DE102011057134A1

DE102011057134A1 - Energieerzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011057134A1
Application number: DE102011057134A
Authority: DE
Inventors: Charles Henry Kleine
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US8789371B2; JP2012140959A; US20120167567A1; RU2011154003A; FR2970037A1; JP5898951B2

Abstract

Es wird eine Stromerzeugungsvorrichtung (2) offenbart, die ein Speisepumpenantriebsturbinen-Steuersystem (24) beinhaltet. In einer Ausführungsform wird eine Stromerzeugungsvorrichtung (2) offenbart, die Folgendes beinhaltet: eine Speisepumpenantriebsturbine (6) mit einem Niederdruckdampfeinlass (23) und einem Hochdruckdampfeinlass (18), ein Hochdruckregelventil (26) zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass (18), ein Niederdruckregelventil (28) zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass (23) und ein Steuersystem (24), das funktionell mit dem Hochdruckregelventil (26) und dem Niederdruckregelventil (28) gekoppelt ist, wobei das Steuersystem (24) so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz (36) das Niederdruckregelventil (28) schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine (6) strömt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft eine Stromerzeugungsvorrichtung. Insbesondere betrifft der hierin offenbarte Gegenstand eine Stromerzeugungsvorrichtung, die ein Speisepumpenantriebsturbinen-Steuersystem beinhaltet, das zur dynamischen Anpassung der Leistung als Reaktion auf den Bedarf des Stromnetzes konfiguriert ist.
Konventionelle Speisepumpenantriebsturbinen (SPAT) sind dafür ausgelegt, den Druck zum Pumpen von Wasser für Kesselanwendungen bereitzustellen. SPAT sind z. B. in einer konventionellen Stromerzeugungsanlage mit einer Speisewasserpumpe gekoppelt und können der Speisewasserpumpe mechanische Energie zuführen, damit die Speisepumpe einen Kessel mit Wasser versorgen kann. Eine konventionelle SPAT hat zwei Druckeinlassmöglichkeiten. In ihrer normalen Betriebsart verwendet die konventionelle SPAT Niederdruckdampf (z. B. Dampf mit einem Druck von etwa 175 psig (Pfund pro Quadratzoll)) zum Antreiben ihres Betriebs, wobei Hochdruckdampf als Ergänzung verwendet wird, wenn zum Pumpen von Wasser zum Kessel mehr Leistung benötigt wird. In einigen Fällen kann die konventionelle SPAT unter Verwendung von Hochdruckdampf aus dem Kessel angefahren werden. Konventionelle SPAT lassen sich aber nur schwer an den Bedarf nach flexiblem Ansprechen auf Leistungsanforderungen anpassen und können ineffizient sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Stromerzeugungsvorrichtung offenbart, die ein Speisepumpenantriebsturbinen-Steuersystem aufweist. In einer Ausführungsform wird eine Stromerzeugungsvorrichtung offenbart, die Folgendes aufweist: eine Speisepumpenantriebsturbine mit einem Niederdruckdampfeinlass und einem Hochdruckdampfeinlass, ein Hochdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass, ein Niederdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass und ein Steuersystem, das funktionell mit dem Hochdruckregelventil und dem Niederdruckregelventil gekoppelt ist, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz das Niederdruckregelventil schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine strömt.
