DE102009026053A1 - Overload valve for a steam turbine and associated method - Google Patents
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Abstract
Ein System zum Betreiben einer Dampfturbine enthält: wenigstens einen Hochdruck-Turbinenabschnitt und einen Niederdruckabschnitt; ein oder mehrere Steuerventile, die eingerichtet sind, um Dampf von einem Kessel in den Hochdruck-Turbinenabschnitt einzulassen; einen Kondensator, der eingerichtet ist, um aus dem Niederdruckabschnitt abgegebenen Dampf zu empfangen und den Dampf in eine Flüssigkeit zu wandeln; einen Obererhitzer, der eingerichtet ist, um Flüssigkeit von dem Kondensator zu empfangen und die Flüssigkeit über einen Wärmeaustausch mit einem Dampf von dem Hochdruckabschnitt zu erhitzen und um die erhitzte Flüssigkeit zu dem Kessel zurückführen; und ein Bypass-Überlastventil, das eingerichtet ist, um an dem einen oder den mehreren Steuerventilen vorbei umgeleiteten Dampf unmittelbar dem Obererhitzer zuzuführen.A system for operating a steam turbine includes: at least one high pressure turbine section and a low pressure section; one or more control valves configured to introduce steam from a boiler into the high pressure turbine section; a condenser configured to receive steam discharged from the low pressure section and to convert the steam into a liquid; a top heater arranged to receive liquid from the condenser and to heat the liquid via heat exchange with a vapor from the high pressure section and to return the heated liquid to the boiler; and a bypass overload valve configured to supply steam bypassed past the one or more control valves directly to the top heater.
Description
Diese Erfindung betrifft den Betrieb einer Dampfturbine unter Nutzung der Turbinenleistungsreserve für einen Betrieb unter erhöhten Lasten.These The invention relates to the operation of a steam turbine using the turbine power reserve for operation under increased Loads.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION
Große Dampfturbinen der Bauart, die in der elektrischen Energieversorgungsindustrie verwendet wird, sind großzügigerweise ausgelegt, um ein gewisses zusätzliches Lastleistungspotential über die Nennleistung, einen Betriebspunkt, der üblicherweise als der „Garantiepunkt” bezeichnet wird, zu bieten. Die Nennleistung wird anhand der Ausgangsleistung angegeben, und dieser Zustand wird herkömmlich mit einem oder mehreren Steuerventilen erreicht, die nicht ganz vollständig geöffnet sind, so dass das zusätzliche Leistungsvermögen durch vollständiges Öffnen der Steuerventile erhalten wird. Wenn die Turbinenauslegung derart ist, dass die Nennleistung auftritt, wenn die Dampfeinlassventile vollständig offen sind, wird die Turbineneffizienz an diesem Punkt im Hinblick auf die Energienutzung oder Wärmerate deutlich verbessert. Jedoch stehen bei vollständig geöffneten Steuerventilen nur begrenzte Mittel zur Verfügung, mit denen eine Reservekapazität bzw. Leistungsreserve einer Dampfturbine erreicht werden kann.Size Steam turbines of the type used in the electrical power industry are used generously, by a certain additional load power potential over the rated power, an operating point that is usually as the "warranty point" is called to offer. The Nominal power is indicated by the output power, and this Condition becomes conventional with one or more control valves reached, which is not completely open are, so the extra power obtained by fully opening the control valves becomes. If the turbine design is such that the rated power occurs when the steam inlet valves are fully open, The turbine efficiency is at this point in terms of energy use or heat rate significantly improved. However, stand at fully open Control valves have limited funds available, with which a reserve capacity or reserve of a Steam turbine can be achieved.
