CN100420835C - 用于冷却涡轮机的方法以及实施该方法的涡轮机 - Google Patents

用于冷却涡轮机的方法以及实施该方法的涡轮机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于冷却一涡轮机中的承受热负荷的区域的方法和装置，所述涡轮机具有一新蒸汽输入管(9)、一流入区域(17)、一壳体(2)和一废蒸汽区域(7)，其中，在工作运行时，一流动介质流过所述涡轮机并且在所述废蒸汽区域(7)中流出，按照本发明，从所述新蒸汽输入管(9)中分出来的部分流动介质在进入到所述涡轮机(1)中之前被导向所述废蒸汽区域(7)并且在那里借助于一热交换器(8)被冷却并且通过所述流入区域(17)进入到所述涡轮机(1)中，其中，处于所述流入区域(17)中的承受热负荷的区段通过由此被冷却的流动介质冷却，所述热交换器(8)位于所述涡轮机(1)的废蒸汽区域(7)内。

Description

用于冷却涡轮机的方法以及实施该方法的涡轮机
技术领域
本发明涉及一种用于冷却一涡轮机中的承受热负荷的区域的方法以及实施该方法的涡轮机，所述涡轮机具有一新蒸汽输入管、一流入区域、一壳体和一废蒸汽区域，其中，在工作运行时，一流动介质流过所述涡轮机并且在所述废蒸汽区域中流出。
背景技术
在涡轮机结构中，尤其是在蒸汽轮机结构中，必须采用其温度在新蒸汽气压下低于新蒸汽温度的蒸汽来冷却承受高热负荷的区域。所述新蒸汽气压是一可进入到涡轮机的流入区域中的流动介质的压强。所述新蒸汽温度相当于一流动介质在进入涡轮机的入口处所具有的温度。
在目前的涡轮机中具有上述温度和压强特征值的冷蒸汽无法由涡轮机本身提供。
通常，所需要的冷蒸汽通过一独立的管道导向所述涡轮机。在具有多级过热器的涡轮机中，冷蒸汽大多在最后一级的过热器前从一配属的蒸汽锅炉中获取并且在一单独的管道中向所述涡轮机导送。这一技术方案的缺点在于，另外增加了一单独管道的成本费用。此外，由于直接依赖于所述蒸汽锅炉，因此所述冷蒸汽系统的设计尺寸取决于蒸汽锅炉参数，以及当冷蒸汽供应出现故障时同时导致冷却作用停止。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于冷却涡轮机中的承受热负荷区域的方法，利用该方法制备所述冷蒸汽时不容易发生故障。此外，本发明还提供了一种应用上述冷却方法的涡轮机。
本发明有关方法的技术问题是通过一种用于冷却涡轮机中的承受热负荷区域的方法得以解决，该涡轮机具有一新蒸汽输入管、一流入区域、一壳体和一废蒸汽区域，其中，在工作运行时，流动介质流过所述涡轮机并且从由所述涡轮机的壳体限定出的所述废蒸汽区域中流出，按照本发明，从所述新蒸汽输入管中出来的一部分流动介质在进入到所述涡轮机中之前首先流到一位于所述涡轮机的废蒸汽区域内的热交换器中被冷却，然后流入到所述涡轮机的流入区域中，其中，处于所述流入区域中的承受热负荷的区域自动地仅仅通过所述从所述新蒸汽输入管中分流出来的并已被冷却的那部分流动介质冷却。
通过这种方法可以制备冷蒸汽，而无须使用其他的外部管道来输入冷蒸汽。所述冷蒸汽就象是由涡轮机本身制造的。此外，通过所述热交换器位于所述涡轮机的废蒸汽区域内，可以达到，无须采用外部冷却源来作为冷却源。由此可以说形成一自给自足的系统。
在所述方法的一个有利的扩展设计中，将一截止阀设置在所述新蒸汽输入管中并且将直接引向所述废蒸汽区域的部分流动介质在所述截止阀之后分流出来。由此创造了这样的可能性：在发生故障时通过操纵所述快速关闭阀来快速中断向所述涡轮机输送蒸汽。
在所述方法的一个有利的扩展设计中，所述涡轮机具有一热交换器，该热交换器的特点是，流过该热交换器的部分流动介质被冷却到至少比所述新蒸汽的温度降低10℃。该热交换器尤其可以具有这样的特点，即，流过该热交换器的部分流动介质被冷却到至少比所述新蒸汽的温度降低20℃。
在所述方法的一个有利的扩展设计中，所述涡轮机具有一推力平衡活塞，将在该方法中制造的冷蒸汽导向所述承受热负荷的推力平衡活塞。由此可以实现在无需其他冷蒸汽导管的情况下自动地冷却承受热负荷的构件、如所述推力平衡活塞。
本发明有关装置的技术问题通过一种涡轮机得以解决，其具有可被自动冷却的内部部件，该涡轮机包括：
-可供流动介质流过用的一新蒸汽输入管，流动介质通过该新蒸汽输入管流入涡轮机后流过该涡轮机，并流入到一个被所述涡轮机的一壳体限定出的废蒸汽区域中；
