專利名稱：閉合循環(huán)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過利用在高溫氣冷反應(yīng)堆中生成的熱量發(fā)電的閉合循環(huán)設(shè)備。
背景技術(shù)：
使用核反應(yīng)堆作為熱源并且通過在核反應(yīng)堆內(nèi)加熱的氦氣驅(qū)動氣輪機的閉合循 環(huán)設(shè)備是公知的(例如，見專利文獻(xiàn)1)。 專利文獻(xiàn)1提出了提供一種包括核反應(yīng)堆、幾種類型的渦輪機、壓縮機和類似裝
置的閉合循環(huán)中的啟動鼓風(fēng)系統(tǒng)，并且在啟動時通過操作這種起動鼓風(fēng)系統(tǒng)以循環(huán)閉合循
環(huán)中的氦氣從而逐漸增加氣輪機的轉(zhuǎn)速來建立Brayton循環(huán)。 專利文獻(xiàn)1 :PCT國際申請出版物第2005-508492號的日文翻譯。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述專利文獻(xiàn)1中所述的系統(tǒng)中，因為鼓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在放射性工作流體
在其內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的閉合循環(huán)中，因此具有的問題是難以對啟動鼓風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行維修/檢查。
此外，因為氦氣在啟動時逐漸循環(huán)，因此具有的問題是需要花費時間來啟動。 本發(fā)明的目的是提供一種易于維修/檢查并且能夠快速實現(xiàn)閉合循環(huán)設(shè)備的穩(wěn)
定啟動的閉合循環(huán)設(shè)備。 本發(fā)明提供了一種閉合循環(huán)設(shè)備，所述閉合循環(huán)設(shè)備包括具有核反應(yīng)堆的高溫 氣冷反應(yīng)堆；氣輪機，所述氣輪機由在高溫氣冷反應(yīng)堆內(nèi)加熱的工作流體驅(qū)動；壓縮機，所 述壓縮機與氣輪機同軸連接；發(fā)電機，所述發(fā)電機通過輸出軸連接到氣輪機；和供電單元， 所述供電單元以可斷開的方式連接到發(fā)電機并且將電力供應(yīng)給發(fā)電機，其中，當(dāng)啟動時，供 電單元連接到發(fā)電機，并且供應(yīng)電力以使發(fā)電機的加速比恒定。 依此方式，在啟動時，因為將電力從供電單元供應(yīng)給發(fā)電機，并且使發(fā)電機用作電 動機，可以容易地執(zhí)行氣輪機的旋轉(zhuǎn)控制。此外，因為執(zhí)行氣輪機的旋轉(zhuǎn)控制的供電單元 可以設(shè)置在放射性工作流體流動在其內(nèi)流動的系統(tǒng)的外部，因此可以容易地實施維修/檢 查，而無需考慮放射性物質(zhì)和類似物質(zhì)的影響。 此外，根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速確定確保穩(wěn)定運行的輸出下限(例如，輸出功率下限)， 并且如果供電單元在此輸出下限以下的區(qū)域(以下，此區(qū)域被簡稱為"不穩(wěn)定區(qū)域")內(nèi)運 行，則輸出變得不穩(wěn)定并且會降低性能。當(dāng)根據(jù)發(fā)電機的扭矩執(zhí)行供電單元的輸出控制時， 具有的風(fēng)險是可能在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)使用供電單元；然而，通過執(zhí)行輸出控制使得發(fā)電機的 加速比保持恒定，可以避免在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的使用。 此外，通過使用電子儀器作為供電單元，可以提高響應(yīng)性并且可以縮短啟動時間。
在上述閉合循環(huán)設(shè)備中，供電單元可以根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速確定發(fā)電機的加速比， 并且供應(yīng)電力以保持加速比恒定。 依此方式，通過根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速控制供電單元的輸出，與根據(jù)發(fā)電機的扭矩進(jìn) 行控制相比，可以容易并且高精度地執(zhí)行發(fā)電機的速度控制或加速比的控制。