專利名稱：用于提高加壓機器的效率的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般涉及用于提高諸如蒸汽輪機的加壓機器的效率的方法和系統(tǒng)；并且尤 其涉及使用蒸汽密封集管(Steam seal header)來防止蒸汽泄漏的蒸汽輪機。
背景技術(shù)：
在功率發(fā)生應(yīng)用中使用了各種類型的加壓機器，例如但不限于蒸汽輪機。蒸汽輪 機可具有一個或多個渦輪單元，它們各自在壓力范圍內(nèi)操作。這些單元可包括高壓(HP) 渦輪單元、中壓(IP)渦輪單元及低壓(LP)渦輪單元。各個渦輪單元可具有部分地封閉軸 的固定殼體。一個或多個渦輪級可軸向上設(shè)置在軸周圍；并且各個渦輪級可具有周向上安 裝在軸上的多個渦輪葉片。蒸汽流徑可視為固定殼體和軸之間的區(qū)域。在正常的操作狀態(tài) 下，噴射到渦輪單元中的加壓蒸汽使多個渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，從而促使軸旋轉(zhuǎn)。典型地，軸穿過 固定殼體，以將產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力傳遞到渦輪單元外部。渦輪單元的軸和固定殼體之間的間隙可導(dǎo)致加壓蒸汽泄漏出單元，或者可允許空 氣進(jìn)入單元。在各種已知的解決方案中，諸如壓力密封件(pressure packing)和/或真空 密封件(vacuum packing)的技術(shù)用來減小泄漏。除了壓力密封件和真空密封件之外，還可使用軸密封系統(tǒng)來防止蒸汽從壓力密封 件泄漏到渦輪室中。典型地，軸密封系統(tǒng)包括典型地保持在預(yù)定壓力下的蒸汽密封集管 (SSH)。在蒸汽輪機的正常操作狀態(tài)下，SSH可將從壓力密封件中泄漏出來的蒸汽捕集在HP 和IP渦輪中，并且引導(dǎo)該蒸汽來密封LP渦輪中的真空密封件。軸密封系統(tǒng)還可包括蒸汽 密封件排出裝置(SPE)；該蒸汽密封件排出裝置可保持真空，并且排出軸密封系統(tǒng)中的過 量蒸汽。典型地，在已知的蒸汽密封系統(tǒng)中，可通過壓力調(diào)節(jié)器將SSH保持在恒定壓力下， 當(dāng)壓力低時，提供來自輔助鍋爐的外部蒸汽；當(dāng)壓力高時，將過量蒸汽引導(dǎo)到冷凝器。在正 常操作狀態(tài)下，蒸汽輪機負(fù)載的變化會改變來自HP和IP渦輪的蒸汽量；而且當(dāng)負(fù)載增大 時，不再需要輔助鍋爐蒸汽，僅在啟動和相對低的負(fù)載期間需要輔助鍋爐蒸汽發(fā)生。SSH壓 力設(shè)定點越高，輔助鍋爐就越大。在滿負(fù)載的情況下，SSH壓力設(shè)定點越低，效率就越低。目 前的系統(tǒng)使用了折衷的SSH設(shè)定點。因此，期望一種處理一些已知的蒸汽密封系統(tǒng)的前述問題的改進(jìn)的蒸汽密封方法 和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種密封系統(tǒng)構(gòu)造成用于提高機器(100)的效率，該系統(tǒng) 包括加壓機器(100)，其包括由固定固體(112，114，116)部分地封閉的可旋轉(zhuǎn)的軸，以及 由軸和殼體之間的區(qū)域限定的流徑；構(gòu)造成用于控制加壓機器(100)內(nèi)的流體流的軸密 封系統(tǒng)(200)；軸密封系統(tǒng)(200)包括構(gòu)造成用于基本阻止流體漏出加壓機器(100)的 壓力密封件(128)，以及構(gòu)造成用于將壓力密封件(128)保持在優(yōu)化的壓力范圍處的集管(130)；其中，優(yōu)化的壓力范 圍的大小隨加壓機器(100)的操作狀態(tài)而變化；集管泄放系統(tǒng)， 其構(gòu)造成用于將集管(130)調(diào)節(jié)在優(yōu)化的壓力范圍處；其中，集管泄放系統(tǒng)包括適于移除 集管(130)內(nèi)的流體的一部分的閥；以及構(gòu)造成用于確定優(yōu)化的壓力范圍的控制器(142)； 其中，優(yōu)化的壓力允許利用具有變化的壓力的集管(130)來操作軸密封系統(tǒng)(200)；允許減 少用來保持集管的流體的量。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的蒸汽輪機的示意圖。圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸密封系統(tǒng)的示意圖。圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的軸密封系統(tǒng)的示意圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、改變SSH中的蒸汽量的方法的實例的流程 圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于改變SSH中的蒸汽的壓力的示例性系統(tǒng)的方 框圖。部件列表100蒸汽輪機的示意圖102 高壓渦輪單元104 中壓渦輪單元106 低壓渦輪單元108 車由110 負(fù)載112用于高壓渦輪單元的固定殼體114用于中壓渦輪單元的固定殼體116用于低壓渦輪單元的固定殼體118 渦輪室120 入口閥122蒸汽線路124蒸汽線路126蒸汽線路128壓力密封件130蒸汽密封集管(SSH)132真空密封件134輔助鍋爐136 閥138蒸汽線路140冷凝器系統(tǒng)142控制器144蒸汽密封件排出裝置集管(SPE)146排出裝置泵
