CN1432099A - 用于运行包括若干无负载或小负载级的蒸汽轮机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行包括若干无负载或小负载级(11、12)的蒸汽轮机的方法和装置。所有级(11、12)被供给有蒸汽，以便确保良好地预热。根据本发明，级(11)的供给以如下方式选择，即，该级(11)产生最小可能的输出，尤其是没有输出，从而，该级(11)的入口(25)和出口(26)之间的焓差(Δh)优选地减小到零。

Description

用于运行包括若干无负载或小负载级 的蒸汽轮机的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在空载或低负载工作期间运行具有多级的蒸汽轮机的方法，且蒸汽导入所有各级。本发明还涉及一种用于在空载或低负载工作期间将蒸汽分配到蒸汽轮机各个级的装置，而特别是用于实现所提及方法的装置。
背景技术
蒸汽轮机及其结构的问题尤其是在1985年第二版的Springer-Verlag的教授Dr.-Ing.H.I.Thomas的“热电设施(Thermische Kraftanlagen)”一文之中提出。用于计算焓值和其他热力学参数的细节可以比如从VEBFachbuchverlag，Leipzig 1985年第24版的“实用技术公式”(“TechnischeFormeln fur die Praxis”中得出。
不断要求进一步缩短蒸汽轮机的起动时间。如果所有各级尽可能具有同时导入各级的最大可能的质量流，才可能获得较短的起动时间。只有借助于这样的导入，为尽可能最短起动时间所需的蒸汽轮机预热才能实现。不过，汽轮机由于质量流导入而产生的功率必须不超过空载负载。如果超过空转负载，则可能发生蒸汽轮机转速的不受控制地增大。因此，可以整体供给的总质量流是受到限制的。
在空载或低负载工作过程中，高风阻功率(high windage power)出现在高压级(HP级)的废汽端。这种高风阻功率导致废汽端处的高温。因此，大部分质量流必须供给高压级，以便防止不可允许的高温。不过，低压级(LP级)也需要较高的质量流，特别是在采用很大的低压级横截面和新材料(比如用于低压级叶片的钛)的情况下。中压级(MP级)也需要一部分质量流。
如果需要，大质量流导入高压级和低压级，所产生的总功率明显地居于空载功率之上。因此，一直试图借助于以使空载工作变动可能的方式的初步计算来调节质量流的分配。在此情况下，通过高压级和中压/低压级的质量流以功率不居于所需空载功率之上的方式予以分配。通过监测在废汽端出现的温度只是避免了高压级的过热。只有较小质量流留给中压/低压级。如果留给中压/低压级的质量流不充足，或者如果高压级废汽端的温度超过规定数值，就会触发高压级的迅速部分关闭。结果，高压级至少只受到不适当的预热。由于这种不适当的预热，必然涉及较长的起动时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法和装置，其允许蒸汽轮机的所有各级良好地预热，而不超过空载或低负载工作中的负载。
在前面所提及的类型的方法中，根据本发明，此目的是通过向以该级发送尽可能小的功率的方式选定的级进气而实现的。
蒸汽可以借助于根据本发明的方法导入蒸汽轮机的所有各级。进气是以该级发出尽可能小的功率的方式进行的。此级因此只产生小量功率，从而相对大的质量流可以导入剩余的各级中，因此所有级得以可靠预热，从而可以实现很短的起动时间。
本发明的优选实施例和研究成果由从属权利要求给出。
有利地确定在进入此级入口处的蒸汽焓值和在离开此级出口处的蒸汽焓值，并有利地使入口与出口之间的焓差最小。由一级发出的功率正比于焓差。因此，通过使焓差最小化，所发出的功率可以在相同的质量流或甚至增大了的质量流情况下最小。
根据优选的研究成果，测定在进入此级的入口处蒸汽的温度和在离开此级的出口处蒸汽的温度，并从这些温度中确定，特别是计算出入口与出口之间的焓差。蒸汽的温度易于测定，从而测定复杂性得以减小。
为了提高精确度，进入此级的入口与离开此级的出口之间的压力降优选地另外测定，并在计算入口与出口之间的焓差时加以考虑。流过此级的蒸汽的焓值取决于压力和温度二者。通过把压力和温度考虑在内，要比单独将温度考虑在内可以更为精确地确定，特别是计算焓差。