此外，通過直接監(jiān)測發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，可以避免在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)使用供電單元，并且可以實現(xiàn)穩(wěn)定的電力供應(yīng)。 上述閉合循環(huán)設(shè)備還可以包括轉(zhuǎn)速控制器，當(dāng)供電單元的輸出等于或小于輸出閾 值時，所述轉(zhuǎn)速控制器通過增加載荷來限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，所述輸出閾值被設(shè)定在確保供 電單元的穩(wěn)定運行的輸出下限處或所述輸出下限以上。 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)供電單元的輸出等于或小于被設(shè)定在輸出下限處或所述輸出下 限以上的輸出閾值時，強制增加載荷；因此，在供電單元中，執(zhí)行控制以增加輸出，從而增加 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。因此，可以增加供電單元的輸出，并且可以避免使輸出等于或小于輸出下 限。因此，可以在穩(wěn)定輸出區(qū)域內(nèi)使用供電單元。 在上述閉合循環(huán)設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)控制器可以包括連續(xù)電阻器裝置，所述連續(xù)電阻器 裝置以可斷開的方式連接到發(fā)電機。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以以電的方式調(diào)節(jié)載荷增量。因此，可以增加載荷的響應(yīng)性。
在上述閉合循環(huán)設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)控制器可以包括流量控制閥，所述流量控制閥調(diào)節(jié) 供應(yīng)給壓縮機的冷卻劑的流量，其中，可以通過控制流量控制閥的開度限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。
上述閉合循環(huán)設(shè)備還可以包括控制裝置，所述控制裝置根據(jù)供電單元的輸出與輸 出閾值之間的差控制轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)供電單元的輸出與輸出閾值之間的關(guān)系適當(dāng)?shù)乜刂妻D(zhuǎn)速
控制器的載荷增量。因此，可以避免使供電單元的輸出落入到不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。 在上述閉合循環(huán)設(shè)備中，當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，輸出閾值可
以被設(shè)定為保持供電單元的輸出。 因此，當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，可以保持供電單元的輸出與轉(zhuǎn) 速控制器控制的載荷增量之間的平衡。因此，可以將在停止供電單元和轉(zhuǎn)速控制器時發(fā)電 機的轉(zhuǎn)速的波動降低到最小，并且可以將在連接發(fā)電機和電力系統(tǒng)時閉合循環(huán)設(shè)備的狀態(tài) 的變化減小到最小。 在上述閉合循環(huán)設(shè)備中，當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，控制裝置可 以將供電單元的輸出閾值和轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量中的一個與供電單元的輸出閾值和轉(zhuǎn) 速控制器的載荷增量中另一個相匹配。 因此，當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，可以保持供電單元的輸出扭矩 與轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量之間的平衡。因此，可以將在停止供電單元和轉(zhuǎn)速控制器時發(fā)電 機的轉(zhuǎn)速的波動降低到最小，并且可以將在連接發(fā)電機和電力系統(tǒng)時閉合循環(huán)設(shè)備的狀態(tài) 的變化減小到最小。 此外，可以在容許的范圍內(nèi)在各種組合中使用上述每一個狀態(tài)量。 根據(jù)本發(fā)明，所提供的優(yōu)點在于可以容易地實施維修/檢查，并且可以快速實現(xiàn)
閉合循環(huán)設(shè)備的穩(wěn)定啟動。


