CN108204256B - 一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法，所述系统包括：全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀、低压缸末级叶片真空抽吸管道、低压缸次末级隔板真空抽吸管道、低压缸回热抽汽真空抽吸管道、低压缸分流环真空抽吸管道及真空抽吸设备，低压缸末级叶片真空抽吸管道、低压缸次末级隔板真空抽吸管道、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和低压缸分流环真空抽吸管道依次汇集后连接至真空抽吸设备。本发明达到消除机组低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片和汽轮机的安全，实现低压缸零进汽深度调峰的成效。

Description

一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及新能源发电应用技术领域，具体涉及一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法。

背景技术

为了积极应对全球气候变暖，大气环境恶化等困境，国内绿色的可再生能源开发利用近几年迎来爆发式增长，风电和太阳能发电装机规模中国越居世界第一位，可再生能源总发电量也位居世界第一。但是由于电力需求疲软，火电装机过剩，电网峰谷差大，供热机组“以热定电”调峰灵活性差等因素，可再生能源消纳困难等问题突出，全国平均弃风率为17％，三北地区近20％，新疆和甘肃弃风达40％。纵观世界电力及新能源领域发展历史，开展火电灵活性改造实现深度调峰，以消纳更多的新能源、提升可再生能源利用率是必由之路。

火电机组灵活性改造目标之一是最大程度的热电解耦，对于供热机组能在较低电负荷情况下确保热负荷需求，实现深度调峰，以便提升可再生能源消纳利用空间。目前行业主要的热电解耦技术包括：汽轮机低压缸双转子背压机改造、汽轮机低真空(高背压)供热改造及背压机改造、旁路供热、电锅炉、蓄热罐等，特别是提升供热机组灵活性的低压缸近零功率技术，灵活实现在线的凝-抽工况的勿扰切换，该技术目前国内外机组已有多个案例成功应用。

现有行业内低压缸近零功率供热技术，是在机组正常的真空运行条件下，灵活实现在线凝-抽工况的勿扰切换。为了实现低压缸近零功率，提升供热能力，关闭中低压连通管蝶阀，切断低压缸大部分进汽，仅通过新增旁路向低压缸内通入少量冷却蒸汽，实现低压缸近零功率运行，减少冷源损失，大幅提高机组供热能力、经济性的同时，一定程度增强了机组电负荷的调峰能力。

但是，汽轮机低负荷运行乃至低压缸近零功率的小容积流量工况下运行，存在鼓风摩擦起热的鼓风损失导致的低压次末级、低压末级动叶片超温的问题，存在汽缸胀差超标或者汽缸超温变形等引发动静碰磨、动静中心变化振动等风险，分析摩擦起热鼓风损失的根本原因，一是通入的小流量的蒸汽自身与动叶摩擦引起，二是在通入此部分小流量蒸汽的同时带入的不凝结的空气等气体所引起。低压末级动叶后温度必须依靠加大喷水减温，必然带来更严重的叶片水蚀问题。小容积蒸汽流量情况下的冷却效果不佳，根据国内外研究机构对小容积蒸汽流量运行工况研究实验结果显示，当末级叶片平均相对流量GV＝0.4时，沿叶片叶高40％范围内没有蒸汽通过，所以GV更小时，必然存在沿叶片叶高更大范围内将没有蒸汽通过，所以GV更小时的小容积蒸汽流量情况下的蒸汽冷却效果更差，甚至于反而因这部分小流量蒸汽加剧摩擦起热鼓风损失而超温。

依据对叶片小容积蒸汽流量工况下叶片动应力研究结果，在增大供热减少低压缸进汽的目标下，应该控制实现末级叶片平均相对流量GV≤0.078乃至GV≤0.05，甚至是实现GV≤0的小容积蒸汽流量工况，以确保各长度的长叶片动应力在厂家设计工况下的最大动应力允许范围内。

