專利名稱：有大量蒸汽抽取的組合循環(huán)蒸汽輪機的主動推力控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高蒸汽輪機整體性能和可靠性的軸向蒸汽輪機推力控制系統(tǒng)。
背景技術：
常規(guī)蒸汽輪機通過提高推力軸承面積和避免從主動推力軸承到固定推力軸承的推力載荷方向的變化，來解決推力載荷的較大變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過消除較大蒸汽抽取流在高壓部分排氣的推力效應來控制軸向蒸汽輪機推力。
特別地，抽取流的目的在于a)提供燃氣輪機燃燒系統(tǒng)的蒸汽注入，以放大燃氣輪機的輸出動力，或b)提供抽取蒸汽過程。
本發(fā)明的主動推力控制通過一管道和抽取高壓蒸汽時，在密封段控制壓力的一閥裝置來實現，從而通過一等效但反向增大的段推力來消除增大的級推力。其結果在于減小推力載荷的整體范圍，并在減小機械損失的情況下，允許使用較小的推力軸承。
所提出的推力控制系統(tǒng)解決兩個問題。第一，本發(fā)明的推力控制系統(tǒng)減小了組合循環(huán)機械的推力軸承載荷范圍，該組合循環(huán)機械設計用以從高壓排氣抽取較大的蒸汽流。隨著推力載荷范圍的減小，推力軸承的尺寸和機械損失也會減小，從而提高機器的整體性能。
第二，本發(fā)明的推力控制系統(tǒng)避免了零或模糊載荷的情況，降低了推力軸承操作不穩(wěn)定的風險和它對推力軸承可靠性的潛在影響。
本發(fā)明通過將推力載荷控制在較小的范圍，來提高組合循環(huán)蒸汽輪機的整體性能和可靠性。


圖1示出根據本發(fā)明第一實施例的推力控制系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出根據本發(fā)明第二實施例的推力控制系統(tǒng)的示意圖。
圖3示出在推力控制系統(tǒng)中，控制閥的控制流程示意圖。
圖4示出在推力控制系統(tǒng)中，控制閥的可替代控制流程示意圖。
具體實施例方式
圖1和圖2示出具有單個高壓(HP)流和中壓(IP)部分的組合循環(huán)蒸汽輪機。排氣通過一交叉管道從中壓(IP)部分流向低壓(LP)部分(圖1來示出)。一回熱器18提供從高壓部分向中壓部分排放的回熱蒸汽。該系統(tǒng)還提供高壓排氣抽取流，以用于其它設備，如一燃氣輪機或一處理系統(tǒng)。
如圖1所示，該推力控制系統(tǒng)包括管道10和閥12、14，當高壓排氣抽取流通過閥16開啟時，通過控制信號開啟閥12、14，以將N1密封漏管目標從低壓級轉向中壓部分的高壓級。
本發(fā)明具有幾個綜合起來使推力載荷范圍降低的因素。例如，轉子在N1漏點應設計較大的段，以產生與高壓級推力方向相反的段推力。
N1漏點必須連接至下游管路的兩個不同點(1)至中壓排氣(現存連接)；(2)至中壓排氣點的高壓上游級(新的連接)。第二連接要求在回熱碗和中壓排氣之間的新殼體的穿透。
兩個新的電動閥12、14(推力控制閥TCV1和TCV2)，用以將N1密封漏流從中壓排氣點A向新的高壓排氣點B重定向。
如圖3所示，一控制系統(tǒng)包括一控制器31，用以在啟動高壓排氣抽取流的閥16的動力控制信號、比如控制將蒸汽注入燃氣輪機燃燒系統(tǒng)的抽取流的信號的基礎上，傳遞控制信號同時操作閥12、14(也稱作“動力放大”)。閥16的啟動可以通過比如傳感器32判斷，并輸入控制器31?？商娲?，如圖4所示，控制器31可以根據高壓碗壓力的預定壓力比，將控制信號輸出至閥12、14，由傳感器42在點C探測高壓排氣壓，傳感器41在點D探測。
現在參照附圖1說明本發(fā)明系統(tǒng)的操作。當高壓排氣抽取通過開通狀的閥16接通時，高壓排氣壓降低，通過高壓級的壓力比提高。同時高壓級推力提高，蒸汽渦輪網推力向高壓排氣抽取流方向轉換。
該推力控制系統(tǒng)通過上述方式啟動，以消除增加的級推力。閥12關閉，閥14開啟，從而將N1密封漏的目標點重新定向至高壓級。這就提高了N1密封轉子段的段壓力，結果段推力增大。這直接抵消了提高的級推力，限制了整個操作外殼總推力載荷的變化范圍。
該控制系統(tǒng)的實施要求謹慎選擇N1密封轉子段的直徑和第二N1密封漏連接的級壓力。當高壓排氣抽取的需要停止時，閥12打開，閥14關閉。
如圖2所示，可替代的實施例用雙向轉移閥(TCV)21，合并圖1所示的閥TCV1和TCV2的功能。
盡管相對于目前最實用的和最佳的實施例介紹了本發(fā)明，應該理解的是，本發(fā)明并不僅限于所披露的實施例，但相反應覆蓋不同的變型和等效布置，包括在所附權利要求的精神范圍內。
權利要求
1.一種蒸汽輪機系統(tǒng)，包括單流高壓部分和相對的單流中壓部分(asingle flow high pressure and opposing single flow intermediate pressuresections)；第一蒸汽通道，從高壓部分排氣處的密封段(packing step)至中壓部分排氣處；和抽取蒸汽處理系統(tǒng)，用于從高壓部分的排氣抽取蒸汽，所述系統(tǒng)包括管道(10)，可選擇地將密封段連接至一第二蒸汽通道，該第二蒸汽通道連接至中壓排氣的上游的高壓級；和閥控制系統(tǒng)(12，14，16)，安裝在所述第一和第二蒸汽通道上，以響應控制信號(31)，將蒸汽通道從中壓部分排氣轉向所述高壓級。
