CN102575530A - 具有过载控制阀的发电厂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电厂系统(1)以及一种用于运行发电厂系统(1)的方法，其中，在过载管路(10)中设置有可用压力控制器驱控的过载控制阀(12)，其中，所述过载控制阀(12)在旁通控制阀(9)打开之前打开，一旦规定值被超过，所述旁通控制阀就形成在高压蒸汽入口(6)和高压蒸汽出口(8)之间的旁路。

Description

具有过载控制阀的发电厂系统
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有蒸汽发生器和汽轮机的发电厂系统，以及一种根据权利要求5的前序部分所述的用于运行发电厂系统的方法。
发电厂系统通常包括蒸汽发生器以及汽轮机，所述蒸汽发生器和所述汽轮机构造成使得水蒸气的内能转化成机械转动能。由这样的汽轮机驱动的发电机通常对于欧洲市场以50Hz运行，或者对于美国市场以60Hz运行。现代汽轮机被施加具有直至350bar的压强和直至700℃的温度水蒸气。在汽轮机中所需的蒸汽在蒸汽发生器中产生，其中这对于蒸汽发生器的材料和组件而言是一个挑战。特别重要的组件是功率控制装置、压力控制装置和转速控制装置。为了能够在较长的所需时间段上恒定地运行所需的50Hz或60Hz，对于控制装置提出高的要求。发电厂通常对于基载运行而言是需要的，这导致整个系统在较长的时间段上恒定地加负荷。在持续运行中，汽轮机轴的频率以及引入汽轮机的蒸汽的量基本是恒定的。然而可能发生的是，在负载网络中负载突然变化的情况下，施加到发电机上的扭矩传递改变，这可导致汽轮机的功率突然改变，这应通过控制装置来阻止。汽轮机的功率的突然改变同样由可能的干扰产生。
通常，发电厂以恒压模式、滑压模式或功率模式来运行。在负载网络中的负载突然变小的具体情况中，汽轮机必须将更小的扭矩传递到发电机上。这可由以下转化而成，即，将为了到汽轮机中的输送而设置的阀关闭，或者方法是：蒸汽发生器提供具有更低压力的更少的蒸汽量。
在现今的发电厂中，压力控制装置如此地构造，使得在高压蒸汽系统中的新蒸汽压力在汽轮机起动期间被带到固定的压力值上。通常，旁通管路如此地设置，使得汽轮机的高压蒸汽入口与汽轮机的高压蒸汽出口流体地连接。
从标称功率到自身需要或者到空转的甩负荷称为故障。在此，不仅新蒸汽调节阀，而且排放调节阀(Abgang-Stellventil)迅速关闭。然而，因为蒸汽发生器不能如此快地降低功率，所以必须将多余的蒸汽导引通过汽轮机。对此，设置在旁通管路中的旁通控制阀打开，由此将多余的蒸汽导引通过汽轮机。当压力在全负荷情况下上升超过规定值时，过载控制阀在旁通控制阀打开之前打开。然而，绕着汽轮机导引的多余的蒸汽不再用于膨胀做功，由此发电厂的效率总体上降低。旁通控制阀工作为使得将旁通管路的压力规定值在滑压线之上进行引导。在压力升高超过所选择的容限时，旁通控制阀打开，并且向上界定压力，这导致功率损耗。
发明内容
在这一点上提出本发明，本发明的任务是，进一步开发发电厂系统，使得功率损耗进一步减小。
对此，依据本发明提出，设置过载管路，所述过载管形成在蒸汽发生器和汽轮机的过载级之间的流体连接，并且设置布置在过载管路中的过载控制阀，该过载控制阀通过压力控制器来驱控。
本发明的优点尤其在于，从现在开始，在压力控制和全负荷的情况下，多余的蒸汽不再必须通过旁通管路引导通过汽轮机，而是通过过载管路引导到汽轮机中，即到过载级。在过载级之后，所导入的蒸汽膨胀做功地转化成转动能。这应由以下实现，即，当压力在全负荷情况下上升超过规定值时，在旁通管路中的旁通控制阀打开之前打开过载控制阀。由此，过载管路作用为一种旁通站，由此取代将蒸汽无用地引导通过汽轮机地，将蒸汽导引到汽轮机中。
