包括介于兩個殼體之間的推桿裝置的渦輪機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種具有推桿裝置的渦輪機系統(tǒng)。該渦輪機系統(tǒng)包括：具有第一轉子（28）的第一渦輪機（22）；具有第二轉子（32）的第二渦輪機（24）；推桿（54），該推桿（54）在第一端（66）聯(lián)接至第一渦輪機（22）的殼體并且在第二端（68）聯(lián)接至第二渦輪機（24）的殼體，其特征在于，推桿（54）包括用于控制溫度的設備（52、72）。
【專利說明】包括介于兩個殼體之間的推桿裝置的渦輪機系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電系統(tǒng)的渦輪機系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于在發(fā)電系統(tǒng)中使用的渦輪機系統(tǒng)的推桿裝置。
[0002]發(fā)電系統(tǒng)包括諸如汽輪機系統(tǒng)之類的渦輪機系統(tǒng)，汽輪機系統(tǒng)利用冷凝器使在鍋爐中產生的排出蒸汽凝結以驅動渦輪機系統(tǒng)；該蒸汽轉變?yōu)橐簯B(tài)水以再次循環(huán)通過該系統(tǒng)。渦輪機系統(tǒng)包括高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機。發(fā)電機經由驅動軸聯(lián)接至低壓渦輪機以產生電力。
[0003]在發(fā)電系統(tǒng)的操作過程中，渦輪機系統(tǒng)被加熱。渦輪機的殼體和轉子通常由不同材料制成因而不同程度地膨脹。更具體地，轉子的熱膨脹大于渦輪機的殼體的熱膨脹；因此，在渦輪機系統(tǒng)中，中壓渦輪機轉子的熱膨脹傳遞至低壓渦輪機轉子。為了補償渦輪機的殼體與轉子之間的膨脹，在中壓渦輪機的殼體與低壓渦輪機的殼體之間使用推桿。
[0004]然而，仍然存在一些不能通過使用現(xiàn)有推桿機構而得以補償?shù)呐蛎洸?，這導致在渦輪機系統(tǒng)的端部處積累膨脹，因而在渦輪機的設計中需要顯著的軸向間隙量。
[0005]目前使用的推桿為剛性的，這不允許減小具有兩個或三個低壓渦輪機構造的轉子系中的膨脹差。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供如下的一種推桿裝置，該推桿裝置用于補償渦輪機的殼體與轉子系之間的膨脹差。
[0007]該目的通過提供根據(jù)權利要求1的渦輪機系統(tǒng)和根據(jù)權利要求13的發(fā)電系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0008]該渦輪機系統(tǒng)包括:具有第一轉子的第一渦輪機；具有第二轉子的第二渦輪機；推桿，該推桿在第一端聯(lián)接至第一渦輪機的殼體并且在第二端聯(lián)接至第二渦輪機的殼體，其特征在于，推桿包括用于控制溫度的設備。通過設有控制推桿溫度的設備，推桿將在被加熱時膨脹并且在被冷卻時收縮，由此補償渦輪機系統(tǒng)中的膨脹差，其中，蒸汽套用于加熱推桿。蒸汽在大約300攝氏度下傳到蒸汽套中，從而導致桿的加熱并導致熱膨脹。
[0009]在一個實施方式中，電氣部件用于控制溫度并由此加熱推桿。電流經過推桿，由此弓I起桿的加熱，這導致推桿的膨脹。
[0010]根據(jù)一個實施方式，推桿包括用于冷卻的裝置，以允許推桿的收縮以及控制推桿的膨脹。
[0011]在一個實施方式中，用于冷卻的裝置為推桿中的通孔；推桿中的通孔允許冷卻劑經過推桿，由于允許進行冷卻。
[0012]在另一實施方式中，冷卻劑包括油或來自低壓渦輪機排出蒸汽的蒸汽。油是有效的熱吸收劑；而且，來自低壓渦輪機排氣的蒸汽處于相對低的溫度并且將允許冷卻推桿。
[0013]在一個實施方式中，一個或多個閥根據(jù)推桿中所需的膨脹量或收縮量而使期望量的冷卻劑能夠經過推桿的通孔。
[0014]在一個實施方式中，渦輪機系統(tǒng)包括用于計算推桿的膨脹差的測量設備。
[0015]在另一實施方式中，測量設備構造成向溫度控制設備提供信號。測量設備基于膨脹差向溫度控制設備提供信號，溫度控制設備隨后加熱或冷卻推桿。[0016]現(xiàn)在將參照本發(fā)明的附圖對本發(fā)明的上述特征和其他特征進行陳述。所示出的實施方式旨在說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。附圖包含以下圖，其中，貫穿說明書和附圖，相同的附圖標記指的是相同的部件。
[0017]圖1為發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2為渦輪機系的示意圖；
[0019]圖3為具有受溫度控制的推桿的渦輪機的示意圖；
[0020]圖4為描繪推桿的感應加熱的示意圖；以及
[0021]圖5為帶有具有蒸汽套裝置的推桿的渦輪機的示意圖。
[0022]圖1示出根據(jù)本技術的方面的發(fā)電系統(tǒng)I的示意圖。發(fā)電系統(tǒng)I包括渦輪機系統(tǒng)2或渦輪機系，該渦輪機系統(tǒng)2或渦輪機系包括一個或多個渦輪機。發(fā)電系統(tǒng)還包括冷凝器組件4、連接至冷凝器組件4的供給泵8、鍋爐10、熱源組件12以及聯(lián)接至渦輪機系統(tǒng)12的發(fā)電機6。