-从所述新蒸汽输入管的分流点分出的一分支管，用于分流出一部分流动介质到一个设置在所述涡轮机的废蒸汽区域中的热交换器中；
-设置在该热交换器下游的一输入管，它通入到所述涡轮机的一流入区域中，以提供冷却后的蒸汽到所述涡轮机的一承受热负荷的区域。
通过这种新型的冷蒸汽输入管的布设结构可以实现无需设置外部管道地制备冷蒸汽。所述冷蒸汽就象是由涡轮机本身制造的。此外，通过将所述热交换器安置在所述涡轮机的废蒸汽区域内，可以达到，无须采用外部冷却源来作为冷却源。由此可以说形成一自给自足的系统。
在所述装置的一个有利的扩展设计中，一截止阀位于所述新蒸汽输入管中，其中，紧接着在所述截止阀之后是所述新蒸汽输入管通向热交换器的分流点。由此可以达到：在发生故障时中断新蒸汽的输入以及进而中断输送冷蒸汽。
在所述装置的另一个有利的扩展设计中，所制造的冷蒸汽直接通向所述涡轮机的一推力平衡活塞。由此可以有针对性地冷却在一涡轮机中的承受热负荷的区域。
附图说明
下面借助于附图对本发明的实施方式予以详细说明。附图中：
图1是一涡轮机的横剖视图，
图2是生成冷蒸汽的原理简图。
对于相同的构件或功能相同的构件采用了相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出一涡轮机1。所述涡轮机1具有一壳体2。这样来安置一内壳体3，使得一根轴4可在所述内壳体3中旋转。所述内壳体3带有一些导向叶片5。所述轴4则带有一些工作叶片6。在所述废蒸汽区域7内安装一热交换器8。所述热交换器8也不一定必须安置在所述涡轮机1的废蒸汽区域内。
所述新蒸汽从一未示出的蒸汽锅炉经过所述新蒸汽输入管9被送往所述涡轮机1。在所述分流点10上，一部分新蒸汽被引向所述热交换器8。所述新蒸汽在该分流点10处分流前的温度可达565℃，压强可达250bar。剩余的新蒸汽，即未引向所述热交换器8的新蒸汽通过一管道11进入到所述涡轮机1中。此时，所述新蒸汽到达所述新蒸汽流入区域12中，所述流动介质从新蒸汽流入区域12沿轴向13流动通过所述导向叶片5和工作叶片6。在经过最后的由一圈导向叶片5和一圈工作叶片6构成的叶片组14后，所述被冷却和膨胀减压的新蒸汽到达所述废蒸汽区域7中。此时温度可能为330℃。压强可能为55bar。
这样设计所述热交换器8，使得所述经过热交换器8出来的流动介质与进入到该热交换器中之前的流动介质相比被冷却降低了至少10℃，尤其是20℃。
所述由此被冷却的新蒸汽通过所述排出管16进入到所述涡轮机1的流入区域17中。该流入区域17通过一个导向叶片环18与所述新蒸汽流入区域12分开，使得所述从排出管16中出来的被冷却的新蒸汽到达所述流入区域17。所述被冷却的新蒸汽从那里到达被施加热负荷的推力平衡活塞19或其他的承受热负荷的区域。在所述流入区域17中的轴4的承受热负荷的区域通过冷却后的新蒸汽来冷却。
图2为所述冷却结构的原理简图。新蒸汽通过一新蒸汽输入管9流向所述涡轮机1。所述新蒸汽输入管9具有一截止阀20。所述截止阀20安装在一分流点10前。所述分流点10通过一通往所述热交换器8的输入管15对新蒸汽分流。所述被分流的新蒸汽在所述热交换器8中被冷却以及通过所述排出管16到达所述流入区域17中。用箭头21表示所述冷蒸汽21的流动方向。该冷蒸汽21围绕着所述推力平衡活塞19流动，因此对该承受热负荷的区域进行了冷却。通过一个导向叶片环18使所述流入区域17与所述新蒸汽流入区域12分开。
所述通过新蒸汽输入管9的部分新蒸汽通过所述管道11达到所述涡轮机1中，该新蒸汽通过在图中未示出的导向叶片5和工作叶片6沿箭头方向22流过所述涡轮机1并且在所述废蒸汽区域7中从涡轮机1中出来。这样来安设所述导向叶片环18，使得可以将所述冷蒸汽导入到涡轮机1中。在此，为了获得一驱动压差，在所使用的热交换器8中的压力损失必须比通过该导向叶片环18的压力损失小。所述处于涡轮机1的废蒸汽流23中的热交换器8使通过所述输入管15输入的新蒸汽冷却下来并且将多余热量释放到废蒸汽中，需要的话，也可以被储存在一未示出的后续中间过热器中。因此不会发生另外的热量损失。
所述为冷却所需的新蒸汽可在所述截止阀之后获取。这使得所述整个系统可以自动调节，也就是说，不再需要附加的截流或调节装置。因此该用于冷却的方法不依赖于一未示出的蒸汽锅炉或其他组件。换句话说，所必需的冷蒸汽由涡轮机本身产生，因此不再依靠外部组件。这一方案既简单又经济，因为利用一安装在所述输入管15内的热交换器8就可制造出冷蒸汽。