因此，有待更好的技术方案消除汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下汽轮机叶片和机组的安全性，最终达到低压缸零进汽深度调峰的成效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法，用以解决目前汽轮机低负荷运行乃至低压缸近零功率的小容积流量工况下运行，存在叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失导致的低压次末级、低压末级动叶片超温的技术问题，最终实现低压缸零进汽深度调峰。

为实现上述目的，本发明提供了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统，所述系统包括：低压缸末级叶片真空抽吸管道，其包括低压缸末级叶片真空抽吸主管道、若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端末级叶片末端扩压段导流环的扩压段导流环真空抽吸支管道和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端末级叶片去湿环的去湿环真空抽吸支管道，所述扩压段导流环真空抽吸支管道连接至同侧设置的所述去湿环真空抽吸支管道上，对称设置的去湿环真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道；低压缸次末级隔板真空抽吸管道，其包括低压缸次末级隔板真空抽吸主管道和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端次末级隔板外圆处开孔的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道，对称设置的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道；低压缸回热抽汽真空抽吸管道，其包括低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道，所述低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道；低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道的入口分别连接至低压缸各级回热抽汽管道，所述低压缸各级回热抽汽管道分别连接至成对对称设置于低压缸两侧的低压缸各级回热抽汽口；低压缸分流环真空抽吸管道，入口连接至低压缸分流环入口前中低压连通管；及真空抽吸设备，所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道、所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道、所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和所述低压缸分流环真空抽吸管道依次汇集后经由真空抽吸设备入口管道连接至真空抽吸设备，所述真空抽吸设备出口连接真空抽吸设备出口管道。

进一步地，所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道、所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道、所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道、所述低压缸分流环真空抽吸管道和所述真空抽吸设备入口管道上分别设置有第一至第五逆止门以及第一至第五调节阀，所述第一至第五逆止门分别设置于所述第一至第五调节阀之前。

进一步地，所述第一至第五调节阀的前面和后面分别设置有前关断门和后关断门，所述第一至第五调节阀旁通连接有旁通门。

进一步地，所述低压缸各级回热抽汽管道上分别设置有低压缸各级回热抽汽隔离门和低压缸各级回热抽汽逆止门，所述低压缸各级回热抽汽逆止门分别设置在所述低压缸各级回热抽汽隔离门之前，所述低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道分别与低压缸各级回热抽汽逆止门之前的低压缸各级回热抽汽管道连接。

进一步地，所述低压缸各级回热抽汽管道分别依次经低压缸各级回热抽汽逆止门和低压缸各级回热抽汽隔离门连接至低压缸各级回热加热器。

进一步地，所述低压缸分流环入口前中低压连通管经由全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀连接至高中压缸的中压缸。

进一步地，所述真空抽吸设备选自真空泵、射水抽汽器、蒸汽喷射器和蒸汽喷射压力匹配器中的一种或多种。

本发明还公开了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，所述工作方法包括：中低压连通管蝶阀未处于全关闭状态并汽轮机在低负荷工况运行；启动真空抽吸设备进行真空抽吸；打开第一调节阀和第五调节阀，关闭第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀；通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道与去湿环真空抽吸支管道汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及摩擦起热的鼓风损失；及通过在低压缸末级叶片去湿环处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失，高真空提升级间压差改善末级叶片汽流特性的同时，进而也改善了次末级叶片级间前后压差及其工作环境，从而达到消除汽轮机末级、次末级叶片水蚀及鼓风损失的成效。

本发明还公开了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，所述工作方法包括：中低压连通管蝶阀未处于全关闭状态并汽轮机在小容积蒸汽流量工况运行；启动真空抽吸设备进行真空抽吸；打开第一调节阀、第二调节阀和第五调节阀，关闭第三调节阀和第四调节阀；通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道与去湿环真空抽吸支管道汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；通过真空抽吸，低压缸次末级隔板处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道，依次经第二逆止门、第二调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第二逆止门确保真空系统严密性；通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失；及通过在低压缸末级叶片去湿环及低压缸次末级隔板处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失。

