本發(fā)明涉及一種具有緊急運轉(zhuǎn)裝置的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)及其緊急運轉(zhuǎn)方法，尤其涉及一種具有因設(shè)備異常而緊急運轉(zhuǎn)時能夠進行過度累積熱量的控制和再利用的具有緊急運轉(zhuǎn)裝置的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)及其緊急運轉(zhuǎn)方法。

背景技術(shù)：

對于用蒸汽能旋轉(zhuǎn)渦輪機來發(fā)電的系統(tǒng)的控制大致分為兩種方式。第一種是控制運行中的渦輪機速度和由渦輪機產(chǎn)生的有效電力和無效電力等的控制運行中的渦輪機的方式。

第二種是由于渦輪機入口的工作流體的溫度、壓力以及流量的異常而感知的設(shè)備故障發(fā)生時的系統(tǒng)控制方式。

所述第一種控制方式通常通過利用變速器(調(diào)速器)和同步器執(zhí)行。但是，所述第二種控制方式仍停止在發(fā)生問題時切斷閥門來停止循環(huán)的初步階段。

雖然實施了對溫度、壓力、流量以及震動等數(shù)據(jù)進行實時測量以更加迅速地應(yīng)對設(shè)備異常等問題的發(fā)生的監(jiān)控，但實際上實時監(jiān)控只能實現(xiàn)更加迅速的事后應(yīng)對，難以事先應(yīng)對。

圖1中示出了現(xiàn)有渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

渦輪機入口處的溫度、壓力、流量、震動等的設(shè)備異常通常是具有最復(fù)雜結(jié)構(gòu)的渦輪機發(fā)生異常而導(dǎo)致的。因此，為了診斷設(shè)備，必須先停止渦輪機。

參照圖1，以往發(fā)生設(shè)備異常時，先停止渦輪機，渦輪機的停止使鍋爐和其余設(shè)備停止。但是，解決設(shè)備的異常問題后重新啟動渦輪機發(fā)電系統(tǒng)時，發(fā)生多種問題。

例如，在渦輪機入口處的引入閥門或者比例控制閥門發(fā)生冷凝水而導(dǎo)致渦輪機葉片損傷的問題，或者鍋爐再加熱時所需的非生產(chǎn)性時間和電力消耗的問題等。

對于加熱至鍋爐的正常運轉(zhuǎn)溫度，尤其越接近正常運轉(zhuǎn)溫度消耗的熱量越多。

并且，在利用焚燒廠廢熱的發(fā)電中，由于設(shè)備異常需要停止運行鍋爐時，需要停止焚燒廠焚燒爐本身。

這時，可設(shè)置旁通管，所述旁通管在僅停止渦輪機并重新啟動其余設(shè)備時，在加熱器和渦輪機之間分支出來，以使工作流體直接流入凝汽器。

但是，在設(shè)置旁通管的情況下，當通過鍋爐的熱而被加熱的加熱器內(nèi)部的工作流體沿著旁通管直接流入凝汽器時，超過凝汽器的冷凝容量，從而導(dǎo)致凝汽器和與凝汽器依次連接的壓縮泵等設(shè)備的異常。

因此，需要一種能夠繼續(xù)運行除渦輪機以外的設(shè)備的同時，防止超過熱容量引起的問題，并且還能夠再利用過度的熱的裝置。

具體觀察相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)，可例舉圖2中示出的專利授權(quán)公報第10-1090534號(授權(quán)日期：2011年11月30日)公開的‘發(fā)電機電力自動控制裝置’。

參照圖2，所述現(xiàn)有技術(shù)涉及一種包括發(fā)電機保護繼電器40、變速器20、自動調(diào)壓器30以及plc中央處理器10的發(fā)電機電力自動控制裝置，其技術(shù)主旨為plc中央處理器還包括比例積分微分(pid)邏輯控制程序模塊，其利用從發(fā)電機保護繼電器傳遞的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的參考值來執(zhí)行比例、積分、微分的pid運算，從而求出控制值，并根據(jù)所述控制值控制自動調(diào)壓器和變速器。

