轮机的所述壳支承结构的热增长或热收缩的程度以及蒸汽涡轮机的轴承支承结构的热收缩或热收缩的程度并产生对应的热增长信号其中所述介质流供应装置基于从所述间隙传感器或接近传感器接收到的间隙信号以及从所述多个热增长传感器接收到的热增长信号，而将所述加热介质流或冷却介质流选择性地供给到所述蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道以保持所述蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。
【附图说明】
[0038]图1是安装于支承结构的蒸汽涡轮机的侧视图；
[0039]图2是安装于支承结构的蒸汽涡轮机的端视图；
[0040]图3是示出了壳支承结构和轴承支承结构的热增长在瞬态操作期间如何变化的视图；
[0041]图4是示出了壳支承结构和轴承支承结构的热收缩在瞬态操作期间如何随着时间过去而变化的视图；
[0042]图5是示出了蒸汽或冷凝水以及冷却剂的供给如何联接到蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道的视图；
[0043]图6是蒸汽涡轮机壳支承结构的第一实施例的剖面图，该蒸汽涡轮机壳支承结构包括能够传导加热和/或冷却介质的内部通道；
[0044]图7是蒸汽涡轮机壳支承结构的第二实施例的剖面图，该蒸汽涡轮机壳支承结构包括能够传导加热和/或冷却介质的内部通道；
[0045]图8是示出了来自两个蒸汽涡轮机的蒸汽和/或冷凝水能够如何选择性地组合以产生蒸汽流和/或冷凝水流的视图，该蒸汽流和/或冷凝水流能够用于控制壳支承结构的热增长/收缩；
[0046]图9是控制系统的元件的方框图，该控制系统向蒸汽涡轮机壳支承结构供给加热和/或冷却介质，以控制壳支承结构的热膨胀或收缩;以及
[0047]图10是流程图，其中示出了向蒸汽涡轮机壳支承结构选择性地供给加热介质以控制蒸汽涡轮机内的间隙的方法的步骤。
【具体实施方式】
[0048]图1和图2提供了蒸汽涡轮机100如何安装于设备内的高度简化的视图。如这些附图中所示，封装蒸汽涡轮机的壳110包括上部壳臂112和/或下部壳臂114。所述壳臂安装于定位在壳110的任一侧上的壳臂支承结构120上。在图1和图2中所示的实施例中，单个上部壳臂112和单个下部壳臂114从壳110的每一侧延伸。然而，在备选实施例中，多对上部壳臂112和下部壳臂114可以设置于壳110的每一侧上。每对上部壳臂112和下部壳臂114都能够由相同的壳臂支承结构支承、或者能够由不同的壳臂支承结构120来支承。蒸汽涡轮机的定子的元件将安装于壳110。因此，壳臂支承结构120支承蒸汽涡轮机的定子。
[0049]图1和图2还示出了转子轴承130支承蒸汽涡轮机的转子。如同样示出的，轴承130由轴承支承结构140来支承。因此，蒸汽涡轮机的转子由轴承支承结构140来支承。尽管图1和图2中所示的实施例包括由两个相应的轴承支承结构140来支承的两个轴承130，但是在备选实施例中，能够提供超过两个的轴承以及相应的轴承支承结构。
[0050]蒸汽供给线150提供高压蒸汽，以驱动蒸汽涡轮机。在高压蒸汽已通过蒸汽涡轮机之后，低压蒸汽线160将对应的低压蒸汽、或冷凝水带走。
[0051]在任何给定的实施例中，蒸汽涡轮机能够是高压蒸汽涡轮机、中压蒸汽涡轮机或低压蒸汽涡轮机。在一些实施例中，低压和中压蒸汽涡轮机二者可以定位在单个壳结构内。类似地，中压和高压蒸汽涡轮机二者可以定位在单个壳结构内。因此，图1和图2中所提供的图示无论如何都不应当被认为是限制性的。在上文和下文的描述中，任何对蒸汽涡轮机的参照都应当被认为适用于低压蒸汽涡轮机、中压蒸汽涡轮机、高压蒸汽涡轮机、或其任何组入口 ο
[0052]如上文所解释的那样，在起动操作期间，蒸汽涡轮机的元件以及壳和轴承结构的温度都将逐渐升高。然而，同样如上文所述的那样，蒸汽涡轮机的轴承130的温度通常快速升高。并且因此，轴承支承结构140的温度倾向于在起动期间快速升高。相比之下，蒸汽涡轮机的壳110(其联接到蒸汽涡轮机的定子)的温度倾向于相比轴承130升高得更慢。因此，壳支承结构120的温度倾向于相比轴承支承结构140的温度升高得更慢。
[0053]轴承支承结构140和壳支承结构120的温度的升高造成这些元件相应的热膨胀。但是由于元件的温度以不同的速率改变，因此所发生的热膨胀的量同样以不同的速率出现。
