[发明专利]就地用于涡轮机中的转子的加热系统

说明书

相关申请的交叉参考

本申请涉及同时提交并且当前待审的美国申请号为14/877988和14/877996，档案号分别为282941-1和282941B。

技术领域

本发明大致涉及加热系统(heating systems)，并且更具体地涉及就地(in-situ)用于涡轮机中的转子的加热系统和相关转子。

背景技术

为了起动一些涡轮机，比如蒸汽轮机，通常需要保证涡轮机的零部件(parts of the turbomachine)处于合适的温度。无论涡轮机从冷起动(cold start)、暖起动(warm start)或在电力产生临时停止之后的热起动(hot start)起动，都希望起动温度控制。起动温度控制是必要的，例如以确保和优化零部件之间的适当的公差和间隙，防止由于必须利用工作流体加热零件而引起的慢起动，以及控制能够缩短零件寿命的低循环疲劳(low cycle fatigue)。

传统地，热毯(heat blankets)可被应用于涡轮机的外壳(或壳体)以例如向蒸汽涡轮的高压或中压外壳的外侧施加热。热从热毯通过外壳传导到涡轮的包括叶片的各个零部件内并且理论上(ideally)传导至转子内并且通过转子。热毯对于单个外壳来说足够起作用，但是对于采用双外壳的情况提出了挑战。特别地，如图1的示意性截面图所示，对于双外壳涡轮6来说，来自热毯10的热传递8更加困难，因为在热到达内部零部件之前需要传导通过外壳(outer casing)14与内壳(inner casing)16之间的间隔(separation)12。另外，存在于涡轮机中的不同材料/零部件的热传导率可以在具有绝热效应的接头(junctions)20(点)之间形成一系列热阻，这对于所需的热传递是不利的。例如，对于外壳14的热阻可以高于内壳16，或者内壳16的热阻可以高于转子24的热阻，引起每个接头组之间的温差。热毯装置还使得应被传导至转子24并且通过转子24的热通过工作流体18的流动路径不利地削弱。

发明内容

本发明的第一方面提供一种就地用于涡轮机的外壳中的转子的加热系统，该加热系统包括：用于在涡轮机的外壳中就地加热转子的至少一部分的加热元件。

本发明的第二方面提供一种就地用于涡轮机的外壳中的转子的加热系统，该加热系统包括：构造成就地加热涡轮机的外壳中的转子的外表面的至少一部分的第一加热元件；和用于控制第一加热元件的操作的控制器。

所述的加热系统还包括温度传感器，所述温度传感器构造成感测所述转子的所述外表面的所述至少一部分的温度，以及所述控制器基于感测的温度控制所述第一加热元件的操作。

较佳地，所述第一加热元件包括感应加热线圈(an induction heating coil)，所述感应加热线圈定位成与所述转子的所述外表面的所述至少一部分相邻。

所述的加热系统还包括包围所述转子的所述外表面的所述至少一部分的感受器构件(a susceptor member)，所述感受器构件在其中具有所述第一加热元件。

较佳地，所述第一加热元件包括电阻加热器(a resistance heater)和感应加热器(an induction heater)中的至少一者。

更佳地，温度传感器位于所述感受器构件中或位于所述感受器构件上。

所述的加热系统较佳地还包括与所述转子相邻的用于密封所述涡轮机外壳的一部分与所述转子的密封组件(a seal pack)，以及其中，所述温度传感器位于所述密封组件中或位于所述密封组件上。

较佳地，所述第一加热元件包括多个加热元件，每个加热元件构造成加热所述转子的不同的轴向位置，以及其中，所述控制器控制所述多个加热元件中的每一个的操作。

所述的加热系统较佳地还包括构造成加热所述涡轮机外壳的外部的热毯(aheating blanket)。

所述的加热系统较佳地还包括用于在加热期间使所述转子旋转的旋转机构(a turning gear)。

较佳地，所述控制器还控制进入所述涡轮机的工作流体流。

本发明的第三方面提供一种用于涡轮机的转子，该转子包括：细长形本体；和加热元件，加热元件至少部分地定位在细长形本体中用于在涡轮机中就地加热转子的至少一部分。