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(zhuǎn)子（28）的第一渦輪機（22）；具有第二轉(zhuǎn)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(shè)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(chǎn)生的排出蒸汽凝結(jié)以驅(qū)動渦輪機系統(tǒng)；該蒸汽轉(zhuǎn)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(jīng)由驅(qū)動軸聯(lián)接至低壓渦輪機以產(chǎn)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(zhuǎn)子通常由不同材料制成因而不同程度地膨脹。更具體地，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的熱膨脹傳遞至低壓渦輪機轉(zhuǎn)子。為了補償渦輪機的殼體與轉(zhuǎn)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(gòu)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(shè)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(gòu)造的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子系之間的膨脹差。
[0007]該目的通過提供根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪機系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)子的第一渦輪機；具有第二轉(zhuǎn)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(shè)備。通過設(shè)有控制推桿溫度的設(shè)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(shè)備。
[0015]在另一實施方式中，測量設(shè)備構(gòu)造成向溫度控制設(shè)備提供信號。測量設(shè)備基于膨脹差向溫度控制設(shè)備提供信號，溫度控制設(shè)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(yīng)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(shù)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(jīng)由至少一個驅(qū)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(chǎn)生蒸汽。蒸汽被引導至渦輪機系統(tǒng)2中以驅(qū)動渦輪機，這進而開動發(fā)電機6以產(chǎn)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(shè)想的構(gòu)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(zhuǎn)子彼此操作性地聯(lián)接。
[0026]根據(jù)本技術(shù)的方面，第一渦輪機22包括第一轉(zhuǎn)子28，第一轉(zhuǎn)子28操作性地聯(lián)接至第二渦輪機24的第二轉(zhuǎn)子32。第二轉(zhuǎn)子32聯(lián)接至第三渦輪機26的第三轉(zhuǎn)子34，如圖2中所描繪的。
[0027]另外，第三渦輪機26的第三轉(zhuǎn)子34經(jīng)由驅(qū)動軸29聯(lián)接至發(fā)電機6。渦輪機系統(tǒng)2還包括設(shè)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(shè)置在第一渦輪機22的第一轉(zhuǎn)子28與高壓渦輪機20的轉(zhuǎn)子之間的推力軸承30。推力軸承30防止第一轉(zhuǎn)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(shè)置在第一轉(zhuǎn)子28的第二表面處(圖2中未示出)。
[0028]根據(jù)本技術(shù)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(shè)想的構(gòu)造中，DE計安置在靠近發(fā)電機6的位置處。應(yīng)注意，DE計連接至第三渦輪機26的內(nèi)部殼體。DE計構(gòu)造成向推桿的溫度控制設(shè)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(shè)備可以為用于推桿的加熱系統(tǒng)。應(yīng)注意，推桿中的加熱可以通過電引發(fā)，例如，通過使電流經(jīng)過而加熱推桿?？商娲兀梢酝ㄟ^使諸如蒸汽流之類的被加熱的物質(zhì)經(jīng)過而增加推桿的溫度從而產(chǎn)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(shù)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(nèi)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(shè)備52。設(shè)備52為諸如電流調(diào)節(jié)器之類的用于使期望量的電流經(jīng)過推桿54的電氣部件。電流在經(jīng)由感應(yīng)器經(jīng)過推桿時加熱推桿，由此升高推桿54的溫度。
[0032]在目前設(shè)想的構(gòu)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(jīng)過它，由此降低推桿54的溫度。
[0033]根據(jù)本技術(shù)的方面，冷卻劑可以包括諸如油之類的物質(zhì)?？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(gòu)。應(yīng)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(shè)備40——其是DE計——測量渦輪機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子與殼體之間的膨脹差。DE計40向用于控制溫度的設(shè)備52提供信號，設(shè)備52是用以提供期望的電流以相應(yīng)地加熱推桿54的電流調(diào)節(jié)器。
[0036]圖4為描繪根據(jù)本技術(shù)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(nèi)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(shè)備52——其是電流調(diào)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(jīng)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(shè)備。在目前設(shè)想的構(gòu)造中，該設(shè)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(jīng)過以用于推桿54的受控收縮。測量設(shè)備40——例如DE計——連接至蒸汽套72，蒸汽套72提供關(guān)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(zhuǎn)子與殼體之間的膨脹差?？梢曰趤碜詼y量設(shè)備40的信息調(diào)節(jié)蒸汽質(zhì)量流。
[0039]盡管已經(jīng)關(guān)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(yīng)指出，類似的技術(shù)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(yīng)用于汽輪機系統(tǒng)以及燃氣輪機系統(tǒng)。
【權(quán)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(zhuǎn)子(28); -第二渦輪機(24)，所述第二渦輪機(24)具有第二轉(zhuǎn)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(shè)備(52、72 )， 其特征在于， 所述設(shè)備包括用于加熱所述推桿(54)的蒸汽套(72)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述設(shè)備包括用于加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
3.根據(jù)權(quán)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(quán)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(nèi)的通孔(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，冷卻劑經(jīng)過所述通孔(60)以進行冷卻。
6.根據(jù)權(quán)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(quán)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(quán)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(zhuǎn)子(34)，所述第三轉(zhuǎn)子(34)操作性地聯(lián)接至所述第二轉(zhuǎn)子(32)或所述第一轉(zhuǎn)子(28)。
9.根據(jù)權(quán)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(shè)備(40)，所述測量設(shè)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(quán)利要求9所述的渦輪機系統(tǒng)(2)，其中，所述測量設(shè)備(40)構(gòu)造成向所述用于控制溫度的設(shè)備(52、72)提供信號。
11.根據(jù)權(quán)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(shè)備(40)遠離所述第二轉(zhuǎn)子(32 )或所述第一轉(zhuǎn)子(28 )地聯(lián)接至所述第三轉(zhuǎn)子(34 )。
12.根據(jù)權(quán)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(shè)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(quán)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(quán)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(shè)備包括用于加熱所述推桿(54)的電氣部件(52)。
15.根據(jù)權(quán)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(shè)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(quán)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