Ein bekanntes Verfahren zur Erzielung eines Leistungsüberschusses in einer Turbine, wenn die Nennleistung bei vollständig geöffneten Steuerventilen auftritt, besteht darin, ein Bypassventil vorzusehen und dadurch zusätzlichen Dampf um die Steuerventile herum zu einer späteren, einen niedrigeren Druck aufweisenden Stufe der Turbine strömen zu lassen. Dieses Ver fahren (wie es in der Vergangenheit eingesetzt worden ist) weist drei Nachteile auf. Zuerst wird es als erforderlich erachtet, das Bypassventil in das Turbinensteuersystem zu integrieren, wodurch das Bypassventil im Effekt zu einem zusätzlichen Steuerventil gemacht wird, das auf eine gesteuerte und koordinierte Weise gemeinsam mit den Einlasssteuerventilen gedrosselt wird. Dies erhöht deutlich die Komplexität des Steuersystems. Zweitens ist es, um steigende Regulierungsanforderungen der Industrie bei einem drosselnden Bypassventil zu erfüllen, erforderlich, eine gewisse Überlappung zwischen den Steuerventilen und dem Bypassventil vorzusehen. In anderen Worten wird es erforderlich, mit dem Öffnen des Bypassventils anzufangen, bevor die Steuerventile vollständig offen sind. Dies verringert die Effizienz der Turbine bei ihrer Nennleistung. Drittens ist aufgrund der kleinen Leistungsfähigkeit eines derartigen Bypassventils eine beträchtliche Hubbewegung des Ventils erforderlich, um die Turbine an der Frequenzsteuerung in dem Stromversorgungssystem, an das sie angeschlossen ist, partizipieren zu lassen. Diese große Bewegung kann starken Verschleiß hervorrufen und zu einem frühzeitigen Ausfall des Ventils führen.One known method for obtaining a surplus power in a turbine when the rated power is at full open control valves occurs, is a Provide bypass valve and thereby additional steam around the control valves around at a later, a lower pressure flow stage of the turbine to flow. This Ver drive (as it has been used in the past) points three disadvantages. First, it is considered necessary that Bypass valve to integrate into the turbine control system, thereby the bypass valve in effect to an additional control valve in a controlled and coordinated way throttled with the intake control valves. This increases significantly the complexity of the tax system. Second, it's about increasing regulatory requirements of the industry in a throttling To meet bypass valve, required a certain overlap between to provide the control valves and the bypass valve. In other words It becomes necessary with the opening of the bypass valve begin before the control valves are fully open. This reduces the efficiency of the turbine at its rated output. thirdly is due to the small capacity of such Bypass valve a considerable lifting movement of the valve required to power the turbine to the frequency control in the power system, to which she is connected to participate. This size Movement can cause severe wear and tear lead to premature failure of the valve.
In
einem anderen Verfahren wird ein Bypass-Überlastventil
verwendet, um eine Leistungsreserve der Turbine ohne wesentliche Änderung
an dem Turbinensteuersystem zu erreichen, wobei der umgeleitete
oder Bypassdampf in eine stromabwärtige Turbinenstufe wieder
eingeführt wird. Dieses Verfahren ist in der auf die gemeinsame
Anmelderin lautenden
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
In der beispielhaften, jedoch keineswegs beschränkenden Ausführungsform, wie sie hierin offenbart ist, wird der durch den Kessel gelieferte und zu dem Überlastventil stromaufwärts des Dampfturbineneinlasses hin umgeleitete Dampf zu dem Obererhitzer zurückgeführt, anstatt zu einer stromabwärtigen Turbinenstufe geführt zu werden.In the exemplary but by no means limiting embodiment, as disclosed herein, the one supplied by the kettle and to the overload valve upstream of the steam turbine inlet redirected steam back to the upper heater, instead of being led to a downstream turbine stage to become.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt ein System zum Betreiben einer Dampfturbine, das aufweist: wenigstens einen Hochdruck-Turbinenabschnitt und einen Niederdruckabschnitt; ein oder mehrere Steuerventile, die eingerichtet sind, um Dampf von einem Kessel zu dem Hochdruck-Turbinenabschnitt zuzulassen; einen Kondensator, der eingerichtet ist, um von dem Niederdruckabschnitt ausgegebenen Dampf zu empfangen und den Dampf in eine Flüssigkeit umzuwandeln; einen Obererhitzer, der eingerichtet ist, um Flüssigkeit von dem Kondensator zu empfangen und die Flüssigkeit über einen Wärmeaustausch mit einem Dampf von dem Hochdruckabschnitt zu erhitzen und um die erhitzte Flüssigkeit zu dem Kessel zurückzuführen; sowie ein Überlast-Bypassventil, das eingerichtet ist, um an dem einen Steuerventil oder den mehreren Steuerventilen vorbei umgeleiteten Dampf unmittelbar dem Obererhitzer zuzuführen.Accordingly, the present invention in one aspect, a system for operating a steam turbine, comprising: at least one high pressure turbine section and a low pressure section; one or more control valves, configured to draw steam from a boiler to the high pressure turbine section permit; a condenser that is set up to be of that Low-pressure section to receive steam output and the steam to convert into a liquid; a top heater, the is set up to liquid from the condenser receive and the liquid through a heat exchange with a steam from the high pressure section to heat and around the returned heated liquid to the boiler; and an overload bypass valve that is set up to pass the one or more control valves redirected steam directly to the top heater.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine, die Leistung zu einer angeschlossenen Last liefert und eingerichtet ist, um Dampf von einer Dampferzeugungsquelle zu empfangen, wobei die Turbine ein oder mehrere Steuerventile zur Steuerung der Zugabe von Dampf zu einen höheren Druck aufweisenden Stufen der Turbine aufweist und ein Bypass-Überlastventil aufweist, das angeschlossen ist, um Dampf von der Dampfquelle zu empfangen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- (a) Halten des Bypass-Überlastventils im Schließzustand, während die Steuerventile in gesteuerter Weise positioniert werden, um Dampf der Turbine zuzugeben, um eine vorausgewählte Lastleistung zu erhalten;
- (b) wenigstens teilweises Öffnen des Bypass-Überlastventils; und
- (c) Rückführen von Dampf, der durch das Bypass-Überlastventil hindurchtritt, zu dem Obererhitzer.