在另一优选的研究成果中，测定进入此级的入口处蒸汽的焓值和在离开此级的出口处蒸汽的焓值。用于测定蒸汽焓值的适当方法比如由本申请人在WO99/15887之中描述。这一出版物参照DE-B1046068，用于确定流通蒸汽(live steam)，即过热蒸汽的焓值。相反，WO99/15887涉及一种用于确定湿蒸汽焓值的测定和计算方法。为了提取一个样本，部分容积的湿蒸汽流与一种基准气体汇合到一起，以形成一种混合物，并使得部分容积湿蒸汽流中的液态组分完全汽化。利用测得的物理参数，基准气体的焓值和混合物的焓值得以确定，从而湿蒸汽的焓值被从其中计算出来。由WO99/15887和DE-B1046068所公开的信息应明显包含在本申请的内容中。
在一优选实施例中，供给此级的质量流经过调节(modify)，以使焓差最小。所供给的质量流由于在此级的前部中膨胀而产生功率。在废汽端，质量流再次压缩并由此消耗功率。通过调节所供给的质量流，可以在两个过程之间找到平衡，而焓差可以因此而最小化。
向此级的进气优选地以下述方式调节，即此级不发出任何功率。为此目的，需要把入口与出口之间的焓差调节至零。因此，通过此级的质量流不提供功率，而只是用于预热。于是有可能使全部质量流进入蒸汽轮机的另外级，以克服空载负载。最大质量流因此被导入所有各级，且它们以最佳方式预热。起动时间因此可以显著减少。
在前述类型的装置中，为了实现本目的，按照本发明，对装置采取措施，使之具有第一测量站，用于记录供给一级的质量流的焓值；第二测量站，用于记录此级中出来的质量流的焓值；对比单元，用于确定焓差；以及用于调节供给此级的质量流的装置。
根据本发明的装置或是借助于直接测量分别显示的焓值，或是借助于测定与焓值相关的各参数，如压力和温度，可以确定焓差。所确定的焓差可以借助于用于调节所供给的质量流的装置予以调整。
附图说明
下面，本发明利用图中以示意方式示出的示例性实施例详细加以描述。图中，相同的附图标记用于类似的部件或在功能上等同的部件。图中：
图1示出蒸汽轮机的示意图；以及
图2示出第二实施例中高压级的放大图。
具体实施方式
图1示出一蒸汽轮机10，其带有高压级11和中压/低压组合级12。级11和12借助于轴13连接在一起，此轴驱动发电机14，以发出电流。轴13和发电机14可以借助一种装置彼此脱解开，该装置不再更详细地描述。蒸汽发生器15用于产生工作所需和空载期间所需的蒸汽。用于冷凝排出的蒸汽的冷凝器16设置在中压/低压级12的下游。冷凝液经由泵17、中压/低压预热器18和两台高压预热器19和20返回到蒸汽发生器15。设置了再热***21和给水预热***A、B、C、D、n以提高工作期间的效率。所提及的部件以及其功能都为本领域技术人员所公知，从而免去更多详细的解释。
蒸汽发生器15使得质量流m可供使用。质量流m在高压级11的上游再分开。第一质量流m1供给高压级11，而剩余的质量流m2直接供给再热***21，旁通高压级11。质量流m3导入中压/低压级12。剩余的质量流m4直接导引到冷凝器16，旁通中压/低压级12。阀门22、23和24用于调节质量流m1和m3，质量流m2和m4从质量流m1和m3调节中自动得出的。
第一测量站25设置在高压级11的上游，而第二测量站26设置在下游。在通常假定等熵膨胀的情况下，由高压级11产生的功率P如下给出：
P＝m1(h2-h1)＝m1Δh
其中，m1是质量流
      h1是测量站25处的焓值
      h2是测量站26处的焓值
      Δh是测量站25与26之间的焓差
由于通过高压级11的质量流m1在稳态工作下是恒定的，所以功率P正比于焓差Δh。除去机械损失，发出的也是这一功率。为了使发出的功率P最小，因此需要使焓差最小，如果可能，使之成为Δh＝0。
