專利名稱：蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備(或發(fā)電設(shè)備)。更具體而言，本公開內(nèi)容涉及控制蒸汽進(jìn)入聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的蒸汽輪機(jī)。
背景技術(shù)：
在典型的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備中，來自于蒸汽輪機(jī)的熱排出氣體引入熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中，以將水轉(zhuǎn)變成蒸汽而容許進(jìn)入蒸汽輪機(jī)中。蒸汽輪機(jī)包括高壓(HP)渦輪區(qū)段、中壓(IP)渦輪區(qū)段和低壓(LP)渦輪區(qū)段。蒸汽穿過進(jìn)入管經(jīng)由渦輪區(qū)段處的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入閥而容許進(jìn)入這些渦輪區(qū)段中。HRSG的最低操作壓力(稱為底壓力，floor pressure)基于進(jìn)入管的尺寸和期望的HRSG成本考慮來確定。在系統(tǒng)操作期間，期望將LP 渦輪區(qū)段中的壓力保持為等于或小于LP進(jìn)入管的壓力。HRSG中的LP進(jìn)入底壓力在全功率操作期間通常比LP壓力低大約5%。在全功率操作期間，這沒有問題，因?yàn)長P底壓力低于 LP區(qū)段中的壓力。在蒸汽輪機(jī)的部分功率操作期間(例如，40%的功率)，LP區(qū)段的壓力從滿負(fù)載的LP區(qū)段壓力成比例地下降。然而，HSRG在大于部分功率LP區(qū)段壓力的LP底壓力下仍向LP進(jìn)入閥提供壓力。在此情況下，LP進(jìn)入閥必須將穿過LP進(jìn)入閥和LP進(jìn)入管的流動(dòng)節(jié)流為等于或高于LP壓力。LP進(jìn)入閥的這種節(jié)流表現(xiàn)為對于HRSG和蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)的性能損失。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備包括以期望壓力提供蒸汽的蒸汽源，以及可操作地連接到蒸汽源上的蒸汽輪機(jī)。該蒸汽輪機(jī)包括低壓區(qū)段和中壓區(qū)段。低壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從蒸汽源輸送至低壓區(qū)段的入口，而中壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從蒸汽源輸送至中壓區(qū)段的中蒸汽通路點(diǎn)(point)。一個(gè)或多個(gè)閥定位在蒸汽源與蒸汽輪機(jī)之間以控制蒸汽從蒸汽源經(jīng)低壓進(jìn)入導(dǎo)管和/或中壓進(jìn)入導(dǎo)管的流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備包括動(dòng)力生成裝置和可操作地聯(lián)接到動(dòng)力生成裝置上的熱回收蒸汽發(fā)生器，使得來自動(dòng)力生成裝置的熱排氣輸入熱回收蒸汽發(fā)生器中。蒸汽輪機(jī)可操作地連接到熱回收蒸汽發(fā)生器上，且包括低壓區(qū)段和中壓區(qū)段。 低壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從熱回收蒸汽發(fā)生器輸送至低壓區(qū)段的入口，而中壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從熱回收蒸汽發(fā)生器輸送至中壓區(qū)段的中蒸汽通路點(diǎn)。一個(gè)或多個(gè)閥定位在熱回收蒸汽發(fā)生器與蒸汽輪機(jī)之間以控制蒸汽從熱回收蒸汽發(fā)生器經(jīng)低壓進(jìn)入導(dǎo)管和/或中壓進(jìn)入導(dǎo)管的流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種容許蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)的方法包括在蒸汽源處提供蒸汽，以及將蒸汽經(jīng)由蒸汽導(dǎo)管朝蒸汽輪機(jī)輸送。取決于蒸汽輪機(jī)的操作狀態(tài)，蒸汽經(jīng)由低壓進(jìn)入導(dǎo)管傳送至蒸汽輪機(jī)的低壓區(qū)段的入口和/或經(jīng)由中壓蒸汽導(dǎo)管傳送至蒸汽輪機(jī)的中壓區(qū)段的中蒸汽通路點(diǎn)。通過結(jié)合附圖的如下描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更為明顯。


在所附權(quán)利要求中具體地指出且明確地主張了認(rèn)作是本發(fā)明的主題。通過結(jié)合附圖的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中圖1為聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的實(shí)施例的簡圖；圖2為聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的實(shí)施例的局部簡圖；以及圖3為聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的另一實(shí)施例的簡圖。本詳細(xì)說明通過舉例的方式參照附圖闡述了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。零件清單
10聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備
12燃?xì)廨啓C(jī)
14燃?xì)廨啓C(jī)軸
16第一發(fā)電機(jī)
18熱回收蒸汽發(fā)生器
20流
22蒸汽輪機(jī)
24第二發(fā)電機(jī)
26排出蒸汽
28冷凝器
30冷凝物導(dǎo)管
32泵
34鼓室(drum)
34a高壓鼓室
34b中壓鼓室
34c低壓鼓室
36高壓區(qū)段
38中壓區(qū)段
40蒸汽導(dǎo)管
42低壓進(jìn)入閥
44低壓區(qū)段
46中壓中蒸汽通路閥
48中蒸汽通路點(diǎn)
50中壓區(qū)段入口
52中壓區(qū)段出口
54控制器
56低壓進(jìn)入導(dǎo)管
58中壓進(jìn)入導(dǎo)管
具體實(shí)施方式