圖1是概括地顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的閉合循環(huán)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的圖；
圖2是顯示供電單元的示例性輸出特性的圖；
圖3是連續(xù)電阻器組的示例性載荷特性的 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的控制裝置的控制方框圖； 圖5是顯示圖4中所示的控制裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的控制方框圖； 圖6是顯示圖4中所示的控制裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的控制方框圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制裝置的控制方框圖； 圖8是用于說明在圖7中所示的控制裝置中使用的輸出閾值的圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制裝置的控制方框圖； 圖10是用于說明圖9中所示的控制裝置的操作的圖；以及 圖11是顯示圖9中所示的控制裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的控制方框圖。 附圖標(biāo)記列表 l:閉合循環(huán)設(shè)備 2:閉合循環(huán) 11 :高溫氣冷反應(yīng)堆 12:氣輪機 13 :熱交換器 14 :低壓壓縮機 15 :高壓壓縮機 20和21:流量控制閥 22:發(fā)電機 23:供電單元 24:連續(xù)電阻器組 25、25a、25b :控制裝置 31 :第一減法單元 32:第一選擇單元 33 :第二選擇單元 34 :第二減法單元 35 、36 、37 :乘法器 38 :保持單元 39 :開關(guān)
具體實施例方式
以下參照

根據(jù)本發(fā)明的閉合循環(huán)設(shè)備的實施例。
[第一實施例] 在圖1中，概括地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的閉合循環(huán)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)。
如圖1中所示，閉合循環(huán)設(shè)備1包括閉合循環(huán)2，在所述閉合循環(huán)中，用作高溫氣冷 反應(yīng)堆ll中的冷卻劑的氦氣(工作流體)通過氣輪機12、熱交換器13、低壓壓縮機14、高 壓壓縮機15、和類似裝置被再次發(fā)送到熱交換器13，并然后返回到高溫氣冷反應(yīng)堆11。
在上述閉合循環(huán)2中，用于冷卻氦氣的冷卻器16設(shè)置在熱交換器13與低壓壓縮 機14之間以提高低壓壓縮機14處的壓縮效率。類似地，用于冷卻氦氣的冷卻器17設(shè)置在 低壓壓縮機14與高壓壓縮機15之間以提高高壓壓縮機15處的壓縮效率。
此外，用于使從冷卻器17排放的氦氣旁通并且將所述氦氣供給低壓壓縮機14的 旁通管線18和用于使從高壓壓縮機15排放的氦氣旁通并且將所述氦氣供給到冷卻器16 的旁通管線19設(shè)置在閉合循環(huán)2中。用于控制將要旁通的氦氣的流量的流量控制閥(轉(zhuǎn) 速控制器)20和21分別設(shè)置在旁通管線18和19中。 氣輪機12、低壓壓縮機14、高壓壓縮機15、和發(fā)電機22單軸連接。 用于在閉合循環(huán)設(shè)備1啟動時將電力供應(yīng)給發(fā)電機22的供電單元23以可斷開的
方式連接到發(fā)電機22。供電單元23例如具有根據(jù)來自控制裝置的信號將電流供應(yīng)給發(fā)電
機以使發(fā)電機作為電動機操作的功能。上述供電單元23例如可以是SFC(靜止變頻器)。 此外，用于增加載荷的連續(xù)電阻器組(CRB -Continuous ResistorBank) 24以可斷
開的方式連接到發(fā)電機22。連續(xù)電阻器組(旋轉(zhuǎn)控制器)24由多個電阻元件形成，并且通
過控制連接到發(fā)電機22的電阻元件的數(shù)量或類似因素調(diào)節(jié)載荷增量。通過將連續(xù)電阻器
組連接到發(fā)電機22，可將制動施加到發(fā)電機22的旋轉(zhuǎn)，并因此可以控制轉(zhuǎn)速。 上述流量控制閥20和21還用作用于將制動施加到發(fā)電機22的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速控制
器。換句話說，通過將流量控制閥20和21打開到預(yù)定開度，可增加供給低壓壓縮機14的