[0054]图3示出了蒸汽涡轮机的轴承支承结构140和壳支承结构120在起动操作期间所经受的热膨胀的程度或量。附图标记300所表示的线代表起动期间发生的轴承支承结构140的热膨胀的量。附图标记310所表示的线代表起动期间发生的壳支承结构120的热膨胀的量。如图3中所示，在特定时段之后，轴承支承结构140和壳支承结构120二者膨胀的量大致相同。但是在起动操作期间，存在轴承支承结构140所经受的热膨胀的量显著大于壳支承结构120所经受的热膨胀的量的时段。
[0055]轴承支承结构140与壳支承结构120之间的热膨胀的量的差异可能对蒸汽涡轮机造成径向间隙问题。基本上，在起动操作期间，转子(其落座于轴承支承结构140上)将相比定子(其被支承在壳支承结构120上)被更快地向上抬升。因此，对于特定时段而言，转子的中心线不与定子的中心线对准。
[0056]解决该问题的一种方式是保证转子的元件与定子的元件之间所有的径向间隙都足够大，以保证即使在轴承支承结构140与壳支承结构120之间的热膨胀不匹配达到最大的时段期间，转子的元件也不会与定子的相应元件摩擦。遗憾的是，在蒸汽涡轮机中构建这种间隙必然需要牺牲一些性能。此外，随着时间过去，当发生磨损时，间隙可能减小到转子的元件开始在起动操作期间与定子的元件摩擦的点。
[0057]同样的基本问题存在于关机/冷却操作期间。图4示出了蒸汽涡轮机的轴承支承结构140和壳支承结构120在关机/冷却操作期间热收缩的量。附图标记410所表不的线代表壳支承结构120在关机/冷却期间所经受的热收缩的量。附图标记400所表示的线代表代表轴承支承结构140在关机/冷却期间所经受的热收缩的量。如图所示，存在轴承支承结构140的热收缩远远大于壳支承结构120的热收缩的时段。这基本上意味着在关机期间转子相比定子下降更快，从而造成上文结合起动操作讨论的所有同样类型的径向间隙问题。
[0058]图5示出了能够用于在瞬态操作(例如起动和关机操作)期间有助于保持蒸汽涡轮机的转子与定子之间的适当间隙的系统。该系统包括被设计成在瞬态时段期间实现壳支承结构120的受控热膨胀和收缩的元件。该目标是为了使壳支承结构120所经受的热膨胀的量或速率与轴承支承结构140所经受的热膨胀的量或速率更紧密地匹配。因此，蒸汽涡轮机的壳110和定子以与蒸汽涡轮机的轴承和转子更紧密地匹配的速率在起动期间向上移动并且在关机期间向下移动，由此更好地保持转子与定子之间的径向间隙。
[0059]如图5中所示，蒸汽/冷凝水供给管510从蒸汽涡轮机的壳110延伸。供给管510供给蒸汽和/或冷凝水，该蒸汽和/或冷凝水具有足够高的温度，以有效地加热壳支承结构120，从而在起动操作期间实现壳支承结构120的受控热膨胀。
[0060]通过蒸汽/冷凝水供给管510供给的介质可能是蒸汽，或者可能是冷凝水，或者可能是二者的混合物。此外，在一些实施例中，可以从除了涡轮机的壳110内之外的源或多个源来提供蒸汽/冷凝水供给管510中的蒸汽。因此，在一些实施例中，蒸汽/冷凝水供给管510可以不像图5中所示的那样起始于壳110内。
[0061]该系统还包括加热介质供给管514，该加热介质供给管514通向位于壳支承结构120上的入口 518。加热介质控制阀512设置于加热介质供给管514上，以控制通过该加热介质供给管514供给到入口 518的加热介质流的流量。
[0062]图6和图7是示出了壳支承结构120的两个备选实施例的内部的剖面图。在图6中所示的实施例中，蛇形内部通道545在入口518与出口540之间延伸。在图7中所示的实施例中，入口 518联接到入口歧管547，并且出口 540联接到出口歧管549。多个分支555在入口歧管547与出口歧管549之间延伸。
[0063]图7中所示的实施例可能更易于制造，原因是一系列直孔能够被钻入壳支承结构120中，以形成入口歧管547、出口歧管549和分支555。能够通过从壳支承结构120的底部向上钻取直孔、并且随后将位于在出口歧管549的下方延伸的壳支承结构120的底部的孔的一部分堵塞来形成分支555。
[0064]当然，在备选实施例中，定位在壳支承结构120内侧并且在入口518与出口 540之间延伸的内部通道(多个内部通道)能够具有多种其它形式。
[0065]当如图6和图7中所示的壳支承结构120联接到图5中所示的其它元件时，能够将呈冷凝蒸汽形式的加热介质流传输到位于壳支承结构120中的内部通道中。离开出口 540的冷凝水能够回到蒸汽再生回路中，以再次由蒸汽涡轮机使用，或者冷凝水能够被排出。