Ein erster Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Stromerzeugungsvorrichtung, die Folgendes hat: eine Speisepumpenantriebsturbine mit einem Niederdruckdampfeinlass und einem Hochdruckdampfeinlass, ein Hochdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass, ein Niederdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass und ein Steuersystem, das funktionell mit dem Hochdruckregelventil und dem Niederdruckregelventil gekoppelt ist, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz das Niederdruckregelventil schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine strömt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Stromerzeugungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine dynamoelektrische Maschine, wenigstens eine Dampfturbine, die funktionell mit der dynamoelektrischen Maschine gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Dampfturbine einen Hochdruckdampfturbinenabschnitt beinhaltet, einen strömungstechnisch mit der wenigstens einen Dampfturbine gekoppelten Kessel, eine strömungstechnisch mit dem Kessel gekoppelte Speisewasserpumpe, eine funktionell mit der Speisewasserpumpe gekoppelte Speisepumpenantriebsturbine, wobei die Speisepumpenantriebsturbine einen Niederdruckdampfeinlass und einen Hochdruckdampfeinlass hat, ein Hochdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass, ein Niederdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass und ein Steuersystem, das funktionell mit dem Hochdruckregelventil und dem Niederdruckregelventil gekoppelt ist, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz das Niederdruckregelventil schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine strömt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Stromerzeugungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Mitteldruckdampfturbinenabschnitt, einen Niederdruckdampfturbinenabschnitt, der funktionell und strömungstechnisch mit dem Mitteldruckdampfturbinenabschnitt gekoppelt ist, eine Speisepumpenantriebsturbine, die strömungstechnisch mit dem Mitteldruckdampfturbinenabschnitt gekoppelt ist, wobei die Speisepumpenantriebsturbine einen Niederdruckdampfeinlass und einen Hochdruckdampfeinlass hat, ein Niederdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass und ein Steuersystem, das funktionell mit dem Niederdruckregelventil gekoppelt ist, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz das Niederdruckregelventil schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine strömt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, leichter verständlich; es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Stromerzeugungsvorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung.
Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht maßstabgetreu sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Erfindung darstellen und dürfen daher nicht als den Umfang der Erfindung begrenzend betrachtet werden. Unter den Zeichnungen stellen die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen die gleichen Elemente dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der Erfindung sehen eine Stromerzeugungsvorrichtung vor, die Folgendes aufweist: eine Speisepumpenantriebsturbine mit einem Niederdruckdampfeinlass und einem Hochdruckdampfeinlass, ein Hochdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass, ein Niederdruckregelventil zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass und ein Steuersystem, das funktionell mit dem Hochdruckregelventil und dem Niederdruckregelventil gekoppelt ist, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz das Niederdruckregelventil schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine strömt.
Konventionelle Speisepumpenantriebsturbinen (SPAT) sind dafür ausgelegt, Druck zum Pumpen von Wasser für Kesselanwendungen bereitzustellen. SPAT sind z. B. in einer konventionellen Stromerzeugungsanlage mit einer Speisewasserpumpe gekoppelt und können der Speisewasserpumpe mechanische Energie zuführen, damit die Speisepumpe Wasser in einen Kessel fördern kann. Eine konventionelle SPAT hat zwei Druckeinlassmöglichkeiten. In der normalen Betriebsart verwendet die konventionelle SPAT Niederdruckdampf (z. B. Dampf mit etwa 175 psig) zum Antreiben ihres Betriebs, wobei Hochdruckdampf als Ergänzung verwendet wird, wenn zum Pumpen von Wasser zum Kessel mehr Leistung benötigt wird. In einigen Fällen kann die konventionelle SPAT unter Verwendung von Hochdruckdampf aus dem Kessel angefahren werden. Konventionelle SPAT lassen sich aber nur schwer an den Bedarf nach flexiblem Ansprechen auf Leistungsanforderungen anpassen. Zum Beispiel wird von konventionellen SPAT, die Teil einer mit einer erneuerbaren Energiequelle (z. B. Wind, Sonnenenergie usw.) kombinierten Stromerzeugungsanlage sind, eventuell erfordert, dass sie sich schnell an wechselnde Energieanforderungen anpassen.
Aspekte der Erfindung sehen ein SPAT-Steuersystem vor, das gegenüber konventionellen Anlagen mehrere Vorteile bereitstellt. Zum Beispiel sehen Ausführungsformen des hierin offenbarten SPAT-Steuersystems im Vergleich mit konventionellen Anlagen die folgenden Vorteile vor: a) größere Flexibilität im SPAT-Betrieb, um eine zusätzliche Leistungsabgabe von einem das SPAT-Steuersystem einsetzenden Kraftwerk zu erzielen; b) verbesserte Effizienz des SPAT und c) verbesserten Teillastbetrieb außerhalb der Spitzenlastzeiten eines das SPAT-Steuersystem einsetzenden Kraftwerks.
