[发明专利]用于大型蒸汽涡轮的启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及启动大型涡轮的方法，更具体而言，涉及诸如联接到用于产生电功率的发电机上且接收来自外部蒸汽源(特别其中，这种蒸汽源在涡轮控制系统的直接控制之外)的大量蒸汽的大型蒸汽涡轮。

背景技术

在以下描述中，用语“涡轮”用来表示旋转式发动机，其具有通过流体介质(诸如水、蒸汽或气体)强制联接的旋转部件和定子部件。本发明特别关注的是轴向蒸汽涡轮，其包括沿径向布置的固定定子叶片或导叶，定子叶片或导叶与借助于通过涡轮的蒸汽流强制联接的径向布置的活动转子叶片交替。

在大型涡轮(特别是蒸汽涡轮)中，启动程序被认为是非常关键的运行。蒸汽涡轮可被认为是用于在300 MW或更多的满负荷下进行电功率输出的大型蒸汽涡轮。典型地，这样的涡轮包括大型金属部件，诸如外壳和转子。因此，在涡轮的启动期间必须谨慎，以便不由于例如馈送到涡轮中的蒸汽和大型金属部件之间的温差而引起临界热应力。关于热应力和其它机械参数的极限使得具有蒸汽涡轮区段的功率装置的快速启动是困难的过程。

但是，存在越来越多使蒸汽涡轮的启动时间加速的要求，因为蒸汽功率装置或联合循环功率装置必须快速地对电功率供应和要求的波动作出反应。特别地，输出波动的再生能源装置(诸如风能、海浪能和太阳能功率装置)的增加导致对传统功率装置的柔性有更高要求。

因此，存在大量构想各种改进启动过程的方法的文献就不足为奇了。已公开的、提供关于启动程序的挑战的背景的文献包括例如美国专利3959635、7506517、7980053、国际公开的国际专利申请WO 2006037417，以及共同拥有的德国专利申请DE 10116387(A1)。

在大多数情况下，提出的解决方法包括以测得的参数和或者直接基于测得的值或者间接使用模型和预测得到的一组控制值为基础的简单或复杂的反馈控制，从而避免由临界应力极限和其它参数限定的阈值。考虑到现有技术，将提供控制蒸汽涡轮的启动的稳定且强健的方法看作目标。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种控制蒸汽涡轮的方法，蒸汽涡轮接收来自蒸汽发生器的蒸汽，并且具有联结到功率发生器上的转子和蒸汽涡轮控制器，蒸汽涡轮控制器至少控制位于蒸汽发生器和蒸汽涡轮之间的蒸汽管道中的蒸汽入口阀的位置，以控制进入到蒸汽涡轮中的质量流，该方法包括以下步骤：在开始启动之前，基于蒸汽涡轮在启动开始时的状态和/或由操作者选定的启动模式来选择预定一组启动设定点序列，其中，该组启动设定点序列包括不受蒸汽涡轮控制器直接控制的参数和受蒸汽涡轮控制器直接控制的参数；使用蒸汽涡轮控制器来控制受蒸汽涡轮控制器控制的参数，以便根据预定一组启动序列使蒸汽涡轮从一设定点移动到另一设定点，直到到达释放点为止；以及在释放点处，延迟移动到下一个设定点，直到实际设定点值与不受蒸汽涡轮控制器直接控制的参数在释放点处的预定设定点值相符为止。

在典型地可由蒸汽涡轮控制器控制的参数之中的是涡轮转子的速度和/或涡轮上的负荷。在典型地不受蒸汽涡轮控制器直接控制的参数之中的是蒸汽温度和/或蒸汽压力。后面的参数典型地由不同于蒸汽涡轮控制器的控制器控制，即，锅炉控制器，它可与蒸汽涡轮控制器所要求或请求的值不同地控制蒸汽发生器的运行。

在许多功率装置运行中，使蒸汽涡轮控制器直接控制蒸汽发生器是不可行的。在这个描述中，直接控制意味着这样的系统，即，其中，控制器控制设备(诸如阀和开关)的状态，这又使由设定点限定的参数有直接变化。这种直接控制的经典示例是闭环控制或反馈环路控制。

该方法还可包括与选定的序列相关联的启动时间的输出，因为可认为根据本发明的启动过程在没有超驰(override)状况时在本质上是确定性的。

另一个优选特征是在选定的序列未产生期望设定点值的情况下，改变对热应力监测器的输出的处理。例如，在启动阶段期间，可使应力监测器不起作用，或者忽略应力监测器的输出。

根据以下详细描述和下面列出的图，本发明的这些和另外的方面将是显而易见的。

附图说明

参照附图，现在将描述本发明的示例性实施例，其中：

图1是包括在蒸汽涡轮的启动过程中的元件的示意图；

图2是示出根据本发明的示例的参数之间的联系的框图；

图3A是根据本发明的示例的启动序列参数的简化曲线图；以及

图3B显示在释放点处具有延迟的图3A的启动序列参数。

部件列表

10蒸汽涡轮功率装置

11蒸汽发生器

13管道