300改變SSH中的蒸汽量的方法310監(jiān)視和改變SSH壓力的步驟320確定蒸汽輪機的操作狀態(tài)的步驟330確定SSH中的目標(biāo)蒸汽量的步驟340確定SSH中的當(dāng)前蒸汽量的步驟350比較SSH中的當(dāng)前蒸汽量和目標(biāo)蒸汽量的步驟360通過調(diào)節(jié)閥的打開來控制SSH中的蒸汽量的步驟400系統(tǒng)402用戶通訊裝置404系統(tǒng)存儲器406操作系統(tǒng)408瀏覽器、網(wǎng)頁瀏覽器410用于改變SSH壓力的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)412高速緩沖存儲器414處理器，處理單元416系統(tǒng)總線418輸入/輸出裝置420存儲介質(zhì)422顯示器，監(jiān)視器424硬盤驅(qū)動器426單元控制器428網(wǎng)絡(luò)430網(wǎng)絡(luò)接口432系統(tǒng)存儲器434操作系統(tǒng)436用于改變SSH壓力的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)438其它文件、應(yīng)用、模塊等442處理器444輸入/輸出裝置446其它裝置448硬盤驅(qū)動器450系統(tǒng)總線452網(wǎng)絡(luò)接口
具體實施例方式參看附圖，在本文中對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述。附圖僅是為了說明的目的，并 且不意在限制本發(fā)明的范圍。具有不同的元件結(jié)構(gòu)布置的其它實施例不偏離本發(fā)明的范圍。僅僅為了方便讀者而在本文中使用某些術(shù)語，并且這些術(shù)語不意在成為對本發(fā)明的范圍的限制。例如，諸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“水平”、“豎
直”、“上游”、“下游”、“前部”、“后部”等詞語僅僅描述圖中所示的構(gòu)造。實際上，本發(fā)明的 實施例的元件或多個元件可在任何方向上定向，因此，術(shù)語應(yīng)當(dāng)理解為包括這種變化，除非 另有規(guī)定。 本發(fā)明具有改進(jìn)加壓機器(例如但不限于蒸汽輪機)的效率的技術(shù)效果。加壓機器的效率可視為加壓機器的輸出功率和加壓機器的輸入能量的比率。因 此，效率可視為轉(zhuǎn)換成有用的輸出功率的輸入能量的百分率。本發(fā)明可應(yīng)用于使用加壓蒸汽的各種各樣的加壓機器，例如但不限于蒸汽輪機。 本發(fā)明的實施例可應(yīng)用于單個蒸汽輪機或多個蒸汽輪機。本發(fā)明的實施例可應(yīng)用于以單循 環(huán)或聯(lián)合循環(huán)構(gòu)造操作的蒸汽輪機。現(xiàn)在參看附圖，其中，各種標(biāo)號在多個圖中始終表示相同元件，圖1是示出了根據(jù) 本發(fā)明的實施例的蒸汽輪機100的示意圖。蒸汽輪機100可包括高壓渦輪單元102、中壓 渦輪單元104及低壓渦輪單元106。渦輪單元102、104和106可與軸108聯(lián)接在一起，軸 108將由蒸汽產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力傳遞到應(yīng)用。在本發(fā)明的實施例中，軸108可聯(lián)接到負(fù)載110 上，例如但不限于發(fā)電機或機械負(fù)載。在本發(fā)明的實施例中，可分別為高壓渦輪單元102、中 壓渦輪單元104及低壓渦輪單元106提供固定殼體112、114和116。固定殼體112、114和 116可部分地封閉軸108，并且可限定蒸汽流徑。在本發(fā)明的備選實施例中，渦輪單元102、 104和106可封閉在渦輪室118 (由圖1中的虛線表示)中。在正常操作狀態(tài)下，來自主蒸汽源(例如但不限于HRSG、蒸汽發(fā)生器等)的加壓蒸 汽可通過蒸汽線路122供應(yīng)到高壓渦輪單元102。在本發(fā)明的實施例中，可通過打開設(shè)置在 蒸汽線路122上的入口閥120來供應(yīng)加壓蒸汽。在此，高壓渦輪單元102可在例如但不限 于約4500psia至約900psia(約31000kP至約6200kP)的壓力范圍內(nèi)操作。離開高壓渦輪單元102的蒸汽可通過蒸汽線路124進(jìn)入中壓渦輪104。進(jìn)入中壓渦 輪104的蒸汽的壓力可在例如但不限于約900psia至約300psia (約6200kP至約2100kP) 的壓力范圍內(nèi)操作。在離開中壓渦輪單元104之后，蒸汽可通過蒸汽線路126進(jìn)入低壓渦 輪單元106，該低壓渦輪單元106可在在例如但不限于約250psia至約40psia (約1700kP 至約250kP)的壓力范圍內(nèi)操作。在本發(fā)明的其它實施例中，渦輪單元的數(shù)量和操作壓力范 圍可取決于(但不限于)應(yīng)用、輸出功率要求及循環(huán)構(gòu)造而變化。