CH708647A2

CH708647A2 - Steam turbine system with turbine clutch.

Info

Publication number: CH708647A2
Application number: CH01424/14A
Authority: CH
Inventors: Colin Scott Riley; Tad Russel Ripley
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-03-31
Also published as: DE102014113328A1; US20150082791A1; CN104514584A; JP2015068339A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfturbinensystem (200) und ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfturbinensystems (200), das einen Dampferzeuger (210) aufweist, der mit einem Hochdruckabschnitt (220) und einem Niederdruckabschnitt (230) verbunden ist. Das Dampfturbinensystem weist ferner einen ersten Abschnitt einer Antriebswelle, die mit dem Hochdruckabschnitt (220) verbunden ist, und eine Kupplungsvorrichtung (270) zum lösbaren Verbinden mit einem Stromgenerator (260), der mit dem ersten Antriebswellenabschnitt verbunden ist, auf. Das Dampfturbinensystem (200) weist auch einen zweiten Antriebswellenabschnitt zur Verbindung mit dem Stromgenerator auf, der mit dem Niederdruckabschnitt (230) verbunden ist. Das Verfahren ist unter Verwendung einer Steuereinrichtung (295) des Dampfturbinensystems (200) implementiert.The invention relates to a steam turbine system (200) and a method for operating a steam turbine system (200) having a steam generator (210) connected to a high pressure section (220) and a low pressure section (230). The steam turbine system further includes a first portion of a drive shaft connected to the high pressure section (220) and a coupling device (270) for releasable connection to a power generator (260) connected to the first drive shaft section. The steam turbine system (200) also includes a second drive shaft section for connection to the power generator connected to the low pressure section (230). The method is implemented using a controller (295) of the steam turbine system (200).

Description

Beschreibung GEBIET DER ERFINDUNG Description FIELD OF THE INVENTION

[0001 ] Gegenstand der Erfindung ist eine Dampfturbine einschliesslich einer Kupplung zum Ein- und Abkuppeln eines oder mehrerer Hochdruckabschnitte von einem Stromgenerator der Dampfturbine in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus. The invention relates to a steam turbine including a clutch for coupling and uncoupling one or more high-pressure sections of a power generator of the steam turbine in response to an operating mode.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK GENERAL PRIOR ART

[0002] Viele moderne Dampfturbinen können in mehreren Betriebsmodi betrieben werden. Zum Beispiel werden viele Turbinen während Hochbetriebszeiten mit hohem Dampfdruck betrieben und können während einer niedrigen Energieerzeugung auf einen niedrigen Dampfdruck umgeschaltet werden. Typische Dampfturbinen weisen einen Hochdruckabschnitt und einen Niederdruckabschnitt auf. Wenn die Turbine bei niedrigem Druck betrieben wird, bleibt jedoch der Hochdruckabschnitt ungenutzt. In vielen Fällen führt dies dazu, dass ein Hochdruckabschnitt so konstruiert wird, dass er auch unter niedrigem Druck stehenden Dampf und somit Dampf mit einer niedrigen Temperatur aufnehmen kann. Diese Gestaltungen können die Leistung des Hochdruckabschnitts ändern, wodurch Änderungen der Leistungsmerkmale nötig sind und ausserdem Vorkehrungen zum Entfernen von Feuchtigkeit im Hochdruckabschnitt getroffen werden müssen. Many modern steam turbines can be operated in several modes of operation. For example, many turbines are operated at high vapor pressure during high periods and can be switched to low vapor pressure during low power generation. Typical steam turbines have a high pressure section and a low pressure section. When the turbine is operated at low pressure, however, the high pressure section remains unused. In many cases, this results in a high pressure section being designed to hold even low pressure steam and thus low temperature steam. These designs may change the performance of the high pressure section, necessitating changes in performance and also requiring removal of moisture in the high pressure section.

[0003] Ferner können die Temperaturänderungen im Zusammenhang mit dem Hin- und Herschalten zwischen Hochdruckund Hochtemperaturdampf und Niederdruck- und Niedertemperaturdampf zu Wärmespannungen und wärmebedingten Ausdehnungen an Komponenten der Dampfturbine führen. Further, the temperature changes associated with the switching back and forth between high pressure and high temperature steam and low pressure and low temperature steam can lead to thermal stresses and thermal expansion of components of the steam turbine.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0004] Hierin beschriebene Ausführungsformen der Erfindung können ein Dampfturbinensystem beinhalten, das aufweist: einen Dampferzeuger, der mit einem Hochdruckabschnitt und einem Niederdruckabschnitt verbunden ist; einen ersten Antriebswellenabschnitt, der mit dem Hochdruckabschnitt verbunden ist; eine Kupplungsvorrichtung, um einen Stromgenerator abkuppelbar zu anzuschliessen, der mit dem ersten Antriebswellenabschnitt verbunden ist, und einen zweiten Antriebswellenabschnitt zur Verbindung mit dem Stromgenerator, der mit dem Niederdruckabschnitt verbunden ist. [0004] Embodiments of the invention described herein may include a steam turbine system including: a steam generator connected to a high pressure section and a low pressure section; a first drive shaft section connected to the high pressure section; a coupling device for disconnectably connecting a power generator connected to the first drive shaft section and a second drive shaft section for connection to the power generator connected to the low pressure section.

[0005] Das Dampfturbinensystem kann so ausgelegt sein, dass der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und dass der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert. The steam turbine system may be configured such that the first drive shaft section delivers power from the high pressure section to the power generator in response to the engagement of the clutch device and the first drive shaft section does not provide power from the high pressure section to the power generator in response to the clutch disengaging ,

[0006] Das Dampfturbinensystem jeder der oben genannten Arten kann ferner umfassen: eine Hochdruckdrosselklappe zwischen dem Dampferzeuger und dem Hochdruckabschnitt, ein Hochdruckumgehungsventil zwischen dem Dampferzeuger und dem Niederdruckabschnitt und eine Niederdruckdrosselklappe zwischen dem Hochdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt. The steam turbine system of each of the above-mentioned types may further include: a high-pressure throttle valve between the steam generator and the high-pressure section, a high-pressure bypass valve between the steam generator and the low-pressure section, and a low-pressure throttle valve between the high-pressure section and the low-pressure section.

[0007] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured such that the first drive shaft section delivers power from the high pressure section to the power generator in response to clutch engagement of the clutch device and the first drive shaft section does not deliver power from the high pressure section to the clutch in response to the clutch disengaging Power generator supplies.

[0008] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe in Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung geöffnet werden und dass das Hochdruckumgehungsventil geschlossen wird. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured to open the high-pressure throttle and the low-pressure throttle in response to the engagement of the clutch device and to close the high-pressure bypass valve.

[0009] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe in Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung geschlossen werden und das Hochdruckumgehungsventil geöffnet wird. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured to close the high-pressure throttle and the low-pressure throttle in response to the disengagement of the clutch device and to open the high-pressure bypass valve.

[0010] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass die Kupplungsvorrichtung während einer Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung eingekuppelt ist und die Kupplungsvorrichtung während einer Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung ausgekuppelt ist. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured such that the clutch device is engaged during a high energy supply operating condition and the clutch device is disengaged during a low power supply operating condition.