[0023]諸如燃燒器之類的熱源組件12可以包括任何的熱源，例如但不限于能夠使發(fā)電系統(tǒng)I運行的核熱源或化石燃料熱源。鍋爐10聯(lián)接至也與渦輪機系統(tǒng)2流體連通的熱源。
[0024]渦輪機系統(tǒng)2-其也可稱為渦輪機系-可以以串連流動的布置包括一個或多
個渦輪機，例如高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機。一個或多個渦輪機彼此流體連通地聯(lián)接。渦輪機系統(tǒng)2與冷凝器組件4流體連通地聯(lián)接并經由至少一個驅動軸操作性地連接至發(fā)電機6。冷凝器組件4與鍋爐10流體連通，供給泵8促進將冷凝液從冷凝器組件4泵送至鍋爐10。熱源組件12加熱諸如鍋爐10中的水之類的工作流體以在鍋爐10中產生蒸汽。蒸汽被引導至渦輪機系統(tǒng)2中以驅動渦輪機，這進而開動發(fā)電機6以產生電。
[0025]圖2為渦輪機系統(tǒng)——例如圖1的渦輪機系統(tǒng)2——的示意圖。在目前設想的構造中，渦輪機系統(tǒng)2包括高壓渦輪機20、作為中壓渦輪機的第一渦輪機22、第二渦輪機24以及第三渦輪機26。第二渦輪機24和第三渦輪機26為兩個低壓渦輪機。上述渦輪機布置成彼此流體連通。更具體地，上述渦輪機處于串連流動布置，其中，上述渦輪機的轉子彼此操作性地聯(lián)接。
[0026]根據(jù)本技術的方面，第一渦輪機22包括第一轉子28，第一轉子28操作性地聯(lián)接至第二渦輪機24的第二轉子32。第二轉子32聯(lián)接至第三渦輪機26的第三轉子34，如圖2中所描繪的。
[0027]另外，第三渦輪機26的第三轉子34經由驅動軸29聯(lián)接至發(fā)電機6。渦輪機系統(tǒng)2還包括設置在第一渦輪機22的軸向上游的高壓渦輪機20。高壓渦輪機20和第一渦輪機22通過聯(lián)接件彼此聯(lián)接。在一個實施方式中，聯(lián)接件可以包括設置在第一渦輪機22的第一轉子28與高壓渦輪機20的轉子之間的推力軸承30。推力軸承30防止第一轉子28在朝向高壓渦輪機20的方向上膨脹。更具體地，推力軸承30設置在第一轉子28的第二表面處(圖2中未示出)。
[0028]根據(jù)本技術的方面，渦輪機系統(tǒng)包括測量裝置40，例如聯(lián)接至第三渦輪機26的膨脹差(DE)計。更具體地，在目前設想的構造中，DE計安置在靠近發(fā)電機6的位置處。應注意，DE計連接至第三渦輪機26的內部殼體。DE計構造成向推桿的溫度控制設備(圖2中未示出)提供作為輸出的信號。
[0029]然而，在其他實施方式中，可以存在一個或多個DE計，其中，每個DE計聯(lián)接至每個渦輪機，以測量每個渦輪機處的膨脹差。
[0030]溫度控制設備可以為用于推桿的加熱系統(tǒng)。應注意，推桿中的加熱可以通過電引發(fā)，例如，通過使電流經過而加熱推桿?？商娲?，可以通過使諸如蒸汽流之類的被加熱的物質經過而增加推桿的溫度從而產生推桿中的加熱，如將參照圖3和圖4描述的那樣。
[0031]圖3為描繪根據(jù)本技術的方面的潤輪機50的一部分的不意圖。推桿54在第一端聯(lián)接至汽輪機的內部殼體56并且在第二端連接至第二渦輪機(未示出)的外部殼體58。推桿54包括用于控制溫度的設備52。設備52為諸如電流調節(jié)器之類的用于使期望量的電流經過推桿54的電氣部件。電流在經由感應器經過推桿時加熱推桿，由此升高推桿54的溫度。
[0032]在目前設想的構造中，推桿54包括用于冷卻的裝置，例如但不限于用于冷卻目的的通孔60。通孔60沿著推桿54的長度延伸。通孔60允許冷卻劑經過它，由此降低推桿54的溫度。
[0033]根據(jù)本技術的方面，冷卻劑可以包括諸如油之類的物質?？商娲兀瑏碜缘蛪簻u輪機排出蒸汽的蒸汽可以用作冷卻劑。
[0034]在一個實施方式中，也可以將噴油系統(tǒng)作為用于冷卻推桿的裝置使用。
[0035]推桿54被加熱至大約300攝氏度的溫度，這導致推桿膨脹大約8至9mm的范圍。假使需要更少的膨脹，則可以使用如上文所述的冷卻機構。應注意，冷卻劑在通孔60中的流動可以通過使用閥(圖3中未示出)來進行控制。測量設備40——其是DE計——測量渦輪機系統(tǒng)的轉子與殼體之間的膨脹差。DE計40向用于控制溫度的設備52提供信號，設備52是用以提供期望的電流以相應地加熱推桿54的電流調節(jié)器。
[0036]圖4為描繪根據(jù)本技術的方面的示例性推桿裝置的示意圖。推桿54在第一端66聯(lián)接至第一渦輪機22的內部殼體并且在第二端68聯(lián)接至第二渦輪機24的外部殼體。溫度控制設備52——其是電流調節(jié)器——提供期望量的電流以加熱推桿54，如圖4中所示。如之前指出的，推桿54包括通孔60，通孔60允許冷卻劑經過推桿54用于冷卻目的。一個或多個閥64基于推桿54所需的期望量的冷卻來控制冷卻劑的流動62。