在本發(fā)明的實施例中，可提供軸密封系統(tǒng)來用于控制蒸汽輪機100中的加壓蒸汽 流。在本發(fā)明的實施例中，軸密封系統(tǒng)可包括壓力密封件128?？稍谠O(shè)置在軸108和固定 殼體112和114之間的間隙區(qū)域附近將壓力密封件128設(shè)置在軸108上。在正常操作狀 態(tài)下，壓力密封件128可減少加壓蒸汽從渦輪單元102和104到渦輪室118中的泄漏。壓 力密封件128可包括一個或多個密封環(huán)，這些密封環(huán)可具有分段式周向密封件或迷宮式密 封件。在本發(fā)明的其它實施例中，可根據(jù)蒸汽的壓力、應(yīng)用等來提供密封件環(huán)的形狀或迷 宮結(jié)構(gòu)的變型。在本發(fā)明的實施例中，軸密封系統(tǒng)還可包括蒸汽密封集管130(下文中稱為 “SSH”)，其可連接到壓力密封件128上。在本發(fā)明的實施例中，SSH130還可連接到LP渦輪 真空密封件132上。在此，真空密封件132可在這樣的間隙區(qū)域(軸108在該間隙區(qū)域處 穿過固定殼體116)的附近位于軸108上。真空密封件132可減少空氣到低壓渦輪單元106 中的泄漏。在本發(fā)明的實施例中，SSH130可引導(dǎo)蒸汽(其可從壓力密封件128泄漏到真空密封件132)，并且將真空密封件132保持在高于大氣的壓力下。真空密封件132可減少空 氣到低壓渦輪單元106中的泄漏。在本發(fā)明的實施例中，可提供輔助鍋爐134，以將蒸汽供應(yīng)到SSH130，從而使得如 果由HP和IP渦輪提供的蒸汽流不足的話，輔助鍋爐134可使SSH130中保持需要的蒸汽量。 在本發(fā)明的實施例中，SSH130可將壓力密封件128保持在優(yōu)化的壓力范圍內(nèi)。在本發(fā)明的 實施例中，壓力密封件128的優(yōu)化的壓力范圍可取決于蒸汽輪機100的操作狀態(tài)。在本發(fā) 明的實施例中，蒸汽輪機100的操作狀態(tài)可為蒸汽輪機100的百分比加載量，例如但不限于 啟動加載狀態(tài)、中間部分負(fù)載狀態(tài)及滿負(fù)載狀態(tài)。在本發(fā)明的備選實施例中，蒸汽輪機100 的操作狀態(tài)可定義為蒸汽輪機100的當(dāng)前功率輸出與額定負(fù)載功率或滿負(fù)載功率的比率。在本發(fā)明的實施例中，可提供集管泄放系統(tǒng)來將SSH130中的蒸汽壓力調(diào)節(jié)在優(yōu) 化的壓力范圍內(nèi)。這可為必要的，如果過量蒸汽是由HP和IP渦輪提供的話；尤其是在較高 的蒸汽輪機負(fù)載下。集管泄放系統(tǒng)可包括蒸汽線路138，該蒸汽線路138可連接到冷凝器系 統(tǒng)140上。蒸汽線路138可用來從SSH130中移除蒸汽的一部分，以在壓力密封件128處實 現(xiàn)優(yōu)化的壓力范圍。在本發(fā)明的實施例中，可在蒸汽線路138中提供閥136。閥136可打 開，以允許SSH130中的蒸汽通過閥136離開，并且流到冷凝器系統(tǒng)140。在本發(fā)明的實施例 中，閥136可與冷凝器系統(tǒng)140結(jié)合。在本發(fā)明的實施例中，冷凝器系統(tǒng)140可與蒸汽輪機 100相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的實施例中，可提供主動控制器142來確定壓力密封件128的優(yōu)化的壓 力?？刂破?42可包括控制系統(tǒng)等，其具有確定蒸汽輪機100的操作狀態(tài)、確定進(jìn)入SSH130 的蒸汽量以及確定離開SSH130的蒸汽量的技術(shù)效果。在本發(fā)明的實施例中，控制器142可 與負(fù)載110通訊(如由圖1中的虛線所示)，以持續(xù)地監(jiān)視負(fù)載110的輸出，以及確定蒸汽 輪機100的操作狀態(tài)。備選地，控制器142可與渦輪單元102、104和106通訊(如由圖1 中的虛線所示)，以持續(xù)地監(jiān)視操作參數(shù)，例如但不限于各點處的壓力和溫度，以及確定蒸 汽輪機100的操作狀態(tài)。在本發(fā)明的實施例中，控制器142可與SSH130和蒸汽線路138通 訊(如由圖1中的虛線所示)，以持續(xù)地監(jiān)視蒸汽流率，以及確定進(jìn)入和離開SSH130的蒸汽 量。在本發(fā)明的實施例中，控制器142可確定閥136的位置。閥136的位置可涉及閥136 的打開或關(guān)閉的程度?？刂破?42可具有改變閥136的位置以允許幾乎適當(dāng)量的蒸汽離開 SSH130的技術(shù)效果。 在本發(fā)明的實施例中，通過使用集管泄放系統(tǒng)和控制器142，SSH130中的壓力可 在近似高于大氣壓力至大約最優(yōu)性能壓力的范圍內(nèi)變化。最優(yōu)性能壓力的范圍可為對蒸汽 輪機100而言為特定的。在本發(fā)明的備選實施例中，SSH130中的壓力可在例如但不限于從 約15. 5psia至約50psia(從約107kP至約345kP)的范圍內(nèi)變化。在本發(fā)明的實施例中，軸密封系統(tǒng)還可包括蒸汽密封件排出裝置集管(SPE) 144。 SPE144可保持在低于大氣壓的壓力下，并且連接到蒸汽密封件排出裝置泵146上。在本發(fā) 明的備選實施例中，SPE144可在壓力密封件128和真空密封件132的最外面的部分處保持 在例如但不限于約-0. 