[0011 ] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass die Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung ein Zeitraum ist, in dem Dampf mindestens eines von folgendem ist: Hochdruckdampf und Hochtemperaturdampf; wobei die Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung ein Zeitraum ist, in dem der Dampf mindestens eines von folgendem ist: Niederdruckdampf und Niedertemperaturdampf. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured such that the high energy supply operating condition is a period in which steam is at least one of high-pressure steam and high-temperature steam; wherein the low energy supply operating condition is a period in which the steam is at least one of: low pressure steam and low temperature steam.

[0012] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann ferner ein Concentrated Solar Power System bzw. Sonnenwärmesystem umfassen, das mit dem Dampfturbinensystem verbunden ist. Each of the above-mentioned steam turbine systems may further comprise a Concentrated Solar Power System or Sonnenwärmesystem, which is connected to the steam turbine system.

[0013] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann so ausgelegt sein, dass die Kupplungsvorrichtung während einer Tageszeit-Betriebsbedingung eingekuppelt und während einer Nachtzeit-Betriebsbedingung ausgekuppelt ist. Each of the above-mentioned steam turbine systems may be configured such that the clutch device is engaged during a daytime operating condition and disengaged during a nighttime operating condition.

[0014] Ausführungsformen der Erfindung können auch ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfturbinensystems beinhalten, wobei das Verfahren umfasst: Liefern von Dampf aus einem Dampferzeuger zu einem Hochdruckabschnitt und/ Embodiments of the invention may also include a method of operating a steam turbine system, the method comprising: supplying steam from a steam generator to a high pressure section and /

2 oder einem Niederdruckabschnitt; Ein- oder Auskuppeln einer Kupplungsvorrichtung, die über einen ersten Antriebswellenabschnitt von dem Hochdruckabschnitt lösbar mit einem Stromgenerator verbunden ist, durch eine Steuereinrichtung; und Liefern von Leistung über einen zweiten Antriebswellenabschnitt, der mit dem Stromgenerator verbunden ist, von dem Niederdruckabschnitt zu dem Stromgenerator. 2 or a low pressure section; Engaging or disengaging a coupling device, which is connected via a first drive shaft portion of the high pressure section releasably connected to a power generator, by a control device; and supplying power via a second drive shaft section connected to the power generator from the low pressure section to the power generator.

[0015] Das Verfahren kann umfassen, dass der erste Antriebswellenabschnitt in Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung durch die Steuereinrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und dass der erste Antriebswellenabschnitt in Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung durch die Steuereinrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert. The method may include the first drive shaft section providing power from the high pressure section to the power generator in response to the coupling of the clutch device and the first drive shaft section not providing power from the high pressure section in response to the disengaging of the clutch device by the controller supplies to the power generator.

[0016] Jedes der oben genannten Verfahren kann ferner beinhalten: das Nutzen einer Hochdruckdrosselklappe zwischen dem Dampferzeuger und dem Hochdruckabschnitt; das Nutzen eines Hochdruckumgehungsventils zwischen dem Dampferzeuger und dem Niederdruckabschnitt; und das Nutzen einer Niederdruckdrosselklappe zwischen dem Hochdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt. Each of the above methods may further include: utilizing a high pressure throttle between the steam generator and the high pressure section; the use of a high pressure bypass valve between the steam generator and the low pressure section; and utilizing a low pressure throttle between the high pressure section and the low pressure section.

[0017] Jedes der oben genannten Verfahren kann ferner beinhalten, dass der erste Antriebswellenabschnitt in Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung durch die Steuereinrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und dass der erste Antriebswellenabschnitt in Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung durch die Steuereinrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Strom ge nerator liefert. Each of the above methods may further include the first drive shaft section providing power from the high pressure section to the power generator in response to engagement of the clutch device by the controller, and the first drive shaft section not responding in response to the disengagement of the clutch device by the controller Power from the high pressure section to the current generator provides.

[0018] Jedes der oben genannten Verfahren kann umfassen, dass die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe in Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung von der Steuereinrichtung geöffnet werden und dass das Hochdruckumgehungsventil von der Steuereinrichtung geschlossen wird. Each of the above methods may include opening the high pressure throttle and the low pressure throttle in response to the engagement of the clutch device from the controller, and closing the high pressure bypass valve by the controller.

[0019] Jedes der oben genannten Verfahren kann beinhalten, dass die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe in Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung von der Steuereinrichtung geschlossen werden und dass das Hochdruckumgehungsventil von der Steuereinrichtung geöffnet wird. Each of the above methods may include closing the high pressure throttle and the low pressure throttle in response to disengaging the clutch device from the controller, and opening the high pressure bypass valve from the controller.

[0020] Jedes der oben genannten Verfahren kann beinhalten, dass die Kupplungsvorrichtung während einer Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung von der Steuereinrichtung eingekuppelt wird und die Kupplungsvorrichtung während einer Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung von der Steuereinrichtung ausgekuppelt wird. Each of the above methods may include engaging the clutch device during a high energy supply operating condition from the controller, and disengaging the clutch device from the controller during a low power supply operating condition.

[0021 ] Jedes der oben genannten Verfahren kann beinhalten, dass die Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung mindestens eines von folgendem beinhaltet: Hochdruckdampf und Hochtemperaturdampf; und wobei die NiederenergiezufuhrBetriebsbedingung mindestens eines von folgendem beinhaltet: Niederdruckdampf und Niedertemperaturdampf. Each of the above methods may include that the high energy supply operating condition includes at least one of: high pressure steam and high temperature steam; and wherein the low energy supply operating condition includes at least one of: low pressure steam and low temperature steam.

[0022] Jedes der oben genannten Dampfturbinensysteme kann ferner ein Sonnenwärmesystem umfassen, das mit dem Dampfturbinensystem betriebsmässig verbunden ist. Each of the above-mentioned steam turbine systems may further comprise a solar thermal system operatively connected to the steam turbine system.

[0023] Jedes der oben genannten Verfahren kann beinhalten, dass die Kupplungsvorrichtung während einer TageszeitBetriebsbedingung eingekuppelt und während einer Nachtzeit-Betriebsbedingung ausgekuppelt wird. Each of the above methods may include engaging the clutch device during a daytime operating condition and disengaging it during a nighttime operating condition.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

[0024] Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen, die verschiedene Aspekte der Erfindung darstellen, besser verständlich werden. These and other features of the invention will become more apparent from the following detailed description of various aspects of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate various aspects of the invention.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein Dampfturbinensystem in einer herkömmlichen Gestaltung des Standes der Technik. Fig. 1 shows an example of a steam turbine system in a conventional design of the prior art.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Dampfturbinensystem mit einer eingekuppelten Dampfturbinenkupplung gemäss manchen Ausführungsformen der Erfindung. FIG. 2 shows an example of a steam turbine system with a coupled steam turbine clutch according to some embodiments of the invention.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Dampfturbinensystem mit einer ausgekuppelten Dampfturbinenkupplung gemäss manchen Ausführungsformen der Erfindung. 3 shows an example of a steam turbine system with a disengaged steam turbine clutch according to some embodiments of the invention.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein Sonnenwärmesystem einschliesslich des Dampfturbinensystems gemäss manchen Ausführungsformen der Erfindung. 4 shows an example of a solar thermal system including the steam turbine system according to some embodiments of the invention.

