专利名称：改进发电厂的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于改进发电厂的方法。
背景技术：
以下参考图I。发电厂通常具有驱动发电机的原动机或发动机；特别地，图I显示具有第一发动机2和第二发动机3的发电厂I的例子，第一发动机2是燃气润轮机,第二发动机3是蒸汽涡轮机；燃气涡轮机2和蒸汽涡轮机3都连接在发电机4的相对侧。燃气涡轮机2和蒸汽涡轮机3位于底座5上并且发电机4被容纳在机座6内。发电机4包括有效部分和非有效部分。有效部分产生电力并且典型地包括具有定子绕组的定子和具有励磁绕组的转子；在下面，利用标号7指示有效部分。非有效部分包括有效部分7的正确操作所需的辅助设备；例如，图I显示齿轮箱8，用于将燃气涡轮机2机械耦合到发电机4的转子；励磁机9，用于将电力(典型地，DC电力)提供给励磁绕组；和冷却器10。当然，根据发电机的需要和特征，也能够提供其它辅助设备，或者能够不提供引用的辅助设备，或者引用的辅助设备能够布置在不同的位置。在这个方面，非有效部分能够是压缩机(用于将压缩空气引导到有效部分中并冷却它)和/或衬套结构。典型地(对于大型发电机)，机座6包括(图16):具有混凝土机座底座12的凹坑11，用于定子；和轴承13,用于发电机4的转子。必须设计底座12 (特别地，其结构和材料)和轴承13 (特别地，其位置或相互距离)以便保证安全的转子动力学，并且特别地避免转子的谐振频率(对于操作于50-60HZ的发电机，典型地在100-120HZ附近)，这是因为它们可能非常有害并且能够严重地限制发电机可靠性。在操作期间，燃气涡轮机2和蒸汽涡轮机3驱动发电机4以使得它产生电力；这种电力随后典型地被提供给电网(未示出)。为了增加产生的电力，发电厂能够改进以升级。例如，能够利用更大功率的发动机替换燃气涡轮机2和/或蒸汽涡轮机3。另一方面，能够替换燃气涡轮机和/或蒸汽涡轮机的定子和/或转子叶片，或者能够增加燃气涡轮机内膨胀的热气的温度和/或能够改善蒸汽涡轮机内膨胀的蒸汽的特征(即，在后面的情况下，仅能够执行操作升级)。因此，存在很多增加发动机向产生电力的发电机提供的机械功率的可能性；很清楚地是，与发动机升级(即，燃气涡轮机和/或蒸汽涡轮机升级)一起，也需要发电机的升级，以使得发电机能够处理可用的增加的机械功率。为了节约时间和成本，经常重新利用具有其底座和轴承(或者当替换轴承时至少轴承的基座或位置)的机座；另外，也能够重新利用发动机(当这一点是可能的或者需要时)。
这引起几种空间限制，因为新发电机必须被容纳在原始机座内，并且在许多情况下它必须连接到现有发动机。由于这些原因，通常通过简单地重新缠绕定子和转子绕组实现发电机升级。很清楚地是，根据这种发电机改进，发电机能够将其转换成电力的机械功率的可实现的增加受到限制。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种用于改进发电厂的方法，通过该方法，在符合空间限制的同时能够实现大功率升级。特别地，本发明的一方面在于指出一种方法，通过该方法，在至少重新利用发电厂的机座的同时能够改进发电厂以实现大功率增加。通过提供根据所附权利要求的方法，根据本发明实现这个和另外的方面。
通过在附图中经由非限制性例子表示的该方法的优选但非排他性的实施例的描述，本发明的另外的特性和优点将会变得更加清楚，其中图I和2分别在侧视图和顶视图中示意性地显示改进之前的发电厂；图3示意性地显示改进期间的发电厂；图4和5分别在侧视图和顶视图中示意性地显示改进之后的发电厂；图6和7示意性地显示改进之前的发电机(虚线，原始发电机)以及改进之后的发电机(实线，新发电机)的侧视图和顶视图；图8、9和10、11分别显示该方法的两个不同的实施例；图12和13显示该方法的优选实施例；图14和15显示该方法的另一实施例；图16显示发电机的机座。
具体实施例方式在图I至7中显示该方法的第一实施例。特别地，图I和2显示改进之前的发电厂I。如图中所示以及如前所述，发电机4包括产生电力的原始有效部分7和与原始有效部分7协作的原始非有效部分。原始非有效部分包括例如齿轮箱8、励磁机9和冷却器10 ;在其它例子中，原始非有效部分能够包括压缩机、一个或多个风扇和/或衬套系统。当然，在发电厂I的另外的实施例中，不同的非有效部分和/或它们的不同的组合和/或位置也是可行的。在这个例子中，特别地参考励磁机9，它能够是具有滑动环的励磁机。如图中所示，原始有效部分7和为励磁机9的原始非有效部分彼此相邻。有效部分7和为励磁机9的非有效部分被容纳在机座6内，机座6包括用于定子的具有机座底座12的凹坑11和用于发电机4的转子的轴承13。根据该方法，去除发电机4的原始有效部分7。
因此，也去除为励磁机9的原始非有效部分(当然也去除齿轮箱8和冷却器10)。图3显示在发电厂没有发电机4的情况下的该方法的中间步骤。因此，该方法包括提供比原始有效部分7大的新的有效部分15。新的有效部分15在以前由原始有效部分7占据的区域上以及在以前由为励磁机9的原始非有效部分占据的区域上延伸。
