[发明专利]用于在加载过程期间操作涡轮机的方法

说明书

技术领域

本申请涉及2010年12月16日提交的共同转让的美国专利申请12/969861[GE档案号238811]；2010年12月16日提交的美国专利申请12/969889[GE档案号238821]；以及2010年12月16日提交的美国专利申请12/969906[GE档案号238828]。

本发明大体涉及涡轮机，并且更具体而言，涉及用于增强蒸汽轮机在加载状态期间的操作柔性的方法。

背景技术

蒸汽轮机普遍用于动力装置、发热系统、船舶推进系统和其它热应用和动力应用中。蒸汽轮机典型地包括在预定的压力范围内操作的至少一个区段。这可包括：高压(HP)区段；以及再热(RH)或中压(IP)区段。容纳在这些区段内的旋转元件普遍安装在轴向轴上。一般来说，控制阀和截流阀分别控制通过HP和IP区段的蒸汽流量。

蒸汽轮机的正常操作包括三种不同的状态，它们是启动、加载和停机。启动状态可看作其中旋转元件开始转动直到蒸汽流过所有区段为止的操作状态开端。一般来说，启动状态不会在特定负载处终止。加载状态可看作其中进入区段的蒸汽的量增加直到蒸汽轮机的输出为大约期望负载为止的操作状态；例如(但不限于)额定负载。停机状态可看作这样的操作状态：其中蒸汽轮机负载减小，并且进入各个区段中的蒸汽流量逐渐停止，而且其上安装了旋转元件的转子减慢到盘车装置(turning gear)速度。

对于在加载操作状态期间操作蒸汽轮机的已知方法存在一些问题。目前已知的方法可为不利地保守的。这些方法不可有效地处理竞争性的物理要求。这里，单个物理要求或参数就可限制整个蒸汽轮机的操作。这些方法可降低操作柔性，需要较大的机械构件，而且潜在地降低蒸汽轮机所输送的净输出。因此，存在对用于提高蒸汽轮机在加载状态期间的操作柔性的方法和系统的期望。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种在加载过程期间使进入涡轮机(102)的蒸汽流量不均衡的方法(400)，方法(400)包括：提供涡轮机(102)，其至少包括第一区段(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)；提供构造成控制进入第一区段(110)中的蒸汽流量的第一阀(116)，以及构造成控制进入第二区段(112)中的蒸汽流量的第二阀(118)；(420)确定涡轮机(102)是否在加载状态中操作；(430)确定接近涡轮机的各个区段(110，112)的操作边界的容许涡轮操作空间(ATOS)(302)，其中，ATOS(320)结合关于下者中的至少一个的数据：通过各个区段(110，112)的蒸汽流量、各个区段(110，112)的推力极限，以及排气风阻极限；(440)确定与第一区段(110)或第二区段(112)中的至少一个相关联的物理参数的ATOS(302)内的容许范围；(450)调控第一阀(116)，以控制进入第一区段(110)中的蒸汽流量，其中，该调控部分地受物理参数的容许范围限制；(470)调控第二阀(118)，以允许蒸汽流进入第二区段(112)中，其中，该调控部分地受物理参数的容许范围限制；以及其中，ATOS(302)实时地扩大第一区段(110)和第二区段(112)的操作边界，并且在加载状态期间，允许涡轮机(102)的第一区段(110)和第二区段(112)之间有不均衡的蒸汽流量。

权利要求1所述的方法(400)可进一步包括选择速度/负载命令和物理参数之间的最小值的步骤；其中，该最小值确定第一阀(116)和第二阀(118)的期望行程。

涡轮机(102)可具有蒸汽轮机(102)的形式，以及其中，蒸汽轮机(102)包括多个区段(110，112)，各个区段(110，112)均结合有至少一个阀。

物理参数可包括下者中的至少一个：转子推力、转子应力、蒸汽温度、蒸汽压力或排气风阻极限。物理参数的值可由传递函数算法确定，该传递函数算法构造成独立地控制进入第一区段(110)或第二区段(112)中的至少一个中的蒸汽流量。传递函数算法可用来基于ATOS(302)来限制蒸汽流量。传递函数算法可确定蒸汽轮机(102)在加载过程期间的操作空间，以及其中，该操作空间确定HP区段(110)和IP区段(112)的当前操作范围。

方法(400)可基于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。

在本发明的一个实施例中，加载过程可包括多个阶段，以及其中，各个阶段均部分地由当前操作范围确定。这里，该多个阶段包括下者中的至少一个：