有利的改进方案在从属权利要求中提出。在一种有利的改进方案中，汽轮机构造成使得与过载管路流体地连接的过载级如此地构造，使得流入的蒸汽膨胀做功地转化。由此，实现蒸汽的热能的优化的充分利用，以便由此提高发电厂的效率。
根据权利要求5来解决针对方法的任务。根据泵发明的方法的基本特征是，驱控过载控制阀的压力控制器构造成可以设置规定值，并且在超过规定值的情况下，当过载控制阀已打开时才打开旁通控制阀。
有利的是，过载控制阀在部分负荷和/或全负荷的情况下打开。
通过根据本发明的发电厂系统及根据本发明的用于运行发电厂系统的方法，发电厂总体上可以更灵活地运行，因为不仅在功率控制模式中而且在预压模式中，可在任意功率下驱控过载控制阀。另一优点是，起动损耗和功率损耗更小，因为取代蒸汽无用地经过汽轮机进入到冷凝器中地，过载控制阀将蒸汽导入到汽轮机中。
借助于实施例在附图中详细阐释本发明。其中示出：
图1示出发电厂系统的原理草图；
图2示出曲线图。
根据图1的发电厂系统1包括汽轮机2，其中，所述汽轮机包括高压部分涡轮机2a和中压部分涡轮机2b和低压部分涡轮机2c。通过蒸汽发生器3，新蒸汽通过新蒸汽管路4通过新蒸汽控制阀5达到高压部分涡轮机2a的高压蒸汽入口6中。除了新蒸汽管路4，发电厂系统1还包括旁通管路7，所述旁通管路将新蒸汽管路4与高压部分涡轮机2a的高压蒸汽出口8流体地连接。在旁通管路7中设置有旁通控制阀9。
此外，发电厂系统1包括过载管路10，所述过载管路将蒸汽发生器3与高压部分涡轮机2a的过载级11流体地连接。在过载管路10中设置有过载控制阀12。
通常情况下，过载控制阀12和旁通控制阀9是关闭的，其中新蒸汽控制阀5打开并且通过未详细示出的压力控制器或功率控制器来驱控。
从高压部分涡轮机2a流出的蒸汽称为冷的再热蒸汽，并且在再热器13中再次加热。从再热器13流出的蒸汽称为热的再热蒸汽14。所述热的再热蒸汽14经过中压控制阀15流到中压部分涡轮机2b中，并且在那里膨胀做功地转化。从中压部分涡轮机2b流出的蒸汽通过中压流出管路16与低压部分涡轮机2c的低压蒸汽入口17流体地连接。从低压部分涡轮机2c流出的蒸汽通过低压流出管路18引导到冷凝器19处，在那里转化成水，并且最后通过给水泵20引导到蒸汽发生器3，由此结束水蒸气循环。从热能转化成旋转能的蒸汽驱动轴21，所述轴再驱动发电机22，所述发电机最后提供电能。
新蒸气控制阀5、过载控制阀12和旁通控制阀9同样分别设置在固有的独立的压力调节器上。在此，主管过载控制阀12的压力控制器构造成能够设置规定值，并且在超过所述规定值的情况下，在旁通控制阀9打开之前打开过载控制阀12。在这种情况下，过载控制阀12通常在全负荷的情况下打开。
取代无用地在高压部分涡轮机2a处引导通过旁通管路7的方式，通过过载级11流入的蒸汽以做功方式进行转化。在这种情况下，发电厂系统的效率由此进一步得到提高。
为了控制，将过载控制阀12的新压力特征曲线置于高压部分涡轮机2a的滑压特征曲线和高压旁通特征曲线之间。当新蒸汽压力上升超过该新压力特征曲线时，打开过载控制阀12而不是旁通控制阀9。过载控制阀12接着控制由新压力特征线规定的压力。由此，新蒸汽通过过载控制阀12在高压部分涡轮机2a中被使用，而不是无用地经过汽轮机2导引到冷凝器19中。