In 1, auf die jetzt Bezug genommen wird, wird eine schematische Ansicht eines Teils einer Stromerzeugungsvorrichtung 2 gemäß Ausführungsformen gezeigt. Wie gezeigt, kann die Stromerzeugungsvorrichtung 2 eine Speisewasserpumpe (oder Pumpe) 4 und eine Speisepumpenantriebsturbine (SPAT) 6 beinhalten, die über eine Welle 8 funktionell mit der Speisewasserpumpe 4 gekoppelt ist. Wie in der Technik bekannt ist, kann die SPAT 6 die Drehung der Welle 8 antreiben, um diese Drehbewegung auf die Speisewasserpumpe 4 zu übertragen, wodurch das Strömen von Kesselspeisewasser (in Richtung auf einen strömungstechnisch angeschlossenen Kessel 10) verursacht wird. Die Speisewasserpumpe 4 kann z. B. durch eine konventionelle Leitung (Nummerierung weggelassen) funktionell mit dem Kessel 10 verbunden sein. Es werden auch Dampfturbinenabschnitte gezeigt, z. B. ein Hochdruck-(HD)-Dampfturbinenabschnitt 12, ein Mitteldruck-(MD)-Dampfturbinenabschnitt 14 und ein Niederdruck-(ND)-Dampfturbinenabschnitt 16 (der z. B. eine Doppelstromdampfturbine beinhalten kann). Es versteht sich, dass die Dampfturbinenabschnitte (12, 14 und 16) und der Kessel 10 als Quellen für die SPAT 6 fungieren können. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform Hochdruck-(HD)-Dampf einem Hochdruckeinlass 18 der SPAT 6 von der Hauptdampfsammelleitung 20 oder über eine Anfahrdampfquelle 22 (z. B. einem Hilfskessel) zugeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann Niederdruck-(ND)-Dampf einem Niederdruckeinlass 23 der SPAT 6 vom MD-Dampfturbinenabschnitt 14 (über einen Auslass 26) zugeführt werden. In jedem Fall kann die SPAT 6 so konfiguriert sein, dass sie während normaler Lastbedingungen unter Verwendung von Niederdruckdampf und/oder Hochdruckdampf läuft.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Strom von HD-Dampf von der Anfahrdampfquelle 22 oder der Hauptdampfsammelleitung 20 zur SPAT 6 bzw. der Strom von ND-Dampf vom MD-Dampfturbinenabschnitt 14 zur SPAT 6 von einem Speisepumpenantriebsturbinen-(SPAT)-Steuersystem (oder Steuersystem) 24 gesteuert werden. Das SPAT-Steuersystem 24 kann so konfiguriert sein, dass es wenigstens teilweises Öffnungen und wenigstens teilweises Schließen einer Vielzahl von Ventilen 26, 28, 30, 32 aktiviert, um der SPAT 6 eine gewünschte Menge ND-Dampf und/oder HD-Dampf zuzuführen. In einigen Ausführungsformen kann das SPAT-Steuersystem 24 als eine Vielzahl von Steuergeräten realisiert sein und in anderen Ausführungsformen kann das SPAT-Steuersystem 24 als einzelnes Steuergerät realisiert sein. In jedem Fall kann das SPAT-Steuersystem 24 zum Betätigen der Bewegung von einem oder mehreren Ventilen 26, 28, 30, 32 als Reaktion auf vorbestimmte Lastbedingungen konfiguriert sein.
Als Bestandteil der Stromerzeugungsvorrichtung 2 wird auch eine dynamoelektrische Maschine 34 gezeigt, die (z. B. über eine Welle) funktionell mit einem oder mehreren der Dampfturbinenabschnitte (z. B. HD-Dampfturbinenabschnitt 12, MD-Dampfturbinenabschnitt 14 und/oder ND-Dampfturbinenabschnitt 16) gekoppelt ist. Wie in der Technik bekannt ist, kann die dynamoelektrische Maschine 34 einen elektrischen Generator zum Erzeugen von Elektrizität durch Umwandeln der mechanischen Bewegung von einem oder mehreren der Dampfturbinenabschnitte in elektrischen Strom beinhalten. Wie gezeigt, kann die dynamoelektrische Maschine 34 mit einem Netz 36 (z. B. einem Stromnetz) gekoppelt sein, das zum Verwalten und Verteilen der Elektrizität konfiguriert ist, die es von der dynamoelektrischen Maschine 34 (sowie anderen, nicht abgebildeten dynamoelektrischen Maschinen in dem Stromerzeugungssystem) erhält. Die Stromerzeugungsvorrichtung 2 kann auch einen konventionellen Kondensator 38 aufweisen, der konfiguriert ist, um Abdampf aus z. B. dem ND-Dampfturbinenabschnitt 16 und der SPAT 6 zu erhalten, diesen Dampf zum Erzeugen eines Kondensatfluids zu kondensieren und dieses Kondensatfluid einer Speisewasserheizung 40 bereitzustellen, bevor es wieder der Speisewasserpumpe 4 zugeführt wird. Es versteht sich, dass die hierin gezeigte und beschriebene Stromerzeugungsvorrichtung 2 zusätzliche Bauteile aufweisen kann, die nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben werden, darunter z. B. einen oder mehrere Nacherhitzer, wie z. B. einen Abhitzedampferzeuger (HRSG) oder einen anderen Nacherhitzer usw., eine Vielzahl von Ventilen und Leitungen, ein Steuersystem, einen oder mehrere Gasturbinenabschnitte usw.