氦氣量，并且可增加低壓壓縮機14的原動力，從而可以間接降低發(fā)電機22的旋轉(zhuǎn)。 通過控制裝置25控制上述連續(xù)電阻器組24和流量控制閥20和21。分別通過根
據(jù)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速和供電單元23的輸出調(diào)節(jié)連續(xù)電阻器組24的電阻值并且調(diào)節(jié)設(shè)置在
旁通管線18和19中的流量控制閥20和21的開度，控制裝置25適當(dāng)?shù)卦黾虞d荷以控制發(fā)
電機22的旋轉(zhuǎn)。 在具有這種結(jié)構(gòu)的閉合循環(huán)設(shè)備1中，在正常運行下，高溫氣冷反應(yīng)堆11被供給 有燃料元件，所述燃料元件是被涂覆的顆粒燃料，所述顆粒燃料為陶瓷微燃料顆粒，其是裂 變產(chǎn)物以及多次涂覆有高溫炭和碳化硅，且在所述燃料元件中的裂變產(chǎn)物經(jīng)受核裂變。將 由這種裂變產(chǎn)物的核裂變生成的熱能施加給作為工作流體的氦氣，并且從高溫氣冷反應(yīng)堆 11排放高溫高壓氦氣。將高溫高壓氦氣發(fā)送到氣輪機12并且驅(qū)動氣輪機12。將氣輪機12 的旋轉(zhuǎn)力以原動力的形式傳遞給發(fā)電機22，所述發(fā)電機與氣輪機12單軸連接，并且在發(fā)電 機22處實施電力的生成。 將已經(jīng)在氣輪機12中進(jìn)行工作的氦氣排放到熱交換器13。在熱交換器13中，如 下所述實施從氣輪機12排放的低溫氦氣與從高壓壓縮機15排放的高壓氦氣之間的熱交 換。將由熱交換冷卻的氦氣通過冷卻器16發(fā)送到低壓壓縮機14，并且壓縮所述氦氣。將 壓縮后的氦氣通過冷卻器17發(fā)送到高壓壓縮機15。再次，將在高壓壓縮機15內(nèi)被加壓的 氦氣發(fā)送到熱交換器13，在所述熱交換器中，實施與從氣輪機12排放的氦氣的熱交換。因 此，熱氦氣再次返回到高溫氣冷反應(yīng)堆11。
接下來，說明上述閉合循環(huán)設(shè)備1在啟動時的操作。 首先，在啟動時，由于從供電單元23將電力(電流)供應(yīng)給發(fā)電機22而使發(fā)電機 22旋轉(zhuǎn)，并且使與發(fā)電機22同軸連接的氣輪機12旋轉(zhuǎn)。依此方式，當(dāng)閉合循環(huán)設(shè)備1啟動 時，發(fā)電機22用作將旋轉(zhuǎn)力提供給氣輪機12的電動機。 供電單元23例如監(jiān)測發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速并且根據(jù)這種轉(zhuǎn)速供應(yīng)電力，使得發(fā)電機 22的加速比變成恒定的。當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并且達(dá)到能夠獨立操 作的狀態(tài)，供電單元23切斷與發(fā)電機22的連接。此后，發(fā)電機22和電網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò))連接，從
6而使在發(fā)電機22中生成的電力流入到電網(wǎng)中。 上述供電單元23具有諸如圖2中所示的輸出特征的輸出特征。在圖2中，水平 軸表示發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，而垂直軸表示供電單元的輸出功率(以下，輸出功率被簡稱為"輸 出")。在圖2中，在根據(jù)轉(zhuǎn)速確定的輸出下限以下的區(qū)域(換句話說，輸出區(qū)域在附圖中被 顯示為不穩(wěn)定區(qū)域)是供電單元23的輸出是不穩(wěn)定的區(qū)域和性能劣化的區(qū)域。因此，需要 控制供電單元23的輸出，使得供電單元23不會在圖2中所示的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運行。
因此，在這種實施例中，當(dāng)供電單元23的輸出由于發(fā)電機22的扭矩的減小而降低 到不穩(wěn)定區(qū)域附近時，控制裝置25通過操作連續(xù)電阻器組24和流量控制閥20和21強制 增加載荷，從而控制發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速。通過強制增加載荷，在供電單元23處執(zhí)行用于增加 輸出的控制，以便增加發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速；因此，可以將供電單元23的輸出保持在不穩(wěn)定區(qū) 域以上。 在圖3中，示出了連續(xù)電阻器組24的載荷特性。