在这个方面，图7显示原始有效部分7的占用空间16、新的有效部分15的占用空间17和为励磁机9的原始非有效部分的占用空间18。有益地，新的有效部分被容纳在机座6内，该机座6是容纳原始有效部分7的同一机座。另外，轴承13与原始轴承相同，或者在轴承13被替换的情况下，它们的基座或位置相同；换句话说，轴承13之间的相互距离不变，因此转子的动态特性相对于原始转子不会显著改变。这确保了新转子的谐振频率类似于原始转子的谐振频率，并且在任何情况下远离机座6的谐振频率。这允许新发电机可靠操作而不需要重新设计机座6。因此，提供了新的非有效部分(特别地，新励磁机19)。在这个例子中，新励磁机19比原始励磁机9小(它能够是无刷励磁机)；在这个方面，图7还显示为励磁机19的新非有效部分的占用空间20。原始齿轮箱8和原始冷却器10也能够被替换(标号21和22分别指示新齿轮箱和新冷却器)，但在这个例子中，它们的结构不改变以为新的有效部分15腾出空间。以这种方法，发电机的有效部分在改进前后被容纳在同一机座内，但改进之后的有效部分(即，新发电机的有效部分)比改进之前的有效部分(即，原始有效部分)大；这允许改进之后的发电机产生更大的电力，并且与改进之前相比能够处理来自发动机的增加的机械功率。图8-9显示该方法的不同实施例；在这个例子中，相同的标号指示与已经描述的元件相同或相似的元件。特别地，图8显示改进之前的发电厂I ;在这种情况下，发电厂具有一个发动机，该发动机是燃气涡轮机2，并且原始非有效部分是齿轮箱8，齿轮箱8的结构改变以为更大的新的有效部分15腾出空间；特别地，图8显示机座6内的齿轮箱8。图9显示改进之后的图8的发电厂，该发电厂具有容纳在机座6内的新的有效部分15和容纳在机座6的外面的新齿轮箱21。图10和11显示该方法的另一例子；在这个例子中，相同的标号也指示与已经描述的元件相同或相似的元件。特别地，在这个例子中，超过一个非有效部分的尺寸和/或位置已被改变以增加可用于有效部分的空间。图10显示具有有效部分7和非有效部分的改进之前的发电厂1，非有效部分包括垂直冷却器10、励磁机9、两个冷却风扇24(在转子的每个轴向侧布置一个)和衬套系统25 (用于在发电机壳体的外面提供由发电机产生的电力)。图11显示改进之后的发电厂I。新的有效部分15和为新冷却器22的新非有效部分重叠；特别地，新冷却器22 (水平冷却器)布置在新的有效部分15的上方。
另外，提供新的衬套系统26和新的励磁机19 ;它们比原始衬套系统25和励磁机9
短。 此外，图10中显示的发电机的两个原始风扇24已被一个风扇27替换；8卩，风扇24之一已被一个风扇27替换,并且另一个风扇24未被替换。以上的例子显示原始有效部分7和原始非有效部分(诸如，齿轮箱8、励磁机9、冷却器10、风扇24、衬套系统25)优选地在轴向上连接。在这种情况下，新的更大的有效部分15在轴向上比原始有效部分7大。当新的非有效部分比原始非有效部分小时，新的非有效部分能够在轴向上比原始非有效部分短(如图1-7中的励磁机以及图10-11中的励磁机和衬套系统所示)。当新的有效部分15和新的非有效部分重叠时，新的非有效部分优选地布置在新的有效部分15的上方(诸如，图10-11中的冷却器)。图12和13显示本发明的优选实施例；在这个实施例中，相同的标号也指示与已经描述的元件相同或相似的元件。在这个实施例中，原始发电机(12)具有有效部分7，有效部分7具有压迫有效部分7内的压缩空气以对它进行冷却的压缩机28 (或风扇)。有效部分7连接到蒸汽涡轮机3和励磁机9。如图中所示，有效部分7和压缩机28被容纳在机座6内，但励磁机9和蒸汽涡轮机3位于机座6外面。图13显示改进之后的发电机。在这种情况下，原始有效部分7已经被新的更大的有效部分15替换，并且原始压缩机28已经被在新的有效部分15上方连接的冷却器(诸如，例如水平冷却器22)替换。因此，在这个例子中，为压缩机28的原始非有效部分已经被具有相同冷却功能的不同的非有效部分O替换。原始励磁机9可以被替换或者不被替换，并且在任何情况下，它位于机座6的外面。同样地，蒸汽涡轮机3也能够被替换或者不被替换，并且它位于机座6的外面。图14和15显示该方法的另一实施例；在这个实施例中，相同的标号也指示与已经描述的元件相同或相似的元件。特别地，图14显示改进之前的发电机4的例子，该发电机4具有容纳在机座6内的原始有效部分7和原始非有效部分(励磁机9)。图15显示改进之后的发电机，该发电机具有容纳在机座6内的新的有效部分15和位于机座6的外面的新的非有效部分(新的励磁机9)。发动机的升级能够通过改善发动机操作来实现，例如，增加燃气涡轮机内循环的热气的温度或者改善蒸汽涡轮机内循环的蒸汽的特征。另一方面，能够替换发动机的组件，例如能够替换燃气涡轮机和/或蒸汽涡轮机的定子和/或转子叶片，和/或能够替换燃气涡轮机压缩机的定子和/或转子叶片。不管怎样，在优选实施例中，通过替换发动机实现升级发动机(即，替换整个发动机)。根据这种方法改进发电厂证明是非常时间和成本有效的，这是因为能够重新使用机座或者不需要重新设计机座(如果不重新使用机座)。当然，可以彼此独立地提供所描述的特征。
在实践中，能够根据要求和现有技术的状态任意选择使用的材料和尺寸。参考标号I发电厂2燃气涡轮机3蒸汽涡轮机4发电机 5 底座6 机座7有效部分8齿轮箱9励磁机10冷却器11 凹坑12机座底座13 轴承15新的有效部分167的占用空间1715的占用空间189的占用空间19新的励磁机2019的占用空间21新的齿轮箱22新的冷却器24 风扇25原始衬套系统26新的衬套系统27新的风扇28压缩机
权利要求