Wie in der Technik bekannt ist, ist der von der Speisewasserpumpe 4 zum Kessel 10 gepumpte Wasservolumenstrom eine Funktion der Drehzahl der SPAT 6, wobei diese Drehzahl von der zur SPAT 6 durchgelassenen Dampfmenge und -art bestimmt wird. Das Durchlassen von Hochdruckdampf wird von dem Ventil 26 geregelt und das Durchlassen von Niederdruckdampf wird von dem Ventil 28 geregelt, die beide vom SPAT-Steuersystem 24 gesteuert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das SPAT-Steuersystem 24 so konfiguriert sein, dass es das Ventil 28 als Reaktion auf eine Anforderung für eine größere Leistungsabgabe von dem Netz 36 schließt, wodurch der ND-Dampf zur SPAT 6 abgestellt wird und die SPAT 6 ausschließlich mit Hochdruckdampf aus der Anfahrdampfquelle 22 oder Sammelleitung 20 gespeist wird. In diesem Fall kann das SPAT-Steuersystem 24 ferner wenigstens ein teilweises Schließen des Ventils 30 (das in diesem Fall ein Hauptsammelleitungsreglerventil ist) aktivieren, um eine größere Hochdruckdampfspeisung aus der Hauptdampfsammelleitung 20 zuzulassen. Infolge des Schließens des Ventils 28 wird vom MD-Dampfturbinenabschnitt 14 zur SPAT 6 gespeister Niederdruckdampf (über eine Leitung) durch den ND-Dampfturbinenabschnitt 16 geleitet, um den Dampfstrom durch den ND-Dampfturbinenabschnitt 16 zu vergrößern. In einer Ausführungsform kann dieser Prozess dem ND-Dampfturbinenabschnitt 16 zusätzlich etwa 200.000 Pfund Dampf zuführen, der dann etwa 20 Megawatt (MW) zusätzliche Leistung für die dynamoelektrische Maschine 34 (und das Netz 36) erzeugen kann. Wie hierin beschrieben, kann der zusätzliche Hochdruckdampf der SPAT 6 über die Sammelleitung 20 zugeführt werden, wo diese HD-Dampfversorgung (über das SPAT-Steuersystem 24) vom Ventil 30 bestimmt wird. Auf jeden Fall sehen Aspekte der Erfindung ein SPAT-Steuersystem 24 vor, dass die Stromerzeugung im ND-Dampfturbinenabschnitt 16 erhöht, indem es der SPAT 6 als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung (z. b. eine Anforderung für größere Leistung vom Netz 36) ausschließlich Hochdruckdampf zuführt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Fähigkeit der Stromerzeugungsvorrichtung 2 zum „Schnellerreichen der Höchstleistung” (vom SPAT-Steuersystem 24 bereitgestellt) in einer Zeitspanne von etwa 3 bis 5 Minuten realisiert werden. Konventionelle Stromerzeugungsanlagen sind zwar so konfiguriert, dass sie ihre Leistungsabgabe zu erhöhen, indem sie die Erzeugung mit der Dampfturbine durch eine Gasturbinenreaktion (z. B. durch schnelles Anfahren einer mit einer dynamoelektrischen Maschine verbundenen Gasturbine) ergänzen, diese konventionellen Systeme sprechen aber mit der vergrößerten Leistungsabgabe im einfachen Zyklusbetrieb in etwa 12 bis 15 Minuten an. Dieses langsamere Ansprechen ist eine Funktion der Zeit, die benötigt wird, um die Gasturbine anzufahren und die Produktion auf dem höheren Niveau zu erreichen. Im Gegensatz zu den konventionellen Stromerzeugungsanlagen ist die Stromerzeugungsvorrichtung 2 (und speziell das SPAT-Steuersystem 24) so konfiguriert, dass sie durch Umleiten von ND-Dampf von der SPAT 6 zum ND-Dampfturbinenabschnitt 16 schnell (z. B. 3–5 Minuten) etwa 20 zusätzliche MW Leistung erzeugt.