[0025] Man beachte, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Erfindung darstellen und sollen daher nicht als Beschränkung für den Offenbarungsgehalt aufgefasst werden. In den Zeichnungen stellen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente in den Zeichnungen dar. Die ausführliche Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Note that the drawings are not necessarily to scale. The drawings are intended to depict only typical aspects of the invention and therefore should not be construed as limiting the disclosure. In the drawings, like reference numerals represent like elements throughout the drawings. The detailed description illustrates embodiments of the invention, together with advantages and features, by way of example with reference to the drawings.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0026] Vorliegend ist ein Dampfturbinensystem beschrieben, das eine Dampfturbinenkupplung aufweist, um während eines Niederenergiezufuhrbetriebs einen Hochdruckabschnitt von einem Stromgenerator abzukoppeln. Wie in Fig. 1 dar- In the present, a steam turbine system is described which has a steam turbine clutch to decouple a high pressure section from a power generator during a low energy supply operation. As shown in FIG.

3 gestellt ist, liefert ein Dampferzeuger 1 10 des Standes der Technik Dampf zu einem Hochdruckabschnitt 120 des Dampfturbinensystems 100. Der Dampf dehnt sich im Hochdruckabschnitt 120 aus, verlässt den Hochdruckabschnitt 120 und strömt dann zu einem Niederdruckabschnitt 130. Im Niederdruckabschnitt 130 dehnt sich der Dampf erneut aus und tritt zu dem Kondensator 140 hin aus. Während dieses Betriebs liefern ein erster Antriebswellenabschnitt 150 des Hochdruckabschnitts 120 und ein zweiter Antriebswellenabschnitt 155 des Niederdruckabschnitts 130 immer Wellenleistung zu einem Stromgenerator 160. 3, a steam generator 110 of the prior art supplies steam to a high pressure section 120 of the steam turbine system 100. The steam expands in the high pressure section 120, exits the high pressure section 120, and then flows to a low pressure section 130. In the low pressure section 130, the steam expands again and exits to the capacitor 140 out. During this operation, a first drive shaft section 150 of the high pressure section 120 and a second drive shaft section 155 of the low pressure section 130 always provide shaft power to a power generator 160.

[0027] Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist, liefern sowohl der erste als auch der zweite Antriebswellenabschnitt 150 und 155 ständig Wellenleistung zu dem Stromgenerator 160, und daher sind der Hochdruckabschnitt 120 und der Niederdruckabschnitt 130 beide so ausgelegt, dass sie mit Hochenergiedampf und mit Niederenergiedampf arbeiten können. Jedoch können diese Abschnitte nicht für beide Betriebsbedingungen optimiert sein. As also shown in Fig. 1, both the first and second drive shaft sections 150 and 155 constantly provide shaft power to the power generator 160, and therefore, the high pressure section 120 and the low pressure section 130 are both designed to with high energy steam and can work with low energy steam. However, these sections may not be optimized for both operating conditions.

[0028] Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird gemäss einer Ausführungsform ein Dampfturbinensystem 200 zur Leistungserzeugung mit einem Dampfturbinenkupplungsmechanismus beschrieben. In einer Ausführungsform weist das Dampfturbinensystem 200 ähnlich wie der Stand der Technik einen Dampferzeuger 210 auf. Der Dampferzeuger 210 ist zwar auch mit einem Hochdruckabschnitt 220 verbunden, jedoch ist der Dampferzeuger 210 darüber hinaus über ein Rohrsystem, das nachstehend ausführlicher beschriebene Ventile enthalten kann, mit einem Niederdruckabschnitt 230 verbunden. Obwohl das Dampfturbinensystem 200 in Fig. 2 mit nur zwei Abschnitten dargestellt ist, können Ausführungsformen der Erfindung mit einer beliebigen Vielzahl von verbundenen Abschnitten genutzt werden. Gemäss manchen Ausführungsformen ist ein Kondensator 240 mit dem Niederdruckabschnitt 230 verbunden. Es kann jeder bekannte Kondensator für eine Dampfturbine verwendet werden. Anders als im Stand der Technik ist der Hochdruckabschnitt 220 mit einem ersten Abschnitt einer Antriebswelle 250 verbunden, die auch mit einer Dampfturbinenkupplung oder Kupplungsvorrichtung 270 verbunden ist, die lösbar mit einem Stromgenerator 260 verbunden ist. Die Kupplungsvorrichtung 270 kann jede bekannte Kupplung beinhalten. Jedoch kann die Kupplungsvorrichtung 270 beispielsweise eine Einscheiben- oder Lamellen-Trockenkupplung, eine nass laufende Kupplung oder irgendeine Planetenkupplung beinhalten. As shown in FIG. 2, in one embodiment, a steam turbine system 200 for power generation is described with a steam turbine clutch mechanism. In one embodiment, the steam turbine system 200, similar to the prior art, has a steam generator 210. While the steam generator 210 is also connected to a high pressure section 220, the steam generator 210 is also connected to a low pressure section 230 via a piping system, which may include valves described in more detail below. Although the steam turbine system 200 is illustrated in FIG. 2 with only two sections, embodiments of the invention may be utilized with any number of connected sections. According to some embodiments, a condenser 240 is connected to the low pressure section 230. Any known condenser for a steam turbine can be used. Unlike the prior art, the high pressure section 220 is connected to a first portion of a drive shaft 250 that is also connected to a steam turbine clutch or coupling device 270 that is detachably connected to a power generator 260. The coupling device 270 may include any known coupling. However, the clutch device 270 may include, for example, a single-disc or multi-plate dry clutch, a wet-running clutch, or any planetary clutch.

[0029] Wie ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Niederdruckabschnitt 230 mit einem zweiten Antriebswellenabschnitt 255 verbunden, der auch mit einem Stromgenerator 260 verbunden ist. Lösbar verbunden bedeutet, dass die Kupplungsvorrichtung 270 in einer Position mit dem Stromgenerator 260 verkuppelt sein kann oder in einer zweiten Position von diesem abgekuppelt sein kann, aber dabei jeweils mit dem Stromgenerator 260 verbunden bleibt, dessen Funktion weiter unten erläutert wird. Obwohl Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, die eine einzelne Antriebswelle mit zwei Abschnitten 250 und 255 beinhalten, mit einer Kupplungsvorrichtung 270, die den ersten Antriebswellenabschnitt 250 und den Stromgenerator 260 lösbar verbindet, somit einem zweiten Antriebswellenabschnitt 255 zwischen der Kupplungsvorrichtung 270 und verbunden mit dem Niederdruckabschnitt 230 und dem Stromgenerator 260, ist dies nur ein Beispiel. Es sei klargestellt, dass statt Antriebswellenabschnitten 250 und 255 zwei getrennte Antriebswellen verwendet werden können, oder mehr, wenn mehr als ein Hochdruckabschnitt 220 und ein Niederdruckabschnitt 230 verwendet werden. As also shown in FIG. 2, a low pressure section 230 is connected to a second drive shaft section 255, which is also connected to a power generator 260. Detachably connected means that the coupling device 270 may be coupled in one position to the power generator 260 or may be disconnected therefrom in a second position, but still remain connected to the power generator 260, the function of which will be discussed below. Although embodiments of the invention are described which include a single drive shaft having two sections 250 and 255, a coupling device 270 releasably connecting the first drive shaft section 250 and the power generator 260, thus a second drive shaft section 255 between the coupling device 270 and connected to the low pressure section 230 and the power generator 260, this is just one example. It should be understood that instead of drive shaft sections 250 and 255, two separate drive shafts may be used, or more if more than one high pressure section 220 and one low pressure section 230 are used.