圖1示出了聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10的簡圖。聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10包括燃?xì)廨啓C(jī)12 或其它動(dòng)力生成系統(tǒng)，例如核反應(yīng)堆。燃料和空氣的混合物在燃?xì)廨啓C(jī)12中燃燒并驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)軸14旋轉(zhuǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)軸14連接到第一發(fā)電機(jī)16上，使得燃?xì)廨啓C(jī)軸14的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)16從而產(chǎn)生電力。來自于燃?xì)廨啓C(jī)12的排氣熱通過流20引入熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)IS中。HRSG 18使用排氣熱而產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)22。蒸汽輪機(jī)22連接到第二發(fā)電機(jī)M上，使得蒸汽輪機(jī)22的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)M從而產(chǎn)生電力。更具體而言，來自于蒸汽輪機(jī)22的排出蒸汽沈在冷凝器觀中冷凝且經(jīng)由冷凝物導(dǎo)管30推送至HRSG 18。在一些實(shí)施例中，提供了泵32來將冷凝物推送至HRSG 18。HRSG 18在對應(yīng)于蒸汽輪機(jī)22各部分的鼓室34中產(chǎn)生蒸汽。蒸汽在高壓鼓室3 中產(chǎn)生并在蒸汽輪機(jī)22的高壓區(qū)段36入口處引入蒸汽輪機(jī)22。同樣，蒸汽在中壓鼓室34b中產(chǎn)生并在中壓區(qū)段38入口處引入蒸汽輪機(jī)22中。最后，蒸汽在低壓鼓室34c中產(chǎn)生并引入蒸汽輪機(jī)22中。蒸汽至蒸汽輪機(jī)22的引入驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)22旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)M產(chǎn)生電力。現(xiàn)參看圖2，蒸汽從低壓鼓室3 經(jīng)由蒸汽導(dǎo)管40引送至蒸汽輪機(jī)22。蒸汽導(dǎo)管 40連接到低壓進(jìn)入閥42上，該低壓進(jìn)入閥42構(gòu)造成用以將蒸汽從低蒸汽導(dǎo)管40經(jīng)由低壓進(jìn)入導(dǎo)管56引至蒸汽輪機(jī)22的低壓區(qū)段44的入口。蒸汽導(dǎo)管40還連接到中壓中蒸汽通路閥46上，該中壓中蒸汽通路閥46構(gòu)造成用以將蒸汽從蒸汽導(dǎo)管40經(jīng)由中壓進(jìn)入導(dǎo)管 58在中蒸汽通路點(diǎn)48處引入中壓區(qū)段38中。中蒸汽通路點(diǎn)48大致定位在中壓區(qū)段入口 50與中壓區(qū)段出口 52之間。低壓進(jìn)入閥42和中壓中蒸汽通路閥46連接到控制器M上， 該控制器M取決于聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10的操作狀態(tài)而開啟和關(guān)閉低壓進(jìn)入閥42和中壓中蒸汽通路閥46。蒸汽在低壓鼓室；Mc中產(chǎn)生，在一些實(shí)施例中，低壓鼓室；Mc在全功率下處于大約 50psia(磅/平方英寸)至60psia的范圍內(nèi)。當(dāng)聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10處在全功率或接近全功率操作時(shí)，低壓區(qū)段44中的壓力大約處在底壓力或高于底壓力。在此操作狀態(tài)下，控制器M開啟低壓進(jìn)入閥42并關(guān)閉中壓中蒸汽通路閥46，從而將蒸汽從低壓鼓室3 引送穿過低壓進(jìn)入導(dǎo)管56并在低壓區(qū)段44的入口處進(jìn)入蒸汽輪機(jī)22中。另一方面，當(dāng)聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10在部分功率(例如，大約40%的功率)下操作時(shí)，則低壓區(qū)段44中的壓力遠(yuǎn)低于底壓力。例如，在40%的部分功率下，相比于50psia至 60psia的底壓力，低壓區(qū)段44中的壓力可為大約^psia。在這些操作狀態(tài)中，如果蒸汽從低壓鼓室34c引入低壓區(qū)段44的入口，則低壓進(jìn)入閥42將需要節(jié)流以減小引入低壓區(qū)段 44入口的蒸汽壓力。此種節(jié)流將對系統(tǒng)造成損失。為了避免損失和由蒸汽產(chǎn)生附加的功， 關(guān)閉低壓進(jìn)入閥42，并開啟中壓中蒸汽通路閥46以將蒸汽從低壓鼓室3 經(jīng)由中壓進(jìn)入導(dǎo)管58在中蒸汽通路點(diǎn)48處引入，在此情況下，中壓區(qū)段38中的壓力等于或低于底壓力。 容許蒸汽從低壓鼓室3 在低壓區(qū)段44入口上游點(diǎn)處進(jìn)入使得由低壓鼓室3 蒸汽產(chǎn)生附加的功，且防止了系統(tǒng)中的損失，從而提高了聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10的效率。在一些實(shí)施例中，可提供一個(gè)以上的中壓中蒸汽通路閥46，其定位在沿中壓區(qū)段 38的不同點(diǎn)處。當(dāng)聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10處于部分功率操作狀態(tài)時(shí)，控制器在聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備10操作所處的特定部分功率狀態(tài)下基于中壓區(qū)段38中的特定點(diǎn)處的壓力來選擇適合的中壓中蒸汽通路閥46和進(jìn)入導(dǎo)管58。這使得蒸汽壓力與中壓區(qū)段38壓力相匹配，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)損失。在一些實(shí)施例中，如圖3中所示，蒸汽輪機(jī)22包括高壓區(qū)段36和低壓區(qū)段46，而沒有中壓區(qū)段。在該實(shí)施例中，中蒸汽通路點(diǎn)48定位在高壓區(qū)段36處，且蒸汽容許從進(jìn)入導(dǎo)管58在中蒸汽通路點(diǎn)48處進(jìn)入以降低系統(tǒng)損失。盡管僅結(jié)合了有限數(shù)量的實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易理解，本發(fā)明并不限于這些公開的實(shí)施例。