2psig的壓力下。SPE144可通過蒸汽密封件排出裝置泵146將從密 封件128和132中聚集的蒸汽排到大氣中。圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸密封系統(tǒng)200的示意圖。軸密封系統(tǒng)200 可包括與SSH130和SPE144流連通的壓力密封件128。在啟動加載狀態(tài)期間，高壓渦輪單元102中的壓力可相對較低，并且可允許空氣沿著軸108泄漏到固定殼體112中。在本發(fā) 明的實施例中，SSH130可保持在高于大氣壓力的壓力下。因此，SSH130可允許蒸汽流入固 定殼體112中，如由圖2A中的虛線所示，并且減少壓力密封件128處的空氣泄漏。在本發(fā) 明的實施例中，SSH130可保持在例如但不限于約15. 5psia(約107kP)的壓力下。圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的軸密封系統(tǒng)200的示意圖。在滿負(fù)載狀 態(tài)期間，高壓渦輪單元102中的蒸汽壓力可允許加壓蒸汽沿著軸108從固定殼體112的內(nèi) 部泄漏出來。在本發(fā)明的實施例中，SSH1 30可保持在優(yōu)化的壓力(例如但不限于略微小于 蒸汽壓力)下，目的在于減少壓力密封件128處的蒸汽泄漏。在本發(fā)明的實施例中，SSH130 可保持在從約15. 5psia至約50psia(從約107kP至約345kP)的壓力范圍內(nèi)。根據(jù)蒸汽輪機100的操作狀態(tài)，優(yōu)化SSH130中的壓力可在啟動加載狀態(tài)期間減少 SSH130中需要的蒸汽量。在本發(fā)明的實施例中，軸密封系統(tǒng)可在啟動加載期間減小輔助鍋 爐134上的負(fù)載，因為SSH130中需要的蒸汽量可較少。類似地，在部分負(fù)載操作和滿負(fù)載 操作期間，SSH130可保持在優(yōu)化的壓力范圍內(nèi)，并且來自輔助鍋爐134的蒸汽要求可改變， 以使得可實現(xiàn)效率的整體提高或降低蒸汽輪機100的熱耗率。另外，在本發(fā)明的實施例中， 蒸汽輪機100的操作包絡(luò)可增大，因此渦輪能夠在更寬的壓力范圍中操作。在本發(fā)明的實 施例中，蒸汽輪機100的整體效率可隨輔助鍋爐134上的負(fù)載的減小而提高。如將理解的那樣，本發(fā)明可體現(xiàn)為方法、系統(tǒng)或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可 采取完全硬件實施例、完全軟件實施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或者結(jié)合了本文 中全部通稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”的軟件和硬件方面的實施例的形式。另外，本發(fā)明 可采取計算機可用的存儲介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品的形式，其具有包含在介質(zhì)中的計算機 可用的程序代碼?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)挠嬎銠C可讀介質(zhì)。計算機可用或計算機可讀介質(zhì)可為例如但不 限于電子、磁、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或傳播介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的更 具體的實例(非窮盡性列舉)可包括以下具有一個或多個導(dǎo)線的電連接、便攜式計算機 磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦可編程只讀存儲器(EPR0M或閃 存)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(⑶-ROM)、光學(xué)存儲裝置、諸如那些支持互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián) 網(wǎng)的傳輸介質(zhì)，或者磁存儲裝置。注意，計算機可用或計算機可讀介質(zhì)甚至可為在其上印有 程序的紙或其它適合的介質(zhì)，因為可通過例如紙或其它介質(zhì)的光學(xué)掃描來以電子的方式獲 取到該程序，然后對該程序進(jìn)行編譯、翻譯，或者以別的適當(dāng)?shù)姆绞教幚碓摮绦?，如有必要?然后將該程序存儲在計算機存儲器中。在本文的范圍中，計算機可用或計算機可讀介質(zhì)可 為可包含、存儲、通訊、傳播或傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置所使用或與指令執(zhí)行 系統(tǒng)、設(shè)備或裝置相結(jié)合使用的程序的任何介質(zhì)?？捎妹嫦?qū)ο蟮木幊陶Z言(例如JaVa7、Smalltalk或C++等)來編寫用于執(zhí)行本 發(fā)明的操作的計算機程序代碼。但是，也可用傳統(tǒng)的過程編程語言(例如“C”編程語言或 類似的語言)來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計算機程序代碼。程序代碼可完全在用戶的 計算機上、作為獨立的軟件包部分地在用戶的計算機上、部分地在用戶的計算機上且部分 地在遠(yuǎn)程計算機上、或完全在遠(yuǎn)程計算機上加以執(zhí)行。在后一種情形中，遠(yuǎn)程計算機可通過 局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)連接到用戶的計算機上，或可連接至外部計算機(例如，通過 使用因特網(wǎng)服務(wù)提供商的因特網(wǎng))。
