專利名稱：用于使渦輪機組停機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使渦輪機組停機的方法。
背景技術(shù)：
在具有蒸汽輪機和發(fā)電機的、用于蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組運行時可能出現(xiàn)故障情況，所述故障情況使得渦輪機組的停機是必要的。通常通過將發(fā)電機與所耦合的電網(wǎng)分離以及降低蒸汽輪機的新鮮蒸汽輸送來使渦輪機組停機。然后，從電網(wǎng)中脫耦的發(fā)電機隨蒸汽輪機空轉(zhuǎn)。在發(fā)電機與電網(wǎng)分離并且降低新鮮蒸汽輸送之后，存儲在渦輪機組中的動能基本上經(jīng)由在屬于蒸汽輪機設(shè)備的軸承上的摩擦損失以及經(jīng)由在蒸汽輪機中的通風(fēng)損失而下降。因為典型地，摩擦損失和通風(fēng)損失與存儲在渦輪機組中的動能相比是小的，所以渦輪機組具有直至一個小時的長的慣性運轉(zhuǎn)時間。此外，渦輪機組經(jīng)歷所謂的葉片共振，其中能夠造成在屬于渦輪機的葉片組處的強烈的振動。這能夠?qū)е氯~片組的壽命損耗，其中渦輪機組更加緩慢地經(jīng)歷葉片共振能夠同樣表示更大的壽命損耗。因此，迅速地使渦輪機組停機是值得期望的。用于加速停機過程的已知措施是中斷屬于蒸汽輪機設(shè)備的冷凝器的真空，由此提高通風(fēng)損失。然而，在緊急關(guān)斷時所使用的所述措施中，在葉片組上形成附加的負(fù)荷，由此出現(xiàn)還更高的壽命損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于下述目的，提供一種用于使蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組停機的方法，其中盡可能地避免上述問題并且尤其縮短渦輪機組的慣性運行時間。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組停機的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進(jìn)形式在從屬權(quán)利要求中描述。用于使蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組停機的根據(jù)本發(fā)明的方法具有下述步驟:提供渦輪機組，所述渦輪機組包括蒸汽輪機和發(fā)電機，其中發(fā)電機具有勵磁機和勵磁繞組；借助新鮮蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機并且將發(fā)電機功率輸出給功率接收器；將發(fā)電機從功率接收器脫耦；減小到渦輪機的新鮮蒸汽輸送；將發(fā)電機切換到部分短路運行，其中借助于勵磁機對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得發(fā)電機作用為蒸汽輪機處的負(fù)載，其中勵磁電流的大小確定為，使得發(fā)電機的由勵磁電流引起的損失熱量不使所述發(fā)電機損傷。根據(jù)本發(fā)明，為了縮短直至一個小時的從常規(guī)渦輪機組中已知的長的慣性運行時間，提出一種方法，其中發(fā)電機用作為用于渦輪機組的動能的降能器。為此，發(fā)電機切換到部分短路運行中并且對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得獲得發(fā)電機的制動功率。由此，除了例如由于在屬于蒸汽輪機設(shè)備的軸承上的摩擦損失和在渦輪機中的通風(fēng)損失引起的通常出現(xiàn)的能量損失之外，還從渦輪機組中抽出動能，由此制動渦輪機組并且渦輪機組具有顯著更短的慣性運行時間。此外，渦輪機在停機時經(jīng)歷所謂的葉片共振，所述葉片共振能夠引起強烈的葉片振動。所述葉片振動引起潤輪機的負(fù)荷提聞，進(jìn)而能夠引起壽命損耗提聞。由于在應(yīng)用使渦輪機組停機的根據(jù)本發(fā)明的方法時縮短慣性運行時間，快速地經(jīng)歷葉片共振，并因此在更短的時間段內(nèi)經(jīng)歷葉片共振。由此，降低由于強烈的葉片共振引起的渦輪機負(fù)荷并且有利地最小化隨此出現(xiàn)的壽命損耗。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，發(fā)電機優(yōu)選具有發(fā)電機冷卻器并且所述方法包括下述步驟:測定發(fā)電機冷卻器在渦輪機組運行時的發(fā)電機冷卻器功率；將勵磁電流的大小確定為，使得損失熱量不超過發(fā)電機冷卻器功率。此外優(yōu)選的是，借助于勵磁機對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得在發(fā)電機處出現(xiàn)的損失熱量總是相應(yīng)于發(fā)電機冷卻器功率。由此，連續(xù)精確地從渦輪機組中抽取作為損失熱量通過發(fā)電機冷卻器最大導(dǎo)出的能量。因此，借助于上述發(fā)電機冷卻器保護(hù)發(fā)電機免于例如由于其勵磁繞組的過熱而引起熱損傷。