CN103790643B - 一种提高汽轮机排汽参数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高汽轮机排汽参数的方法：根据用户要求，确定汽轮机的排汽参数要提高到的具体数值；根据确定下来排汽参数，减少汽轮机的低压级组；对剩余的低压级组进行全新通流设计，并对剩余的低压级组增加保护措施：为低压缸设置可控制排汽温度的冷却装置，重新设计低压转子上的轴承结构，若轴承结构采用座缸式轴承座则重新计算低压转子的安装高度，若采用落地式轴承座则将低压转子与其径向汽封的间隙设计为从中分面到上下方逐步增大的形式；若排汽参数高到低压缸不能实现，则由汽轮机的中压缸直接提供，低压缸不再有蒸汽进入。本发明使汽轮机提高排汽参数改造后的运行效率及供热效率提高，同时使安全性也得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及大中型汽轮机排汽参数改造技术领域，特别是涉及一种提高汽轮机排汽参数的方法。
背景技术
汽轮发电机组是一种把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置，是电站建设中的关键动力设备之一。由锅炉产生的高温、高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换，成为汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴做功，该机械能通过汽轮机转子输出轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能，因此，汽轮机作为源动机常被称为“光明之源”。
随着国民经济的快速发展，人民生活水平的逐步提高，在电力需求增加的同时，热负荷的需求也在不断的增加。而供热的来源主要是发电厂的汽轮机抽汽。由于现有技术的抽汽式汽轮机组的抽汽量（供热量）与实际的热需求还存在着一定的距离，所以现阶段发电厂进行抽汽供热改造的项目非常多。但是对纯凝汽轮机进行抽汽改造，在抽汽量增加有限的同时，还存在抽汽后汽轮机蒸汽流量与汽轮机下游通流不匹配，造成效率大幅降低的问题。随着抽汽改造后抽汽量的不断增大，还将对汽轮机的安全运行构成一定的威胁。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种使汽轮机供热运行效率高、安全可靠的提高汽轮机排汽参数的方法，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高汽轮机排汽参数的方法，包括以下步骤：
A、根据用户要求，确定所述汽轮机的排汽参数要提高到的具体数值；
B、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，减少所述汽轮机的若干低压级组；
C、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计，使设计出的低压通流与确定下来的排汽参数相一致；或者由所述汽轮机的中压缸直接提供排汽参数，所述汽轮机仅由高中压缸部分做功带动发电机发电；
D、当重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计后，还要对剩余的所述汽轮机的低压级组增加以下保护措施：
1）在所述低压级组的低压缸上设置用来控制排汽温度的冷却装置；
2）对所述低压缸的低压转子上的轴承结构进行重新设计：
若所述轴承结构采用座缸式轴承座，根据排汽参数提高对所述座缸式轴承座及轴承在垂直高度方向的变形产生的影响，重新计算出所述低压转子的安装高度，即座缸式轴承座的安装高度；
若所述轴承结构采用落地式轴承座，根据排汽参数的提高对所述低压缸在垂直高度方向产生的附加热位移，将所述低压转子与其径向汽封的间隙设计为从中分面到上下方逐步增大的形式。
优选地，所述轴承结构设有轴承冷却系统，所述轴承冷却系统包括固定于所述轴承结构的轴承座上的冷却油管路以及所述冷却油管路上的冷油器；所述轴承的润滑油为耐高温性能好的润滑油，所述润滑油经所述轴承冷却系统的冷却后提供给所述轴承结构的轴承，实现对所述轴承的润滑。
优选地，所述冷却装置为水冷机构，所述水冷机构将水喷到剩余的所述低压缸的排汽区域冷却排汽；并将水喷到所述低压缸的内外缸连接区域以及所述低压缸的外部进行通水冷却。
优选地，所述轴承结构的轴承为稳定性好且许用工作温度高的可倾瓦式轴承。
可选地，在重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计的同时，根据实际需要重新对所述低压转子上的静叶片持环进行设计，使所述静叶片持环在与重新设计的通流相适应的同时，所述静叶片持环与所述低压缸的内缸完好的配合。
可选地，在重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计的同时，根据实际需要重新设计所述低压转子上的静叶片持环以及所述低压缸的内缸，使所述内缸在与所述静叶片持环相适应的同时，所述内缸还与所述低压缸的外缸相配合。
优选地，经过重新设计的内缸上安装有导流板，所述导流板设于所述内缸上原来安装隔板的位置。
如上所述，本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法，具有以下有益效果：
1、使汽轮机在提高排汽参数改造后，汽轮机的蒸汽流量与汽轮机下游通流相匹配，从而能够极大地提高汽轮机组的运行效率和供热循环效率；
