CN106246249A - 涡轮转动装置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮(10)的转动装置系统。该系统包括副齿轮(22)，其配置并设置为接合转动装置(20)，从而使所述涡轮(10)的轴(16)转动，并且系统还包括具有液压马达(32)的高压油系统(30)和具有液压泵(42)的低压油系统(40)，液压泵联接在液压马达(32)上，从而可利用高压油系统作为原动力而产生流速。提供了压力控制系统(50)，其用于控制流速的压力，从而使得能够在反向转动操作期间接合副齿轮。

Description

涡轮转动装置系统
技术领域
本公开总地涉及单轴燃气涡轮/蒸汽涡轮发电厂，并且更具体地说涉及在新建和改装方案中采用蒸汽涡轮的反向涡轮齿轮操作的器件和方法。
背景技术
单轴发电厂典型地包括联接在一个公共轴上的燃气涡轮、发电机和蒸汽涡轮。典型地，同步自脱离合器用于将单个轴的蒸汽涡轮部分连接到单个轴的燃气涡轮部分上。这种类型的离合器典型地配置为具有齿，其在输入旋转速度追上输出旋转速度的情况下自动地接合，并且当输入旋转速度相对于输出旋转速度减慢时进一步分离。这具有当离合器的蒸汽涡轮部分比轴的燃气涡轮部分更慢旋转时使离合器分离的效果。
现有的问题是燃气涡轮和蒸汽涡轮典型地具有不同的限制温度，在该温度下，它们必须冷却下来，以确保安全的工作条件。例如，对于燃气涡轮，其可能<50°C，而对于蒸汽涡轮，其可能<150°C。不管燃气涡轮的低温度要求如何，燃气涡轮的冷却可能比蒸汽涡轮更显著快地实现，因为冷却空气可能被引导穿过典型的冷却通道，冷却通道典型地配置在燃气涡轮中。相反，因为蒸汽涡轮典型地没有这种冷却通道，所以蒸汽涡轮典型地必须通过自然冷却而被冷却下来。结果，用于蒸汽涡轮的冷却时间可能比燃气涡轮更长达两天半。
在冷却期间，为了避免轴的热变形，典型地采用转动装置使轴转动。当在操作方向上旋转时，同步自脱离合器典型地将接合，导致轴的蒸汽涡轮和燃气涡轮部分的转动。在这种模式下，对燃气涡轮执行维修工作典型地是不安全的，即使燃气涡轮已经冷却至安全的操作温度。
为了实现对燃气涡轮的早期维修工作，反向转动装置组件可用于在达到燃气涡轮的冷却温度之后使蒸汽涡轮转动。在与轴的操作方向相反的方向上，轴的蒸汽涡轮部分的转动确保了同步自脱离合器在整个操作过程中保持分离。
已知的发电厂操作涉及缩减模式，其中蒸汽涡轮从公称速度下降至转动装置速度。在这个速度下，转动装置可接合，以便使涡轮发电厂的轴在正常操作的方向上转动。在反向转动装置操作之前，涡轮发电厂经历进一步的缩减，其中涡轮发电厂减速至停止状态。在这个时间点上，蒸汽涡轮反向转动装置可接合，从而导致发电厂轴的蒸汽涡轮部分在与轴的操作方向相反的方向上加速到反向转动装置速度。
该过程在涡轮发电厂的重新起动期间是反向的。也就是说，轴的蒸汽涡轮首先通过分离反向转动装置而进行减速。一旦轴的旋转速度为零时，涡轮齿轮在操作方向上利用转动装置而被重新加速至转动装置速度，之后被进一步加速至公称速度，作为发电厂起动程序的一部分。
在一种组件中，转动装置由具有变频器的电动马达组成，变频器驱动副齿轮，其中转动装置副齿轮通过转子驱动侧的螺旋形齿轮以液压方式而与蒸汽涡轮接合。在蒸汽涡轮的起动期间为了避免转动装置的阻塞，典型地设计副齿轮，使其反向驱动转动装置副齿轮，副齿轮将通过机械扭矩而分离。在美国专利No.4960006中描述了这种系统的一个示例。在反向转动期间为了防止这种分离，主动扭矩需要应用于副齿轮上，从而确保其保持接合，并进一步克服螺旋齿轮的扭矩。
因为用于涡轮上的顶轴油(jacking oil)系统典型地设计有不足的液压流量，以提供所需要的主动扭矩，在反向操作期间需要保持副齿轮的接合。类似地润滑油系统既不满足容量需求也不满足压力需求。结果典型地需要备选器件。这种备选的液压器件可包括使用齿轮泵，其连接在润滑油存储系统上，润滑油存储系统典型地形成联合循环发电厂的一部分。这个泵可由独立电动马达或改进的顶轴油泵马达来驱动，其包括贯通轴，贯通轴可实现顶轴油泵的串联操作。这两种方案都需要额外的电气硬件。
发明内容
本发明公开了一种反向转动装置组件，其可提供备选器件，以产生并提供主动扭矩，从而保持副齿轮在涡轮轴的反向转动期间的接合。
其试图通过独立权利要求的主题来解决这个问题。在从属权利要求中给出了有利的实施例。
一个总的方面包括一种用于涡轮的转动装置系统，其包括副齿轮、高压油系统、低压油系统和压力控制系统。副齿轮配置并设置为接合转动装置，从而使涡轮的轴转动。高压油系统具有液压马达，而低压油系统具有联接在液压马达上的液压泵，从而可利用高压油系统作为原动力而产生流速。压力控制系统适合于从油的流速中产生压力，从而在反向转动操作期间实现副齿轮的接合。
其它方面可包括以下其中一个或多个特征。副齿轮配置为在轴以操作方向转动的期间自动接合。压力控制系统所产生的压力是30巴和15巴。高压油系统是用于涡轮的顶轴油系统。低压系统是用于涡轮的润滑油系统的一部分。转动装置系统还可包括配置为供蒸汽涡轮使用的转动装置系统，其中蒸汽涡轮可以是单轴联合循环发电厂的蒸汽涡轮。
本发明的进一步的目的是克服或至少改善现有技术的劣势和缺点，或者提供有用的备选方案。
从以下描述中，结合附图将明晰本发明的其它方面和优点，附图作为示例显示了本发明的示例性实施例。
附图说明
作为示例，后文中参照附图更完整地描述了本公开的一个实施例，其中：
图1是单轴联合循环发电厂的示意图，其具有本发明的一个实施例的转动装置；且
图2是转动装置系统的一部分的示意图，其用于在反向操作期间施加液压，从而接合图1的涡轮齿轮。
部件列表
10蒸汽涡轮
12发电机
14燃气涡轮
16轴
18 SSS离合器
20转动装置
22副齿轮(转动装置)
30顶轴油系统
32液压马达
34联接器
40低压油系统
42液压泵
50压力控制系统。
具体实施方式
现在参照附图描述本公开的示例性实施例，其中相似的标号用于表示通篇相似的元件。在以下细节描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定的细节，从而提供对本公开的完整理解。然而，本公开可在没有这些特定细节的条件下进行实践，并且不局限于这里公开的示例性实施例。
在整个本说明书中，顶轴油系统被限定为一种系统，其配置并设计为用于在起动期间通过在机械加工于轴颈轴承的底壳中的油腔中提供高压油而防止轴颈和轴承壳之间的干摩擦。这种配置的系统因而略微抬高了轴系统，使其漂浮在油膜上。顶轴油系统通过油的压力和流速而使其自身与低压润滑供油区分开来。也就是说，润滑供油在系统稳定时具有不足以停止轴颈和轴承壳之间的干摩擦的压力。
参考反向转动和反方向。在本说明书中，这意味着与发生在正常操作期间相反的转动和/或方向，其中在发电厂的情况下，正常操作是发生发电的周期。
图1显示了可应用示例性实施例的单轴联合循环发电厂。联合循环发电厂包括位于轴16的一端的燃气涡轮14和发电机12，而蒸汽涡轮10定位在与燃气涡轮14和发电机12相同的轴16上，但通过离合器18，例如同步自脱离合器18而与这些单元隔离开。发电厂还包括转动装置20，其可通过副齿轮22而接合在轴16上。转动装置20可通过液压压力进行接合。
图2显示了转动装置系统的一部分的一个示例性实施例，其配置为用于提供液压压力，以便使副齿轮22与轴16相接合。该系统包括高压油系统30，其在一个示例性实施例中是顶轴油系统的一部分，高压油系统30还包括由高压油系统30提供动力的液压马达32。
低压系统40在一个示例性实施例中形成了润滑油系统的一部分，低压系统40包括液压泵42。联接器34将液压马达32连接在液压泵42上。通过液压泵42、液压马达32和联接器34的布置，高压系统中的低流速高压液压流体被转换成低压油系统40中的液压流体的流速。
液压流体从液压泵42传送到压力控制系统50中，其控制压力，从而接合转动装置20。
在一个示例性实施例中，压力控制系统50配置为用于产生两个不同的液压压力。较高的压力(例如30巴)适合于当首先反向转动操作时断开静止轴，并且较低的压力(例如15巴)用于在反向转动操作期间保持副齿轮的接合。
虽然这里已经在被认为是最恰实际的示例性实施例中显示并描述了本公开，但是本公开可以其它特殊的形式来体现。例如，虽然已经相对于单轴联合循环发电厂描述了转动装置系统，但是转动装置系统可应用于需要反向转动操作的任何涡轮轴。当前公开的实施例因此在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。本公开的范围是由附属权利要求而非前面的描述来指出，并且所有属于其涵义和范围以及等效范围内的变化都意图被包含进来。