在圖3中，水平軸表示發(fā)電機的 轉(zhuǎn)速，而垂直軸表示可以由連續(xù)電阻器組24增加的載荷值(最大載荷)。如該圖中所示，連 續(xù)電阻器組24的最大載荷與發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速的平方成比例。 接下來，參照圖4說明通過上述控制裝置25對連續(xù)電阻器組24和流量控制閥20 和21進(jìn)行的具體控制。圖4顯示控制裝置25的控制方框圖。 如圖4中所示，控制裝置25包括第一減法單元31，所述第一減法單元計算供電 單元23的輸出與供電單元23的輸出閾值之間的差；第一選擇單元32，所述第一選擇單元 比較第一減法單元31的輸出和零，并且輸出較大值；第二選擇單元33，來自第一選擇單元 32的輸出和如下所述連續(xù)電阻器組24的載荷上限被輸入到所述第二選擇單元，所述第二 選擇單元選擇較小值并且將此較小值作為連續(xù)電阻器組24的載荷指令值輸出；第二減法 單元34，所述第二減法單元計算第一選擇單元32的輸出與第二選擇單元33的輸出之間的 差；和乘法器35，所述乘法器輸出通過將來自第二減法單元34的輸出乘以常數(shù)a獲得的 值，作為流量控制閥20和21的開度指令值。 這里，供應(yīng)給第一減法單元31的供電單元23的輸出閾值被設(shè)定為等于或大于確 保供電單元23穩(wěn)定運行的輸出下限(圖2中的直線L)。輸出閾值是由使發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速 作為變量的預(yù)定函數(shù)表達(dá)式獲得的值，并且例如由在圖8中所示的直線L'所示，被定義為 發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速的函數(shù)。輸出閾值的設(shè)定值越靠近下限，則可以利用較少的電力更加有效 地操作控制。換句話說，通過將輸出閾值設(shè)定到圖2中所示的直線L上的值，可以將電力損 失減小到最小。 此外，通過給發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速的均方值乘以預(yù)定常數(shù)a可獲得到上述第二選擇 單元33的載荷極限輸入。這里，預(yù)定常數(shù)a為正數(shù)。 根據(jù)這種控制裝置25，例如，當(dāng)供電單元23的輸出等于或大于輸出閾值時，從第 一選擇單元32輸出零，然后，載荷指令值和閥開度指令值變成零。換句話說，在這種狀態(tài) 下，連續(xù)電阻器組24進(jìn)入其中連續(xù)電阻器組24沒有與發(fā)電機23連接的狀態(tài)，并且進(jìn)一步， 因為流量控制閥20和21處于完全閉合狀態(tài)下，因此氦氣沒有從旁路通過；因此，通過這種 轉(zhuǎn)速控制器不會增加載荷。 另一方面，當(dāng)供電單元23的輸出小于輸出閾值時，來自第一減法單元31的輸出變 成負(fù)數(shù)，因此，將通過第一選擇單元32選擇并輸出通過從輸出閾值減去供電單元23的輸出獲得的值。通過如此進(jìn)行，通過連續(xù)電阻器組24和氦氣的旁通強制增加與供電單元23的 輸出從輸出閾值降低的的量相對應(yīng)的載荷。 在這種情況下，控制裝置25優(yōu)先使用連續(xù)電阻器組24以增加載荷。依此方式，通 過優(yōu)先使用連續(xù)電阻器組24，從而具有較好的響應(yīng)性，可以快速增加載荷。另一方面，當(dāng)由 于連續(xù)電阻器組24不能通過增加的載荷補償供電單元23的不足輸出時，控制裝置25還操 作流量控制閥20和21以使氦氣旁通，從而允許載荷增加。 如上所述，根據(jù)此實施例的閉合循環(huán)設(shè)備l，在閉合循環(huán)設(shè)備啟動時，因為從供電 單元23將電力供應(yīng)給發(fā)電機22，并且使發(fā)電機22用作電動機，因此可以容易地執(zhí)行氣輪機 12的旋轉(zhuǎn)控制。此外，因為執(zhí)行氣輪機12的旋轉(zhuǎn)控制的供電單元23、控制裝置25、和類似 裝置可以與閉合循環(huán)2分開設(shè)置，因此可以容易地維修/檢查供電單元23和類似裝置，而 無需考慮放射性物質(zhì)和類似物質(zhì)的影響。 在上述實施例中，雖然通過連續(xù)電阻器組24和流量控制閥20和21增加載荷，但 是可以僅僅通過連續(xù)電阻器組24增加載荷，或者僅僅通過流量控制閥20和21增加所述載 荷。 在圖5中，示出了對于僅通過使用連續(xù)電阻器組24來增加載荷的情況的控制裝置 的控制方框圖，而在圖6中，示出了對于僅通過操作流量控制閥20和21來增加載荷的情況 的控制裝置的控制方框圖。
