[发明专利]用于控制涡轮机部件的冷却过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制涡轮机部件的、尤其是蒸汽轮机轴的冷却过程的方法。

背景技术

在涡轮机中并且尤其在蒸汽轮机中，维护工作与高的时间耗费联系在一起，因为在能够将涡轮机停下之前并且在能够执行维护工作之前，首先必须将涡轮机的或蒸汽轮机的涡轮机部件冷却。

在此，通常借助于空气流来加速对涡轮机部件的相应的冷却，以便将维护工作所需要的时间降低到尽可能小的值。在此，为了生成空气流而使用环境空气，所述环境空气的温度在这种强制冷却的情况下限制空气流的冷却效果。

发明内容

以上述内容为基础，本发明所基于的目的是，提出一种用于强制冷却涡轮机部件的改进的方法。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

该方法用于控制涡轮机部件的、尤其是蒸汽轮机轴的冷却过程，其中在雾冷却阶段期间，将混有水雾的空气流用于冷却涡轮机部件。与在蒸汽轮机运行时用作为工作介质的水蒸气相反，水雾为气溶胶，即空气和小水滴的混合物，所述小水滴通过所包含的水从液相到气相的相变能够吸收和运出尤其大量的热能。混有水雾的空气流因此不是工作介质。将所述混有水雾的空气流作为用于冷却目的的另外的介质引导通过涡轮机。以这种方式，通过附加的汽化冷却或蒸发冷却来补充通过强制对流、即例如通过空气冷却进行的简单的冷却，由此借助相对简单的机构显著地提高冷却的效率。那么，这种补充尤其在已经存在用于简单的空气冷却的冷却系统的情况下是有利的，因为在该情况下在没有大的技术耗费的情况下就能够进行改装，其中仅需要安装用以生成水雾并且将所述水雾引入到空气冷却的空气流中的设备。通过将简单的空气冷却与汽化冷却组合，能够在与简单的空气冷却相比扩大的温度范围中控制冷却过程，使得预设期望的时间相关的温度梯度。

根据一个方法变型形式，多级地构成冷却过程，其中空气冷却阶段先于雾冷却阶段，在所述空气冷却阶段期间，仅不具有水雾的空气流用于冷却涡轮机部件。与此相应地，根据需要借助于空气流但是或者借助于混有水雾的空气流来强制进行对涡轮机部件的冷却。因此，通过冷却系统的不同的工作模式能够在每时间单位从涡轮机中耦合输出和运出非常不同量的热量。

根据一个方法变型形式，在空气冷却阶段期间和在雾冷却阶段期间，为冷却过程预设一致的并且保持不变的时间上的温度梯度。在此，尤其大约5 K/h-15K/h、尤其大约10K/h的时间上的温度梯度是优选的。为了尽可能经济地运行涡轮机，适当的是：将用于必需的维护工作的时间需求保持得尽可能低。与此相应地，期望的是：为了相应的维护，尽可能迅速地将涡轮机部件冷却。然而，过于集中的强制冷却隐藏下述风险，使得例如在涡轮机部件中构建应力，所述应力会导致涡轮机部件的损坏。因此，在设计涡轮机部件时，在规划涡轮机时确定最大的时间上的温度梯度。因此，根据在此介绍的方法优选地控制冷却过程，使得尽可能准确地达到预设的最大的温度梯度并且在整个冷却过程中保持所述温度梯度。温度梯度的之前详述的大约10K/h的值在此为蒸汽轮机的典型值。在此，通常为有限的温度范围预设这种最大的时间上的温度梯度，因此，在极其大的温度范围中的冷却过程中完全能够预设多个不同的值。在该情况下，控制冷却过程，使得在每个相应的温度范围中达到为其预设的温度梯度并且在整个温度范围中保持所述温度梯度。

根据该方法的一个极其适当的变型形式，为了预设温度梯度，在空气冷却阶段期间仅仅调整空气流密度，并且在雾冷却阶段期间仅仅调整添加给空气流的水雾的量。由此，能够在技术方面尤其简单地实现用于涡轮机的适合的冷却系统并且尤其是用于冷却系统的控制系统。此外，相应的控制是相对不易受故障影响的，因为在控制时总是改变仅一个变量。

此外，适当的是，经由可控的入口阀的阀位置来设定空气流的流密度。在蒸汽轮机中，例如通常经由相应的抽真空装置在蒸汽轮机中产生负压，其中预设涡轮机入口和涡轮机出口之间的压力降。因此，能够通过定位在涡轮机入口上的入口阀在抽真空装置恒定运行时借助于环境空气来产生空气流，借助所述空气流能够冷却蒸汽轮机的涡轮机部件。因此，能够经由阀位置来调整空气流密度、即每时间单位的空气量。