Claims (6)

1. 一种用于涡轮(10)的转动装置系统，包括：
副齿轮(22)，其配置并设置为接合转动装置(20)，从而使所述涡轮(10)的轴(16)转动；
高压油系统(30)，其具有液压马达(32)；
低压油系统(40)，其具有液压泵(42)，所述液压泵(42)联接在所述液压马达(32)上，从而使得能够利用所述高压油系统作为原动力而产生流速；和
压力控制系统(50)，其用于控制流速的压力，从而使得能够在反向转动操作期间接合所述副齿轮。
2. 根据权利要求1所述的转动装置系统，其特征在于，所述副齿轮(22)配置为用于在所述轴(16)以操作方向转动期间自动接合。
3. 根据权利要求1所述的转动装置系统，其特征在于，其配置为用于供蒸汽涡轮(10)使用。
4. 根据权利要求1所述的转动装置系统，其特征在于，所述高压油系统(32)是用于所述涡轮(10)的顶轴油系统(32)。
5. 根据权利要求1所述的转动装置系统，其特征在于，所述低压系统(40)是用于所述涡轮(10)的润滑油系统(40)的一部分。
6. 根据权利要求1至5所述的转动装置系统，其特征在于，其配置为用于单轴联合循环发电厂的蒸汽涡轮(10)。
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