所述現(xiàn)有技術(shù)具有如下效果：從以往的單獨的、手動的控制方式中脫離，能夠通過整合的、自動化的控制技術(shù)，防止發(fā)電機的誤操作，預(yù)防引擎的急劇負荷負擔等危險，且能夠遠程輸入各發(fā)電機的輸出以及功率因數(shù)等，從而能夠方便又安全地監(jiān)視并控制引擎發(fā)電機組。

作為另一個現(xiàn)有技術(shù)，可例舉圖3中示出的專利授權(quán)公報第10-0848285號(授權(quán)日期：2008年7月25日)的“提供發(fā)電機控制系統(tǒng)的故障診斷以及預(yù)測性維修的方法和其裝置及系統(tǒng)”。

所述現(xiàn)有技術(shù)涉及一種提供發(fā)電機控制系統(tǒng)的故障診斷以及預(yù)測性維修的方法和其裝置及系統(tǒng)。更詳細地，提供一種提供發(fā)電機控制系統(tǒng)的故障診斷以及預(yù)測性維修的方法和其裝置及系統(tǒng)，當發(fā)電機控制系統(tǒng)的磁化發(fā)電機和渦輪機控制系統(tǒng)之間發(fā)生多個失敗代碼(failcode)時，發(fā)電機故障診斷服務(wù)器感知到該情況，并將各失敗代碼存入數(shù)據(jù)庫，提取并輸出與故障代碼對應(yīng)的故障原因及維修方法，確認發(fā)電機是否有故障預(yù)測部分，當確認結(jié)果為有故障預(yù)測部分時輸出。

作為另一個現(xiàn)有技術(shù)，可例舉圖4中示出的專利公開公報第10-2014-0109124號(公開日期：2014年9月15日)的“船舶的電子式調(diào)速器控制裝置”。

所述現(xiàn)有技術(shù)的船舶的電子式調(diào)速器控制裝置包括：本地控制板，通過主電源、緊急電源或者不間斷電源供給器將電池電源作為調(diào)速器控制和引擎控制電源而提供；調(diào)速器控制板，利用所述本地控制板供給的調(diào)速器電源控制引擎控制板內(nèi)的調(diào)速器促動器，以控制引擎的旋轉(zhuǎn)數(shù)，當所述調(diào)速器電源失敗時，利用臨時維持的調(diào)速器控制電源來停止所述調(diào)速器促動器。

作為另一個現(xiàn)有技術(shù)，可例舉圖5中示出的專利授權(quán)公報第10-1157294號(授權(quán)日期：2012年6月11日)的“電子式調(diào)速器控制裝置”。

在所述現(xiàn)有技術(shù)中，調(diào)速器控制裝置具有緊急運轉(zhuǎn)裝置，在需要緊急發(fā)電的情況下能夠控制引擎驅(qū)動，以產(chǎn)生一定的輸出電壓，從而可以預(yù)防需要緊急發(fā)電的情況下也無法驅(qū)動引擎而可能發(fā)生的事故或者不便。并且，能夠診斷裝置可能發(fā)生異常的情況，當發(fā)生異常時通過提示異常情況，使用戶能夠易于管理裝置可能發(fā)生的操作異常。

但是，如上所述，所述現(xiàn)有技術(shù)中完全沒有提及一種在適用于渦輪機發(fā)電系統(tǒng)中的情況下，僅有渦輪機停止工作時，能夠解決冷凝器或者凝汽器中的熱負荷問題的裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

1：專利授權(quán)公報第10-1090534號(授權(quán)日期：2011年11月30日)

2：專利授權(quán)公報第10-0848285號(授權(quán)日期：2008年7月25日)

3：專利公開公報第10-2014-0109124號(公開日期：2014年9月15日)

4：專利授權(quán)公報第10-1157294號(授權(quán)日期：2012年6月11日)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是為了改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出的，其目的在于提供一種具有緊急運轉(zhuǎn)裝置的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)及其緊急運轉(zhuǎn)方法，該系統(tǒng)具有因渦輪機異常導(dǎo)致僅有渦輪機停止時，能夠控制以及利用系統(tǒng)中過度堆積的熱量的熱控制裝置。