Zusätzlich zu dem Ansprechen mit „Schnellerreichen der Höchstleistung” kann die Stromerzeugungsvorrichtung 2 auch so konfiguriert sein, dass sie in etwa fünf (5) Minuten oder weniger „schnell” in den Sparbetrieb (oder stationären Betrieb) zurückkehrt, indem das Ventil 28 (über Befehle vom Steuersystem 24) geöffnet wird, um Niederdruckdampf in die SPAT 6 eintreten zu lassen. zusätzlich zum und im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils 28 kann das SPAT-Steuersystem 24 ferner das Öffnen des Ventils 30 aktivieren, wodurch die Hochdruckdampfmenge aus der Sammelleitung 20, die durch den HD-Dampfturbinenabschnitt 12 strömt, vergrößert wird. In diesem Fall kann die SPAT 6 nach dem Übergang in den Sparbetrieb, wenn notwendig, Hochdruckdampf hauptsächlich aus der Anfahrdampfquelle 22 erhalten.
Zusätzlich zu dem Betrieb mit Ansprechen mit „Schnellerreichen der Höchstleistung” und dem Sparbetrieb kann die Stromerzeugungsvorrichtung 2 ferner so konfiguriert sein, dass sie mit einer Mindestlasteinstellung betrieben wird, wobei die SPAT 6, im Gegensatz zu konventionellen Anlagen, hauptsächlich mit Hochdruckdampf anstatt Niederdruckdampf betrieben wird. In diesem Fall kann das SPAT-Steuersystem 24 das Schließen des Ventils 28 aktivieren, wodurch nur Hochdruckdampf aus der Anfahrdampfquelle 22 in die SPAT 6 eingelassen wird. Es versteht sich, dass Aspekte der Erfindung es dem Dampfkraftwerk erlauben, seinen Betrieb durch Reduzieren des Dampfstroms der Hauptturbine(n) (z. B. HD 12, MD 14 und/oder ND 16) zu modifizieren, so dass er mit der Mindestabgabe vom Kessel 10 zusammenfällt. Ab diesem Mindestpunkt kann das HD-Dampfsteuerventil (z. B. Ventil 26, 32) geöffnet werden, damit die SPAT 6 ausschließlich mit HD-Dampf betrieben werden kann. Diese Betriebsänderung reduziert den Einlassdampfstrom zu der/den Hauptturbine(n) (z. B. HD 12, MD 14 und/oder ND 16) um die gleiche Menge, die vom MD-Einlass 18 der SPAT 6 verwendet wird. Reduzieren des Dampfstroms durch die Hauptturbine(n) (z. B. MD 12, MD 14 und/oder ND 16) verursacht eine weitere Verringerung der Leistung von diesen Turbinen. Diese Verringerung der Leistungsabgabe von der/den Hauptturbine(n) kann wichtig sein, z. B. für Versorgungsträger, die die Dampfturbinenstromerzeugung mit erneuerbaren Energiequellen (z. B. Windkraftanlagen, Solaranlagen usw.) kombinieren. Reduzieren der Leistungsabgabe von der/den Hauptturbine(n) (z. B. MD 12, MD 14 und/oder ND 16) kann die erhöhte Stromerzeugung durch die kombinierten erneuerbaren Energiequellen ermöglichen.