本发明还公开了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，所述工作方法包括：汽轮机在零进汽、零功率工况运行；完全关闭中低压连通管蝶阀，关闭低压缸各级回热抽汽隔离门和低压缸各级回热抽汽逆止门；启动真空抽吸设备进行真空抽吸；打开第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀和第五调节阀；通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道与去湿环真空抽吸支管道汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；通过真空抽吸，低压缸次末级隔板处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道，依次经第二逆止门、第二调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第二逆止门确保真空系统严密性；通过真空抽吸，对低压缸内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放，使低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气依次经过低压缸各级回热抽汽管道和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道汇集至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道，依次经第三逆止门、第三调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第三逆止门确保真空系统严密性；通过真空抽吸，对低压缸分流环入口前中低压连通管及低压缸内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放，使低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气经过低压缸分流环入口前中低压连通管抽吸至低压缸分流环真空抽吸管道，依次经第四逆止门、第四调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第四逆止门确保真空系统严密性；通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失；通过在低压缸末级叶片去湿环及低压缸次末级隔板处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失；及通过在低压缸各级回热抽汽口和低压缸分流环入口前同时进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放掉，确保低压缸内部实现无蒸汽、无蒸汽凝结水滴、无漏入空气的高真空状态，消除汽轮机低压缸内部各压力级叶片摩擦起热的鼓风损失及超温。

本发明具有如下优点：

本发明提出了一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法，设计合理，结构简单，系统完善，达到消除汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况下汽轮机叶片和机组的安全性，最终达到低压缸零进汽深度调峰的成效；投入成本较低，适合批量使用，适用范围广泛，可以用于压水堆核电站的饱和蒸汽型汽轮机，适用于火力发电纯凝、抽凝式汽轮机等；在末级、次末级叶片做功的小容室空间通过抽吸直接形成高真空，也即在凝汽器前即通过小功率的新增真空抽吸设备建立了最佳真空，可以大大提高汽轮机效率；可以仅保持凝汽器大容室内部较低的真空即可，故通过停运或者单台循环水泵较低速运行，大大降低循环水泵电耗乃至厂用电率。

附图说明

图1为本发明的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的管道连接示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参考图1，本实施例公开的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统包括：低压缸末级叶片真空抽吸管道01、低压缸次末级隔板真空抽吸管道02、低压缸回热抽汽真空抽吸管道03、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备05，其中，低压缸末级叶片真空抽吸管道01包括低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片末端扩压段导流环10的扩压段导流环真空抽吸支管道07和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片去湿环11的去湿环真空抽吸支管道08，扩压段导流环真空抽吸支管道07连接至同侧设置的去湿环真空抽吸支管道08上，对称设置的去湿环真空抽吸支管道08汇集后连接至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06；低压缸次末级隔板真空抽吸管道02包括低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端次末级隔板14外圆处开孔的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13，对称设置的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13汇集后连接至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12；低压缸回热抽汽真空抽吸管道03包括低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16汇集后连接至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15；低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16的入口分别连接至低压缸各级回热抽汽管道17，低压缸各级回热抽汽管道17分别连接至成对对称设置于低压缸09两侧的低压缸各级回热抽汽口18；低压缸分流环真空抽吸管道04的入口连接至低压缸分流环入口前中低压连通管19；及真空抽吸设备05，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸分流环真空抽吸管道04依次汇集后经由真空抽吸设备入口管道20连接至真空抽吸设备05，真空抽吸设备05出口连接真空抽吸设备出口管道21。

进一步地，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备入口管道20上分别设置有第一至第五逆止门22、23、24、25和26以及第一至第五调节阀27、28、29、30和31，第一至第五逆止门22、23、24、25和26分别设置于第一至第五调节阀27、28、29、30和31之前。优选地，本实施例中，第一至第四调节阀27、28、29和30的前面和后面分别设置有前关断门32和后关断门33，并第一至第四调节阀27、28、29和30旁通连接有旁通门34。这样，当第一至第四调节阀27、28、29和30坏掉的时候，可以关闭与其连接的前关断门32和后关断门33并打开与其旁通连接的旁通门34，此时便不会影响这个系统，方便换掉已经坏掉的调节阀，当然，第五调节阀31的前面和后面也可以分别设置有前关断门32和后关断门33，并第五调节阀31旁通连接有旁通门34。