[0030] Wie weiterhin in Fig. 2 dargestellt ist, ermöglicht die Kupplungsvorrichtung 270 eine effiziente Nutzung des Dampfturbinensystems 200 für verschiedene Betriebsmodi. Wenn beispielsweise die Kupplung 220 eingekuppelt ist, liefert der erste Antriebswellenabschnitt 250 Wellenleistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260. Wenn die Kupplung 270 jedoch ausgekuppelt ist, liefert der erste Antriebswellenabschnitt 250 keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260. Jedoch kann in beiden Fällen der zweite Antriebswellenabschnitt 255 Wellenleistung von dem Niederdruckabschnitt 230 zu dem Stromgenerator 260 liefern. As further illustrated in FIG. 2, the coupling device 270 allows efficient use of the steam turbine system 200 for various modes of operation. For example, when clutch 220 is engaged, first input shaft portion 250 provides shaft power from high pressure section 220 to power generator 260. However, when clutch 270 is disengaged, first input shaft section 250 does not provide power from high pressure section 220 to power generator 260 In both cases, the second drive shaft section 255 may provide shaft power from the low pressure section 230 to the power generator 260.

[0031 ] Die Kupplungsvorrichtung 270 kann in einer Reihe von Ausführungsformen nützlich sein. Zum Beispiel kann die Kupplungsvorrichtung 270 in einer Zeit hoher Energieabgabe des Dampfturbinensystems 200, die als Hochenergie-Betriebsbedingung bezeichnet wird, eingekuppelt sein. Eine Hochenergie-Betriebsbedingung kann eine Zeit sein, in der ein Dampf unter hohem Druck steht, ein Dampf eine hohe Temperatur aufweist oder eine Kombination davon sein. Hochenergie-Betriebsbedingungen können Temperaturbereiche von etwa 370 °C bis etwa 600 °C und einen Druckbereich von etwa 6.895 kPa (1000 psi) bis etwa 20.684 kPa (3000 psi) oder etwa 6.895 kPa (1000 psi) bis etwa 13.790 kPa (2000 psi) beinhalten. Ferner kann die Kupplungsvorrichtung 270 in einer Zeit abgekuppelt sein, in der eine niedrige Energie von dem Dampfturbinensystem 200 ausgegeben wird, die als Niederenergie-Betriebsbedingung bezeichnet wird. Man beachte, dass eine Niederenergie-Betriebsbedingung eine Zeit, in der ein Dampf einen niedrigen Druck aufweist, ein Dampf eine niedrige Temperatur aufweist oder eine Kombination davon ist. Niederenergie-Betriebsbedingungen können Temperaturbereiche von etwa 100 °C bis etwa 300 °C und einen Druckbereich von etwa 414 kPa (60 psi) bis etwa 5.516 kPa (800 psi) oder etwa 689 kPa (100 psi) bis etwa 2413 kPa (350 psi) beinhalten. The coupling device 270 may be useful in a number of embodiments. For example, the coupling device 270 may be engaged in a high energy output time of the steam turbine system 200, referred to as a high energy operating condition. A high energy operating condition may be a time in which a high pressure steam, a high temperature steam, or a combination thereof. High energy operating conditions may include temperature ranges from about 370 ° C to about 600 ° C and a pressure range from about 6000 psi to about 3000 psi or about 2000 psi to about 1000 psi include. Further, the clutch device 270 may be disconnected in a time in which a low power is output from the steam turbine system 200, which is referred to as a low power operating condition. Note that a low power operation condition is a time in which a steam has a low pressure, a steam has a low temperature, or a combination thereof. Low energy operating conditions can range from about 100 ° C to about 300 ° C and pressure ranges from about 60 psi to about 800 psi or about 100 psi to about 350 psi. include.

[0032] Durch Integrieren einer Kupplungsvorrichtung 270 in das Dampfturbinensystem 200 können sowohl der Hochdruckabschnitt 220 als auch der Niederdruckabschnitt 230 für die ordnungsgemässen Betriebsbedingungen jedes Falles optimiert werden. Da zum Beispiel der Hochdruckabschnitt 220 in manchen Ausführungsformen keinem Niederenergiedampf ausgesetzt werden kann, können verbesserte Leistungsmerkmale in diesen Abschnitt integriert sein und es brauchen keine Feuchtigkeitsentfernungssysteme installiert werden. Dies kann eine Steigerung des Wirkungsgrads der Energieumwandlung des Hochdruckabschnitts 220 ermöglichen. Ferner kann der Niederdruckabschnitt 230 ferner für die Handhabung von Niederenergiedampf optimiert sein. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Offenbarung ist, dass schnelle Temperaturänderungen, die während eines Wechsels zwischen Hochenergie- und Niederenergiebedingungen auftreten können, im Hochdruckabschnitt 220 vermieden werden können, indem man den Niederenergiedampf direkt zu By incorporating a coupling device 270 in the steam turbine system 200, both the high pressure section 220 and the low pressure section 230 may be optimized for the proper operating conditions of each case. For example, because high pressure section 220 may not be exposed to low energy steam in some embodiments, enhanced performance features may be incorporated into this section and moisture removal systems need not be installed. This may allow an increase in the efficiency of energy conversion of the high pressure section 220. Further, the low pressure section 230 may be further optimized for handling low energy vapor. Another feature of the present disclosure is that rapid temperature changes that may occur during a transition between high energy and low energy conditions can be avoided in the high pressure section 220 by directly feeding the low energy steam

4 dem Niederdruckabschnitt 230 bewegt, in dem üblicherweise bereits Temperaturen herrschen, die denen des Niederenergiedampfs ähnlich sind. 4, the low pressure section 230 moves, in which usually already prevail temperatures that are similar to those of the low energy steam.

[0033] Wie ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, kann das Dampfturbinensystem 200 ferner ein System aus Ventilen beinhalten, das den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 270 unterstützt. Zum Beispiel kann das Dampfturbinensystem 200 eine Hochdruckdrosselklappe 280, die zwischen dem Dampferzeuger 210 und dem Hochdruckabschnitt 220 angeordnet ist, ein Hochdruckumgehungsventil 285, das zwischen dem Dampferzeuger 210 und dem Niederdruckabschnitt 230 angeordnet ist, und eine Niederdruckdrosselklappe 290 zwischen dem Hochdruckabschnitt 220 und dem Niederdruckabschnitt 230 aufweisen. Wenn es in Verbindung mit der Kupplungsvorrichtung 270 verwendet wird, kann das System aus Ventilen ferner die Umlenkung von Dampf während verschiedener Betriebsbedingungen unterstützen. As also shown in FIG. 2, the steam turbine system 200 may further include a system of valves that assist operation of the clutch device 270. For example, the steam turbine system 200 may include a high-pressure throttle valve 280 disposed between the steam generator 210 and the high-pressure section 220, a high-pressure bypass valve 285 disposed between the steam generator 210 and the low-pressure section 230, and a low-pressure throttle 290 between the high-pressure section 220 and the low-pressure section 230 exhibit. When used in conjunction with the coupling device 270, the system of valves may further assist in the diversion of steam during various operating conditions.