以下參照根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))及計算機程序產(chǎn)品的流程圖 說明和/或方框圖來對本發(fā)明進(jìn)行描述。將理解，流程圖說明和/或方框圖的各個方框以 及流程圖說明和/或方框圖中的方框的組合可由計算機程序指令實現(xiàn)?？蓪⑦@些計算機程 序指令提供給公用計算機、專用計算機或其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器，以產(chǎn)生機 器，從而使得經(jīng)計算機或其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器來執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實現(xiàn) 流程圖和/或方框圖方框或多個方框中指定的功能/行為的手段(means)。 這些計算機程序指令還可存儲在計算機可讀存儲器(其可引導(dǎo)計算機或其它可 編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定的方式起作用)中，從而使得存儲在計算機可讀存儲器中的指 令產(chǎn)生制品(article of manufacture)，其包括實現(xiàn)流程圖和/或方框圖方框或多個方框 中指定的功能/行為的指令手段。計算機程序指令還可加載到計算機或其它可編程的數(shù)據(jù) 處理設(shè)備上，以促使在計算機或其它可編程的設(shè)備上執(zhí)行一系列的操作步驟，以產(chǎn)生計算 機實現(xiàn)的過程，從而使得在計算機或其它可編程的設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)流程圖 和/或方框圖方框中指定的功能/行為的步驟。本發(fā)明可包括具有確定用于蒸汽輪機100的SSH130的優(yōu)化的壓力范圍的技術(shù)效 果的控制系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)可構(gòu)造成自動地或持續(xù)地監(jiān)視蒸汽輪機的操作狀態(tài)，并且根據(jù) 蒸汽輪機100的操作狀態(tài)來改變SSH130中的壓力。備選地，控制系統(tǒng)可構(gòu)造成需要用戶動 作來啟動操作。本發(fā)明的控制系統(tǒng)的實施例可起獨立系統(tǒng)的作用。備選地，控制系統(tǒng)可在 諸如蒸汽輪機控制器或發(fā)電裝置控制系統(tǒng)的更廣泛的系統(tǒng)內(nèi)結(jié)合成模塊等?，F(xiàn)在參看圖3，圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、改變SSH130中的蒸汽量的方 法300的實例的流程圖。在本發(fā)明的實施例中，SSH130中的蒸汽量可由控制器142調(diào)節(jié)。 在本發(fā)明的實施例中，控制器142可與圖形用戶接口(GUI)等結(jié)合。GUI可允許用戶導(dǎo)航通 過以下描述的方法300。在方法300的步驟310中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器142可監(jiān)視和改變SSH130 中的蒸汽的壓力。SSH130內(nèi)部的壓力可在大約高于大氣壓力至最優(yōu)性能壓力的范圍內(nèi) 變化。在本發(fā)明的實施例中，SSH130內(nèi)部的壓力可在例如但不限于從約15. 5psia至約 50psia(從約107kP至約345kP)的范圍內(nèi)變化。在步驟320中，方法300可確定蒸汽輪機100的操作狀態(tài)。在本發(fā)明的實施例中， 多個溫度和壓力傳感器可用來確定蒸汽輪機100的操作狀態(tài)。傳感器可聯(lián)接到渦輪單元 102、104和106上，并且可與控制器142通訊?？刂破?42可基于從傳感器中獲得的數(shù)據(jù)來 估計蒸汽輪機100的操作狀態(tài)。在本發(fā)明的另一個實施例中，可測量負(fù)載110的功率輸出， 以確定蒸汽輪機100的操作狀態(tài)。備選地，軸108的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速可用來估計蒸汽輪機100的 操作狀態(tài)。在本發(fā)明的實施例中，蒸汽輪機100的操作狀態(tài)可為啟動、部分負(fù)載或滿負(fù)載， 如描述的那樣。在步驟330中，方法300可確定SSH130中的目標(biāo)蒸汽量。在本發(fā)明的實施例中， 蒸汽目標(biāo)量可等于SSH130中的這樣的蒸汽量，即，在該蒸汽量處蒸汽輪機100的性能對于 蒸汽輪機100的給定的操作狀態(tài)來說為最優(yōu)的。