进一步地，低压缸各级回热抽汽管道17上分别设置有低压缸各级回热抽汽隔离门35和低压缸各级回热抽汽逆止门36，低压缸各级回热抽汽逆止门36分别设置在低压缸各级回热抽汽隔离门35之前，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16分别与低压缸各级回热抽汽逆止门36之前的低压缸各级回热抽汽管道17连接。低压缸各级回热抽汽管道17分别依次经低压缸各级回热抽汽逆止门36和低压缸各级回热抽汽隔离门35连接至低压缸各级回热加热器。

进一步地，低压缸分流环入口前中低压连通管19经由全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀37连接至高中压缸40的中压缸38，高中压缸40包含中压缸38和高压缸39，中压缸38入口设置有具有再热调节阀的连接管道41。另外，本实施例中的真空抽吸设备05选自真空泵、射水抽汽器、蒸汽喷射器和蒸汽喷射压力匹配器中的一种或多种。

本实施例中涉及的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法包括：中低压连通管蝶阀37未处于全关闭状态并汽轮机在低负荷工况运行；启动真空抽吸设备05进行真空抽吸；打开第一调节阀27和第五调节阀31，关闭第二调节阀28、第三调节阀29和第四调节阀30；通过真空抽吸，低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10及低压缸末级叶片去湿环处11的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道07与去湿环真空抽吸支管道08汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06，依次经第一逆止门22、第一调节阀27、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第一逆止门22确保真空系统严密性；通过在低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10处进行强制抽吸排汽，低压缸09末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸09叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及摩擦起热的鼓风损失；及通过在低压缸09末级叶片去湿环11处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失，高真空提升级间压差改善末级叶片汽流特性的同时，进而也改善了次末级叶片级间前后压差及其工作环境，从而达到消除汽轮机末级、次末级叶片水蚀及鼓风损失的成效。

实施例2

参考图1，本实施例公开的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统包括：低压缸末级叶片真空抽吸管道01、低压缸次末级隔板真空抽吸管道02、低压缸回热抽汽真空抽吸管道03、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备05，其中，低压缸末级叶片真空抽吸管道01包括低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片末端扩压段导流环10的扩压段导流环真空抽吸支管道07和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片去湿环11的去湿环真空抽吸支管道08，扩压段导流环真空抽吸支管道07连接至同侧设置的去湿环真空抽吸支管道08上，对称设置的去湿环真空抽吸支管道08汇集后连接至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06；低压缸次末级隔板真空抽吸管道02包括低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端次末级隔板14外圆处开孔的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13，对称设置的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13汇集后连接至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12；低压缸回热抽汽真空抽吸管道03包括低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16汇集后连接至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15；低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16的入口分别连接至低压缸各级回热抽汽管道17，低压缸各级回热抽汽管道17分别连接至成对对称设置于低压缸09两侧的低压缸各级回热抽汽口18；低压缸分流环真空抽吸管道04的入口连接至低压缸分流环入口前中低压连通管19；及真空抽吸设备05，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸分流环真空抽吸管道04依次汇集后经由真空抽吸设备入口管道20连接至真空抽吸设备05，真空抽吸设备05出口连接真空抽吸设备出口管道21。