[0034] Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Hochdruckdrosselklappe 280 und die Niederdruckdrosselklappe 290 beispielsweise beide offen, wie von dunkel dargestellten Ventilen dargestellt ist, während die Kupplungsvorrichtung 270 eingekuppelt ist. Das Hochdruckumgehungsventil 285 ist demgemäss geschlossen, wie durch das weisse Ventil dargestellt ist, so dass der Hochdruckabschnitt 220 nicht umgangen wird. In dieser Ausführungsform kann Dampf von dem Dampferzeuger 210 zu dem Hochdruckabschnitt 220 und dann zu dem Niederdruckabschnitt 230 strömen. Wie oben beschrieben, kann dies während einer Hochenergie-Betriebsbedingung nützlich sein. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Hochdruckdrosselklappe 280 und die Niederdruckdrosselklappe 290 beide geschlossen, während die Kupplungsvorrichtung 270 ausgekuppelt ist. Das Hochdruckumgehungsventil 285 ist dagegen offen, so dass der Hochdruckabschnitt 220 umgangen wird. In dieser Ausführungsform kann Dampf aus dem Dampferzeuger 210 den Hochdruckabschnitt 230 umgehen und direkt zu dem Niederdruckabschnitt 230 strömen. Wie oben beschrieben, kann dies während einer Niederenergie-Betriebsbedingung nützlich sein, um eine Belastung oder Beschädigung des Hochdruckabschnitts 220 zu verringern. For example, as shown in FIG. 2, the high pressure throttle valve 280 and the low pressure throttle 290 are both open, as shown by darkened valves, while the clutch device 270 is engaged. The high pressure bypass valve 285 is accordingly closed, as illustrated by the white valve, so that the high pressure section 220 is not bypassed. In this embodiment, steam may flow from the steam generator 210 to the high pressure section 220 and then to the low pressure section 230. As described above, this may be useful during a high energy operating condition. As shown in FIG. 3, the high-pressure throttle valve 280 and the low-pressure throttle valve 290 are both closed while the clutch device 270 is disengaged. On the other hand, the high-pressure bypass valve 285 is open so that the high-pressure section 220 is bypassed. In this embodiment, steam from the steam generator 210 may bypass the high pressure section 230 and flow directly to the low pressure section 230. As described above, this may be useful during a low power operating condition to reduce stress or damage to the high pressure section 220.

[0035] In Ausführungsformen, die ein System von Ventilen verwenden, liefert der erste Antriebswellenabschnitt 250 Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Strom ge nerator 260, wenn die Kupplung 270 eingekuppelt ist, wie oben beschrieben. Wenn die Kupplung 270 ausgekuppelt ist, liefert der erste Antriebswellenabschnitt 250 stattdessen keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260. Jedoch kann in beiden Fällen der zweite Antriebswellenabschnitt 255 Wellenleistung von dem Niederdruckabschnitt 230 zu dem Stromgenerator 260 liefern. Obwohl ein System mit drei Ventilen beschrieben wird, sei klargestellt, dass mehr Ventile vorhanden sein können, insbesondere in Ausführungsformen, die mehr als die beiden offenbarten Abschnitte, das heisst den Hochdruckabschnitt 220 und den Niederdruckabschnitt 230, beinhalten. In embodiments employing a system of valves, the first drive shaft section 250 provides power from the high pressure section 220 to the flow generator 260 when the clutch 270 is engaged, as described above. Instead, when the clutch 270 is disengaged, the first drive shaft portion 250 does not provide power from the high pressure section 220 to the power generator 260. However, in either case, the second drive shaft section 255 may provide shaft power from the low pressure section 230 to the power generator 260. Although a three valve system is described, it should be understood that more valves may be present, particularly in embodiments that include more than the two disclosed sections, that is, the high pressure section 220 and the low pressure section 230.

[0036] In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zu dem Betreiben des Dampfturbinensystems 200 offenbart. Zum Beispiel kann das Dampfturbinensystem 200, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, eine Steuereinrichtung 295 aufweisen, die mit dem Dampfturbinensystem 200 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 295 kann direkt mit dem Dampferzeuger 210 verbunden sein, wie dargestellt. Es sei jedoch klargestellt, dass die Steuereinrichtung 295 mit jedem Abschnitt des Dampfturbinensystems 200 verbunden sein kann, unter anderem kann sie direkt mit einer Systemlogik verkabelt sein, die nicht dargestellt ist. In jedem Fall kann das Verfahren unter Verwendung einer Steuereinrichtung 295 implementiert sein. Die Steuereinrichtung 295 kann automatisiert sein, wodurch sie in der Lage ist, eine Betriebsbedingung eines Dampfturbinensystems 200 zu erfassen und dementsprechend anzupassen. Die Steuereinrichtung 295 kann auch programmierbar sein, so dass sie programmiert wird, das Dampfturbinensystem 200 unter bestimmten Bedingungen auf Basis zahlreicher Faktoren zu betreiben, beispielsweise der Tageszeit, der Jahreszeit, des Monats, des Jahres, der Durchschnittstemperaturen oder anderer Variablen, die sich auf die Betriebsbedingungen des Dampfturbinensystems 200 auswirken können. In another embodiment, a method of operating the steam turbine system 200 is disclosed. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the steam turbine system 200 may include a controller 295 connected to the steam turbine system 200. The controller 295 may be directly connected to the steam generator 210, as shown. It should be understood, however, that the controller 295 may be connected to any portion of the steam turbine system 200, among other things, it may be directly wired to system logic, which is not shown. In either case, the method may be implemented using a controller 295. The controller 295 may be automated, thereby being able to detect and adjust an operating condition of a steam turbine system 200. The controller 295 may also be programmable such that it is programmed to operate the steam turbine system 200 under certain conditions based on a variety of factors, such as time of day, season, month, year, average temperatures, or other variables related to the Operating conditions of the steam turbine system 200 may affect.

[0037] In jedem Fall kann das Verfahren das Abgeben von Dampf aus dem Dampferzeuger 210 beinhalten. Es kann jede bekannte Art von Dampfturbinensystem 200 mit einem Dampferzeuger 210 verwendet werden. Der Dampf wird dann zu dem Hochdruckabschnitt 220 und/oder zu dem Niederdruckabschnitt 230 geschickt. Der Dampf kann über jeden bekannten Mechanismus zu den Abschnitten 220 und 230 geschickt werden, unter anderem durch Rohre, die typischerweise im Dampfturbinensystem 200 eingesetzt sind. Der Dampf dehnt sich nur durch den Niederdruckabschnitt 230 oder auch durch den Hochdruckabschnitt 220 aus. Das Verfahren kann auch das Ein- oder Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung 270, die über einen ersten Antriebswellenabschnitt 250 von dem Hochdruckabschnitt 220 lösbar mit dem Stromgenerator 260 verbunden ist, durch die Steuereinrichtung 295 beinhalten. Leistung wird über den zweiten Antriebswellenabschnitt 255, der mit dem Stromgenerator 260 verbunden ist, von dem Niederdruckabschnitt 230 zu dem Stromgenerator 260 geliefert. Das Verfahren kann auch das Ablassen des Dampfes zu dem Kondensator 240, der mit dem Niederdruckabschnitt 230 verbunden sein kann, beinhalten. In either case, the method may include dispensing steam from the steam generator 210. Any known type of steam turbine system 200 with a steam generator 210 may be used. The steam is then sent to the high pressure section 220 and / or to the low pressure section 230. The steam may be sent to sections 220 and 230 via any known mechanism, including but not limited to pipes typically employed in the steam turbine system 200. The steam expands only through the low pressure section 230 or through the high pressure section 220. The method may also include the engagement or disengagement of the coupling device 270, which is detachably connected to the power generator 260 via a first drive shaft section 250 from the high pressure section 220, by the controller 295. Power is supplied from the low pressure section 230 to the power generator 260 via the second drive shaft section 255 connected to the power generator 260. The method may also include venting the vapor to the condenser 240, which may be connected to the low pressure section 230.