在步驟340中，方法300可確定SSH130中的當(dāng)前蒸汽量。在本發(fā)明的實施例中， 可通過使用多個壓力和溫度傳感器來確定SSH130中的當(dāng)前蒸汽量。多個傳感器可連接到 SSH130上，并且來自傳感器的數(shù)據(jù)可由控制器142接收，以計算SSH130中的當(dāng)前蒸汽量。在本發(fā)明的其它實施例中，至少一個流計量裝置可用來監(jiān)視進(jìn)入和離開SSH130的蒸汽量。流 計量裝置可連接到蒸汽線路138和SSH130上，并且來自流計量裝置的數(shù)據(jù)可由控制器142 接收，以計算SSH130中的當(dāng)前蒸汽量。在步驟350中，方法300可確定SSH130中的當(dāng)前蒸汽量是否可約等于SSH130中 的目標(biāo)蒸汽量。在步驟350中，方法300可比較SSH130中的目標(biāo)蒸汽量與SSH130中的當(dāng) 前蒸汽量。如果當(dāng)前量不約等于SSH130中的目標(biāo)蒸汽量，則方法300可前進(jìn)到步驟360 ； 否則方法300可返回到步驟310，在此處可重復(fù)步驟310-350。在步驟360中，方法300可控制SSH130中的蒸汽量。在本發(fā)明的實施例中，控制 器142可確定閥136的位置?？刂破?42還可調(diào)節(jié)閥136的打開和關(guān)閉，以便增大和減少 SSH130中的蒸汽量。通過改變蒸汽量，SSH130中的蒸汽的壓力可在優(yōu)化的壓力范圍內(nèi)變化。這可幫助 提高蒸汽輪機100的性能。在啟動模式期間，當(dāng)SSH130中的需要的目標(biāo)蒸汽量較少時，輔 助鍋爐134上的負(fù)載可相對較低。而且在部分負(fù)載和滿負(fù)載下，SSH130中的壓力可改變， 并且改進(jìn)蒸汽輪機100的整體熱耗率。方法300的所有步驟均可周期性地重復(fù)，以不斷地監(jiān)視蒸汽輪機100的操作狀態(tài)， 并且根據(jù)蒸汽輪機100的操作狀態(tài)來改變SSH130中的蒸汽的壓力。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于改變SSH130中的蒸汽的壓力的控制系統(tǒng)400 的方框圖。方法300的步驟可包括在系統(tǒng)400中并且由系統(tǒng)400執(zhí)行?？刂葡到y(tǒng)400可包 括一個或多個用戶通訊裝置402或類似的系統(tǒng)或裝置(在圖4中示出了兩個)。用戶通訊 裝置402可為例如但不限于計算機系統(tǒng)、蜂窩式電話、個人數(shù)字助理或用于發(fā)送和接收電 子消息的任何其它裝置。用戶通訊裝置402可包括系統(tǒng)存儲器404。系統(tǒng)存儲器404可包括例如但不限于 隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。系統(tǒng)存儲器404可具有操作系統(tǒng)406。操作 系統(tǒng)406可控制用戶通訊裝置402的整體操作。系統(tǒng)存儲器404還可包括瀏覽器408。系 統(tǒng)存儲器404還可包括用于改變SSH130中的蒸汽的壓力的、可類似于或包括圖3中的方法 300的步驟的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410或計算機可執(zhí)行的代碼。系統(tǒng)存儲器404還可包括模板高速緩沖存儲器412，其可與方法300結(jié)合起來使用 以用于改變SSH130中的蒸汽的壓力。用戶通訊裝置402還可包括處理器或處理單元414，以控制用戶通訊裝置402中的 其它構(gòu)件的控制操作。操作系統(tǒng)406、瀏覽器408及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410可在處理單元414上操 作。處理單元414可通過系統(tǒng)總線416聯(lián)接到系統(tǒng)存儲器404和其它構(gòu)件上。用戶通訊裝置402還可包括多個輸入/輸出裝置(1/0)418。各個I/O裝置418可 通過輸入/輸出接口(在圖4中未示出)聯(lián)接到系統(tǒng)總線416上。I/O裝置418容許用戶 操作用戶通訊裝置402且與用戶通訊裝置402交互，以及控制瀏覽器408和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410 的操作，以訪問、操作和控制軟件來改變SSH130中的蒸汽的壓力。I/O裝置418可包括鍵盤 和計算機指示裝置等，以執(zhí)行本文論述的操作。在其它實施例中，I/O裝置418還可包括磁 盤驅(qū)動器、光學(xué)、機械、磁或紅外I/O裝置、調(diào)制解調(diào)器等。I/O裝置418可用來訪問存儲介 質(zhì)420。存儲介質(zhì)420可包含、存儲、通訊或傳輸計算機可讀或計算機可執(zhí)行的指令，或者用 于由諸如用戶通訊裝置402的系統(tǒng)使用或與其結(jié)合起來使用的其它信息。