2、低压缸上冷却装置的设置，以及低压转子上的轴承结构的重新设计，使汽轮机组提高排汽参数改造后运行的安全性得到提高。
附图说明
图1显示为利用本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法改造后的汽轮机低压缸的结构示意图。
图2显示为轴承结构为落地式轴承座时，利用本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法改造后低压转子与其径向汽封的间隙状况示意图。
图3显示为利用本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法改造后低压转子上的轴承结构的冷却油管路示意图1。
图4显示为利用本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法改造后低压转子上的轴承结构的冷却油管路示意图2。
元件标号说明
1 低压转子 2 低压缸内缸
3 低压缸外缸 4 导流板
5 静叶片持环 6 轴承
7 轴承 8 冷却装置
9 轴承冷却系统 10 径向汽封
11 冷却油管路 12 轴承座
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
鉴于现有技术的抽汽式汽轮机组的抽汽量（即供热量）与实际的热需求还存在着一定的距离，现阶段发电厂进行抽汽供热改造的项目非常多；但是对纯凝汽轮机进行抽汽改造，在抽汽量增加有限的同时，还存在抽汽后汽轮机蒸汽流量与汽轮机下游通流不匹配，造成效率大幅降低的问题；随着抽汽改造后抽汽量的不断增大，还将对汽轮机的安全运行构成一定的威胁。本发明的发明人设计出一种提高汽轮机组供热运行效率、有利于汽轮机组安全运行的提高汽轮机排汽参数的方法。
以下将通过具体实施例来对本发明的提高汽轮机排汽参数的方法进行详细说明。
一种提高汽轮机排汽参数的方法，包括以下步骤：
A、根据用户要求，确定所述汽轮机的排汽参数要提高到的具体数值；
B、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，减少所述汽轮机的若干低压级组（即去除掉若干低压叶片）；
C、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，按照现有技术常用的方法重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计，使设计出的低压通流与确定下来的排汽参数相一致；或者由所述汽轮机的中压缸直接提供排汽参数，所述汽轮机仅由高中压缸部分做功带动发电机发电（当用户要求的排汽参数高到低压级组难以实现的时候，可采用将低压级组全部去除的方式，即采用将低压叶片全部去除的方式，此时，汽轮机低压部分不再有蒸汽进入，由汽轮机中压排汽直接实现供热，而汽轮机低压转子仅起到连接发电机的作用）；
D、当按照现有技术常用的方法重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计后，如图1所示，为了减小汽轮机低压级组的内缸2和外缸3的变形，保护机组的安全运行，还要对剩余的所述汽轮机的低压级组增加以下保护措施：
1）在所述低压级组的低压缸上设置用来控制排汽温度的冷却装置8；由冷却装置8来控制低压排汽温度，进而保护低压缸；
2）对所述低压缸的低压转子1上的轴承结构进行重新设计，以减小排汽温度升高对所述轴承结构的影响：
若所述轴承结构采用座缸式轴承座，排汽参数提高后会对座缸式轴承座及轴承在垂直高度方向的变形产生影响（随着改造工况排汽温度的升高，低压转子1随低压级组的内缸2和外缸3中心移动较大），进而影响低压转子1垂直高度方向的位移，为协调整个轴系的稳定性，需要根据排汽参数提高对所述座缸式轴承座及轴承在垂直高度方向的变形产生的影响，利用现有技术常用的方法重新计算出所述低压转子1的安装高度，即座缸式轴承座的安装高度；以重新计算的安装高度安装低压转子1，来适应排汽参数提高后机组运行工况；
若所述轴承结构采用落地式轴承座，排汽参数提高后会对低压缸在垂直高度方向产生附加热位移（内缸2和外缸3中心相对于低压转子1中心变化较大），应根据现有技术常用的方法计算出排汽参数的提高对所述低压缸在垂直高度方向产生的附加热位移数值，如图2所示，将所述低压转子1与其径向汽封10的间隙设计为从中分面到上下方逐步增大的形式，以满足排汽参数提高后机组运行工况，同时兼顾机组改造的经济性。
配合全新通流的设计，还应当对剩余的所述汽轮机的低压转子1上的静叶片持环5进行重新设计，使所述静叶片持环5在与重新设计的通流相适应的同时，所述静叶片持环5与所述低压级组的内缸2完好的配合。而根据实际情况，在对剩余的所述汽轮机的低压级组重新进行通流设计的同时，有时剩余的所述汽轮机的低压级组的内缸2也要相应地进行重新设计，则在使所述内缸2与重新设计的静叶片持环5相适应的同时，还要使所述内缸2与不需改造的外缸3相配合。而为了实现排汽与不需改造的外缸3的有效衔接，经过重新设计的内缸2上需要安装有导流板4，所述导流板4设于所述内缸2上原来安装隔板的位置，以减小排汽损失。所述技术领域的技术人员知道，根据排汽参数和全新通流，对低压转子1上的静叶片持环5、低压缸内缸2进行重新设计的方法为现有技术。