[0038] In dem offenbarten Verfahren kann das Verfahren, wie in Fig. 2 dargestellt ist, das Liefern von Wellenleistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Strom ge nerator 260 über einen ersten Antriebswellenabschnitt 250 beinhalten, wenn die Kupplungsvorrichtung 270 eingekuppelt ist, da der Dampf sowohl durch den Hochdruckabschnitt 220 als auch den Niederdruckabschnitt 230 strömen kann. Wenn die Kupplung 270 ausgekuppelt ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, liefert ferner der erste Antriebswellenabschnitt 250 keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260. In the disclosed method, as illustrated in FIG. 2, the method may include providing shaft power from the high pressure section 220 to the flow generator 260 via a first drive shaft section 250 when the coupling device 270 is engaged because the steam can flow through both the high pressure section 220 and the low pressure section 230. Further, when the clutch 270 is disengaged, as illustrated in FIG. 3, the first drive shaft portion 250 does not provide power from the high pressure portion 220 to the power generator 260.

[0039] Das Verfahren kann ferner das Nutzen einer Hochdruckdrosselklappe 280 zwischen dem Dampferzeuger 210 und dem Hochdruckabschnitt 220, das Nutzen eines Hochdruckumgehungsventils 285 zwischen dem Dampferzeuger 210 und dem Niederdruckabschnitt 230 und das Nutzen einer Niederdruckdrosselklappe 290 zwischen dem Hochdruckabschnitt 220 und dem Niederdruckabschnitt 230 beinhalten. In einer solchen Ausführungsform liefert der erste Antriebswellen- The method may further include utilizing a high pressure throttle valve 280 between the steam generator 210 and the high pressure section 220, utilizing a high pressure bypass valve 285 between the steam generator 210 and the low pressure section 230, and utilizing a low pressure throttle 290 between the high pressure section 220 and the low pressure section 230. In such an embodiment, the first drive shaft provides

5 abschnitt 250, wenn die Kupplungsvorrichtung 270 von der Steuereinrichtung 295 eingekuppelt wird, Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260, und wenn die Kupplungsvorrichtung 270 von der Steuereinrichtung 295 ausgekuppelt wird, liefert der erste Antriebswellenabschnitt 250 keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt 220 zu dem Stromgenerator 260. Jedoch liefert der zweite Antriebswellenabschnitt 255 Leistung von dem Hochdruckabschnitt 230 zu dem Stromgenerator 260 unabhängig davon, ob die Kupplung 270 ein- oder ausgekuppelt ist. 5, when the clutch device 270 is engaged by the controller 295, power is supplied from the high-pressure section 220 to the power generator 260, and when the clutch device 270 is disengaged from the controller 295, the first drive shaft section 250 does not supply power from the high-pressure section 220 to the first Power Generator 260. However, the second drive shaft portion 255 provides power from the high pressure section 230 to the power generator 260 regardless of whether the clutch 270 is engaged or disengaged.

[0040] Weiterhin mit Bezug auf diese Ausführungsformen des offenbarten Verfahrens werden, wenn die Kupplungsvorrichtung 270 von der Steuereinrichtung 295 geöffnet wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die Hochdruckdrosselklappe 280 und die Niederdruckdrosselklappe 290 von der Steuereinrichtung 295 geöffnet, wodurch Dampf hindurchströmen kann, und das Hochdruckumgehungsventil 285 wird von der Steuereinrichtung 295 geschlossen. Wenn jedoch die Kupplungsvorrichtung 270 von der Steuereinrichtung 295 ausgekuppelt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist, dann werden die Hochdruckdrosselklappe 280 und die Niederdruckdrosselklappe 290 von der Steuereinrichtung 295 geschlossen, um zu verhindern, dass Dampf durch den Hochdruckabschnitt 220 strömt, und das Hochdruckumgehungsventil 285 wird von der Steuereinrichtung 295 geöffnet, damit Dampf nur durch den Niederdruckabschnitt 230 strömen kann. Still referring to these embodiments of the disclosed method, when the clutch device 270 is opened by the controller 295 as shown in Fig. 2, the high-pressure throttle valve 280 and the low-pressure throttle valve 290 are opened by the controller 295, whereby steam can flow therethrough and the high pressure bypass valve 285 is closed by the controller 295. However, when the clutch device 270 is disengaged from the controller 295 as shown in FIG. 3, the high-pressure throttle valve 280 and the low-pressure throttle valve 290 are closed by the controller 295 to prevent vapor from flowing through the high-pressure section 220 and the high-pressure bypass valve 285 is opened by the controller 295 so that steam can flow only through the low pressure section 230.

[0041 ] Wie oben ausführlicher beschrieben worden ist, kann in Ausführungsformen des Verfahrens die Kupplungsvorrichtung 270 während einer Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung eingekuppelt werden, während die Kupplungsvorrichtung 270 während einer Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung ausgekuppelt werden kann. As described in more detail above, in embodiments of the method, the coupling device 270 may be engaged during a high energy supply operating condition while the coupling device 270 may be disengaged during a low energy supply operating condition.

[0042] Ausführungsformen dieses Verfahrens können für viele Dampfturbinensysteme von Vorteil sein. Als ein Beispiel kann dieses Verfahren für Sonnenwärmesysteme von Vorteil sein, wo die Kupplungsvorrichtung 270 während einer Tageszeit-Betriebsbedingung eingekuppelt werden kann oder die Kupplungsvorrichtung 270 während einer Nachtzeit-Betriebsbedingung ausgekuppelt werden kann. Embodiments of this method may be beneficial to many steam turbine systems. As an example, this method may be advantageous for solar thermal systems where the clutch device 270 may be engaged during a daytime operating condition or the clutch device 270 may be disengaged during a nighttime operating condition.

[0043] In einer Ausführungsform wird das Dampfturbinensystem 200 beispielsweise in einem Sonnenwärme (Concentrated solar power, CSP)-System 300 verwendet, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Das CSP-System 300 kann jede Art von Sonnenwärmesystem (CSPS) verwenden, wie eine CSP-Dampfturbine (CSPST) oder einen CSP-Verdampfer (CSPE) 300, die bzw. der mehrere Solarrezeptoren 310 bekannter Gestaltung aufweisen kann. Die Solarrezeptoren 310 können beispielsweise reflektierende und/oder absorbierende Solarflächen wie Spiegel, Prismen, photovoltaische Platten oder halbtransparente Oberflächen aufweisen, um Solarenergie von einer Sonnenenergiequelle, beispielsweise der Sonne, zu absorbieren oder umzulenken, um Dampf zum Antreiben eines Dampfturbinensystems 200 zu erzeugen, das als Bestandteil des CSP-Systems 300 dargestellt ist. Falls das CSP-System 300 eine CSPST beinhaltet, sei klargestellt, dass die CSPST die Form jeder herkömmlichen Sonnenwärme-Dampfturbine aufweisen kann, insofern als sie eine oder mehrere Parabolrinnen, fokussierte Dampfkessel oder andere Komponenten aufweisen kann, die in solchen CSPST-Systemen zu finden sind. Die Darstellung des CSP-Systems 300 ist hierin nur erläuternd für eine Form einer Sonnenwärme-Dampfturbine, die in der Lage ist, mit den Steuersystemen und/oder Computersystemen zu interagieren, die gemäss den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. In one embodiment, the steam turbine system 200 is used, for example, in a Concentrated Solar Power (CSP) system 300, as illustrated in FIG. 4. The CSP system 300 may use any type of solar thermal system (CSPS), such as a CSP steam turbine (CSPST) or a CSP evaporator (CSPE) 300, which may include multiple solar receivers 310 of known design. For example, the solar receptors 310 may include reflective and / or absorbing solar surfaces, such as mirrors, prisms, photovoltaic panels, or semitransparent surfaces, to absorb or redirect solar energy from a solar energy source, such as the sun, to generate steam to drive a steam turbine system 200, referred to as Component of the CSP system 300 is shown. If the CSP system 300 includes a CSPST, it should be understood that the CSPST may take the form of any conventional solar heat steam turbine in that it may have one or more parabolic troughs, focussed steam boilers, or other components found in such CSPST systems are. The illustration of the CSP system 300 is herein merely illustrative of one form of solar heat steam turbine capable of interacting with the control systems and / or computer systems described in accordance with the various embodiments of the invention.

