CN103201463A - 用于使涡轮机组停机的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用于蒸汽轮机设备的涡轮机组停机的方法，具有下述步骤：提供涡轮机组，所述涡轮机组包括蒸汽轮机和发电机，其中发电机具有励磁机和励磁绕组；借助新鲜蒸汽驱动蒸汽轮机并且将发电机功率输出给功率接收器；将发电机从功率接收器脱耦；减小到涡轮机的新鲜蒸汽输送；将发电机切换到部分短路运行，其中借助于励磁机对励磁绕组供应励磁电流，使得发电机作用为蒸汽轮机处的负载，其中励磁电流的大小确定为，使得发电机的由励磁电流引起的损失热量不使所述发电机损伤。

Description

用于使涡轮机组停机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于使涡轮机组停机的方法。

背景技术

在具有蒸汽轮机和发电机的、用于蒸汽轮机设备的涡轮机组运行时可能出现故障情况，所述故障情况使得涡轮机组的停机是必要的。通常通过将发电机与所耦合的电网分离以及降低蒸汽轮机的新鲜蒸汽输送来使涡轮机组停机。然后，从电网中脱耦的发电机随蒸汽轮机空转。在发电机与电网分离并且降低新鲜蒸汽输送之后，存储在涡轮机组中的动能基本上经由在属于蒸汽轮机设备的轴承上的摩擦损失以及经由在蒸汽轮机中的通风损失而下降。因为典型地，摩擦损失和通风损失与存储在涡轮机组中的动能相比是小的，所以涡轮机组具有直至一个小时的长的惯性运转时间。

此外，涡轮机组经历所谓的叶片共振，其中能够造成在属于涡轮机的叶片组处的强烈的振动。这能够导致叶片组的寿命损耗，其中涡轮机组更加缓慢地经历叶片共振能够同样表示更大的寿命损耗。因此，迅速地使涡轮机组停机是值得期望的。

用于加速停机过程的已知措施是中断属于蒸汽轮机设备的冷凝器的真空，由此提高通风损失。然而，在紧急关断时所使用的所述措施中，在叶片组上形成附加的负荷，由此出现还更高的寿命损失。

发明内容

本发明基于下述目的，提供一种用于使蒸汽轮机设备的涡轮机组停机的方法，其中尽可能地避免上述问题并且尤其缩短涡轮机组的惯性运行时间。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的用于使蒸汽轮机设备的涡轮机组停机的方法来实现。本发明的有利的改进形式在从属权利要求中描述。

用于使蒸汽轮机设备的涡轮机组停机的根据本发明的方法具有下述步骤：提供涡轮机组，所述涡轮机组包括蒸汽轮机和发电机，其中发电机具有励磁机和励磁绕组；借助新鲜蒸汽驱动蒸汽轮机并且将发电机功率输出给功率接收器；将发电机从功率接收器脱耦；减小到涡轮机的新鲜蒸汽输送；将发电机切换到部分短路运行，其中借助于励磁机对励磁绕组供应励磁电流，使得发电机作用为蒸汽轮机处的负载，其中励磁电流的大小确定为，使得发电机的由励磁电流引起的损失热量不使所述发电机损伤。

根据本发明，为了缩短直至一个小时的从常规涡轮机组中已知的长的惯性运行时间，提出一种方法，其中发电机用作为用于涡轮机组的动能的降能器。为此，发电机切换到部分短路运行中并且对励磁绕组供应励磁电流，使得获得发电机的制动功率。由此，除了例如由于在属于蒸汽轮机设备的轴承上的摩擦损失和在涡轮机中的通风损失引起的通常出现的能量损失之外，还从涡轮机组中抽出动能，由此制动涡轮机组并且涡轮机组具有显著更短的惯性运行时间。

此外，涡轮机在停机时经历所谓的叶片共振，所述叶片共振能够引起强烈的叶片振动。所述叶片振动引起涡轮机的负荷提高，进而能够引起寿命损耗提高。由于在应用使涡轮机组停机的根据本发明的方法时缩短惯性运行时间，快速地经历叶片共振，并因此在更短的时间段内经历叶片共振。由此，降低由于强烈的叶片共振引起的涡轮机负荷并且有利地最小化随此出现的寿命损耗。

在根据本发明的方法中，发电机优选具有发电机冷却器并且所述方法包括下述步骤：测定发电机冷却器在涡轮机组运行时的发电机冷却器功率；将励磁电流的大小确定为，使得损失热量不超过发电机冷却器功率。此外优选的是，借助于励磁机对励磁绕组供应励磁电流，使得在发电机处出现的损失热量总是相应于发电机冷却器功率。由此，连续精确地从涡轮机组中抽取作为损失热量通过发电机冷却器最大导出的能量。因此，借助于上述发电机冷却器保护发电机免于例如由于其励磁绕组的过热而引起热损伤。因此，在使涡轮机组停机时借助于发电机尽可能大地构成转速梯度，由此尽可能快速地经历叶片共振。

替选地，在根据本发明的方法中，优选借助于励磁机对励磁绕组供应励磁电流，使得涡轮机组在停机时的机械负荷最小化。在此优选的是，对涡轮机组的与经历叶片共振有关的机械负荷的程度进行限定。为了最小化涡轮机组的机械负荷，根据在涡轮机组的构件上出现的机械负荷使发电机运行，尤其在经历叶片共振时得出所述机械负荷。为了将机械负荷保持得低，以匹配于叶片共振的转速梯度来使涡轮机组停机。为此，借助于励磁机对励磁绕组供应励磁电流，使得涡轮机惯性运行良好地进行，由此最小化机械负荷。