(二)技術(shù)方案

用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的具有緊急運轉(zhuǎn)裝置的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)，由蒸汽渦輪機、凝汽器、壓縮泵、加熱器、引入閥及比例控制閥依次連接而形成閉環(huán)，具有利用引入閥和比例控制閥使在所述閉環(huán)內(nèi)部流動的工作流體的量根據(jù)所述蒸汽渦輪機的單位時間的旋轉(zhuǎn)數(shù)被控制的同步器和變速器，且包括：入口傳感部，包括設(shè)置在所述加熱器與引入閥之間的溫度計、壓力計及流量計；緊急排出部，由從所述入口傳感部與引入閥之間的一點分支出來并與凝汽器連接的支管和設(shè)置在支管中的熱控制裝置構(gòu)成。

其中，所述熱控制裝置由從所述一點依次設(shè)置在支管上的熱儲存閥和熱儲存器以及排出閥構(gòu)成。

其中，優(yōu)選地，所述熱儲存器由熱交換機構(gòu)成，在熱儲存器交換的熱量傳遞至熱需要設(shè)施。

另外，優(yōu)選地，還可具有控制部，其實時接收所述入口傳感部的測量信號并控制所述熱儲存閥和所述排出閥，并且向所述同步器下達控制所述引入閥的指令。

并且，本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法，利用具有緊急運轉(zhuǎn)裝置的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)，且包括以下步驟：第一步驟，實時檢查渦輪機入口傳感部的溫度、壓力及流量測量值；第二步驟，當所述測量值因設(shè)備異常而脫離容許值時，切斷引入閥和比例控制閥直至設(shè)備異常消除，并使工作流體通過支管；第三步驟，當設(shè)備異常被消除時，打開所述引入閥和所述比例控制閥并切斷支管，其中，所述渦輪機發(fā)電系統(tǒng)由蒸汽渦輪機、凝汽器、壓縮泵、加熱器、引入閥及比例控制閥依次連接而形成閉環(huán)，具有利用引入閥和比例控制閥使在所述閉環(huán)內(nèi)部流動的工作流體的量根據(jù)所述蒸汽渦輪機的單位時間的旋轉(zhuǎn)數(shù)被控制的同步器和變速器，且包括：入口傳感部，包括設(shè)置在所述加熱器與引入閥之間的溫度計、壓力計及流量計；緊急排出部，由從所述入口傳感部與引入閥之間的一點分支出來并與凝汽器連接的支管和設(shè)置在支管中的熱控制裝置構(gòu)成。

其中，所述熱控制裝置由從所述一點依次設(shè)置在支管上的熱儲存閥和熱儲存器及排出閥構(gòu)成。

其中，優(yōu)選地，所述熱儲存器由熱交換機構(gòu)成，在熱儲存器交換的熱量傳遞至熱需要設(shè)施。

另外，優(yōu)選地，還具有控制部，其實時接收所述入口傳感部的測量信號并控制所述熱儲存閥和所述排出閥，并且向所述同步器下達控制所述引入閥的指令。

(三)有益效果

本發(fā)明具有以下效果。

第一，由于支管和熱儲存器，即使渦輪機存在異常，除渦輪機以外系統(tǒng)可以不中斷地運行。

第二，熱儲存器由熱交換機構(gòu)成，從而能夠再利用有可能廢棄的廢熱。

第三，通過熱儲存器能夠防止冷凝器產(chǎn)生過度的熱負荷。

第四，當渦輪機有異常時，除渦輪機以外的系統(tǒng)不中斷地繼續(xù)運行，完全不需要鍋爐再加熱所需要的時間和費用，且能夠防止冷凝水流入渦輪機的現(xiàn)象，從而能夠維持渦輪機葉片的健全性。

第五，當具有控制部時，自動執(zhí)行渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)視、緊急運轉(zhuǎn)以及正常狀態(tài)的恢復(fù)，從而能夠明顯減少監(jiān)視發(fā)電機狀態(tài)所需的人力、費用以及時間。

附圖說明

圖1是表示現(xiàn)有渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，

圖2是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機電力自動控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，

圖3是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的提供對發(fā)電機控制系統(tǒng)的故障診斷以及預(yù)測維修的方法和其裝置及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，

圖4是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的船舶的電子式變速器控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，

圖5是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的電子式變速器控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，

