CN103717845A

CN103717845A - 包括介于两个壳体之间的推杆装置的涡轮机系统

Info

Publication number: CN103717845A
Application number: CN201280038429.9A
Authority: CN
Inventors: 瓦伦·阿罗拉; 特金德尔·辛格·格雷瓦尔; 阿比马纽·古普塔; 舒瓦迪普·森; 安莫尔·夏尔马
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: EP2554801A1; WO2013017336A1; JP5985634B2; JP2014521870A; US20140248131A1; EP2721261B1; JP2016136026A; CN103717845B; EP2721261A1

Abstract

本发明提出了一种具有推杆装置的涡轮机系统。该涡轮机系统包括：具有第一转子（28）的第一涡轮机（22）；具有第二转子（32）的第二涡轮机（24）；推杆（54），该推杆（54）在第一端（66）联接至第一涡轮机（22）的壳体并且在第二端（68）联接至第二涡轮机（24）的壳体，其特征在于，推杆（54）包括用于控制温度的设备（52、72）。

Description

包括介于两个壳体之间的推杆装置的涡轮机系统

本发明涉及一种用于发电系统的涡轮机系统，并且更具体地涉及一种用于在发电系统中使用的涡轮机系统的推杆装置。

发电系统包括诸如汽轮机系统之类的涡轮机系统，汽轮机系统利用冷凝器使在锅炉中产生的排出蒸汽凝结以驱动涡轮机系统；该蒸汽转变为液态水以再次循环通过该系统。涡轮机系统包括高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机。发电机经由驱动轴联接至低压涡轮机以产生电力。

在发电系统的操作过程中，涡轮机系统被加热。涡轮机的壳体和转子通常由不同材料制成因而不同程度地膨胀。更具体地，转子的热膨胀大于涡轮机的壳体的热膨胀；因此，在涡轮机系统中，中压涡轮机转子的热膨胀传递至低压涡轮机转子。为了补偿涡轮机的壳体与转子之间的膨胀，在中压涡轮机的壳体与低压涡轮机的壳体之间使用推杆。

然而，仍然存在一些不能通过使用现有推杆机构而得以补偿的膨胀差，这导致在涡轮机系统的端部处积累膨胀，因而在涡轮机的设计中需要显著的轴向间隙量。

目前使用的推杆为刚性的，这不允许减小具有两个或三个低压涡轮机构造的转子系中的膨胀差。

因此，本发明的目的是提供如下的一种推杆装置，该推杆装置用于补偿涡轮机的壳体与转子系之间的膨胀差。

该目的通过提供根据权利要求1的涡轮机系统和根据权利要求13的发电系统来实现。

该涡轮机系统包括：具有第一转子的第一涡轮机；具有第二转子的第二涡轮机；推杆，该推杆在第一端联接至第一涡轮机的壳体并且在第二端联接至第二涡轮机的壳体，其特征在于，推杆包括用于控制温度的设备。通过设有控制推杆温度的设备，推杆将在被加热时膨胀并且在被冷却时收缩，由此补偿涡轮机系统中的膨胀差，其中，蒸汽套用于加热推杆。蒸汽在大约300摄氏度下传到蒸汽套中，从而导致杆的加热并导致热膨胀。

在一个实施方式中，电气部件用于控制温度并由此加热推杆。电流经过推杆，由此引起杆的加热，这导致推杆的膨胀。

根据一个实施方式，推杆包括用于冷却的装置，以允许推杆的收缩以及控制推杆的膨胀。

在一个实施方式中，用于冷却的装置为推杆中的通孔；推杆中的通孔允许冷却剂经过推杆，由于允许进行冷却。

在另一实施方式中，冷却剂包括油或来自低压涡轮机排出蒸汽的蒸汽。油是有效的热吸收剂；而且，来自低压涡轮机排气的蒸汽处于相对低的温度并且将允许冷却推杆。

在一个实施方式中，一个或多个阀根据推杆中所需的膨胀量或收缩量而使期望量的冷却剂能够经过推杆的通孔。

在一个实施方式中，涡轮机系统包括用于计算推杆的膨胀差的测量设备。

在另一实施方式中，测量设备构造成向温度控制设备提供信号。测量设备基于膨胀差向温度控制设备提供信号，温度控制设备随后加热或冷却推杆。

现在将参照本发明的附图对本发明的上述特征和其他特征进行陈述。所示出的实施方式旨在说明本发明而不是限制本发明。附图包含以下图，其中，贯穿说明书和附图，相同的附图标记指的是相同的部件。