进一步地，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备入口管道20上分别设置有第一至第五逆止门22、23、24、25和26以及第一至第五调节阀27、28、29、30和31，第一至第五逆止门22、23、24、25和26分别设置于第一至第五调节阀27、28、29、30和31之前。优选地，本实施例中，第一至第四调节阀27、28、29和30的前面和后面分别设置有前关断门32和后关断门33，并第一至第四调节阀27、28、29和30旁通连接有旁通门34。这样，当第一至第四调节阀27、28、29和30坏掉的时候，可以关闭与其连接的前关断门32和后关断门33并打开与其旁通连接的旁通门34，此时便不会影响这个系统，方便换掉已经坏掉的调节阀，当然，第五调节阀31的前面和后面也可以分别设置有前关断门32和后关断门33，并第五调节阀31旁通连接有旁通门34。

进一步地，低压缸各级回热抽汽管道17上分别设置有低压缸各级回热抽汽隔离门35和低压缸各级回热抽汽逆止门36，低压缸各级回热抽汽逆止门36分别设置在低压缸各级回热抽汽隔离门35之前，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16分别与低压缸各级回热抽汽逆止门36之前的低压缸各级回热抽汽管道17连接。低压缸各级回热抽汽管道17分别依次经低压缸各级回热抽汽逆止门36和低压缸各级回热抽汽隔离门35连接至低压缸各级回热加热器。

进一步地，低压缸分流环入口前中低压连通管19经由全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀37连接至高中压缸40的中压缸38，高中压缸40包含中压缸38和高压缸39，中压缸38入口设置有具有再热调节阀的连接管道41。另外，本实施例中的真空抽吸设备05选自真空泵、射水抽汽器、蒸汽喷射器和蒸汽喷射压力匹配器中的一种或多种。

本实施例中涉及的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法包括：中低压连通管蝶阀37未处于全关闭状态并汽轮机在小容积蒸汽流量工况运行；启动真空抽吸设备05进行真空抽吸；打开第一调节阀27、第二调节阀28和第五调节阀31，关闭第三调节阀29和第四调节阀30；通过真空抽吸，低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10及低压缸末级叶片去湿环处11的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道07与去湿环真空抽吸支管道08汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06，依次经第一逆止门22、第一调节阀27、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第一逆止门22确保真空系统严密性；通过真空抽吸，低压缸次末级隔板14处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12，依次经第二逆止门23、第二调节阀28、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第二逆止门23确保真空系统严密性；通过在低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10处进行强制抽吸排汽，低压缸09末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸09叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及摩擦起热的鼓风损失；及通过在低压缸09末级叶片去湿环11及低压缸次末级隔板14处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀及鼓风损失。

实施例3

参考图1，本实施例公开的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统包括：低压缸末级叶片真空抽吸管道01、低压缸次末级隔板真空抽吸管道02、低压缸回热抽汽真空抽吸管道03、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备05，其中，低压缸末级叶片真空抽吸管道01包括低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片末端扩压段导流环10的扩压段导流环真空抽吸支管道07和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸09两端末级叶片去湿环11的去湿环真空抽吸支管道08，扩压段导流环真空抽吸支管道07连接至同侧设置的去湿环真空抽吸支管道08上，对称设置的去湿环真空抽吸支管道08汇集后连接至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06；低压缸次末级隔板真空抽吸管道02包括低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端次末级隔板14外圆处开孔的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13，对称设置的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13汇集后连接至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12；低压缸回热抽汽真空抽吸管道03包括低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16汇集后连接至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15；低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16的入口分别连接至低压缸各级回热抽汽管道17，低压缸各级回热抽汽管道17分别连接至成对对称设置于低压缸09两侧的低压缸各级回热抽汽口18；低压缸分流环真空抽吸管道04的入口连接至低压缸分流环入口前中低压连通管19；及真空抽吸设备05，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15和低压缸分流环真空抽吸管道04依次汇集后经由真空抽吸设备入口管道20连接至真空抽吸设备05，真空抽吸设备05出口连接真空抽吸设备出口管道21。

