CN1309938C - 用于冷却汽轮机轴入流区的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却汽轮机(10)轴入流区(37)的方法和装置，按照本发明，在将蒸汽输入该汽轮机(10)的一个进汽通道(23)的上游，分出一支质量流m1，对其冷却并随后将其输回所述进汽通道(23)中，该支质量流m1由此连同其余的质量流m2被导入汽轮机(10)中。本发明的方法和装置实现了简单地设计和控制汽轮机。

Description

用于冷却汽轮机轴入流区的方法和装置
本发明涉及一种用于冷却汽轮机轴入流区的方法和装置。
在同一申请人的另一篇专利文献DE 198 23 251 C1中描述了一种用于冷却汽轮机低压级段轴入流区的方法和装置。在这篇文献中建议，根据低压级中的状况，将一种冷却剂，尤其是冷凝水或蒸汽从一个冷却系统中喷射到低压级中。这种已知方法的缺点是，冷却介质的喷射注入和新汽的输入必须分别进行且必须相互独立地受到控制。因此对于冷却介质和新汽都要求快速关闭阀。这些阀必须基本上同时被控制并同时关闭，以确保提供针对超转速和冷凝器压力过高所需的保护。这要求复杂的构造设计和控制。
因此，本发明的目的在于提供一种简单的冷却汽轮机轴入流区的方法，以及一种冷却汽轮机轴入流区的装置，要求其有简单的设计结构。
按照本发明的基本构思，对输入汽轮机中的新汽进行划分。其中，分出一支流，将其冷却，然后重新输回，而其余的新汽则直接输入汽轮机中。为了实现本发明的方法尤其规定，在将蒸汽输入汽轮机的一个进汽通道的上游，分出一支质量流，将其冷却并随后输回所述进汽通道中，并由此连同剩余的质量流一起输入汽轮机中。本发明的装置规定，新汽管道具有一根用于分出一股待冷却支质量流的分流管，该分流管在一个用于支质量流的冷却装置下游又重新汇入所述进汽通道中。
因此，只需在该分叉管的上游设置一个快速关闭阀。另一个用于喷入的冷却介质的快速关闭阀可以取消。相应的设计结构和控制可显著简化。
本发明其它有利的扩展设计和改进由从属权利要求给出。
按照一种有利的设计，所分出的支质量流小于所输入的质量流的10％，且尤其在输入质量流的5％至7％之间。由此避免分流出一股不允许的过大支质量流以及由此造成的汽轮机的功率降低。
为冷却支质量流，比较有利地是采用从一根主供水管道中取出的液体。该液体的抽取可以在一个蒸汽发生器或一个中间过热器的上游进行。无需另外再设置一根附加的冷却剂管。
按照第一种有利的改进设计，在一个热交换器中冷却支质量流。由主供水管中抽取出的液体通过该热交换器被加热。比较有利的是，随后在蒸汽发生器或中间过热器的上游将其重新输回到主供水管中。因此没有热损失。
按照第二种有利的改进设计，通过喷射水流来冷却支质量流。支质量流的温度在此一般要大到使所喷射入的水流完全汽化，然后随同支质量流输入进汽通道中并由此被导入汽轮机中。因而此处也不存在热损失。
按照一种有利的扩展设计，在冷却位置的下游对被冷却的支质量流的温度进行测量。因此该支质量流的温度可有针对性地被调节到一预定额定值上，在此，还可以对温度进行控制或调节。比较有利的是根据待冷却的汽轮机的状态来确定额定值。
比较有利的是，将被冷却的支质量流和剩余的质量流相互分开地导入汽轮机中。这样可将该支质量流有针对性地导引到那些需要冷却的位置上。其余的质量流则可直接传输到汽轮机的叶片上。
在本发明的装置中，所述分流管从新汽输入管被导引到一个换热器中，该换热器利用从一根主供水管中抽取的液体来冷却。作为一种替换方案，也可以选择让分流管输入一冷却腔室中，从一根主供水管中抽取出的水可喷射到该腔室中。不需要另外再设置一根输入管。并且从分流中获取的热量还保留在系统内。
比较有利的是，在冷却位置的下游设置一个温度传感器来测量被冷却支质量流的温度。由此可有针对性地将支质量流冷却到一个预定的温度，该温度又根据汽轮机中的状态来预先规定。所述温度传感器可以是一个温度调节回路或一个温度控制装置中的部件。
所述换热器或冷却腔室可比较有利地配备一个排水器。该排水器可排出冷凝水，从而实现无故障的连续运行。
按照一种有利的改进设计，所述进汽通道具有一个用于其余质量流的喷嘴和另一个用于已冷却支质量流的喷嘴。避免了这两股质量流混合。被冷却的支质量流因此可有针对性地导入汽轮机轴有待冷却的入流区，而其余的质量流量则可直接导引到汽轮机的叶片上。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明。对相同的或相同功能的构件采用相同的附图标记，附图中：
图1是本发明装置第一种设计结构的简略示图；
图2是本发明装置第二种设计结构的简略示图。
在图1中简略示出了一个带有一转子11和动叶片12的汽轮机10。该转子11围绕一轴线13旋转。
汽轮机10运行所需的蒸汽通过一根带有一快速关闭阀15的新汽输入管14输入。该新汽输入管14通过一根主供水管18和一个蒸汽发生器或中间加热器34被馈予蒸汽。在蒸汽发生器或中间加热器34和一根将蒸汽输入汽轮机10的进汽通道23之间连接有所述快速关闭阀15。一旦汽轮机10应当关停，就可通过关闭快速关闭阀15中断整个进汽。
为了冷却一个用虚线示出的汽轮机10的轴入流区37，在进汽管道23的上游将整个进质量流m分为两股支流m1，m2。通过一分流管16分出一支流m1到一个热交换器17。为了冷却，通过一供水管19从主供水管道18中抽取出水。该供水管19可用一阀20关断。在热交换器17的出口，抽取出的水在蒸汽发生器或中间过热器34的上游重新输回主供水管道18中。从分流m1中获取的热量因而得以保留。被冷却的分流m1又重新流回进汽通道23并由此被导入汽轮机10中。
所述换热器17配备有一个带有阀22的排水管21。在换热器17中可能产生的冷凝水可通过该排水管21排走。
进汽通道23具有一个用于剩余的质量流m2的第一喷嘴24和一个用于分流出的被冷却质量流m1的第二喷嘴25。该喷嘴24将剩余的质量流m2导引到转子11的动叶片12上，使之转动。喷嘴25则将冷却后的支质量流m1导引到进汽通道23区域内的一个环绕转子11的环向槽26中。转子儿及汽轮机10的轴因此在轴入流区37内被可靠冷却。尤其可对一个用于轴向推力平衡的活塞36进行冷却。
分质量流m1占整个输入质量流m的含量在5％与7％之间，尤其是6％。
在图2所示实施方式中，同样分出一支质量流m1，该支质量流被输入一冷却腔室27中。在该冷却腔室27中设有一个二元冷却器28。从主供水管18中抽取出的水29被喷入该二元冷却器28中。所述水借助一个快速关闭阀30和一个泵31通过一根供水管29输入其中。由此可实现一股精确定量的输入水流m3。
在冷却腔室27中，所喷入的水流m3汽化并与支质量流m1混合。该混合的质量流m1+m3然后通过另一根管32输往输入管23的喷嘴25。
在图2所示实施方式中分出的支质量流m1比图1所示实施方式中的要小一些。其原因在于，通过喷入水流m3，相对于图1所示实施方式而言，输送给汽轮机10的质量流m1+m3要大一些。在图2所示实施方式中，支质量流m1例如可为输入质量流m的5.8％，而水流m3可为输入质量流m的0.2％。
在这两种实施方式(如图1和图2所示)中，在冷却点的下游，也就是在换热器17或二元冷却器28的下游设置一测量点33，以测取支质量流m1以及m1+m3的温度。将测量点33上测得的温度与一个额定值比较。根据比较结果来调节对换热器17或二元冷却器28的输入水/汽量。输入给汽轮机10的已被冷却的支质量流m1或m1+m3可由此有针对性地保持在所期望的温度上并因此与汽轮机10中的状况相匹配。
当要关停汽轮机10时，只需关闭快速关闭阀15。由此切断向汽轮机10输入的新质量流。关闭阀门20，30可毫无困难地稍许滞后进行。不会构成什么伤害。尤其是在图2所示实施方式中，可通过排水管21排出过多喷入的水。不需要另外采用一个单独的快速关闭阀来阻断一股独立于整个输入的质量流m的输入汽轮机10的冷却介质。因此在结构设计和控制方面可大大简化。