图1为发电系统的示意图；

图2为涡轮机系的示意图；

图3为具有受温度控制的推杆的涡轮机的示意图；

图4为描绘推杆的感应加热的示意图；以及

图5为带有具有蒸汽套装置的推杆的涡轮机的示意图。

图1示出根据本技术的方面的发电系统1的示意图。发电系统1包括涡轮机系统2或涡轮机系，该涡轮机系统2或涡轮机系包括一个或多个涡轮机。发电系统还包括冷凝器组件4、连接至冷凝器组件4的供给泵8、锅炉10、热源组件12以及联接至涡轮机系统12的发电机6。

诸如燃烧器之类的热源组件12可以包括任何的热源，例如但不限于能够使发电系统1运行的核热源或化石燃料热源。锅炉10联接至也与涡轮机系统2流体连通的热源。

涡轮机系统2——其也可称为涡轮机系——可以以串连流动的布置包括一个或多个涡轮机，例如高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机。一个或多个涡轮机彼此流体连通地联接。涡轮机系统2与冷凝器组件4流体连通地联接并经由至少一个驱动轴操作性地连接至发电机6。冷凝器组件4与锅炉10流体连通，供给泵8促进将冷凝液从冷凝器组件4泵送至锅炉10。热源组件12加热诸如锅炉10中的水之类的工作流体以在锅炉10中产生蒸汽。蒸汽被引导至涡轮机系统2中以驱动涡轮机，这进而开动发电机6以产生电。

图2为涡轮机系统——例如图1的涡轮机系统2——的示意图。在目前设想的构造中，涡轮机系统2包括高压涡轮机20、作为中压涡轮机的第一涡轮机22、第二涡轮机24以及第三涡轮机26。第二涡轮机24和第三涡轮机26为两个低压涡轮机。上述涡轮机布置成彼此流体连通。更具体地，上述涡轮机处于串连流动布置，其中，上述涡轮机的转子彼此操作性地联接。

根据本技术的方面，第一涡轮机22包括第一转子28，第一转子28操作性地联接至第二涡轮机24的第二转子32。第二转子32联接至第三涡轮机26的第三转子34，如图2中所描绘的。

另外，第三涡轮机26的第三转子34经由驱动轴29联接至发电机6。涡轮机系统2还包括设置在第一涡轮机22的轴向上游的高压涡轮机20。高压涡轮机20和第一涡轮机22通过联接件彼此联接。在一个实施方式中，联接件可以包括设置在第一涡轮机22的第一转子28与高压涡轮机20的转子之间的推力轴承30。推力轴承30防止第一转子28在朝向高压涡轮机20的方向上膨胀。更具体地，推力轴承30设置在第一转子28的第二表面处（图2中未示出）。

根据本技术的方面，涡轮机系统包括测量装置40，例如联接至第三涡轮机26的膨胀差（DE）计。更具体地，在目前设想的构造中，DE计安置在靠近发电机6的位置处。应注意，DE计连接至第三涡轮机26的内部壳体。DE计构造成向推杆的温度控制设备（图2中未示出）提供作为输出的信号。

然而，在其他实施方式中，可以存在一个或多个DE计，其中，每个DE计联接至每个涡轮机，以测量每个涡轮机处的膨胀差。

温度控制设备可以为用于推杆的加热系统。应注意，推杆中的加热可以通过电引发，例如，通过使电流经过而加热推杆。可替代地，可以通过使诸如蒸汽流之类的被加热的物质经过而增加推杆的温度从而产生推杆中的加热，如将参照图3和图4描述的那样。

图3为描绘根据本技术的方面的涡轮机50的一部分的示意图。推杆54在第一端联接至汽轮机的内部壳体56并且在第二端连接至第二涡轮机（未示出）的外部壳体58。推杆54包括用于控制温度的设备52。设备52为诸如电流调节器之类的用于使期望量的电流经过推杆54的电气部件。电流在经由感应器经过推杆时加热推杆，由此升高推杆54的温度。

在目前设想的构造中，推杆54包括用于冷却的装置，例如但不限于用于冷却目的的通孔60。通孔60沿着推杆54的长度延伸。通孔60允许冷却剂经过它，由此降低推杆54的温度。