- (a) maintaining the bypass overload valve in the closed state while the control valves are positioned in a controlled manner to add steam to the turbine to obtain a preselected load power;
- (b) at least partially opening the bypass overload valve; and
- (c) returning steam passing through the bypass overload valve to the top heater.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION
In
der Stromerzeugungsanlage nach
Der
Dampfflusspfad von dem Kessel
Aus
dem HD-Abschnitt
Obwohl
die Steuerung einer Dampfturbine einen sehr komplexen und komplizierten
Prozess darstellt, liegen die Hauptgesichtspunkte bei der Turbine,
die in einem im Wesentlichen stationären Betriebszustand
arbeitet, darin, die Drehzahl und Last der Turbine aufrecht zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf
Nahezu
jede Turbine ist dazu ausgelegt, eine Leistungsreserve (Reservekapazität)
zur Erzeugung von Leistung über die nominelle Kapazität
bzw. Nennleistung hinaus zu liefern. Um zusätzliche Leistung
von der Turbine zu gewinnen, nachdem die Steuerventile ihre Grenzstellung
oder vollständig offene Position erreicht haben, ist ein
Bypass-Überlastventil
Beispielsweise
wird, wenn die Steuerventile
Indem
nun auf
Die beispielhafte, jedoch in keinem Sinne beschränkende Einrichtung löst Probleme, die mit den konventionelleren Einrichtungen verbunden sind. Beispielsweise beseitigt diese Einrichtung den Bedarf nach einer weiteren Steuerstufe innerhalb der Dampfturbine, die normalerweise sehr kostspielig ist. Das Umleiten des Dampfs unmittelbar zu dem Obererhitzer verhindert auch, dass der Dampfpfad unterbrochen bzw. gestört wird. Die Einrichtung beseitigt ferner Probleme im Zusammenhang mit Temperaturabweichungen in der Turbinenstruktur, die eine Temperaturbelastung bzw. thermische Verformung an der Stelle hervorrufen, an der der Bypassstrom in den Dampfpfad eintritt. Temperaturbelastungen bzw. thermische Verformungen können zu größeren Spielräumen zwischen umlaufenden und feststehenden Komponenten führen, die zu erhöhten Dampfleckströmen und geringerer Effizienz führen können.The exemplary, but in no sense limiting device solves problems with the more conventional facilities are connected. For example, this device eliminates the need after another control stage within the steam turbine, the usually very expensive. Diverting the steam immediately To the top heater also prevents the steam path from being interrupted or is disturbed. The device also eliminates problems in the context of temperature deviations in the turbine structure, the one temperature load or thermal deformation at the site cause the bypass stream enters the vapor path. temperature loads or thermal deformations can lead to larger Clearances between rotating and stationary components lead to increased steam leakage currents and lower efficiency.
Während die Erfindung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, das momentan als die prakti kabelste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt sein soll, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfassen soll, die in dem Rahmen und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.While the invention in conjunction with an embodiment has been described currently as the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that that the invention is not limited to the disclosed embodiment should be limited, but that on the contrary different Modifications and equivalent arrangements include should be included in the scope and scope of the attached Claims are included.
Ein System zum Betreiben einer Dampfturbine enthält: wenigstens einen Hochdruck-Turbinenabschnitt und einen Niederdruckabschnitt; ein oder mehrere Steuerventile, die eingerichtet sind, um Dampf von einem Kessel in den Hochdruck-Turbinenabschnitt einzulassen; einen Kondensator, der eingerichtet ist, um aus dem Niederdruckabschnitt abgegebenen Dampf zu empfangen und den Dampf in eine Flüssigkeit zu wandeln; einen Obererhitzer, der eingerichtet ist, um Flüssigkeit von dem Kondensator zu empfangen und die Flüssigkeit über einen Wärmeaustausch mit einem Dampf von dem Hochdruckabschnitt zu erhitzen und um die erhitzte Flüssigkeit zu dem Kessel zurückzuführen; und ein Bypass-Überlastventil, das eingerichtet ist, um an dem einen oder den mehreren Steuerventilen vorbei umgeleiteten Dampf unmittelbar dem Obererhitzer zuzuführen.One System for operating a steam turbine includes: at least a high pressure turbine section and a low pressure section; one or more control valves that are set up to steam from a boiler into the high-pressure turbine section; a condenser configured to discharge from the low pressure section To receive steam and to pour the vapor into a liquid convert; a superheater set up for liquid from the condenser to receive and the liquid over a heat exchange with a vapor from the high pressure section to heat and add the heated liquid to the kettle due; and a bypass overload valve, configured to be connected to the one or more control valves Passed bypassed steam immediately to the upper heater.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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