[0066]如图5中所示的系统提供能使壳支承结构120与轴承支承结构140—起快速加热的简单装置。因此，当两个支承部的温度都在上升时，壳支承结构120的热膨胀能够在瞬态时段期间与轴承支承结构的热膨胀140更紧密地匹配。加热介质控制阀512用于控制进入壳支承结构120的蒸汽/冷凝水的流量，以控制壳支承结构120的热膨胀的速率。
[0067]尽管图5中所示的实施例示出了联接到蒸汽/冷凝水供给管510的加热介质供给线514，但是在备选实施例中，能够使用来自加热介质供给的备选的加热介质。如果使用备选的加热介质，则出口 540可以再次联接到加热介质供给，使得加热介质能够循环。
[0068]图5还示出了冷却剂供给520，该冷却剂供给520通过冷却介质供给线516向壳支承结构120的入口 518供给冷却介质。冷却介质控制阀522操作性地联接到冷却介质供给线516，以控制被供给到入口518的冷却介质流。在一些实施例中，冷却介质可能只是在室温下供给的自来水。如果水被用作冷却介质，则离开壳支承结构120的出口 540的水可能只是被排放。
[0069]在备选实施例中，能够使用一些其它的冷却介质。如果来自冷却剂供给的备选的冷却介质用于冷却壳支承结构120，则离开出口 540的冷却介质可以回到冷却剂供给，使得冷却介质能够再循环。
[0070]在一些实施例中，来自冷却剂供给520的冷却剂和来自蒸汽/冷凝水供给管510的蒸汽/冷凝水的混合物能够被引入壳支承结构120的入口 518中。控制阀512、522将选择性地打开和闭合，以选择性地改变被引入入口 518中的混合物。这能够对流过壳支承结构120的介质的温度和流量提供更大地控制，从而小心地控制壳支承结构120的热膨胀。
[0071]温度传感器可以安装于壳臂支承部和轴承支承部上，以有助于监测那些元件的温度。
[0072]在关机操作期间，来自冷却剂供给520的冷却介质能够用于冷却壳支承结构120。通过使用冷却介质控制阀522选择性地改变冷却介质的流量，能够控制壳支承结构120经历的热收缩的速率。因此，壳支承结构120的热收缩的速率能够与轴承支承结构140的热收缩的速率相匹配，使得转子与定子之间的间隙在关机操作期间得以保持。
[0073]当如图6和图7中所示的壳支承结构120联接到图5中的实施例所示的其它元件时，能够在所有操作周期期间(包括但不必限于起动、在不同的负载水平下的商业操作周期、关机、跳闸(trips)、降速(rolldown)、和盘车装置开或关的冷却周期(per1ds of cooldownon or off turning gear))将加热/冷却介质流传输到位于壳支承结构120内的内部通道中。在包括流控制阀512、522的实施例中，选择性地改变控制阀的打开能够改变被供给到壳支承结构120的入口 518的加热/冷却介质的量，并且因此改变壳支承结构热膨胀/收缩的速率。在瞬态操作期间，壳支承结构120的热膨胀/收缩的速率随后能够被调整，以与轴承支承结构140的热膨胀/收缩的速率相匹配。
[0074]图8示出了离开两个或多个蒸汽涡轮机的蒸汽/冷凝水能够组合，以产生最终被传输到图5中所示的系统中的蒸汽/冷凝水供给管510中的蒸汽/冷凝水。图8示出了中压蒸汽涡轮机620和低压蒸汽涡轮机630。来自蒸汽供给线610的蒸汽被传输到中压涡轮机620中。离开中压蒸汽涡轮机620的蒸汽的一部分被引导至第一蒸汽/冷凝水供给线622中，并且离开中压蒸汽涡轮机620的蒸汽的剩余部分被引导至低压蒸汽涡轮机630中。离开低压蒸汽涡轮机630的蒸汽/冷凝水的一部分被引导至再生线634中，该再生线634承载蒸汽和/或冷凝水回到蒸汽再生过程。离开低压蒸汽涡轮机630的蒸汽和/或冷凝水的剩余部分被引导至第二蒸汽/冷凝水供给线632中。
[0075]第一蒸汽/冷凝水供给线622和第二蒸汽/冷凝水供给线632联接到控制阀640，该控制阀640将蒸汽/冷凝水选择性地混合并且将混合物传输到蒸汽/冷凝水供给管510中。如上文所讨论的那样，蒸汽/冷凝水供给管510中的蒸汽/冷凝水所产生的蒸汽/冷凝水随后被选择性地弓I入壳支承结构120中，以控制壳支承结构120的热膨胀。控制阀640能够控制两种不同的蒸汽/冷凝水的相对量，以控制蒸汽/冷凝水供给管510中的蒸汽/冷凝水的温度。当然，能够分别提供每条线622和632中的单独的控制阀来代替单个控制阀640。
[0076]图9示出了在瞬态周期期间将被用于控制壳支承结构120的热膨胀和收缩的整体系统的元件。如此处所示的那样，该系统包括壳支承结构热增长控制单元902，该壳支承结构热增长控制单元902操作性地联接到加热介质控制阀904和冷却介质控制阀906。
