[发明专利]控制蒸汽轮机的方法和蒸汽轮机设备

说明书

本发明提供一种控制蒸汽轮机的方法和蒸汽轮机设备。该控制蒸汽轮机的方法包括：以同质且各向同性的圆柱体的形式，定义蒸汽轮机的转子(5c)的简化模型；从简化模型的参数以及向蒸汽轮机(5)所供应的蒸汽的温度值，确定转子(5c)中的应力分布；将转子(5c)中所确定的应力与应力阈值(σ_TH)进行比较；以及基于转子(5c)中所确定的应力与应力阈值(σ_TH)的比较，控制蒸汽轮机(5)。

技术领域

本发明涉及控制蒸汽轮机的方法和蒸汽轮机设备。

背景技术

众所周知，由于系统惯性和相当大的温度波动所施加到转子的力，蒸汽轮机的启动阶段证明是关键性的。温度波动是由于考虑到转子的质量和几何形状，蒸汽温度应当在相对短时间内升高至稳定状态值。

为了防止能够导致转子损坏或过早老化的问题和条件，已经研究了针对负载承受以及设备启动期间蒸汽温度升高的配置，这些研究至少理论上保证避免危险性的高应力的出现。但是，合适的是，操作期间保持转子温度的监控，以及必要时实施减小应力等级的控制动作。

源自难以检测转子中的温度分布的重要技术问题是不适合安放传感器。为了克服这一技术问题，通常使用源自定子设备部件上的测量的温度估计。但是，这种估计不是非常准确，而且有很大的误差裕量。因此，一方面，有限的准确性需要保持针对有损于设备性能的负载承受和温度升高的配置设计中的保守做法。另一方面，即便合理的保守方法仍然不能充分自信地防止异常情况的发生，这样的异常情况是由于转子内部的应力而可能发生的危险或损坏所造成的。因此，基于源于定子温度测量的估计不足以通过及时的方式进行响应，以及保证在安全的条件下运行机器。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供控制蒸汽轮机的方法和蒸汽轮机设备，使得能够克服或至少减少上述限制。

根据本发明的一方面，提供了一种控制蒸汽轮机的方法，其包括：以同质且各向同性的圆柱体的形式，定义蒸汽轮机的转子的简化模型；从简化模型的参数以及向蒸汽轮机所供应的蒸汽的温度值，确定转子中的应力分布；将转子中所确定的应力与应力阈值进行比较；以及基于转子中所确定的应力与应力阈值的比较，来控制蒸汽轮机。

根据本发明的另一方面，提供了一种蒸汽轮机设备，其包括：蒸汽轮机；传感器组件，用于提供温度信号，所述温度信号指示蒸汽轮机的入口处的蒸汽温度；存储器单元，其包含蒸汽轮机的转子的简化模型的参数，其中简化模型以同质且各向同性的圆柱体的形式存在；以及处理单元，用于：从简化模型以及温度信号，确定转子中的应力分布；将转子中所确定的应力与应力阈值进行比较；以及基于将转子中所确定的应力与应力阈值的比较，控制蒸汽轮机。

附图说明

现在将参考表示非限制性实施示例的附图来描述本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的蒸汽轮机设备的简化方框图；

图2表示图1的设备中所使用的简化模型；

图3表示图1的设备的一部分的更详细的方框图；

图4是表示与图1的设备相关的量的曲线图。

具体实施方式

如图1所示，用于产生电能的联合循环发电设备包括燃气轮机组3、蒸汽轮机5、分别耦接至燃气轮机组3和蒸汽轮机5并且连接到分发网络(未示出)的两个发电机8和9、热回收锅炉10(用作蒸汽生成器)、冷凝器11以及控制装置12。设备1还具有执行器组件13和执行器组件14，控制装置12对于每个执行器组件执行动作从而分别控制燃气轮机组3和蒸汽轮机5。

燃气轮机组3产生热的排出气流，将该热的排出气流输送到热回收锅炉10，并且用于产生蒸汽。