用戶通訊裝置402還可具有監(jiān)視器422。監(jiān)視器422可用來顯示某些參數(shù)，例如蒸 汽輪機100的操作狀態(tài)、SSH130中的蒸汽的當(dāng)前壓力，以及SSH130中的蒸汽的當(dāng)前溫度。用戶通訊裝置402還可包括硬盤驅(qū)動器424。硬盤驅(qū)動器似4可通過硬盤驅(qū)動器 接口(在圖4中未顯示)聯(lián)接到系統(tǒng)總線416上。硬盤驅(qū)動器似4還可形成本地文件系統(tǒng) 或系統(tǒng)存儲器404的一部分。程序、軟件及數(shù)據(jù)可在系統(tǒng)存儲器404和硬盤驅(qū)動器4M之 間傳遞和交換，以便于用戶通訊裝置402的操作。用戶通訊裝置402可通過網(wǎng)絡(luò)4 連接到單元控制器似6上。用戶通訊裝置402 的系統(tǒng)總線416可通過網(wǎng)絡(luò)接口 430聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)似8上。網(wǎng)絡(luò)接口 430有利于通過網(wǎng)絡(luò) 428將數(shù)據(jù)從用戶通訊裝置402傳遞到外部裝置，反之亦然。例如但無限制，用戶通訊裝置 402可與類似的通訊裝置或中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通訊。網(wǎng)絡(luò)接口 430可為用于聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)4 上的調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)卡、路由器、網(wǎng)關(guān)等。聯(lián)接可為有線或無線連接。這里網(wǎng)絡(luò)4 可 為局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、個人區(qū)域網(wǎng)(PAN)、自組織網(wǎng)絡(luò)(ad_hoc network)、互聯(lián)網(wǎng) 等。網(wǎng)絡(luò)4 可為有線或無線的。單元控制器似6還可包括系統(tǒng)存儲器432，其可包括文件系統(tǒng)、ROM、RAM等。系統(tǒng) 存儲器432還可包括操作系統(tǒng)434。操作系統(tǒng)434可包括用于控制單元控制器426的整體 操作的一組計算機可執(zhí)行指令。系統(tǒng)存儲器432還可包括用于改變SSH130中的蒸汽的壓 力的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)436。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)436可包括類似于關(guān)于用于改變SSH130中的蒸汽的壓力的方 法300所描述的那些操作。根據(jù)本發(fā)明的實施例，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)436可包括但不限于蒸汽輪機 操作狀態(tài)和SSH130中的對應(yīng)的目標(biāo)蒸汽量的列表數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)436還可包括從用戶通 訊裝置402中獲得的數(shù)據(jù)，可需要該數(shù)據(jù)來有效地執(zhí)行方法300的步驟。系統(tǒng)存儲器432 還可包括用于存儲其它文件、應(yīng)用、模塊等的分區(qū)438。單元控制器似6還可包括用以控制單元控制器似6中的其它構(gòu)件的操作的處理器 442。單元控制器似6還可包括I/O裝置444和其它裝置446，例如用以與I/O裝置一起對 至少一個單元控制器似6提供接口的監(jiān)視器等。單元控制器似6還可包括硬盤驅(qū)動器448。 系統(tǒng)總線450可連接單元控制器426的不同的構(gòu)件。網(wǎng)絡(luò)接口 452可通過系統(tǒng)總線450將 單元控制器似6聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)4 上。本文描述的流程圖和步驟圖是為了說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的各種實現(xiàn)和 計算機程序產(chǎn)品的方法、構(gòu)架和操作。所示步驟可包括用于執(zhí)行各種邏輯操作的一個或多 個計算機程序、模塊或系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的范圍不限于步驟的順序。在本發(fā)明的一些 備選實施例中，步驟可同時而不是按順序執(zhí)行。在其它實施例中，步驟可以相反的順序執(zhí) 行。以實現(xiàn)相同的最終結(jié)果的任何順序遵循所述步驟的所有這種實施例均不偏離本發(fā)明的 范圍。雖然參照蒸汽輪機對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述發(fā)明 的教導(dǎo)可應(yīng)用于易受加壓流體從機器殼體中泄漏出來影響的任何旋轉(zhuǎn)的加壓流體機器的 性能改進(jìn)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的那樣，以上關(guān)于多個示例性實施例所描述的許多 變化的特征和構(gòu)造還可選擇性地應(yīng)用于形成本發(fā)明的其它可行的實施例。