在根据本发明的方法中，根据输送给发电机的机械功率和由发电机输出的电端子功率（Klemmenleistung）测定发电机冷却器功率。在此，借助于发电机效率确定发电机冷却器功率。

附图说明

下面，根据附上的示意图详细阐明使涡轮机组停机的根据本发明的方法。其示出：

图1示出关于在发电机处出现的损失热量总是相应于发电机冷却器功率的时间所绘出的不同的功率曲线的变化，和

图2示出关于将发电机的励磁电流大小确定为使得涡轮机组的机械负荷最小化的时间所绘出的不同的功率曲线的变化。

具体实施方式

在图1和2中示出根据本发明的方法的两个不同的实施形式的不同的功率曲线的变化。所述方法涉及使包括涡轮机和发电机的涡轮机组停机。为了借助于涡轮机组产生动能，将新鲜蒸汽输送给涡轮机，所述新鲜蒸汽膨胀进而驱动涡轮机。涡轮机具有与发电机的转子耦联的转子。

发电机还与例如电网的功率用电器耦联。为了使涡轮机组停机，减少向涡轮机的新鲜蒸汽输送并且将发电机与电网分离。常规地，发电机然后随涡轮机以空转运行。

曲线1示出涡轮机组在停机时的转速变化。为了使涡轮机组停机，减少向涡轮机的新鲜蒸汽输送，并且此外将发电机从电网脱耦，由此发电机随轴系以空转运行。此外，涡轮机组的动能的下降借助于在属于蒸汽轮机设备的轴承上的轴承摩擦损失以及借助于涡轮机中的通风损失来实现。在根据曲线1的如此惯性运行的涡轮机组中得出直至一个小时的惯性运行时间。

此外，涡轮机组经历临界转速范围2，在所述临界转速范围中能够在相关联的涡轮叶片组上出现叶片共振。在此，在涡轮叶片组处造成强烈的振动进而造成提高的寿命损耗。曲线3示出涡轮机组在根据本发明的方法以制动的方式停机的情况下的转速。在此，对安装在转子上的励磁绕组加载励磁电流，由此在转子处产生磁场。在发电机的静态绕组上感生出电流，所述电流在发电机部分短路运行中转换成损失热量。

因此根据本发明，发电机设置为涡轮机组上的附加的负载，所述发电机为此以部分短路运行并且由此用作为降能器。在此，发电机产生损失热量，所述损失热量的大小总是借助于发电机的励磁电流确定为，使得发电机不由于过热而受损。

在根据本发明的方法的图1中应用的实施形式中测定关于时间绘制为曲线4的发电机冷却器功率，并且发电机加载有励磁电流，使得发电机的所形成的损失热量总是相应于发电机冷却器功率。在此，发电机的损失热量与发电机的制动功率5相关，所述制动功率本身与励磁电流成比例。因此，借助于励磁电流确定发电机的损失热量或者制动功率5。

因此，在停机的整个持续时间内在涡轮机组上设有附加的负载，所述涡轮机组由此而具有缩短的停机时间6。尤其重要的是，用于以制动的方式停机的能够在图1中识别出的时间段7和用于以非制动的方式停机的时间段8。能够明显看出，借助根据本发明的方法停机的涡轮机组极其更加快速地经历临界转速范围2，即以时间段7经历临界转速范围2，由此借助根据本发明的方法降低涡轮机叶片组的寿命缩短。

在图2中根据关于时间绘出的功率曲线示出根据本发明的方法的一个实施形式，其中发电机制动功率5短暂地超过发电机冷却器功率4，以便在经历临界转速范围2时对涡轮机组进行制动。在此在发电机上形成的损失热量在此不损伤所述发电机，因为借助于励磁电流相应地确定损失热量的大小。即使在根据本发明的方法的所述实施形式中，经过临界转速范围2的以制动的方式停机所需的时间段9也明显短于用于以非制动的方式停机的时间段10。在经历临界转速范围2之后，关断发电机的励磁电流，由此发电机随涡轮机组以空转运行。因此，能够借助于发电机对涡轮机组进行制动，以便尽可能快速地经历临界转速范围。

Claims (7)

1.用于使蒸汽轮机设备的涡轮机组停机的方法，具有下述步骤：

-提供涡轮机组，所述涡轮机组包括蒸汽轮机和发电机，其中所述发电机具有励磁机和励磁绕组；

-借助新鲜蒸汽驱动所述蒸汽轮机并且将发电机功率输出给功率接收器；

-将所述发电机从所述功率接收器脱耦；

-减小向涡轮机的新鲜蒸汽输送；

-将所述发电机切换到部分短路运行，其中借助于所述励磁机对所述励磁绕组供应励磁电流，使得所述发电机作用为所述蒸汽轮机上的负载，其中所述励磁电流的大小确定为，使得所述发电机的由所述励磁电流引起的损失热量不使所述发电机损伤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发电机具有发电机冷却器，所述方法具有下述步骤：

-测定所述发电机冷却器在所述涡轮机组运行时的发电机冷却器功率（4）；

-将所述励磁电流的大小确定为，使得所述损失热量不超过所述发电机冷却器功率（4）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中借助于所述励磁机对所述励磁绕组供应所述励磁电流，使得在所述发电机处出现的损失热量总是相应于所述发电机冷却器功率（4）。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中借助于所述励磁机对所述励磁绕组供应所述励磁电流，使得所述涡轮机组在停机时的机械负荷最小化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中对所述涡轮机组的与经历叶片共振有关的机械负荷的程度进行限定。

6.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中根据输送给所述发电机的机械功率和由所述发电机输出的电端子功率测定所述发电机冷却器功率（4）。

7.根据权利要求2至6之一所述的方法，其中借助于发电机效率确定所述发电机冷却器功率（4）。