圖6是表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)圖，

圖7是表示本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法的框圖。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例中提及的特定結(jié)構(gòu)和功能性說明是僅僅是為了說明基于本發(fā)明的概念的實施例而例舉的，基于本發(fā)明的概念的實施例可以以多種形式實施。并且，不能解釋為限定于本說明書中說明的實施例，應(yīng)理解為，包括本發(fā)明的思想以及技術(shù)范圍所包括的所有變形物、等同物以及代替物。

下面，參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

圖6和圖7中示出了本發(fā)明，圖6是表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)圖，圖7是表示本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法的順序的框圖。

首先，對比圖1和圖6，觀察本發(fā)明的特征和結(jié)構(gòu)后，詳細觀察本發(fā)明的特征性組成構(gòu)件和剩余組成構(gòu)件的相互作用，然后觀察本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法。

觀察圖1中表示的現(xiàn)有技術(shù)，大體可分為蒸汽渦輪機循環(huán)和渦輪機互連控制設(shè)備。蒸汽渦輪機循環(huán)通過在形成閉環(huán)的工作流體管上依次設(shè)置渦輪機1、凝汽器2、壓縮泵3和加熱器4形成一個循環(huán)，此時，為了渦輪機1和發(fā)電機7的旋轉(zhuǎn)和工作流體的流量的互連，在加熱器4和渦輪機1之間進一步設(shè)置引入閥5和比例控制閥6。

渦輪機互連控制設(shè)備由變速器9、與變速器9互連并控制發(fā)電機7的同步器8以及切斷器構(gòu)成，其中，所述變速器9接收在渦輪機1和發(fā)電機7之間檢測出的速度信號并控制比例控制閥6，與同步器8交換速度。

渦輪機1的旋轉(zhuǎn)控制通過在前說明的渦輪機互連控制設(shè)備來實現(xiàn)，但是在圖1的現(xiàn)有技術(shù)中，針對渦輪機和發(fā)電機發(fā)生異常時的故障診斷以及控制，其唯一對策是整體渦輪機發(fā)電系統(tǒng)停止后診斷并修理故障。

但是，結(jié)論性地，在本發(fā)明中，通過圖6中表示的入口傳感部10和緊急排出部20，在設(shè)備發(fā)生異常時渦輪機發(fā)電系統(tǒng)也能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

參照圖6，本發(fā)明的入口傳感部10是設(shè)置在加熱器4和渦輪機1之間，即設(shè)置在渦輪機1入口的檢查壓力、溫度、單位時間流量的傳感器。更加準確地，配置在加熱器4和引入閥5之間并檢查流入引入閥5的流量的壓力和溫度等特性。

并且，本發(fā)明的緊急排出部20由支管24和熱控制裝置21、22、23構(gòu)成，所述支管連接入口傳感部10與引入閥5之間的一點和凝汽器2，所述熱控制裝置設(shè)置在支管24上，所述熱控制裝置21、22、23由從所述一點依次設(shè)置在支管24上的熱儲存閥21、熱儲存器22、排出閥23構(gòu)成。

因此，在入口傳感部的測量結(jié)果值的解讀結(jié)果判斷為渦輪機1或者發(fā)電機7有異常時，切斷引入閥5，以使測量流體無法流向渦輪機1方向，打開熱儲存閥21，以使工作流體流向緊急排出部20。

此時，當發(fā)電機7或者渦輪機1發(fā)生異常時，對流體流向的控制優(yōu)選通過自動來實現(xiàn)，而不是通過手動實現(xiàn)。為此可設(shè)置有控制部30。

圖6中示出控制部30的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，首先，控制部30在渦輪機發(fā)電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)期間，通過信號傳達線31-1以模擬信號實時接收入口傳感部10的測量信號。此時，當入口傳感部10的測量值脫離容許值時，用警報器(未示出)啟動警報，同時通過信號線31-5將引入閥5的切斷信號傳送至同步器8，同步器8再次通過信號線31-4將此信號傳送至引入閥5，從而切斷引入閥31-4。

此時，控制部30通過信號線31-2、31-3打開熱儲存閥21和排出閥23。

另外，熱儲存器22是一種熱交換器。熱儲存器22內(nèi)部的熱交換是通過與需要熱的設(shè)施交換熱來實現(xiàn)的。因此，向需要熱的熱需要設(shè)施40供熱的額外的熱儲存流體進入熱儲存器22內(nèi)部，從渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的工作流體接收熱，再流入熱需要設(shè)施40以供熱。