[0037]參照圖5，示出了描繪渦輪機70的一部分的示意圖。渦輪機70包括推桿54，推桿54具有用于控制溫度的設備。在目前設想的構造中，該設備為包圍推桿54的蒸汽套72。來自第一渦輪機——例如，中壓渦輪機——的蒸汽被用來加熱推桿54。來自中壓渦輪機的蒸汽處于大約350攝氏度的溫度，這樣的溫度能夠加熱推桿54并引起推桿54中的熱膨脹。
[0038]如之前所述，推桿54包括通孔60，通孔用于使冷卻劑經過以用于推桿54的受控收縮。測量設備40——例如DE計——連接至蒸汽套72，蒸汽套72提供關于推桿中所需的膨脹程度的信息，以補償渦輪機系統(tǒng)中的渦輪機的轉子與殼體之間的膨脹差?？梢曰趤碜詼y量設備40的信息調節(jié)蒸汽質量流。
[0039]盡管已經關于渦輪機系統(tǒng)——例如汽輪機系統(tǒng)——對本發(fā)明的實施方式進行了描述，但應指出，類似的技術和裝置還可以用于燃氣輪機系統(tǒng)。特別地，上文描述的實施方式能夠應用于汽輪機系統(tǒng)以及燃氣輪機系統(tǒng)。
【權利要求】
1.一種潤輪機系統(tǒng)(2)，包括: -第一渦輪機(22)，所述第一渦輪機(22)具有第一轉子(28); -第二渦輪機(24)，所述第二渦輪機(24)具有第二轉子(32); -推桿(54)，所述推桿(54)在第一端(66)聯(lián)接至所述第一渦輪機(22)的殼體并且在第二端(68)聯(lián)接至所述第二渦輪機(24)的殼體； 其中，所述推桿(54 )包括用于控制溫度的設備(52、72 )， 其特征在于， 所述設備包括用于加熱所述推桿(54)的蒸汽套(72)。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述設備包括用于加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述推桿(54)包括冷卻裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述冷卻裝置包括位于所述推桿(54)內的通孔(60)。
5.根據(jù)權利要求4所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，冷卻劑經過所述通孔(60)以進行冷卻。
6.根據(jù)權利要求5所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述冷卻劑包括油或蒸汽。
7.根據(jù)權利要求4至6中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，還包括一個或多個閥(64)，所述一個或多個閥(64 )用于控制冷卻劑在所述通孔(60 )中的流動。
8.根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，還包括第三渦輪機(26)，所述第三渦輪機(26)具有第三轉子(34)，所述第三轉子(34)操作性地聯(lián)接至所述第二轉子(32)或所述第一轉子(28)。
9.根據(jù)權利要求1至8中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，還包括測量設備(40)，所述測量設備(40)用于測量所述渦輪機系統(tǒng)(2)中的膨脹差。
10.根據(jù)權利要求9所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述測量設備(40)構造成向所述用于控制溫度的設備(52、72)提供信號。
11.根據(jù)權利要求1至11中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述測量設備(40)遠離所述第二轉子(32 )或所述第一轉子(28 )地聯(lián)接至所述第三轉子(34 )。
12.根據(jù)權利要求1至12中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，還包括高壓渦輪機(20)，所述高壓渦輪機(20)設置在所述第一渦輪機(22)的軸向上游。
13.一種發(fā)電系統(tǒng)(1)，包括根據(jù)權利要求1至12中的任一項所述的渦輪機系統(tǒng)(2)。
14.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)電系統(tǒng)(1)，其中，所述用于控制溫度的設備包括用于加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
15.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)電系統(tǒng)(1)，其中，所述用于控制溫度的設備包括用于加熱所述推桿(54)的蒸汽套(72)。
【文檔編號】F01D25/26GK103717845SQ201280038429
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月22日 優(yōu)先權日:2011年8月2日
【發(fā)明者】瓦倫·阿羅拉, 特金德爾·辛格·格雷瓦爾, 阿比馬紐·古普塔, 舒瓦迪普·森, 安莫爾·夏爾馬 申請人:西門子公司