[发明专利]用于起动涡轮机的方法

说明书

技术领域

本申请涉及共同转让的于2010年12月16日提交的美国专利申请12/969861[GE文档238811]；于2010年12月16日提交的美国专利申请12/969867[GE文档238815]；以及于2010年12月16日提交的美国专利申请12/969889[GE文档238821]。

本发明大体涉及涡轮机，且更具体地说，涉及一种用于在起动阶段期间增强蒸汽涡轮的操作灵活性的方法。

背景技术

蒸汽涡轮普遍用于动力设备、生热系统、船舶推进系统以及其它热和动力应用中。蒸汽涡轮典型地包括至少一个在预定的压力范围内操作的区段。这可包括：高压(HP)区段和再热或中间压力(IP)区段。容纳在这些区段中的旋转元件通常安装在轴向轴上。通常，控制阀和截流阀分别控制通过HP区段和IP区段的蒸汽流量。

蒸汽涡轮的正常操作包括三个不同的阶段；它们是起动、加载和停机。起动阶段可被认为是操作阶段开始，其中旋转元件开始滚动，直至蒸汽正流过所有区段。通常，起动阶段不会终止于特定负载。加载阶段可被认为是这样的操作阶段：其中进入区段的蒸汽的量增加，直至蒸汽涡轮的输出约为所需负载；例如但不限于额定负载。停机阶段可被认为是这样的操作阶段：其中蒸汽涡轮的负载减少，并且进入各个区段的蒸汽流逐渐停止，且转子(旋转元件安装在其上)减慢至转向齿轮速度。

对于装备了级联蒸汽旁路系统的蒸汽涡轮，起动阶段开始于利用截流阀以准许蒸汽进入IP区段时。接下来，蒸汽被准许进入HP区段中。准许蒸汽进入HP区段中的这一过程(其完成了起动过程)通常被称为顺流传递。典型地，通过HP区段和IP区段的蒸汽流量在顺流传递期间是平衡的。蒸汽流的量典型地依赖于操作再热(RH)压力。然而，这种平衡的流传递技术可能会引发一些问题。

这种技术没有考虑在起动阶段期间可能影响蒸汽涡轮操作的所有物理参数。例如，在热起动期间，典型地需要更大量的HP蒸汽流以防止高的HP区段排气温度。为了在传递之后平衡HP和IP蒸汽流量，传递之前的IP蒸汽流量也应对应地较高。然而，在传递之前的增大的IP蒸汽流量可能增加IP区段上的轴向推力，因为没有足够的蒸汽可流过HP区段，以平衡更高的IP蒸汽流量。另一方面，如果减少在传递之前的IP蒸汽流量以减小轴向推力负载，那么传递时的HP蒸汽流量将低于所需蒸汽流量；并导致不合需要的高的HP区段排气温度。转子应力是在顺流传递期间可能要考虑的另一物理参数。在冷起动中，非常高的HP蒸汽流量可能造成不合需要的转子应力。因此，在允许蒸汽流进入IP和HP区段中之前应考虑多个可能影响蒸汽涡轮的物理参数。

某些起动策略试图满足这些物理参数约束中的一个或两个。例如但非限制性地，一种策略试图减少在起动过程期间引入的转子应力。然而，这种技术没有解决由在顺流传递期间进入HP区段中的低的蒸汽流量而造成的高的HP区段排气温度。其它起动策略没有解决现有蒸汽流量平衡热起动策略的所有限制性的物理参数，例如但不限于高的HP区段排气温度。

这些问题降低了操作灵活性，需要更大的机械构件，并且可能会减少蒸汽涡轮在起动阶段期间所输送的净输出。因此，存在对于一种用于在起动阶段期间提高蒸汽涡轮的操作灵活性的方法的需要。

发明内容