2.如權利要求1所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)包括安裝在所述第一蒸汽通道中的第一控制閥(12，14，16)，和安裝在所述第二蒸汽通道中的第二控制閥(12，14，16)。
3.如權利要求2所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)進一步包括控制裝置，用以在抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽時，同時關閉所述第一控制閥(12，14，16)和打開所述第二控制閥(12，14，16)。
4.如權利要求3所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(12，14，16)通過探測抽取處理系統(tǒng)控制閥(12，14，16)是否打開來決定抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽的時間。
5.如權利要求3所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(12，14，16)通過測定高壓部分的進口和出口的蒸汽壓比超過預定值來決定抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽的時間。
6.如權利要求1所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)包括安裝在所述第一和第二蒸汽通道中的雙向轉向控制閥(12，14，16)。
7.如權利要求6所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)進一步包括控制裝置，用以操作所述雙向轉向控制閥(21)，使得當抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽時，關閉所述第一蒸汽通道和打開所述第二蒸汽通道。
8.如權利要求7所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(31)通過探測抽取處理系統(tǒng)控制閥(12，14，16)是否打開來決定抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽的時間。
9.如權利要求7所述的蒸汽輪機系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(31)通過測定高壓部分進口和出口的蒸汽壓比超過預定值來決定抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽的時間。
10.一種在蒸汽輪機系統(tǒng)中，在高壓部分的排氣處抵消大量蒸汽抽取流的推力效應的方法，所述系統(tǒng)也至少具有一中壓部分和從高壓部分排氣處的密封段至中壓部分排氣處的一第一蒸汽通道，所述方法包括提供從密封段至中壓排氣上游的高壓級的第二蒸汽通道；和響應控制信號(31)，將蒸汽通道從所述第一蒸汽通道轉向所述第二蒸汽通道，其中所述控制信號(31)操作一安裝在所述第一和第二蒸汽通道上的閥控制系統(tǒng)。
11.如權利要求10所述的方法，所述轉向步驟包括操作所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)，從而使安裝在所述第一蒸汽通道中的第一控制閥(12，14，16)關閉，而安裝在所述第二蒸汽通道中的第二控制閥(12，14，16)打開。
12.如權利要求11所述的方法，其中，操作所述閥控制系統(tǒng)(12，14，16)的步驟進一步包括使用一控制裝置，用以在抽取處理系統(tǒng)從高壓部分的排氣抽取蒸汽時，關閉所述第一控制閥(12，14，16)和打開所述第二控制閥(12，14，16)。
全文摘要
一種包括抽取蒸汽處理系統(tǒng)的組合循環(huán)蒸汽輪機，包括一控制系統(tǒng)(31)，用于抵消在蒸汽輪機的高壓部分排氣處的蒸汽抽取流的推力效應。該控制系統(tǒng)(31)包括閥(12，14，16)和管道(10)，以將高壓排氣密封漏蒸汽從低壓級轉至蒸汽輪機的中壓部分的高壓級。
文檔編號F01K7/34GK1514113SQ20031012317
公開日2004年7月21日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權日2002年12月6日
發(fā)明者克勞斯·M·雷茨拉夫, 克勞斯 M 雷茨拉夫, G 克利福德, 塞繆爾·G·克利福德, W ?？怂? 戴維·W·希克斯 申請人:通用電氣公司