因此，在使渦輪機組停機時借助于發(fā)電機盡可能大地構(gòu)成轉(zhuǎn)速梯度，由此盡可能快速地經(jīng)歷葉片共振。替選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選借助于勵磁機對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得渦輪機組在停機時的機械負(fù)荷最小化。在此優(yōu)選的是，對渦輪機組的與經(jīng)歷葉片共振有關(guān)的機械負(fù)荷的程度進(jìn)行限定。為了最小化渦輪機組的機械負(fù)荷，根據(jù)在渦輪機組的構(gòu)件上出現(xiàn)的機械負(fù)荷使發(fā)電機運行，尤其在經(jīng)歷葉片共振時得出所述機械負(fù)荷。為了將機械負(fù)荷保持得低，以匹配于葉片共振的轉(zhuǎn)速梯度來使渦輪機組停機。為此，借助于勵磁機對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得渦輪機慣性運行良好地進(jìn)行，由此最小化機械負(fù)荷。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)輸送給發(fā)電機的機械功率和由發(fā)電機輸出的電端子功率(Kle_enleistung)測定發(fā)電機冷卻器功率。在此，借助于發(fā)電機效率確定發(fā)電機冷卻器功率。


下面，根據(jù)附上的示意圖詳細(xì)闡明使渦輪機組停機的根據(jù)本發(fā)明的方法。其示出:圖1示出關(guān)于在發(fā)電機處出現(xiàn)的損失熱量總是相應(yīng)于發(fā)電機冷卻器功率的時間所繪出的不同的功率曲線的變化，和圖2示出關(guān)于將發(fā)電機的勵磁電流大小確定為使得渦輪機組的機械負(fù)荷最小化的時間所繪出的不同的功率曲線的變化。
具體實施例方式在圖1和2中示出根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個不同的實施形式的不同的功率曲線的變化。所述方法涉及使包括渦輪機和發(fā)電機的渦輪機組停機。為了借助于渦輪機組產(chǎn)生動能，將新鮮蒸汽輸送給渦輪機，所述新鮮蒸汽膨脹進(jìn)而驅(qū)動渦輪機。渦輪機具有與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子耦聯(lián)的轉(zhuǎn)子。發(fā)電機還與例如電網(wǎng)的功率用電器耦聯(lián)。為了使渦輪機組停機，減少向渦輪機的新鮮蒸汽輸送并且將發(fā)電機與電網(wǎng)分離。常規(guī)地，發(fā)電機然后隨渦輪機以空轉(zhuǎn)運行。曲線I示出渦輪機組在停機時的轉(zhuǎn)速變化。為了使渦輪機組停機，減少向渦輪機的新鮮蒸汽輸送，并且此外將發(fā)電機從電網(wǎng)脫耦，由此發(fā)電機隨軸系以空轉(zhuǎn)運行。此外，渦輪機組的動能的下降借助于在屬于蒸汽輪機設(shè)備的軸承上的軸承摩擦損失以及借助于渦輪機中的通風(fēng)損失來實現(xiàn)。在根據(jù)曲線I的如此慣性運行的渦輪機組中得出直至一個小時的慣性運行時間。此外，渦輪機組經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍2，在所述臨界轉(zhuǎn)速范圍中能夠在相關(guān)聯(lián)的渦輪葉片組上出現(xiàn)葉片共振。在此，在渦輪葉片組處造成強烈的振動進(jìn)而造成提高的壽命損耗。曲線3示出渦輪機組在根據(jù)本發(fā)明的方法以制動的方式停機的情況下的轉(zhuǎn)速。在此，對安裝在轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組加載勵磁電流，由此在轉(zhuǎn)子處產(chǎn)生磁場。在發(fā)電機的靜態(tài)繞組上感生出電流，所述電流在發(fā)電機部分短路運行中轉(zhuǎn)換成損失熱量。因此根據(jù)本發(fā)明，發(fā)電機設(shè)置為渦輪機組上的附加的負(fù)載，所述發(fā)電機為此以部分短路運行并且由此用作為降能器。在此，發(fā)電機產(chǎn)生損失熱量，所述損失熱量的大小總是借助于發(fā)電機的勵磁電流確定為，使得發(fā)電機不由于過熱而受損。在根據(jù)本發(fā)明的方法的圖1中應(yīng)用的實施形式中測定關(guān)于時間繪制為曲線4的發(fā)電機冷卻器功率，并且發(fā)電機加載有勵磁電流，使得發(fā)電機的所形成的損失熱量總是相應(yīng)于發(fā)電機冷卻器功率。在此，發(fā)電機的損失熱量與發(fā)電機的制動功率5相關(guān)，所述制動功率本身與勵磁電流成比例。因此，借助于勵磁電流確定發(fā)電機的損失熱量或者制動功率5。因此，在停機的整個持續(xù)時間內(nèi)在渦輪機組上設(shè)有附加的負(fù)載，所述渦輪機組由此而具有縮短的停機時間6。尤其重要的是，用于以制動的方式停機的能夠在圖1中識別出的時間段7和用于以非制動的方式停機的時間段8。