存在如下两种由蒸汽发生器生成的新蒸汽不能由汽轮机完全使用的运行情况。一种情况是新蒸汽在发电厂从静止状态进行到额定工作或者说额定转速的起动，另一种情况是在标称工作中出现部分或完全的减载。在这种情况下，涡轮机组尽可能快地匹配于新的要求，然而其中蒸汽发生器仅能带有延迟地跟随。在这段时间期间，由锅炉持续地产生蒸汽，直至蒸汽压力控制器再度操控整个蒸汽发生过程。未接纳的蒸汽量或者可以导入到大气中，或者可以存在如下可行方案，即，蒸汽可通过快速反应的旁通站从汽轮机分离并且流到冷凝器中。由此获得封闭的蒸汽控制回路，从所述回路中不再损失蒸汽量。
图2示出了与蒸汽质量流相关的压力曲线。在Y轴上绘制出了新蒸汽压力26，并且在X轴上绘制出了蒸汽发生器质量流25。滑压特征曲线27是通常的运行曲线。如果涡轮机阀完全打开，则蒸汽质量流量在标称压力中由涡轮机完全接纳。旁通站的规定值特征线28以压差ΔP在滑压特征曲线27上方延伸。这使得旁通站不过早地打开。当运行压力升高了所述压差时，旁通阀才打开。
根据本发明，滑压特征曲线27和规定值特征曲线28之间容纳有用于过载阀控制的附加的特征线29。附加的特征线29位于滑压特征曲线27上方和规定值特征曲线28下方。当新蒸汽压力在运行中升高到滑压特征曲线27以上，才打开过载控制阀12，并且接着才打开旁通控制阀9。

Claims (8)

1.发电厂系统(1)，具有：
汽轮机(2)的蒸汽发生器(3)；
新蒸汽管路(4)，用于将新蒸汽输送到所述汽轮机(2)中；
过载管路(10)，所述过载管路形成在所述蒸汽发生器(3)和所述汽轮机(2)的过载级(11)之间的流体连接，
其中，在所述过载管路(10)中设置有过载控制阀(12)，
其特征在于，
设置有压力控制器，所述压力控制器构造成用于驱控所述过载控制阀(12)。
2.根据权利要求1所述的发电厂系统(1)，
具有旁通管路(7)，所述旁通管路将所述汽轮机(2)的高压蒸汽入口(6)与高压蒸汽出口(8)流体地连接；
其中，所述旁通管路(7)包括旁通控制阀(9)，并且所述压力控制器构造成，能够设置规定值并且在超过所述规定值的情况下，当所述过载控制阀(12)已打开时，才打开所述旁通控制阀(9)。
3.根据权利要求1或2所述的发电厂系统(1)，
其中，所述汽轮机(2)包括高压部分涡轮机(2a)，并且所述过载管路(10)与所述高压部分涡轮机(2a)的所述输送级(11)流体地连接。
4.根据前述权利要求之一所述的发电厂系统(1)，
其中，所述输送级(11)构造成，使得所述汽轮机(2)将通过所述过载管道(10)流入的蒸汽以做功方式进行转化。
5.用于运行发电厂系统(1)的方法，
其中，所述发电厂系统(1)包括汽轮机(2)、用于将新蒸汽输送到所述汽轮机(2)中的新蒸汽管路(4)和过载管路(10)，其中，通过所述过载管路(10)产生蒸汽发生器(3)与所述汽轮机(2)的过载级(11)之间的流体连接，
其中，在所述过载管路(10)中设置有过载控制阀(12)，
其特征在于，
将压力控制器设置到所述过载控制阀(12)处，所述压力控制器构造成用于驱控所述过载控制阀(12)。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，设置有旁通管路(7)，所述旁通管路将高压蒸汽入口(6)与高压蒸汽出口(8)流体地连接，
其中，设置有旁通控制阀(9)，并且所述压力控制器构造成使得能够设置规定值，并且在超过所述规定值的情况下，所述旁通控制阀(9)在所述旁通控制阀(9)已经打开时才打开。
7.根据权利要求5或6所述的方法，
其中，所述过载控制阀(12)在部分负荷和/或全负荷的情况下打开。
8.根据权利要求5至7之一所述的方法，
其中，通过所述过载管路(10)流入到所述汽轮机(2)中的蒸汽以做功方式膨胀。
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