Claims (13)

1.一种用于冷却汽轮机(10)轴入流区(37)的方法，其特征在于，在蒸汽输入该汽轮机(10)的一个进汽通道(23)的上游，分出一支质量流(m1)，将其冷却并随后输回所述进汽通道(23)中，该支质量流(m1)由此连同其余的质量流(m2)被导入汽轮机(10)中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所分出的支质量流(m1)小于所输入质量流(m)的10％。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为冷却所述支质量流(m1)，采用从一根主供水管道(18)中取出的液体。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一个换热器(17)中对所述支质量流(m1)进行冷却。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过喷入水流(m3)对所述支质量流(m1)进行冷却。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在冷却点(17；28)的下游测量冷却后的支质量流(m1；m1+m3)的温度。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将冷却后的支质量流(m1；m1+m3)和剩余的质量流(m2)分别单独地输入汽轮机(10)中。
8.一种按照上述任一项权利要求所述方法用于冷却汽轮机(10)轴入流区(37)的装置，其具有一根新汽管道(14)和一个将蒸汽输入汽轮机(10)中的进汽通道(23)，其特征在于，该新汽管道具有一根用于分出一股待冷却支质量流(m1)的分流管(16)，该分流管在一个用于支质量流(m1)的冷却装置(17；27)的下游又重新汇入所述进汽通道(23)中。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分流管(16)被导引到一个换热器(17)中，该换热器利用从一根主供水管(18)中抽取的液体来冷却。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分流管(16)被导引到一冷却腔室(27)中，从一根主供水管(18)中抽取出的水(m3)可喷射到该腔室(27)中。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，在所述冷却位置(17；28)的下游设置一个温度传感器(33)来测量冷却后的支质量流(m1；m1+m3)的温度。
12.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述换热器(17)或冷却腔室(27)配备有一根排水管(21，22)。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述进汽通道(23)具有一个用于剩余质量流(m2)的喷嘴(24)和另一个用于已冷却支质量流(m1；m1+m3)的喷嘴(25)。
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