进一步地，低压缸末级叶片真空抽吸主管道06、低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12、低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15、低压缸分流环真空抽吸管道04和真空抽吸设备入口管道20上分别设置有第一至第五逆止门22、23、24、25和26以及第一至第五调节阀27、28、29、30和31，第一至第五逆止门22、23、24、25和26分别设置于第一至第五调节阀27、28、29、30和31之前。优选地，本实施例中，第一至第四调节阀27、28、29和30的前面和后面分别设置有前关断门32和后关断门33，并第一至第四调节阀27、28、29和30旁通连接有旁通门34。这样，当第一至第四调节阀27、28、29和30坏掉的时候，可以关闭与其连接的前关断门32和后关断门33并打开与其旁通连接的旁通门34，此时便不会影响这个系统，方便换掉已经坏掉的调节阀，当然，第五调节阀31的前面和后面也可以分别设置有前关断门32和后关断门33，并第五调节阀31旁通连接有旁通门34。

进一步地，低压缸各级回热抽汽管道17上分别设置有低压缸各级回热抽汽隔离门35和低压缸各级回热抽汽逆止门36，低压缸各级回热抽汽逆止门36分别设置在低压缸各级回热抽汽隔离门35之前，低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16分别与低压缸各级回热抽汽逆止门36之前的低压缸各级回热抽汽管道17连接。低压缸各级回热抽汽管道17分别依次经低压缸各级回热抽汽逆止门36和低压缸各级回热抽汽隔离门35连接至低压缸各级回热加热器。

进一步地，低压缸分流环入口前中低压连通管19经由全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀37连接至高中压缸40的中压缸38，高中压缸40包含中压缸38和高压缸39，中压缸38入口设置有具有再热调节阀的连接管道41。另外，本实施例中的真空抽吸设备05选自真空泵、射水抽汽器、蒸汽喷射器和蒸汽喷射压力匹配器中的一种或多种。

本实施例中涉及的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法包括：汽轮机在零进汽、零功率工况运行；完全关闭中低压连通管蝶阀37，关闭低压缸各级回热抽汽隔离门35和低压缸各级回热抽汽逆止门36；启动真空抽吸设备05进行真空抽吸；打开第一调节阀27、第二调节阀28、第三调节阀29、第四调节阀30和第五调节阀31；通过真空抽吸，低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10及低压缸末级叶片去湿环处11的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道07与去湿环真空抽吸支管道08汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道06，依次经第一逆止门22、第一调节阀27、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第一逆止门22确保真空系统严密性；通过真空抽吸，低压缸次末级隔板14处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道13汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道12，依次经第二逆止门23、第二调节阀28、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第二逆止门23确保真空系统严密性；通过真空抽吸，对低压缸09内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸09内余有蒸汽以及漏入低压缸09的空气及时抽吸排放，使低压缸09内余有蒸汽以及漏入低压缸09的空气依次经过低压缸各级回热抽汽管道17和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道16汇集至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道15，依次经第三逆止门24、第三调节阀29、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第三逆止门24确保真空系统严密性；通过真空抽吸，对低压缸分流环入口前中低压连通管19及低压缸09内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸09内余有蒸汽以及漏入低压缸09的空气及时抽吸排放，使低压缸09内余有蒸汽以及漏入低压缸09的空气经过低压缸分流环入口前中低压连通管19抽吸至低压缸分流环真空抽吸管道04，依次经第四逆止门25、第四调节阀30、第五逆止门26、第五调节阀31、真空抽吸设备05及真空抽吸设备出口管道21排放至大气，其中，第四逆止门25确保真空系统严密性；通过在低压缸09末级叶片末端扩压段导流环10处进行强制抽吸排汽，低压缸09末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸09叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及摩擦起热的鼓风损失；通过在低压缸09末级叶片去湿环11及低压缸次末级隔板14处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀及鼓风损失；及通过在低压缸各级回热抽汽口18和低压缸分流环入口42前同时进行强制抽吸排汽，确保将低压缸09内余有蒸汽以及漏入低压缸09的空气及时抽吸排放掉，确保低压缸09内部实现无蒸汽、无蒸汽凝结水滴、无漏入空气的高真空状态，消除汽轮机低压缸09内部各压力级叶片摩擦起热的鼓风损失及超温。

