CN101010490A - 蒸汽轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级式蒸汽轮机(1)，它在其第一级部分(7)之后具有一个第二MD调节轮(27)，在超负荷运行时可以对该第二MD调节轮施加附加蒸汽(31)。按照本发明的蒸汽轮机(1)不仅在部分负荷范围内而且在额定工作点及高的超负荷情况下均能以稳定的高效率运行。

Description

蒸汽轮机
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的蒸汽轮机。
背景技术
蒸汽轮机应该能够可靠地在一个尽可能大的功率范围内且以恒定高的效率运行。传统结构形式的蒸汽轮机不能够完全满足这些要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种蒸汽轮机，该蒸汽轮机不仅在标准运行情况下而且在以明显低于额定功率的功率来运行的部分负荷范围内都可以以良好的效率运行。此外，本发明的蒸汽轮机在超负荷运行时也具有良好的效率。
上述技术问题按照本发明通过权利要求1的特征部分特征得以解决。
由于在超负荷运行中可以向蒸汽轮机中投入附加的蒸汽以及对所述第二MD调节轮加载该附加的蒸汽，所以能够在不明显损失效率的情况下显著提高按照本发明的蒸汽轮机的功率。
通过在所述MD调节轮之后顺利地混合又加入的蒸汽来影响对过程的优化。业已表明，在高的新蒸汽状态(HD蒸汽)可以在超负荷运行中处理四倍的质量流，而不会在标准及部分负荷运行时明显损失效率。
这主要通过以下方式达到，即，恰当地分配所述两股蒸汽流以及将所述调节轮和各级组设计为，使得在所述MD调节轮的轮腔内两股蒸汽流近似具有相同的蒸汽参数。来自两股蒸汽流的不同蒸汽温度是可以接受的。
将汽轮机结构设计为具有优选的附加MD调节轮，而该附加MD调节轮通过喷嘴供汽，这在高蒸汽流量检测(Dampfpesometer)时具有重要意义，因此完全可以采用HD调节轮，而不必费事地对内壳进行结构设计。
按照本发明在蒸汽轮机的第一级部分与第二级部分之间的一个腔室内布设带有所属可控制的喷嘴的第二调节轮不仅可以成功地应用于转鼓式汽轮机中，而且可以应用于冲动式汽轮机中。
本发明可以在具有冲动式叶片的汽轮机和具有反动式叶片的汽轮机中同样成功地应用于汽轮机的多级中。
所述HD调节轮及MD调节轮不仅可以设计成单圈式的，而且可以设计成双圈式的(Curtisrad复速级叶轮)。
具有HD调节轮和后续的级部分的汽轮机结构通常是最优的。但是该结构不是本发明必需的。所述HD调节轮也可以作为具有一个可能的内机壳和一个在旁通/内旁通运行中的节流调节器件的级部分来代替、或者作为两者的组合来代替HD调节轮和在内机壳中的旁通运行。基本原理没有改变，因为所述带有喷嘴的MD冲动级叶轮(Implusrad)可以通过从HD进入状态到所选择的最佳MD状态之间的压力降在要求提高功率时另外投入使用。所述的带有喷嘴的MD冲动级叶轮的原理也可以作为在现有汽轮机内的补充装备或改装。如果要使蒸汽轮机在超负荷运行状态下运行，则按照本发明通过后接的另外集成的冲量级由所需的HD蒸汽来引入所要求的或所期望的超负荷功率。通过传统的喷嘴控制实现供应该附加的HD蒸汽，使得该冲动级叶轮象自由调节轮那样通过喷嘴在定压运行中引入附加的功率。该附加功率从HD蒸汽状态与在MD调节轮之后的局部蒸汽状态之间的焓差与待优化的蒸汽量中得出。
附图说明
本发明的其他优点和有利的扩展设计可以从下面的附图、其说明书以及权利要求书中得知。所有的在附图、说明书以及权利要求书中所公开的特征，不论是单独采用或者是相互组合都是本发明的思想。附图中：
图1表示按照本发明的蒸汽轮机的一种实施方式的纵剖视图；
图2表示带有一组可控制的喷嘴的调节轮的一种实施方式。
具体实施方式
图1以纵剖视图表示出带有机壳3和转子5的蒸汽轮机。该蒸汽轮机1具有第一级部分7和第二级部分9。
所述级7和9的每个级由固定在转子5上的一组工作叶片11和一组导向叶片13构成，所述导向叶片通常通过导向叶片支承件固定在蒸汽轮机1的机壳3上。为了清楚起见，在图1中不是所有的工作叶片以及也不是所有的导向叶片都标注有附图标记。沿流动方向在第一级部分7之前在转子5上固定一个第一调节轮15。在图1中未具体示出的调节轮15的工作叶片设计为冲动式叶片。
在所述第一调节轮15的紧邻之处设有一个喷嘴环17，该喷嘴环17具有沿圆周分布的多个喷嘴19。通过具有分管道21a和21b的新蒸汽管道21对该喷嘴环17施加蒸汽。在分管道21a和21b中分别设有第一调节阀23。通过可控制的喷嘴19将送往喷嘴环17的新蒸汽导引到第一调节轮15上以及接下来使新蒸汽进入到一个由转子5和机壳3限定的第一轮腔25内。
随后新蒸汽(在图1中未示出)到达蒸汽轮机1的第一级部分7中以及在那里膨胀。