[第二實施例] 接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的閉合循環(huán)設(shè)備。 根據(jù)此實施例的閉合循環(huán)設(shè)備與上述第一實施例的不同在于控制裝置的結(jié)構(gòu)。對
于根據(jù)此實施例的閉合循環(huán)設(shè)備，以下主要說明與上述第一實施例的不同。 在圖7中，示出了根據(jù)此實施例的控制裝置的控制方框圖。此外，圖8是顯示在根
據(jù)此實施例的控制裝置中使用的輸出閾值L'的示例的圖。 如圖7中所示，根據(jù)此實施例的控制裝置25a在第二選擇單元33的隨后階段包括 保持單元38，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速時，所述保持單元保持連續(xù)電阻器組24 的載荷指令值。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速時，通過將供電單元23的輸出保持恒定，可 以僅利用連續(xù)電阻器組24執(zhí)行控制，并且可以更加容易地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行平衡控制。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，由于連續(xù)電阻器組 24，可以平衡供電單元23的輸出和載荷，因此，可以將在停止供電單元23和連續(xù)電阻器組 24時發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速的波動減小到最小。因此，在停止供電單元23和連續(xù)電阻器組24之 后可以將閉合循環(huán)設(shè)備的狀態(tài)改變減小到最小，并且可以保持穩(wěn)定運行。
[第三實施例] 接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的閉合循環(huán)設(shè)備。 根據(jù)此實施例廢熱閉合循環(huán)設(shè)備與上述第一實施例的不同在于控制裝置的結(jié)構(gòu)。
對于根據(jù)此實施例的閉合循環(huán)設(shè)備，以下主要說明與上述第一實施例的不同。 在圖9中，示出了根據(jù)此實施例的控制裝置的控制方框圖。此外，圖IO是顯示在
根據(jù)此實施例的控制裝置中使用的輸出閾值的示例的圖。 如圖9中所示，根據(jù)此實施例的控制裝置25b在第二選擇單元33的隨后階段包括 保持單元38和開關(guān)39，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，所述保持單元保持連續(xù)電阻器組24的載荷指令值，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，所述開關(guān)將供 電單元23的輸出閾值切換到與連續(xù)電阻器組24的載荷指令值相對應(yīng)的輸出設(shè)定值。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，保持連續(xù)電阻器組 24的載荷指令值，并且將供電單元23的輸出閾值切換到與連續(xù)電阻器組24的載荷指令值 相對應(yīng)的輸出設(shè)定值。因此，如圖10中所示，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速(在圖 10中為100% )時，可以使供電單元23的輸出與對應(yīng)于連續(xù)電阻器組24的載荷的值相匹 配。 因此，當(dāng)停止供電單元23和連續(xù)電阻器組24時，可以將發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速的波動 降低到最小，并且可以將閉合循環(huán)設(shè)備的狀態(tài)的變化減小到最小。 在上述實施例中，當(dāng)發(fā)電機22的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速(例如，100% )時，使供 電單元23的輸出閾值與相對應(yīng)于連續(xù)電阻器組24的載荷的值相匹配；然而，與此相反，如 圖11中所示，通過將連續(xù)電阻器組24的載荷指令值切換到與供電單元23的輸出閾值相對 應(yīng)的載荷指令值，可以執(zhí)行控制以平衡連續(xù)電阻器組24的載荷和供電單元23的輸出。
權(quán)利要求