为了减小排汽温度升高对所述轴承结构中轴承6和轴承7的影响，如图3、图4所示，本发明的所述轴承结构可设有轴承冷却系统9，所述轴承冷却系统9包括固定于所述轴承结构的轴承座12上的冷却油管路11以及所述冷却油管路11上的冷油器、相关阀门，其中冷却油管路11包括喷油孔；本发明可采用增大润滑油流量或增加冷油器面积来降低润滑油温度，而所述润滑油可采用耐高温性能好的润滑油，所述润滑油经所述轴承冷却系统9的冷却后由喷油孔喷在轴承6和轴承7的表面，将热量与所述轴承（轴承6和轴承7）隔离，实现对所述轴承的冷却。
为了进一步减小排汽温度升高对所述轴承6和轴承7的影响，本发明的所述轴承结构的轴承6和轴承7均优选为稳定性好且许用工作温度高的可倾瓦式轴承。
本发明的所述冷却装置8优选为水冷机构，所述水冷机构将水喷到剩余的所述低压缸的排汽区域冷却排汽；并将水喷到所述低压缸的内外缸连接区域以及所述低压缸的外部进行通水冷却，以减少排汽温度升高对汽缸造成影响。
汽轮机的原排汽参数是汽轮机排汽背压（一般为4.9KPa）所对应的饱和温度，采用本发明的提高汽轮机排汽参数的方法，能使汽轮机的排汽参数提高到汽轮机中压缸所对应的排汽参数，进行供热或工业用汽。本发明由所述汽轮机的低压级组提供排汽参数时，由于原机组可能需要在汽轮机上游增加抽汽，导致低压流量减少；或者因为原抽凝式机组可能对抽汽进行切除，导致进入低压流量增加，如图1所示，这都需要通过分析计算采用带有全新通流的低压转子1与改造后的工况相适应，并非简单的减少若干低压级组。本发明的提高汽轮机排汽参数的方法适用于已经投入运行的纯凝式或抽凝式汽轮机改造，极大地提高了汽轮机组的供热量及机组循环效率。并且，本发明在减少若干低压级组的时候，还对低压级组采取了一系列的保护措施，因此本发明使汽轮机的安全性好。
综上所述，本发明的一种提高汽轮机排汽参数的方法使汽轮机改造后，汽轮机的蒸汽流量与汽轮机下游通流相匹配，从而能够极大地提高汽轮机组的运行效率和供热效率；低压缸上冷却装置的设置，以及低压转子上的轴承结构的重新设计，使汽轮机组改造后运行的安全性得到提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、根据用户要求，确定所述汽轮机的排汽参数要提高到的具体数值；
B、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，减少所述汽轮机的若干低压级组；
C、根据确定下来的所述汽轮机的排汽参数，重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计，使设计出的低压通流与确定下来的排汽参数相一致；
D、当重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计后，还要对剩余的所述汽轮机的低压级组增加以下保护措施：
1)在所述低压级组的低压缸上设置用来控制排汽温度的冷却装置(8)；
2)对所述低压缸的低压转子(1)上的轴承结构进行重新设计：
若所述轴承结构采用座缸式轴承座，根据排汽参数提高对所述座缸式轴承座及轴承在垂直高度方向的变形产生的影响，重新计算出所述低压转子(1)的安装高度，即座缸式轴承座的安装高度；
若所述轴承结构采用落地式轴承座，根据排汽参数的提高对所述低压缸在垂直高度方向产生的附加热位移，将所述低压转子(1)与其径向汽封(10)的间隙设计为从中分面到上下方逐步增大的形式。
2.根据权利要求1所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：所述轴承结构设有轴承冷却系统(9)，所述轴承冷却系统(9)包括固定于所述轴承结构的轴承座(12)上的冷却油管路(11)以及所述冷却油管路(11)上的冷油器；所述轴承结构的润滑油为耐高温性能好的润滑油，所述润滑油经所述轴承冷却系统(9)的冷却后提供给所述轴承结构的轴承，实现对所述轴承的润滑。
3.根据权利要求1或2所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：所述冷却装置(8)为水冷机构，所述水冷机构将水喷到剩余的所述低压缸的排汽区域冷却排汽；并将水喷到所述低压缸的内外缸连接区域以及所述低压缸的外部进行通水冷却。
4.根据权利要求1或2所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：所述轴承结构的轴承为稳定性好且许用工作温度高的可倾瓦式轴承。
5.根据权利要求1所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：在重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计的同时，重新对所述低压转子(1)上的静叶片持环(5)进行设计，使所述静叶片持环(5)在与重新设计的通流相适应的同时，所述静叶片持环(5)与所述低压缸的内缸(2)完好的配合。
6.根据权利要求1所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：在重新对剩余的所述汽轮机的低压级组进行通流设计的同时，重新设计所述低压转子(1)上的静叶片持环(5)以及所述低压缸的内缸(2)，使所述内缸(2)在与所述静叶片持环(5)相适应的同时，所述内缸(2)还与所述低压缸的外缸(3)相配合。
7.根据权利要求6所述的提高汽轮机排汽参数的方法，其特征在于：经过重新设计的内缸(2)上安装有导流板(4)，所述导流板(4)设于所述内缸(2)上原来安装隔板的位置。
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