[0077]在一些实施例中，壳支承结构热增长控制单元902将基于预定分布曲线(profile)或时间表来选择性地控制加热介质控制阀904和冷却介质控制阀906，以选择性地控制通过壳支承结构结构120的内部通道的加热介质流或冷却介质流。这样做是为了使壳支承结构结构120的热膨胀和收缩与轴承支承结构140的热膨胀和收缩相匹配。能够通过实验来建立预定的分布曲线或时间表。
[0078]在备选实施例中，该系统可以包括一个或多个间隙传感器908，该一个或多个间隙传感器908操作性地联接到壳支承结构热增长控制单元902。间隙传感器908能够感测转子的元件与定子的元件之间的一个或多个间隙。备选地，间隙传感器908能够检测蒸汽涡轮机的一个或多个轴承中的间隙。指示被感测到的间隙(多个间隙)的信号将被提供给壳支承结构热增长控制单元902，并且传感器信号将被用于确定如何控制加热介质控制阀904和冷却介质控制阀906，以控制壳支承结构120的热膨胀和收缩。
[0079]在其它实施例中，热增长传感器910能够设置于轴承支承结构140上并且同样可能设置于壳支承结构120上。来自热增长传感器910的信号将指示这些元件热增长的程度或量，并且/或者可能指示这些元件所经受的热增长的变化率。该信息将被壳支承结构热增长控制单元902使用来控制加热介质控制阀904和冷却介质控制阀906，以控制壳支承结构120的热增长或收缩。
[0080]在进一步其它的实施例中，温度传感器912能够设置于轴承支承结构140上并且还可能设置于壳支承结构120上。来自温度传感器912的信号将指示这些元件的温度，并且/或者可能将指示这些元件所经受的温度的变化率。该信息将被壳支承结构热增长控制单元902使用以控制加热介质控制阀904和冷却介质控制阀906，以控制壳支承结构120的热增长或收缩。
[0081]在来自两个或多个蒸汽涡轮机的蒸汽输出用于加热并且/或者冷却壳支承结构120的实施例中，壳支承结构热增长控制单元902能够联接到蒸汽/冷凝水源控制阀905，以控制来自蒸汽源中的每一个的蒸汽的相对量。图9中所示的蒸汽/冷凝水源控制阀905能够与图8中所示的控制阀640相对应。
[0082]图10示出了控制蒸汽涡轮机的壳支承结构的热增长的方法的步骤，以在起动操作期间保持蒸汽涡轮机的转子与定子之间期望的间隙。该方法将利用图5至图8中所示的系统。
[0083]该方法开始于步骤S1002，其中该系统开始向壳支承结构的内部通道提供加热介质流。接下来，在步骤S1004中，壳支承结构热增长控制单元将检测蒸汽涡轮机中的一个或多个间隙、壳支承结构与轴承支承结构之间的温差以及壳支承结构与轴承支承结构之间的热增长差。该信息将从传感器获得，如上文所描述的那样。
[0084]接下来，在步骤S1006中，基于在步骤S1004中所获得的信息，加热介质流的流量将得以选择性地控制，以控制壳支承结构的热膨胀，使得其接近轴承支承结构的热膨胀。接下来，在步骤S1008中，进行检查，以确定是否已实现稳态操作。这将基本上意味着检查传感器所提供的信息，以确定轴承支承结构和/或壳支承结构是否已停止改变其温度或停止膨胀。如果不是，则该方法返回步骤S1004。如果是，则该方法继续行进到步骤S1010，并且加热介质停止流入壳支承结构中。
[0085]类似的过程将用于在关机操作期间控制进入壳支承结构中的冷却流体流，以使壳支承结构的热收缩与轴承支承结构的热收缩相匹配。
[0086]尽管已经结合当前被认为是最可行并且优选的实施例对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不限于所公开的实施例，而是相反，期望覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等同布置。
【主权项】
1.一种用于保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统，所述系统应用在瞬态操作期间，其特征在于，所述系统包括: 壳支承结构，所述壳支承结构被配置成支承蒸汽涡轮机的壳，所述壳支承结构包括:主体，所述主体具有基部和上部支承部，所述上部支承部被配置成支承蒸汽涡轮机的壳的至少一个壳臂;和 内部通道，所述内部通道在入口与出口之间通过所述主体的内部，其中所述内部通道被配置成传导加热介质流或冷却介质流； 介质供给线，所述介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述介质供给线供给加热介质流或冷却介质流;以及 控制阀，所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的由所述介质供给线供给的加热介质流或冷却介质流的流量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内部通道包括: 入口歧管，所述入口歧管操作性地联接到所述入口 ； 出口歧管，所述出口歧管操作性地联接到所述出口；和 多个分支，所述多个分支在所述入口歧管与所述出口歧管之间延伸。