根据本技术的方面，冷却剂可以包括诸如油之类的物质。可替代地，来自低压涡轮机排出蒸汽的蒸汽可以用作冷却剂。

在一个实施方式中，也可以将喷油系统作为用于冷却推杆的装置使用。

推杆54被加热至大约300摄氏度的温度，这导致推杆膨胀大约8至9mm的范围。假使需要更少的膨胀，则可以使用如上文所述的冷却机构。应注意，冷却剂在通孔60中的流动可以通过使用阀（图3中未示出）来进行控制。测量设备40——其是DE计——测量涡轮机系统的转子与壳体之间的膨胀差。DE计40向用于控制温度的设备52提供信号，设备52是用以提供期望的电流以相应地加热推杆54的电流调节器。

图4为描绘根据本技术的方面的示例性推杆装置的示意图。推杆54在第一端66联接至第一涡轮机22的内部壳体并且在第二端68联接至第二涡轮机24的外部壳体。温度控制设备52——其是电流调节器——提供期望量的电流以加热推杆54，如图4中所示。如之前指出的，推杆54包括通孔60，通孔60允许冷却剂经过推杆54用于冷却目的。一个或多个阀64基于推杆54所需的期望量的冷却来控制冷却剂的流动62。

参照图5，示出了描绘涡轮机70的一部分的示意图。涡轮机70包括推杆54，推杆54具有用于控制温度的设备。在目前设想的构造中，该设备为包围推杆54的蒸汽套72。来自第一涡轮机——例如，中压涡轮机——的蒸汽被用来加热推杆54。来自中压涡轮机的蒸汽处于大约350摄氏度的温度，这样的温度能够加热推杆54并引起推杆54中的热膨胀。

如之前所述，推杆54包括通孔60，通孔用于使冷却剂经过以用于推杆54的受控收缩。测量设备40——例如DE计——连接至蒸汽套72，蒸汽套72提供关于推杆中所需的膨胀程度的信息，以补偿涡轮机系统中的涡轮机的转子与壳体之间的膨胀差。可以基于来自测量设备40的信息调节蒸汽质量流。

尽管已经关于涡轮机系统——例如汽轮机系统——对本发明的实施方式进行了描述，但应指出，类似的技术和装置还可以用于燃气轮机系统。特别地，上文描述的实施方式能够应用于汽轮机系统以及燃气轮机系统。

Claims

1.一种涡轮机系统（2），包括：

-第一涡轮机（22），所述第一涡轮机（22）具有第一转子（28）；

-第二涡轮机（24），所述第二涡轮机（24）具有第二转子（32）；

-推杆（54），所述推杆（54）在第一端（66）联接至所述第一涡轮机（22）的壳体并且在第二端（68）联接至所述第二涡轮机（24）的壳体；

其中，所述推杆（54）包括用于控制温度的设备（52、72），

其特征在于，

所述设备包括用于加热所述推杆（54）的蒸汽套（72）。

2.根据权利要求1所述的涡轮机系统（2），其中，所述设备包括用于加热所述推杆（54）的电气部件（52）。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机系统（2），其中，所述推杆（54）包括冷却装置。

4.根据权利要求3所述的涡轮机系统（2），其中，所述冷却装置包括位于所述推杆（54）内的通孔（60）。

5.根据权利要求4所述的涡轮机系统（2），其中，冷却剂经过所述通孔（60）以进行冷却。

6.根据权利要求5所述的涡轮机系统（2），其中，所述冷却剂包括油或蒸汽。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的涡轮机系统（2），还包括一个或多个阀（64），所述一个或多个阀（64）用于控制冷却剂在所述通孔（60）中的流动。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的涡轮机系统（2），还包括第三涡轮机（26），所述第三涡轮机（26）具有第三转子（34），所述第三转子（34）操作性地联接至所述第二转子（32）或所述第一转子（28）。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的涡轮机系统（2），还包括测量设备（40），所述测量设备（40）用于测量所述涡轮机系统（2）中的膨胀差。

10.根据权利要求9所述的涡轮机系统（2），其中，所述测量设备（40）构造成向所述用于控制温度的设备（52、72）提供信号。

11.根据权利要求1至11中的任一项所述的涡轮机系统（2），其中，所述测量设备（40）远离所述第二转子（32）或所述第一转子（28）地联接至所述第三转子（34）。

12.根据权利要求1至12中的任一项所述的涡轮机系统（2），还包括高压涡轮机（20），所述高压涡轮机（20）设置在所述第一涡轮机（22）的轴向上游。

13.一种发电系统（1），包括根据权利要求1至12中的任一项所述的涡轮机系统（2）。

14.根据权利要求13所述的发电系统（1），其中，所述用于控制温度的设备包括用于加热所述推杆（54）的电气部件（52）。

15.根据权利要求13所述的发电系统（1），其中，所述用于控制温度的设备包括用于加热所述推杆（54）的蒸汽套（72）。