综上所述，本发明采用的技术方案是：一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统及其工作方法，改造中低压连通管蝶阀采用全关闭结构形式，增加真空抽吸设备，依据汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况，分别对低压缸末级、次末级叶片后、叶顶及叶根涡流区、低压缸各级回热抽汽口、低压缸分流环入口前中低压连通管部位实施强制抽吸，将低压缸内余汽及漏入的空气等不凝结气体及时抽吸排放，确保低压缸抽吸部位实现无汽及无气的高真空状态，达到消除汽轮机低负荷、小容积蒸汽流量、低压缸零进汽三种工况情况叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失问题，确保汽轮机叶片和机组的安全性，最终达到低压缸零进汽深度调峰的成效。

鉴于机组≤35％额定负荷时的低负荷工况即可能持续产生叶片水蚀问题，为了确保消除叶片水蚀问题，推荐在机组≤35％额定负荷时低负荷工况投入本系统运行，达到消除汽轮机末级、次末级叶片水蚀的成效，同时通过小功耗的新增真空抽吸设备在末级叶片做功的小容室空间建立最佳真空，可以有利于提高汽轮机的效率，故，允许采用本技术的机组在更高负荷工况下投运本系统，以期同时达到降低循环水泵电耗、提高汽轮机效率的更大收益。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统，其特征在于，所述系统包括：

低压缸末级叶片真空抽吸管道，其包括低压缸末级叶片真空抽吸主管道、若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端末级叶片末端扩压段导流环的扩压段导流环真空抽吸支管道和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端末级叶片去湿环的去湿环真空抽吸支管道，所述扩压段导流环真空抽吸支管道连接至同侧设置的所述去湿环真空抽吸支管道上，对称设置的去湿环真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道；

低压缸次末级隔板真空抽吸管道，其包括低压缸次末级隔板真空抽吸主管道和若干真空抽吸口成对对称设置加装至低压缸两端次末级隔板外圆处开孔的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道，对称设置的低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道；

低压缸回热抽汽真空抽吸管道，其包括低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道，所述低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道汇集后连接至所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道；低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道的入口分别连接至低压缸各级回热抽汽管道，所述低压缸各级回热抽汽管道分别连接至成对对称设置于低压缸两侧的低压缸各级回热抽汽口；

低压缸分流环真空抽吸管道，入口连接至低压缸分流环入口前中低压连通管；及

真空抽吸设备，所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道、所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道、所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道和所述低压缸分流环真空抽吸管道依次汇集后经由真空抽吸设备入口管道连接至真空抽吸设备，所述真空抽吸设备出口连接真空抽吸设备出口管道；

所述低压缸末级叶片真空抽吸主管道、所述低压缸次末级隔板真空抽吸主管道、所述低压缸回热抽汽真空抽吸主管道、所述低压缸分流环真空抽吸管道和所述真空抽吸设备入口管道上分别设置有第一至第五逆止门以及第一至第五调节阀，所述第一至第五逆止门分别设置于所述第一至第五调节阀之前；

所述第一至第五调节阀的前面和后面分别设置有前关断门和后关断门，所述第一至第五调节阀旁通连接有旁通门;

所述低压缸各级回热抽汽管道上分别设置有低压缸各级回热抽汽隔离门和低压缸各级回热抽汽逆止门，所述低压缸各级回热抽汽逆止门分别设置在所述低压缸各级回热抽汽隔离门之前，所述低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道分别与低压缸各级回热抽汽逆止门之前的低压缸各级回热抽汽管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统，其特征在于，所述低压缸各级回热抽汽管道分别依次经低压缸各级回热抽汽逆止门和低压缸各级回热抽汽隔离门连接至低压缸各级回热加热器。

3.根据权利要求1所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统，其特征在于，所述低压缸分流环入口前中低压连通管经由全关闭结构形式的中低压连通管蝶阀连接至高中压缸的中压缸。