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内部通道包括蛇形通道，所述蛇形通道在所述入口与所述出口之间延伸穿过所述主体。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 冷却介质供给线，所述冷却介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述冷却介质供给线向所述入口供给冷却介质;和 控制阀，所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流的流量。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 加热介质供给线，所述加热介质供给线联接到所述壳支承结构的内部通道的入口，所述加热介质供给线向所述入口供给通过蒸汽涡轮机的蒸汽流和/或由蒸汽形成的冷凝水流;和 控制阀，所述控制阀选择性地改变通过所述壳支承结构的内部通道的蒸汽流和/或冷凝水流的流量。6.—种用于保持蒸汽涡轮机中的转子与定子之间的间隙的系统，所述系统应用在瞬态操作期间，其特征在于，所述系统包括: 用于确定瞬态操作已开始的确定装置;和 介质流供应装置，所述介质流供应装置响应于确定瞬态操作已开始而用于将加热介质流或冷却介质流选择性地供给到所述蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道以使所述壳支承结构的热增长或收缩可控，由此保持所述蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述介质流供应装置包括: 蒸汽和/或冷凝水供给线，所述蒸汽和/或冷凝水供给线供给离开蒸汽涡轮机的蒸汽流和/或由蒸汽形成的冷凝水流;和 蒸汽和/或冷凝水控制阀，所述蒸汽和/或冷凝水控制阀操作性地联接到所述蒸汽和/或冷凝水供给线并且控制通过所述蒸汽和/或冷凝水供给线被传输到所述壳支承结构的内部通道的蒸汽和/或冷凝水的流量。8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述介质流供应装置还包括: 冷却介质供给线，所述冷却介质供给线用于供应冷却介质流并且联接到所述壳支承结构的内部通道;和 冷却介质控制阀，所述冷却介质控制阀操作性地联接到所述冷却介质供给线，所述冷却介质控制阀控制通过所述冷却介质供给线传输到所述壳支承结构的内部通道的冷却介质流的流量。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述介质流供应装置: 加热或冷却介质供给管，所述加热或冷却介质供给管将加热介质流或冷却介质流供给到所述壳支承结构的内部通道;和 控制阀，所述控制阀操作性地联接到所述加热或冷却介质供给管并且控制被传输到所述壳支承结构的内部通道的加热介质流或冷却介质流的流量。10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括: 间隙传感器或接近传感器，用于感测蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙且发送对应的间隙信号；以及 多个热增长传感器，用于感测蒸汽涡轮机的所述壳支承结构的热增长或热收缩的程度以及蒸汽涡轮机的轴承支承结构的热收缩或热收缩的程度并产生对应的热增长信号； 其中，所述介质流供应装置基于从所述间隙传感器或接近传感器接收到的间隙信号以及从所述多个热增长传感器接收到的热增长信号，而将所述加热介质流或冷却介质流选择性地供给到所述蒸汽涡轮机的壳支承结构的内部通道以保持所述蒸汽涡轮机的转子与定子之间的间隙。
【文档编号】F01D25/08GK205477775SQ201520848717
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年10月29日
【发明人】郑小清, E.A.杜赫斯特, E.J.库珀, H.库马
【申请人】通用电气公司