為了簡潔以及考 慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，沒有詳細(xì)提供或論述所有可行的迭代，但是由以下多個 權(quán)利要求包括的所有組合和可行的實施例或其它意在成為本申請的一部分。另外，根據(jù)本發(fā)明的多個示例性實施例的以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到改進(jìn)、變化及修改。在本領(lǐng) 域技術(shù)中的這種改進(jìn)、變化及修改也意在由以下權(quán)利要求所覆蓋。另外，應(yīng)當(dāng)顯而易見的 是，前述內(nèi)容僅與本申請的所描述的實施例有關(guān)，而且可作出許多改變和修改，而不偏離由 以下權(quán)利要求及其等同物限定的本申請的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造成用于提高機器(100)的效率的密封系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加壓機器(100)，該加壓機器(100)包括由固定殼體(112，114，116)部分地封閉的可旋 轉(zhuǎn)的軸，以及由所述軸和所述殼體之間的區(qū)域限定的流徑；構(gòu)造成用于控制所述加壓機器(100)內(nèi)的流體流的軸密封系統(tǒng)O00)；所述軸密封系 統(tǒng)(200)包括構(gòu)造成用于基本阻止流體漏出所述加壓機器(100)的壓力密封件(128)，以 及構(gòu)造成用于將所述壓力密封件(128)保持在優(yōu)化的壓力范圍處的集管(130)；其中，所述 優(yōu)化的壓力范圍的大小根據(jù)所述加壓機器(100)的操作狀態(tài)而變化；構(gòu)造成用于將所述集管(130)調(diào)節(jié)在所述優(yōu)化的壓力范圍處的集管泄放系統(tǒng)；其中， 所述集管泄放系統(tǒng)包括適于移除所述集管(130)內(nèi)的流體的一部分的閥；以及構(gòu)造成用于確定所述優(yōu)化的壓力范圍的控制器(142)；其中，所述優(yōu)化的壓力允許利用具有變化的壓力的所述集管(130)來操作所述軸密封 系統(tǒng)O00)；允許減少用來保持所述集管(130)的流體的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體包括蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加壓機器(100)包括蒸汽輪機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作狀態(tài)包括下者中的至少一個啟 動狀態(tài)、部分負(fù)載狀態(tài)或滿負(fù)載狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥(136)與構(gòu)件結(jié)合，其中，所述構(gòu)件 設(shè)置在所述閥(136)的下游。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥(136)允許所述蒸汽離開所述集管 (130)且進(jìn)入所述構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)件包括冷凝器系統(tǒng)(140)，其中，所 述冷凝器系統(tǒng)(140)與所述蒸汽輪機相關(guān)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(142)包括構(gòu)造成用于執(zhí)行以 下步驟(300)的控制系統(tǒng)確定所述加壓機器(320)的操作狀態(tài)；確定進(jìn)入所述集管(130)的流體流；以及確定離開所述集管(130)的流體流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器確定所述閥(136)的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述集管(130)的變化的壓力包括從大 約高于大氣壓力至大約最優(yōu)性能壓力的范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述范圍包括從約15.5磅/平方英寸 至約50磅/平方英寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于提高加壓機器的效率的方法和系統(tǒng)，具體而言，提供了一種用于調(diào)節(jié)用于加壓機器的蒸汽密封集管(SSH)(130)中的蒸汽的壓力的方法(300)和系統(tǒng)。在SSH(130)中，可根據(jù)加壓機器(100)的操作狀態(tài)來調(diào)節(jié)蒸汽的壓力。壓力可變的SSH系統(tǒng)(130)可將加壓機器(100)的壓力密封件保持在優(yōu)化的壓力范圍內(nèi)。
文檔編號F01D11/00GK102052098SQ20101055394
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者N·H·桑切斯 申請人:通用電氣公司