在与第一级部分7的连接端内，在转子5上设有一个第二MD调节轮27。该MD调节轮27在此处所示出的实施方式中同样设计为冲动级叶轮。该第二MD调节轮27通过一个或多个喷嘴19(在图1中仅示出一个喷嘴)被施加附加的蒸汽以及由此如第一调节轮级那样在定压运行中起作用。上述附加的蒸汽(在图1中以箭头31表示)在进入到第二级部分9之前与所述从第一级部分7中流出的已部分膨胀的新蒸汽混合。该部分膨胀的新蒸汽在图1中用附图标记33表示。以下将存在于第一级部分7与第二级部分9之间的空间称为第二轮腔35，所述第二MD调节轮27处于该第二轮腔内。
所述喷嘴29同样可控制以及例如可以通过第二调节阀37或者一个未示出的阀门组来优化。通过该第二调节阀37可以调节通过所述喷嘴29向该蒸汽轮机1内输入的附加蒸汽的输入量。
在全部蒸汽量流过第二级部分以及在那里膨胀后，废汽通过出口39从该蒸汽轮机1中排出。
在标准运行情况下，亦即当蒸汽轮机以其额定功率运行或者在部分负荷范围内运行时，第二调节阀37或者所述阀门组关闭而蒸汽轮机1如传统的蒸汽轮机那样工作。对该蒸汽轮机1的功率调节仅通过第一调节轮15或者通过对控制该第一调节轮15的供汽的喷嘴19进行控制来实现，这些喷嘴19。在额定或标准运行状态以及部分负荷运行状态下对蒸汽轮机1的功率调节可以从现有技术中清楚地获知以及因此不再结合本发明作具体解释。有利的是，在进行该功率调节时在额定负荷时与部分负荷运行时一样在不象内机壳、具有中央入流口或类似结构的汽轮机那样明显增加结构成本的条件下使蒸汽轮机1保持不变的良好效率。
如果现在蒸汽轮机1要以超负荷运行，则按照本发明打开第二调节阀37或者未示出的阀门组，使得附加蒸汽可以通过喷嘴29流到所述第二调节轮27上。在此将所述喷嘴29设计并优化为，使得该附加蒸汽31的蒸汽状态尽可能与所述已部分膨胀的新蒸汽33的蒸汽状态相对应，由此在所述第二轮腔35内可以良好而顺利地使这两种分蒸汽流混合。所述已部分膨胀的新蒸汽33可能由于规定在第二调节轮27与蒸汽轮机1的机壳3之间更大的距离而或多或少无阻碍地绕流该第二调节轮27。
在该绕流运行中的整流损失(Ventilstroemverluste)通过一种常用的通风保护装置(Ventilationsschutzeinrichtung)得以降低。如果该通风保护装置不够用，则推荐通过所述第二调节阀37进行混合。
两股分蒸汽流31和33现在流过所述第二级部分9以及在那里对转子5作功或发出功率。在恰当地设计了第一级部分7和第二级部分9以及第一调节轮15连同其喷嘴19和第二调节轮27连同其喷嘴29的情况下，与蒸汽轮机1的设计点相比在超负荷运行中可以转换四倍的蒸汽流。这导致相应明显更好地提高蒸汽轮机的功率，而不会使蒸汽轮机明显有效率损失。
因此利用按照本发明的蒸汽轮机1可以实现，部分负荷运行的蒸汽轮机1在额定负荷直至超负荷运行期间以良好的近似恒定的效率运行。
在图2中以正视图示意地表示出第二调节轮27及其喷嘴29。该第二调节轮27具有在图2中仅简略示出的工作叶片39。在图2所示的实施方式中，将三个喷嘴29(在该文献中也称为喷嘴段)安置成，使得可以通过喷嘴29的出口对第二MD调节轮27的工作叶片39施加附加的蒸汽。为此在一个入流箱41与所述喷嘴29之间分别设有一个阀门43。视打开多少个阀门43而定，大量附加蒸汽或多或少地通过喷嘴29流到第二MD调节轮27上以及随后与所述部分已膨胀的新蒸汽(见图1中的附图标记33)相混合。

Claims (6)

1.一种蒸汽轮机，其具有多个级部分(7、9)以及在第一级部分(7)之前设置的用于对蒸汽轮机进行功率调节的装置，其特征在于，在所述第一级部分(7)之后设有一个带喷嘴(29)的第二MD调节轮(27)。
2.按照权利要求1所述的蒸汽轮机，其特征在于，所述在第一级部分(7)之前设置的用于对蒸汽轮机进行功率调节的装置设计为带有喷嘴环(17)和多个可控制的喷嘴(19)的调节轮(15)。
3.按照权利要求1或2所述的蒸汽轮机，其特征在于，所述第一调节轮(15)和/或第二MD调节轮(27)设计为平衡压力叶轮、尤其是复速级叶轮结构形式或者设计为冲动级叶轮。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的蒸汽轮机，其特征在于，可通过一组可控制的喷嘴(29)对所述第二调节轮(27)施加来自新蒸汽管道(21)的附加蒸汽。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的蒸汽轮机，其特征在于，所述蒸汽轮机(1)设计为冲动式汽轮机。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的蒸汽轮机，其特征在于，所述蒸汽轮机(1)的级部分(7、9)具有冲动式叶片或反动式叶片。
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