確切而言，本發(fā)明可進(jìn)行修改以結(jié)合任意數(shù)目的此前并未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相匹配的變型、備選方案、替換方案或等效布置。此外，盡管已描述了本發(fā)明的多種實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方面可僅包括所述實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)看作是由以上說明限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備(10)，包括 以期望壓力提供蒸汽的蒸汽源；可操作地連接到所述蒸汽源上的蒸汽輪機(jī)(22)，其包括 低壓區(qū)段(44)；以及中壓區(qū)段(38)；低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)，所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從所述蒸汽源輸送至所述低壓區(qū)段G4)的入口 ；中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)，所述中壓進(jìn)入導(dǎo)管構(gòu)造成用以將蒸汽從所述蒸汽源輸送至所述中壓區(qū)段(38)的中蒸汽通路點(diǎn)G8)；以及一個(gè)或多個(gè)閥，所述一個(gè)或多個(gè)閥設(shè)置在所述蒸汽源與所述蒸汽輪機(jī)0 之間以控制蒸汽從所述蒸汽源經(jīng)所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)和/或所述中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)的流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力設(shè)備(10)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)閥包括 設(shè)置在所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)處的低壓進(jìn)入閥0 ；以及設(shè)置在所述中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)處的中壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力設(shè)備(10)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)閥為連接到所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)和所述中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)上的三通閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力設(shè)備(10)，其特征在于，所述蒸汽源為熱回收蒸汽發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)力設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽源為熱回收蒸汽發(fā)生器 (18)的低壓鼓室。
6.一種容許蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)0 中的方法，包括 在蒸汽源處提供蒸汽；將所述蒸汽經(jīng)由蒸汽導(dǎo)管GO)朝所述蒸汽輪機(jī)0 輸送；以及取決于所述蒸汽輪機(jī)的操作狀態(tài)，將所述蒸汽從所述蒸汽導(dǎo)管GO)經(jīng)由低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)傳送至所述蒸汽輪機(jī)0 的低壓區(qū)段G4)的入口和/或經(jīng)由中壓蒸汽導(dǎo)管GO) 傳送至所述蒸汽輪機(jī)的中壓區(qū)段(38)的中蒸汽通路點(diǎn)08)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括開啟和/或關(guān)閉設(shè)置在所述蒸汽導(dǎo)管GO)處的一個(gè)或多個(gè)閥，以便將所述蒸汽引送至所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)和 /或所述中壓導(dǎo)管(58)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述操作狀態(tài)為所述蒸汽輪機(jī)02)的功率操作水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述蒸汽輪機(jī)02)的全功率操作期間經(jīng)由所述低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)引送蒸汽。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述蒸汽輪機(jī)02)的部分功率操作期間經(jīng)由所述中壓蒸汽導(dǎo)管引送蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備。具體而言，一種蒸汽驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備(10)包括以期望壓力提供蒸汽的蒸汽源，以及可操作地連接到蒸汽源上的蒸汽輪機(jī)(22)。蒸汽輪機(jī)(22)包括低壓區(qū)段(44)和中壓區(qū)段(38)。低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)構(gòu)造成用以將蒸汽從蒸汽源輸送至低壓區(qū)段(44)的入口，而中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)構(gòu)造成用以將蒸汽從蒸汽源輸送至中壓蒸汽區(qū)段(38)的中蒸汽通路點(diǎn)(48)。一個(gè)或多個(gè)閥定位在蒸汽源與蒸汽輪機(jī)(22)之間以控制蒸汽從蒸汽源經(jīng)低壓進(jìn)入導(dǎo)管(56)和/或中壓進(jìn)入導(dǎo)管(58)的流動(dòng)。
文檔編號F01K19/00GK102562194SQ20111041757
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者M·S·梅拉, N·H·桑切斯, N·基爾哈泰 申請人:通用電氣公司