4.根据权利要求1所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统，其特征在于，所述真空抽吸设备选自真空泵、射水抽汽器、蒸汽喷射器和蒸汽喷射压力匹配器中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：

中低压连通管蝶阀未处于全关闭状态并汽轮机在低负荷工况运行；

启动真空抽吸设备进行真空抽吸；

打开第一调节阀和第五调节阀，关闭第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀；

通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；

通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及摩擦起热的鼓风损失；及

通过在低压缸末级叶片去湿环处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失。

6.根据权利要求1-4中任一所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：

中低压连通管蝶阀未处于全关闭状态并汽轮机在小容积蒸汽流量工况运行；

启动真空抽吸设备进行真空抽吸；

打开第一调节阀、第二调节阀和第五调节阀，关闭第三调节阀和第四调节阀；

通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道与去湿环真空抽吸支管道汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；

通过真空抽吸，低压缸次末级隔板处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道，依次经第二逆止门、第二调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第二逆止门确保真空系统严密性；

通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失；及

通过在低压缸末级叶片去湿环及低压缸次末级隔板处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失。

7.根据权利要求1-4中任一所述的一种消除鼓风损失实现低压缸零进汽的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：

汽轮机在零进汽、零功率工况运行；

完全关闭中低压连通管蝶阀，关闭低压缸各级回热抽汽隔离门和低压缸各级回热抽汽逆止门；

启动真空抽吸设备进行真空抽吸；

打开第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀和第五调节阀；

通过真空抽吸，低压缸末级叶片末端扩压段导流环及低压缸末级叶片去湿环处的乏汽被强制抽吸排汽，使乏汽经过扩压段导流环真空抽吸支管道与去湿环真空抽吸支管道汇集至低压缸末级叶片真空抽吸主管道，依次经第一逆止门、第一调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第一逆止门确保真空系统严密性；

通过真空抽吸，低压缸次末级隔板处的蒸汽被强制抽吸排汽，使蒸汽经过低压缸次末级隔板真空抽吸支管道汇集至低压缸次末级隔板真空抽吸主管道，依次经第二逆止门、第二调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第二逆止门确保真空系统严密性；

通过真空抽吸，对低压缸内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放，使低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气依次经过低压缸各级回热抽汽管道和低压缸各级回热抽汽真空抽吸支管道汇集至低压缸回热抽汽真空抽吸主管道，依次经第三逆止门、第三调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第三逆止门确保真空系统严密性；

通过真空抽吸，对低压缸分流环入口前中低压连通管及低压缸内部进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放，使低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气经过低压缸分流环入口前中低压连通管抽吸至低压缸分流环真空抽吸管道，依次经第四逆止门、第四调节阀、第五逆止门、第五调节阀、真空抽吸设备及真空抽吸设备出口管道排放至大气，其中，第四逆止门确保真空系统严密性；

通过在低压缸末级叶片末端扩压段导流环处进行强制抽吸排汽，低压缸末级叶片后及末级叶片根部涡流区短暂滞留的乏汽及其凝结水滴向后及时迅速抽吸排走，低压缸级间前后压差增大，确保膨胀做功后的蒸汽向级后排放，同时消除低压缸叶片根部区域形成的倒涡流区，消除了汽轮机末级叶片水蚀及鼓风损失；

通过在低压缸末级叶片去湿环及低压缸次末级隔板处进行强制抽吸排汽，将做功后在离心力作用下向叶顶区域聚集的乏汽及其凝结的水滴强制抽吸排出，从而消除了汽轮机末级、次末级叶片水蚀、最大动应力及摩擦起热的鼓风损失；及

通过在低压缸各级回热抽汽口和低压缸分流环入口前同时进行强制抽吸排汽，确保将低压缸内余有蒸汽以及漏入低压缸的空气及时抽吸排放掉，确保低压缸内部实现无蒸汽、无蒸汽凝结水滴、无漏入空气的高真空状态，消除汽轮机低压缸内部各压力级叶片摩擦起热的鼓风损失及超温。