[0044] Wie ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist, kann ein CSP-System 300, das ein Beispiel für ein typisches CSP-System ist, das aber auch alle andere CSP-Systeme beinhalten kann, die heute bekannt oder in Zukunft entwickelt werden, Hochenergie-Betriebsbedingungen und Niederenergie-Betriebsbedingung erfahren. Zum Beispiel besteht eine Tageszeit-Betriebsbedingung wegen des herrschenden Sonnenlichts typischerweise aus einer höherenergetischen Betriebsbedingung. Solche Hochenergie-Betriebsbedingungen können beispielsweise etwa 900 °C und etwa 6.205 kPa (1500 psi) beinhalten. Während dieser Zeit ist die Kupplungsvorrichtung 270 eingekuppelt (Fig. 2), wodurch ein höherenergetischer Dampf durch sowohl den Hochdruckabschnitt 220 als auch den Niederdruckabschnitt 230 verarbeitet werden kann. Jedoch kann eine Nachtzeit-Betriebsbedingung wegen des Fehlens von Sonnenlicht häufig in einer energetisch niedrigeren Betriebsbedingung resultieren, an welchem Punkt die Kupplungsvorrichtung 270 ausgekuppelt werden kann (Fig. 3), um den energetisch niedrigeren Dampf unter Umgehung des Hochdruckabschnitts 220 effizienter direkt durch den Niederdruckabschnitt 230 verarbeiten zu können. Nachtzeit-Betriebsbedingungen können etwa 400 °C und etwa 1724 kPa (250 psi) beinhalten. As also illustrated in FIG. 4, a CSP system 300, which is an example of a typical CSP system, may include any other CSP systems known or to be developed in the future. Experience high energy operating conditions and low energy operating conditions. For example, a daytime operating condition due to prevailing sunlight typically consists of a higher energy operating condition. Such high energy operating conditions may include, for example, about 900 ° C and about 6205 kPa (1500 psi). During this time, the coupling device 270 is engaged (FIG. 2), whereby higher energy steam can be processed through both the high pressure section 220 and the low pressure section 230. However, a nighttime operating condition due to the lack of sunlight may often result in an energetically lower operating condition, at which point the coupling device 270 may be disengaged (FIG. 3) to more efficiently lower the energetically lower vapor bypassing the high pressure section 220 directly through the low pressure section 230 to be able to process. Nighttime operating conditions may include about 400 ° C and about 1724 kPa (250 psi).

[0045] Man beachte, dass nicht alle Tageszeit-Betriebsbedingung Hochenergie-Betriebsbedingungen sein müssen. Zum Beispiel kann an wolkigen oder trüben Tagen ein Betrieb bei niederenergetischen Nachtzeit-Betriebsbedingungen optimal sein. Es sei klargestellt, dass die Erfindung, wie sie beschrieben ist, einen einzigen Hochdruckabschnitt 220, einen einzigen Niederdruckabschnitt 230, einen einzigen Kondensator 240, eine einzige Kupplungsvorrichtung 270 und drei Ventile verwendet, aber dass auch eine grössere Anzahl von jedem dieser Elemente im Dampfturbinensystem 200 verwendet werden kann. Zum Beispiel können mehrere Niederdruckabschnitte 230 oder mehrere Hochdruckabschnitte 220 verwendet werden, von denen jeder für sich lösbar verbunden sein kann. Ferner kann jedes heute bekannte oder in der Zukunft entwickelte Dampfturbinensystem 300 mit mehreren Abschnitten von Merkmalen der Erfindung profitieren, insbesondere im Falle von mehreren Betriebsbedingungen, sei es auf Basis von Energie, Druck, Temperatur oder einer Kombination davon. Jeder Abschnitt kann so optimiert sein, dass er für einen Betrieb unter bestimmten Bedingungen auf Basis der Turbinengestaltung und Dampfausgabe optimiert ist. Note that not all daytime operating conditions need to be high energy operating conditions. For example, on cloudy or dull days, low power nighttime operating conditions may be optimal. It should be understood that the invention as described utilizes a single high pressure section 220, a single low pressure section 230, a single condenser 240, a single clutch device 270, and three valves, but also a larger number of each of these elements in the steam turbine system 200 can be used. For example, multiple low pressure sections 230 or multiple high pressure sections 220 may be used, each of which may be detachably connected individually. Further, any steam turbine system 300 known today or developed in the future may benefit with multiple portions of features of the invention, particularly in the case of multiple operating conditions, whether based on energy, pressure, temperature, or a combination thereof. Each section may be optimized to be optimized for operation under certain conditions based on turbine design and steam output.

[0046] Obwohl die Erfindung ausführlich in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte klar geworden sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Erfindung kann vielmehr modifiziert werden, so dass sie jede Anzahl von Variationen, Abänderungen, Ersetzungen oder Äquivalente aufweist, die hier nicht beschrieben worden sind, die aber mit dem Gedanken und dem Bereich der Er- Although the invention has been described in detail in connection with only a limited number of embodiments, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Rather, the invention may be modified to include any number of variations, alterations, substitutions, or equivalents, which have not been described herein, but which are in keeping with the spirit and scope of the invention.