在图1所示的示例性实施例中，作为蒸汽进入高压级11的质量流m1的温度T1在测量站25处加以测量。在下游测量站26处进行温度测量，温度T2，来自高压级11的废汽温度在这一测量站26处测定。测量站25与26之间的压力差Δp优选地借助于适当的压力测量装置(不作更详细的特定)同时予以测定。测出的温度T1和T2，连同测出的压力差Δp一起送到控制装置27，后者计算测量站25与26之间的焓差Δh。阀门22作为计算结果的函数加以启动，以致质量流m1作为计算出的焓差Δh的函数加以调节。对高压级11的这种平衡基本上是通过将废汽温度T2(借助于控制电路27，该控制电路取决于焓值进行阀门微调)保持在对应于节流的流通蒸汽温度的数值上。具有相应地节流温度T1的质量流m1因此可以通过借助阀门22节流蒸汽质量流m而成为可用并供给高压级11。在此配置中，阀门22的节流作用(节流效果)是以针对目标(targeted)的方式加以应用的，以便调节所需的温度T1和T2。
在此过程中，焓差Δh的计算应被理解为指的是不仅这一焓差Δh的实际计算，而且还指借此可以使焓差Δh最小的任一其他适当的处理。作为示例，可以与在控制装置27之内程序化的表格进行对比。
焓差Δh确定了由高压级产生的功率P。因此，借助于阀门23，对应于规定的空载负载和由高压级11产生的功率，控制装置27控制通过中压/低压级12的质量流m3。用于记录温度和/或压力的另一测量站可以设置在再热***的下游或其他适当位置处，以便提高精确度。
图2示出高压级11的放大图，连同质量流m1的相关控制装置。在图2的示例性实施例中，焓值h1和h2在测量站25和26处直接测量，而焓差Δh随后在控制装置27中产生。阀门22和23基于焓差Δh由控制装置27启动。通过这种方法，使高压级11发出的功率P达到最小，同时使通过中压/低压级12的质量流m3达到最大。
根据本发明提出的，向高压级的进气以功率P尽可能小且优选地根本不发出功率的方式发生。这一方法允许使相应的最大可能质量流m1、m3进入所有级11和12。因此，通过这种方法，实现所有级11和12的良好预热和较短的起动时间。并可靠避免了超过空载负载和不允许地增大蒸汽轮机转动速度。

Claims (8)

1.一种用于运行蒸汽轮机(10)的方法，该蒸汽轮机具有多级(11、12)，在空载或低负载工作期间，蒸汽供给到所有级(11、12)，其特征在于，向级(11)进气是以此级(11)发出尽可能小的功率的方式选定的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定在进入此级(11)的进口(25)处蒸汽的焓值(h1)和离开此级(11)的出口(26)处蒸汽的焓值(h2)，并使进口(25)与出口(26)之间的焓差(Δh)达到最小。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，测量在进入此级(11)的进口(25)处蒸汽的温度(T1)和在离开此级(11)的出口(26)处蒸汽的温度(T2)，并从这些温度中计算出进口(25)与出口(26)之间的焓差(Δh)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，另外测量进入此级(11)的进口(25)处与离开此级(11)的出口(26)处之间的压力降(Δp)，并在计算进口(25)与出口(26)之间的焓差(Δh)时予以考虑。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，测量进入此级(11)的进口(25)处蒸汽的焓值(h1)和离开此级(11)出口(26)处蒸汽的焓值(h2)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，调节供给此级(11)的质量流(m1)，以使焓差(Δh)达到最小。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，向此级(11)进气是以此级(11)不发出任何功率的方式予以调节的。
8.一种用于在空载或低负载工作期间向蒸汽轮机(10)的各级(11、12)分配蒸汽的方法的装置，特别是用于实施上述各项权利要求中任一项所述的方法的装置，其特征在于，该装置具有第一测量站(25)，用于记录供给到级(11)上的质量流(m1)的焓值(h1)；第二测量站(26)，用于记录从此级(11)排出的质量流(m1)的焓值(h2)；对比单元(27)，用于确定焓差(Δh)；以及用于调节供给此级(11)的质量流(m1)的装置(22)。
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