Es versteht sich, dass Aspekte der Erfindung eine Stromerzeugungsvorrichtung 2 ermöglichen, die so konfiguriert ist, dass sie dynamisch auf Bedarfsschwankungen im Stromnetz 36 reagiert. Zum Beispiel beinhaltet die Stromerzeugungsvorrichtung 2, im Gegensatz zu konventionellen Stromerzeugungsvorrichtungen, ein SPAT-Steuersystem 24, das zur Steuerung der Zufuhr von ausschließlich Hochdruckdampf zur SPAT 6 konfiguriert ist, um eine vergrößerte Leistungsabgabe an die Stromversorgungsvorrichtung 2 zu erbringen. Das SPAT-Steuersystem 24 kann so konfiguriert sein, dass es (über eine vergrößerte Leistung der dynamoelektrischen Maschine 34) dem Netz 36 eine Leistungsreaktion in beträchtlich weniger Zeit als eine konventionelle Anlage erbringt, die eine Gasturbine zur Ergänzung der Stromerzeugung benutzt. Außerdem kann das SPAT-Steuersystem 24 zum Reduzieren der Stromerzeugung der Stromerzeugungsvorrichtung 2 (über z. B. die Betätigung der Ventile 28, 26, 30, 32) als Reaktion auf verringerte Lastbedingungen (z. B. Sparbetrieb oder Mindestlastbedingungen) konfiguriert sein.
Es versteht sich, dass das SPAT-Steuersystem 24 funktionell mit den Ventilen 26, 28, 30 und/oder 32 verbunden sein kann, um eine jeweils zur SPAT 6, zum HD-Dampfturbinenabschnitt 12 und zum ND-Dampfturbinenabschnitt 14 durchgelassene Einlassdampfmenge zu regulieren. Das SPAT-Steuersystem 24 kann mechanisch oder elektrisch mit dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil 26 verbunden sein, so dass das Steuersystem 28 die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 betätigt. Das SPAT-Steuersystem 24 kann die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 als Reaktion auf eine Lastanforderung vom Netz 36 betätigen. Das SPAT-Steuersystem 24 kann ein computerisiertes, mechanisches oder elektromechanisches Gerät sein, das Ventile (z. B. Ventile 26, 28, 30 und/oder 32) betätigen kann. In einer Ausführungsform kann das SPAT-Steuersystem 24 ein computerisiertes Gerät sein, das Betriebsanweisungen an die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 gibt. In diesem Fall kann das SPAT-Steuersystem 24 die Lastanforderungen des Netzes 36 (z. B. durch Überwachung und Analyse der Stromübertragungsdaten, Strombedarfsdaten und/oder anderem Feedback) überwachen. Das SPAT-Steuersystem 24 kann ferner die Leistung der dynamoelektrischen Maschine 34 überwachen, z. B. durch Überwachen der Leistungsabgabe der dynamoelektrischen Maschine 34. Als Reaktion auf das Erhalten von Daten über die dynamoelektrische Maschine 34 und/oder das Netz 36, die anzeigen, dass ein Wechsel der Leistungsbetriebsart (z. B. von Sparbetrieb auf Schnellerreichen der Höchstleistung oder von Sparbetrieb auf Mindestlast) erwünscht ist, kann das SPAT-Steuersystem 24 Betriebsanweisungen an die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 anlegen. Zum Beispiel kann das SPAT-Steuersystem 24 Betriebsanweisungen zum Schließen des Ventils 28 unter gewissen Betriebsbedingungen (z. B. um die Leistungsabgabe des ND-Dampfturbinenabschnitts 12 zu steigern oder die gesamte Dampfturbinenleistung während bedarfsstarken Zeiten zu erhöhen) senden. In einer Ausführungsform können die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 elektromechanische Komponenten beinhalten, die Betriebsanweisungen (elektrische Signale) vom SPAT-Steuersystem 24 empfangen und eine mechanische Bewegung (z. B. teilweises Schließen des Ventils 30 oder 28) bewirken können. In einer weiteren Ausführungsform kann das SPAT-Steuersystem 24 eine mechanische Vorrichtung beinhalten, die von einem Bediener benutzt werden kann. In diesem Fall kann der Bediener das SPAT-Steuersystem 24 physisch manipulieren (z. B. durch Ziehen an einem Hebel), wodurch die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 betätigt werden können. Zum Beispiel kann der Hebel des SPAT-Steuersystems 24 mechanisch mit den Ventilen 26, 28, 30 und/oder 32 verbunden sein, so dass das Ziehen am Hebel die volle Betätigung der Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 (z. B. durch Öffnen bzw. Schließen) verursacht. In einer weiteren Ausführungsform kann das SPAT-Steuersystem 24 eine elektromechanische Vorrichtung sein, die Parameter (mit Sensoren) elektrisch überwachen kann, die anzeigen, dass die dynamoelektrische Maschine 34 in einem gewissen Leistungsabgabezustand läuft (und/oder dass das Netz 36 eine gewisse Leistungsreaktion anfordert), und die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 mechanisch betätigen kann. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Benutzer (z. B. ein Bediener eines Kraftwerks) einen Höchstleistungsbefehl, einen Sparbetriebsbefehl oder einen Mindestlastbefehl (z. B. über eine Taste oder ein anderes Bedienelement der Benutzeroberfläche) aktivieren, um die Leistungsabgabe der Stromerzeugungsvorrichtung 2 über das SPAT-Steuersystem 24 zu erhöhen. In diesem Fall kann der Benutzer die Lastbedingungen (z. B. der dynamoelektrischen Maschine 34 und/oder des Netzes 36) in einem Kontrollzentrum überwachen, das das SPAT-Steuersystem 24 und seine zugeordnete Benutzeroberfläche beinhaltet. In einem anderen Fall kann das SPAT-Steuersystem 24 eine Komponente in einem Computersystem sein, das zur Überwachung der Stromerzeugungsvorrichtung 2 und zum Geben von Anweisungen zum Betätigen der Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 konfiguriert ist. Das SPAT-Steuersystem 24 wird zwar hierin in mehreren Ausführungen beschrieben, es kann aber die Ventile 26, 28, 30 und/oder 32 durch beliebige andere konventionelle Mittel betätigen.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und ist nicht zur Begrenzung der Offenbarung vorgesehen. Es ist vorgesehen, dass die hierin verwendete singulare Form „ein/eine” und „der/die/das” auch jeweils die plurale Form einschließt, sofern dies vom Zusammenhang nicht deutlich anderweitig festgelegt wird. Des Weiteren versteht es sich, dass die Begriffe „aufweisen”/„umfassen” und/oder „aufweisend”/„umfassend”, wenn sie in dieser Patentbeschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, die Anwesenheit oder Hinzufügung von einem/einer oder mehreren Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen von diesen aber nicht ausschließen.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführung, zu offenbaren und auch, um dem Fachmann die Ausführung der Erfindung, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Geräten bzw. Systemen und der Durchführung eingebundener Verfahren zu ermöglichen. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die fachkundigen Personen einfallen. Es ist vorgesehen, dass derartige andere Beispiele im Umfang der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente beinhalten, die sich nicht von der wörtlichen Bedeutung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von den wörtlichen Bedeutungen der Ansprüche beinhalten.
Es wird eine Stromerzeugungsvorrichtung 2 offenbart, die ein Speisepumpenantriebsturbinen-Steuersystem 24 beinhaltet. In einer Ausführungsform wird eine Stromerzeugungsvorrichtung 2 offenbart, die Folgendes beinhaltet: eine Speisepumpenantriebsturbine 6 mit einem Niederdruckdampfeinlass 23 und einem Hochdruckdampfeinlass 18, ein Hochdruckregelventil 26 zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass 18, ein Niederdruckregelventil 28 zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass 23 und ein Steuersystem 2), das funktionell mit dem Hochdruckregelventil 26 und dem Niederdruckregelventil 28 gekoppelt ist, wobei das Steuersystem 24 so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz 36 das Niederdruckregelventil 28 schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine 6 strömt.
Bezugszeichenliste

2: Stromerzeugungsvorrichtung
4: Speisewasserpumpe
6: Speisepumpenantriebsturbine (SPAT)
8: Welle
10: Kessel
12: HD-Dampfturbinenabschnitt
14: MD-Dampfturbinenabschnitt
16: ND-Dampfturbinenabschnitt
18: Hochdruckeinlass
20: Hauptdampfsammelleitung
22: Anfahrdampfquelle
23: Niederdruckeinlass
24: SPAT-Steuersystem
26: Ventil
28: Ventil
30: Ventil
32: Ventil
34: Dynamoelektrische Maschine
36: Netz
38: Kondensator
40: Speisewasserheizung

Claims

Stromerzeugungsvorrichtung (2), umfassend: eine Speisepumpenantriebsturbine (6) mit einem Niederdruckdampfeinlass (23) und einem Hochdruckdampfeinlass (18), ein Hochdruckregelventil (26) zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass (18), ein Niederdruckregelventil (28) zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass (23) und ein Steuersystem (24), das funktionell mit dem Hochdruckregelventil (26) und dem Niederdruckregelventil (28) gekoppelt ist, wobei das Steuersystem (24) so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz (36) das Niederdruckregelventil (28) schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine (6) strömt.