1.一种用于改进发电厂(I)的方法，发电厂(I)包括连接到至少一个发动机(2，3)的发电机(4),发电机⑷包括 -原始有效部分(7)，用于产生电力， -原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)，与原始有效部分(7)协作， -机座(6)，原始有效部分(7)和原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)被容纳在机座(6)中， 该方法包括下述步骤 -去除原始有效部分(7)， -去除原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)， -提供新的有效部分(15)，新的有效部分(15) -比原始有效部分⑵大， -在以前由原始有效部分(7)占据的区域上至少部分地延伸， -在以前由原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)占据的区域上至少部分地延伸， -被容纳在机座出)内。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，提供替换原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)的新的非有效部分(19，21，22，26，27)，其中，新的非有效部分(19，21，22，26，27)比原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)小。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，提供替换原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)的新的非有效部分(19，21，22，26，27)，其中，新的有效部分(15)和新的非有效部分(19，21，22，26，27)至少部分地重叠。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，提供替换原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)的新的非有效部分(19，21，22，26，27)，其中，新的非有效部分(19，21，22，26，27)至少部分地位于机座(6)的外面。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)未被替换。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)与原始有效部分(7)相邻。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，原始有效部分(7)和原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)在轴向上连接。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，新的更大的有效部分(15)在轴向上比原始有效部分(7)长。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，新的更小的非有效部分(19，21，22，26，27)在轴向上比原始非有效部分(8,9,10,24,25,28)短。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，至少部分地重叠的新的有效部分(15)和新的非有效部分(19，21，22，26，27)使新的非有效部分(19，21，22，26，27)至少部分地布置在新的有效部分(15)的上方。
11.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，新的非有效部分(19，21，22，26，27)位于机座(6)内ο
12.如权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)和新的非有效部分(19，21，22，26，27)包括 -用于有效部分的冷却器，和/或 -励磁机，和/或 -齿轮箱，和/或 -风扇(24)，和/或 -压缩机，和/或 -衬套结构。
13.如权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)被具有相同功能的不同的新的非有效部分(19，21，22，26，27)替换。
14.如权利要求I所述的方法，其特征在于，机座(6)包括具有用于定子的机座底座(12)的凹坑(11)和用于发电机⑷的转子的轴承(13)。
15.如权利要求I所述的方法，其特征在于，升级所述至少一个发动机(2，3)。
全文摘要
一种改进发电厂(1)的方法包括下述步骤去除原始有效部分(7)；去除原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)；提供新的有效部分(15)，新的有效部分(15)比原始有效部分(7)大，并且在以前由原始有效部分(7)占据的区域上至少部分地延伸，在以前由原始非有效部分(8，9，10，24，25，28)占据的区域上至少部分地延伸，并且被容纳在机座(6)内。
文档编号H02K5/00GK102624147SQ20121002309
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年1月26日
发明者A·勒施, D·托伊费尔, L·达历山德罗 申请人:阿尔斯通技术有限公司