Claims (8)

1. 一种用于冷却涡轮机(1)中的承受热负荷的区域的方法，所述涡轮机具有一新蒸汽输入管(9)、一流入区域(17)、一壳体(2)和一废蒸汽区域(7)，其中，在工作运行时，流动介质流过所述涡轮机并且从由所述涡轮机(1)壳体(2)限定出的所述废蒸汽区域(7)中流出，其特征在于，从所述新蒸汽输入管(9)中出来的一部分流动介质在进入到所述涡轮机(1)中之前首先流到一位于所述涡轮机(1)的废蒸汽区域(7)内的热交换器(8)中被冷却，然后流入到所述涡轮机(1)的流入区域(17)中，其中，处于所述流入区域(17)中的承受热负荷的区域自动地仅仅通过所述从所述新蒸汽输入管(9)中分流出来的并已被冷却的那部分流动介质冷却。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述通向热交换器(8)的部分流动介质在一位于所述新蒸汽输入管(9)中的截止阀(20)之后分流出来。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，被所述热交换器(8)冷却后的所述部分流动介质的温度至少比所述新蒸汽低10℃。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，被所述热交换器(8)冷却后的所述部分流动介质的温度至少比所述新蒸汽低20℃。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，被所述热交换器(8)冷却后的所述部分流动介质被导向一推力平衡活塞(19)。
6. 一种涡轮机(1)，其具有可被自动冷却的内部部件，该涡轮机(1)包括：
-可供流动介质流过用的一新蒸汽输入管(9)，流动介质通过该新蒸汽输入管(9)流入涡轮机(1)后流过该涡轮机(1)，并流入到一个被所述涡轮机(1)的一壳体(2)限定出的废蒸汽区域(7)中；
-从所述新蒸汽输入管(9)的分流点(10)分出的一分支管(15)，用于分流出一部分流动介质到一个设置在所述涡轮机(1)的废蒸汽区域(7)中的热交换器(8)中；
-设置在该热交换器(8)下游的一输入管(16)，它通入到所述涡轮机的一流入区域(17)中，以提供冷却后的蒸汽到所述涡轮机(1)的一承受热负荷的区域。
7. 如权利要求6所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述新蒸汽输入管(9)在所述分流点(10)的上游具有一截止阀(20)。
8. 如权利要求6或7所述的涡轮机(1)，其特征在于，设置在所述热交换器(8)下游的所述输入管(16)通向一推力平衡活塞(19)。
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