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Niederdruckdampfturbinenabschnitt (16) zum Erhalten des Niederdruckdampfs als Reaktion auf die Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von dem Stromnetz (36).
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine funktionell mit der Speisepumpenantriebsturbine (6) verbundene Speisewasserpumpe (4) und einen strömungstechnisch mit der Speisewasserpumpe (4) verbundenen Kessel (10).
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen strömungstechnisch mit dem Kessel (10) verbundenen Hochdruckdampfturbinenabschnitt (12), ein strömungstechnisch mit dem Kessel (10) und dem Hochdruckdampfturbinenabschnitt (12) verbundenes Hauptdampfsammelleitungsreglerventil (30), wobei das Hauptdampfsammelleitungsreglerventil (30) eine zur Hochdruckdampfturbine (12) eingelassene Hochdruckdampfmenge regelt.
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (24) ferner so konfiguriert ist, dass es das Niederdruckregelventil (28) als Reaktion auf eine Anforderung für eine reduzierte Leistungsabgabe von dem Stromnetz (36) schließt.
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 5, wobei das Steuersystem (24) ferner so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf die Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von dem Netz (36) zusätzlichen Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass (18) umleitet.
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei der zusätzliche Hochdruckdampf aus einer Hauptdampfsammelleitung (20) umgeleitet wird.
Stromerzeugungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei das Steuersystem (24) das Schließen eines Hauptdampfsammelleitungsreglerventils (30) aktiviert, um den zusätzlichen Hochdruckdampfs zum Hochdruckdampfeinlass (18) umzuleiten.
Stromerzeugungsvorrichtung (2), umfassend: eine dynamoelektrische Maschine (34); wenigstens eine Dampfturbine (12, 14, 16), die funktionell mit der dynamoelektrischen Maschine (34) gekoppelt ist, wobei die wenigstens eine Dampfturbine (12, 14, 16) einen Hochdruckdampfturbinenabschnitt (12) beinhaltet, einen strömungstechnisch mit der wenigstens einen Dampfturbine (12, 14, 16) gekoppelten Kessel (10); eine strömungstechnisch mit dem Kessel (10) gekoppelte Speisewasserpumpe (4); eine funktionell mit der Speisewasserpumpe (4) gekoppelte Speisepumpenantriebsturbine (6), wobei die Speisepumpenantriebsturbine (6) einen Niederdruckdampfeinlass (23) und einen Hochdruckdampfeinlass (18) hat, ein Hochdruckregelventil (26) zum Regulieren des Durchlassens von Hochdruckdampf zum Hochdruckdampfeinlass (18), ein Niederdruckregelventil (28) zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass (23) und ein Steuersystem (24), das funktionell mit dem Hochdruckregelventil (26) und dem Niederdruckregelventil (28) gekoppelt ist, wobei das Steuersystem (24) so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz (36) das Niederdruckregelventil (28) schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine (6) strömt.
Stromerzeugungsvorrichtung (2), umfassend: einen Mitteldruckdampfturbinenabschnitt (14); einen funktionell und strömungstechnisch mit dem Mitteldruckdampfturbinenabschnitt (14) gekoppelten Niederdruckdampfturbinenabschnitt (16); eine mit dem Mitteldruckdampfturbinenabschnitt (14) gekoppelte Speisepumpenantriebsturbine (6), wobei die Speisepumpenantriebsturbine (6) die einen Niederdruckdampfeinlass (23) und einen Hochdruckdampfeinlass (18) hat, ein Niederdruckregelventil (28) zum Regulieren des Durchlassens von Niederdruckdampf zum Niederdruckdampfeinlass (23) und ein Steuersystem (24), das funktionell mit dem Hochdruckregelventil (26) und dem Niederdruckregelventil (28) gekoppelt ist, wobei das Steuersystem (24) so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf eine Anforderung für eine höhere Leistungsabgabe von einem Stromnetz (36) das Niederdruckregelventil (28) schließt und verhindert, dass Niederdruckdampf zur Speisepumpenantriebsturbine (6) strömt.