一種閉合循環(huán)設(shè)備，包括高溫氣冷反應(yīng)堆，所述高溫氣冷反應(yīng)堆具有核反應(yīng)堆；氣輪機，所述氣輪機由在所述高溫氣冷反應(yīng)堆中加熱的工作流體驅(qū)動；壓縮機，所述壓縮機與所述氣輪機同軸連接；發(fā)電機，所述發(fā)電機通過輸出軸連接到所述氣輪機；和供電單元，所述供電單元以能夠拆開的方式連接到所述發(fā)電機，并且將電力供應(yīng)給所述發(fā)電機，其中，當(dāng)啟動時，所述供電單元連接到所述發(fā)電機，并且供應(yīng)電力以使所述發(fā)電機的加速比恒定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合循環(huán)設(shè)備，其中，所述供電單元根據(jù)所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速 確定所述發(fā)電機的加速比，并且供應(yīng)電力以保持所述加速比恒定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閉合循環(huán)設(shè)備，還包括轉(zhuǎn)速控制器，當(dāng)所述供電單元的輸 出等于或小于輸出閾值時，所述轉(zhuǎn)速控制器通過增加載荷來限制所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，所述 輸出閾值被設(shè)定在確保所述供電單元的穩(wěn)定運行的輸出下限處或在所述輸出下限以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的閉合循環(huán)設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)控制器包括連續(xù)電阻器裝置， 所述連續(xù)電阻器裝置以能夠拆開的方式連接到所述發(fā)電機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的閉合循環(huán)設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)控制器包括流量控制閥， 所述流量控制閥調(diào)節(jié)供應(yīng)給所述壓縮機的冷卻劑的流量，其中，通過控制所述流量控制閥 的開度限制所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項所述的閉合循環(huán)設(shè)備，還包括控制裝置，所述控制裝置 根據(jù)所述供電單元的輸出與所述輸出閾值之間的差控制所述轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項所述的閉合循環(huán)設(shè)備，其中，當(dāng)所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng) 達(dá)到預(yù)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，所述輸出閾值被設(shè)定為保持所述供電單元的輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閉合循環(huán)設(shè)備，其中，當(dāng)所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到所述預(yù) 定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，所述控制裝置將所述供電單元的輸出閾值和所述轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量中 的一個與所述供電單元的輸出閾值和所述轉(zhuǎn)速控制器的載荷增量中的另一個相匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供一種容易維修/檢查并且快速實現(xiàn)穩(wěn)定啟動的閉合循環(huán)設(shè)備。閉合循環(huán)設(shè)備包括高溫氣冷反應(yīng)堆，所述高溫氣冷反應(yīng)堆具有核反應(yīng)堆；氣輪機氣輪機，所述氣輪機通過在高溫氣冷反應(yīng)堆加熱的工作流體驅(qū)動；低壓壓縮機和高壓壓縮機，所述低壓壓縮機和所述高壓壓縮機與氣輪機同軸連接；發(fā)電機，所述發(fā)電機通過輸出軸連接到氣輪機；和供電單元，所述供電單元以可斷開的方式連接到發(fā)電機，并且供應(yīng)電力。當(dāng)啟動閉合循環(huán)設(shè)備時，供電單元連接到發(fā)電機，并且供應(yīng)電力以使發(fā)電機的加速恒定。
文檔編號F01D15/10GK101785069SQ20088010315
公開日2010年7月21日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者園田隆, 濱浦永行, 蒲原覺 申請人:三菱重工業(yè)株式會社