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Claims

findung in Einklang stehen. Ausserdem wurden zwar verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, aber es sei klargestellt, dass Aspekte der Erfindung auch nur einige von den beschriebenen Ausführungsformen beinhalten können. Somit darf die Erfindung nicht auf die obige Beschreibung beschränkt verstanden werden, da sie nur durch den Bereich der beigefügten Ansprüche beschränkt wird. [0047] Ein Dampfturbinensystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfturbinensystems, das einen Dampferzeuger aufweist, der mit einem Hochdruckabschnitt und einem Niederdruckabschnitt verbunden ist. Das Dampfturbinensystem kann ferner einen ersten Abschnitt einer Antriebswelle, die mit dem Hochdruckabschnitt verbunden ist, und eine Kupplungsvorrichtung zum lösbaren Verbinden mit einem Stromgenerator, der mit dem ersten Antriebswellenabschnitt verbunden ist, aufweisen. Das Dampfturbinensystem kann auch einen zweiten Antriebswellenabschnitt zur Verbindung mit dem Stromgenerator aufweisen, der mit dem Niederdruckabschnitt verbunden ist. Das Verfahren kann unter Verwendung einer Steuereinrichtung des Dampfturbinensystems implementiert werden. Bezugszeichenliste [0048] Dampferzeuger 110 Hochdruckabschnitt 120 Dampfturbinensystem 100 Niederdruckabschnitt 130 Kondensator 140 Antriebswelle 150 Antriebswelle Stromgenerator 160 Dampfturbinensystem 200 Dampferzeuger 210 Hochdruckabschnitt 220 Niederdruckabschnitt 230 Kondensator 240 Antriebswelle 250 Kupplungsvorrichtung 270 Stromgenerator 260 Antriebswelle 255 Hochdruckdrosselklappe 280 Hochdruckumgehungsventil 285 Niederdruckdrosselklappe 290 Steuereinrichtung 295 Sonnenwärme (CSP)-System 300 Solarrezeptoren 310 Patentansprüche 1. Dampfturbinensystem, das aufweist: einen Dampferzeuger, der mit einem Hochdruckabschnitt und einem Niederdruckabschnitt verbunden ist; einen ersten Abschnitt einer Antriebswelle, die mit dem Hochdruckabschnitt verbunden ist; eine Kupplungsvorrichtung zum lösbaren Verbinden mit einem Stromgenerator, der mit dem ersten Antriebswellenabschnitt verbunden ist; und 7 einen zweiten Antriebswellenabschnitt zum Verbinden mit dem Stromgenerator, der mit dem Niederdruckabschnitt verbunden ist. be consistent. While various embodiments of the invention have been described, it should be understood that aspects of the invention may include only a few of the described embodiments. Thus, the invention should not be understood as being limited to the above description, as it is limited only by the scope of the appended claims. A steam turbine system and a method of operating a steam turbine system having a steam generator connected to a high pressure section and a low pressure section. The steam turbine system may further include a first portion of a drive shaft connected to the high pressure section and a coupling device for releasably connecting to a power generator connected to the first drive shaft section. The steam turbine system may also include a second drive shaft portion for connection to the power generator connected to the low pressure portion. The method may be implemented using a controller of the steam turbine system. LIST OF REFERENCE NUMBERS [0048] Steam generator 110 High pressure section 120 Steam turbine system 100 Low pressure section 130 Capacitor 140 Drive shaft 150 drive shaft Electricity generator 160 Steam turbine system 200 Steam generator 210 High pressure section 220 Low pressure section 230 Capacitor 240 Drive shaft 250 Coupling device 270 Electricity generator 260 Drive shaft 255 High pressure throttle valve 280 High pressure bypass valve 285 Low pressure throttle 290 Control device 295 Solar heat (CSP) system 300 solar receptors 310 claims A steam turbine system comprising: a steam generator connected to a high pressure section and a low pressure section; a first portion of a drive shaft connected to the high pressure section; a coupling device for releasably connecting to a power generator connected to the first drive shaft section; and 7, a second drive shaft section for connecting to the power generator connected to the low pressure section.

2. Dampfturbinensystem nach Anspruch 1 , wobei der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert. 2. Steam turbine system according to claim 1, wherein the first drive shaft portion in response to the engagement of the coupling device provides power from the high pressure section to the power generator and the first drive shaft portion in response to the disengagement of the coupling device does not supply power from the high pressure section to the power generator.

3. Dampfturbinensystem nach Anspruch 1 , ferner umfassend: eine Hochdruckdrosselklappe zwischen dem Dampferzeuger und dem Hochdruckabschnitt; ein Hochdruckumgehungsventil zwischen dem Dampferzeuger und dem Niederdruckabschnitt; und eine Niederdruckdrosselklappe zwischen dem Hochdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt. 3. Steam turbine system according to claim 1, further comprising: a high-pressure throttle valve between the steam generator and the high-pressure section; a high pressure bypass valve between the steam generator and the low pressure section; and a low pressure throttle between the high pressure section and the low pressure section.

4. Dampfturbinensystem nach Anspruch 3, wobei der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert und der erste Antriebswellenabschnitt als Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung keine Leistung von dem Hochdruckabschnitt zu dem Stromgenerator liefert. 4. Steam turbine system according to claim 3, wherein the first drive shaft portion in response to the engagement of the coupling device provides power from the high pressure section to the power generator and the first drive shaft portion in response to the disengagement of the coupling device does not supply power from the high pressure section to the power generator.

5. Dampfturbinensystem nach Anspruch 4, wobei als Reaktion auf das Einkuppeln der Kupplungsvorrichtung die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe geöffnet werden und das Hochdruckumgehungsventil geschlossen wird. 5. Steam turbine system according to claim 4, wherein in response to the engagement of the coupling device, the high-pressure throttle valve and the low-pressure throttle valve are opened and the high-pressure bypass valve is closed.

6. Dampfturbinensystem nach Anspruch 4, wobei als Reaktion auf das Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung die Hochdruckdrosselklappe und die Niederdruckdrosselklappe geschlossen werden und das Hochdruckumgehungsventil geöffnet wird. 6. Steam turbine system according to claim 4, wherein in response to the disengagement of the coupling device, the high-pressure throttle valve and the low-pressure throttle valve are closed and the high-pressure bypass valve is opened.

7. Dampfturbinensystem nach Anspruch 1 , wobei die Kupplungsvorrichtung während einer Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung eingekuppelt ist und die Kupplungsvorrichtung während einer Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung ausgekuppelt ist. 7. The steam turbine system according to claim 1, wherein the clutch device is engaged during a high energy supply operating condition and the clutch device is disengaged during a low power supply operating condition.

8. Dampfturbinensystem nach Anspruch 7, wobei die Hochenergiezufuhr-Betriebsbedingung eine Zeit ist, in der Dampf mindestens einen der folgenden umfasst: einen Hochdruckdampf und einen Hochtemperaturdampf; und wobei die Niederenergiezufuhr-Betriebsbedingung eine Zeit ist, in der Dampf mindestens einen der folgenden umfasst: einen Niederdruckdampf und einen Niedertemperaturdampf. 8. The steam turbine system according to claim 7, wherein the high energy supply operating condition is a time in which steam includes at least one of: a high pressure steam and a high temperature steam; and wherein the low power supply operating condition is a time in which steam includes at least one of the following: a low pressure steam and a low temperature steam.

9. Dampfturbinensystem nach Anspruch 1 , ferner ein Sonnenwärmesystem umfassend, das betriebsmässig mit dem Dampfturbinensystem verbunden ist; und/oder wobei die Kupplungsvorrichtung während einer Tageszeit-Betriebsbedingung eingekuppelt ist und die Kupplungsvorrichtung während einer Nachtzeit-Betriebsbedingung ausgekuppelt ist. 9. Steam turbine system according to claim 1, further comprising a solar thermal system, which is operatively connected to the steam turbine system; and / or wherein the clutch device is engaged during a daytime operating condition and the clutch device is disengaged during a nighttime operating condition.

10. Verfahren zum Betreiben eines Dampfturbinensystems, wobei das Verfahren umfasst: Abgeben von Dampf aus einem Dampferzeuger an einen Hochdruckabschnitt und/oder einen Niederdruckabschnitt; Ein- oder Auskuppeln einer Kupplungsvorrichtung, die über einen ersten Antriebswellenabschnitt von dem Hochdruckabschnitt durch die Steuereinrichtung lösbar verbunden wird; und Liefern von Leistung über einen zweiten Antriebswellenabschnitt, der mit dem Strom ge nerator verbunden ist, von dem Niederdruckabschnitt zu dem Stromgenerator. 810. A method of operating a steam turbine system, the method comprising: Delivering steam from a steam generator to a high pressure section and / or a low pressure section; Engaging or disengaging a coupling device which is releasably connected by the control means via a first drive shaft section from the high pressure section; and Supplying power via a second drive shaft section connected to the power generator from the low pressure section to the power generator. 8th