以上，對本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)結(jié)合工作原理進行了觀察，下面對各組成構(gòu)件之間的作用更加詳細的觀察并觀察本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法。

再次參照圖6，當由于渦輪機1或者發(fā)電機7的設(shè)備異常使得在入口傳感部得出超過容許值的測量結(jié)果時，發(fā)動警報并切斷引入閥5，開放熱儲存閥21。如上所述，這種工作可通過控制部30自動實現(xiàn)。

由于熱儲存閥21的打開，工作流體不流向渦輪機1方向，而沿著支管24經(jīng)過熱儲存閥21，并經(jīng)過熱儲存器22和排出閥23流向凝汽器2。

流入凝汽器2的流體是通過壓縮泵3和加熱器4被壓縮加熱的狀態(tài)的蒸汽，當規(guī)定量以上的量流入凝汽器2時，可能超過凝汽器2的可冷凝范圍而導(dǎo)致凝汽器2的工作異常。

因此，在到達可流入凝汽器2的壓縮加熱流體量之前，有必要降低工作流體的溫度和壓力。

但是，在這種情況下，當直接放出工作流體的熱并進行廢熱化時，也會導(dǎo)致能量損失。因此，在放出工作流體的熱量時，若供給至需要熱的熱需要設(shè)施40，則獲得廢熱再生的結(jié)果，從而提高整體能量效率。

熱需要設(shè)施40的種類相當多。尤其，在各種工業(yè)設(shè)施中，夏天也時常運行著干燥爐、加熱爐、溫水槽、熱水槽等，在春、秋、冬有塑料棚、畜舍、倉庫等農(nóng)業(yè)設(shè)施的取暖也需要大量的熱量，因此，不僅在工業(yè)設(shè)施，農(nóng)業(yè)設(shè)施也需要熱。

因此，由熱儲存器22排出的熱可以用以下方法再利用，如以用于熱需要設(shè)施40的溫水箱(未示出)的形式儲存，或者直接向熱需要設(shè)施40供給等。

另外，在從熱儲存器22向外部供熱并排出的同時，通過排出閥23降低工作流體的壓力并向凝汽器2傳送工作流體時，接收工作流體的凝汽器2能夠更加容易地對工作流體進行液化，從而進一步減輕凝汽器2上的負荷。

因此，通過熱儲存器22的為了再利用熱的排出和利用排出閥23的減壓作用，在無需中斷運行渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備異常的修理，而且還能夠最小化在此過程中的不必要的能量損失。

如上所述，當由于設(shè)備異常導(dǎo)致渦輪機發(fā)電系統(tǒng)中斷運轉(zhuǎn)時，在運轉(zhuǎn)中斷期間用于加熱器4的鍋爐也停止運行，導(dǎo)致鍋爐降溫，當結(jié)束設(shè)備的修理重新運轉(zhuǎn)渦輪機發(fā)電系統(tǒng)時，重新運行鍋爐達到正常運轉(zhuǎn)溫度需要相當多的能量和時間。

當鍋爐達到渦輪機發(fā)電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)所需的溫度時，維持該溫度所需的能量的消耗相對少，但為達到目標溫度而運轉(zhuǎn)鍋爐所需的能量的消耗較大，且為達到目標溫度而運轉(zhuǎn)鍋爐所需的時間也相當長。因此，能夠不中斷地運行渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的同時也減少凝汽器2上的熱負荷，還能夠最小化浪費的能量的裝置就是緊急排出部20。

圖7中以框圖的方式示出有本發(fā)明的渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的緊急運轉(zhuǎn)方法。

所述緊急運轉(zhuǎn)方法已包括在在前說明的所有內(nèi)容中，因此在此省略其說明。

以上說明的本發(fā)明并不限定于前述的實施例和附圖，對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不超過本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可進行多種置換、變形以及變更是顯而易見的。

附圖說明標記

1：渦輪機2：凝汽器

3：壓縮泵4：加熱器

5：引入閥6：比例控制閥

7：發(fā)電機8：同步器

9：變速器10：入口傳感部

20：緊急排出部21：熱儲存閥

22：熱儲存器23：排出閥

24：支管30：控制部

31：控制模塊31-1、2、3、4：信號傳達線

40：熱需要設(shè)施