能夠明顯看出，借助根據(jù)本發(fā)明的方法停機的渦輪機組極其更加快速地經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍2，即以時間段7經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍2，由此借助根據(jù)本發(fā)明的方法降低渦輪機葉片組的壽命縮短。在圖2中根據(jù)關(guān)于時間繪出的功率曲線示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施形式，其中發(fā)電機制動功率5短暫地超過發(fā)電機冷卻器功率4，以便在經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍2時對渦輪機組進(jìn)行制動。在此在發(fā)電機上形成的損失熱量在此不損傷所述發(fā)電機，因為借助于勵磁電流相應(yīng)地確定損失熱量的大小。即使在根據(jù)本發(fā)明的方法的所述實施形式中，經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速范圍2的以制動的方式停機所需的時間段9也明顯短于用于以非制動的方式停機的時間段10。在經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍2之后，關(guān)斷發(fā)電機的勵磁電流，由此發(fā)電機隨渦輪機組以空轉(zhuǎn)運行。因此，能夠借助于發(fā)電機對渦輪機組進(jìn)行制動，以便盡可能快速地經(jīng)歷臨界轉(zhuǎn)速范圍。
權(quán)利要求
1.用于使蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組停機的方法，具有下述步驟: -提供渦輪機組，所述渦輪機組包括蒸汽輪機和發(fā)電機，其中所述發(fā)電機具有勵磁機和勵磁繞組； -借助新鮮蒸汽驅(qū)動所述蒸汽輪機并且將發(fā)電機功率輸出給功率接收器； -將所述發(fā)電機從所述功率接收器脫耦； -減小向渦輪機的新鮮蒸汽輸送； -將所述發(fā)電機切換到部分短路運行，其中借助于所述勵磁機對所述勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得所述發(fā)電機作用為所述蒸汽輪機上的負(fù)載，其中所述勵磁電流的大小確定為，使得所述發(fā)電機的由所述勵磁電流引起的損失熱量不使所述發(fā)電機損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)電機具有發(fā)電機冷卻器，所述方法具有下述步驟: -測定所述發(fā)電機冷卻器在所述渦輪機組運行時的發(fā)電機冷卻器功率(4)； -將所述勵磁電流的大小確定為，使得所述損失熱量不超過所述發(fā)電機冷卻器功率(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中借助于所述勵磁機對所述勵磁繞組供應(yīng)所述勵磁電流，使得在所述發(fā)電機處出現(xiàn)的損失熱量總是相應(yīng)于所述發(fā)電機冷卻器功率(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中借助于所述勵磁機對所述勵磁繞組供應(yīng)所述勵磁電流，使得所述渦輪機組在停機時的機械負(fù)荷最小化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對所述渦輪機組的與經(jīng)歷葉片共振有關(guān)的機械負(fù)荷的程度進(jìn)行限定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的方法，其中根據(jù)輸送給所述發(fā)電機的機械功率和由所述發(fā)電機輸出的電端子功率測定所述發(fā)電機冷卻器功率(4 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6之一所述的方法，其中借助于發(fā)電機效率確定所述發(fā)電機冷卻器功率(4)。
全文摘要
一種使用于蒸汽輪機設(shè)備的渦輪機組停機的方法，具有下述步驟提供渦輪機組，所述渦輪機組包括蒸汽輪機和發(fā)電機，其中發(fā)電機具有勵磁機和勵磁繞組；借助新鮮蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機并且將發(fā)電機功率輸出給功率接收器；將發(fā)電機從功率接收器脫耦；減小到渦輪機的新鮮蒸汽輸送；將發(fā)電機切換到部分短路運行，其中借助于勵磁機對勵磁繞組供應(yīng)勵磁電流，使得發(fā)電機作用為蒸汽輪機處的負(fù)載，其中勵磁電流的大小確定為，使得發(fā)電機的由勵磁電流引起的損失熱量不使所述發(fā)電機損傷。
文檔編號F01K13/02GK103201463SQ201180052328
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者阿恩·格拉斯曼, 克里斯蒂安·米施, 海因里希·施蒂爾 申請人:西門子公司