變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)及其供熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及汽輪機(jī)發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及一種變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)及其供熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，我國(guó)為了符合節(jié)能減排的要求，通常關(guān)停小的背壓供熱機(jī)組，改為采用大 功率抽凝機(jī)組集中供熱。為了進(jìn)一步減少凝汽器的冷源損失，增大供熱量，在冬季供熱工況 下，部分電廠用熱網(wǎng)的回水作為凝汽器的循環(huán)水，汽輪機(jī)的低壓排汽直接加熱供熱管網(wǎng)循 環(huán)水。由于供熱管網(wǎng)循環(huán)水的回水溫度一般為45~50°C，供熱管網(wǎng)循環(huán)水的出水溫度一般 為75~85°C，與該采暖期工況相對(duì)應(yīng)的汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓為44~55KPa，故其與非采暖期工 況相對(duì)應(yīng)的汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓(4.9~11.8KPa)有非常大的差別，汽輪機(jī)在采暖期工況下的 運(yùn)行背壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原來(lái)汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片的安全運(yùn)行范圍。
[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，目前通常有以下兩種解決方式：
[0004]方式一、把汽輪機(jī)在采暖期的運(yùn)行背壓作為設(shè)計(jì)點(diǎn)，采用較短的葉片，但是，在非 采暖期時(shí)，汽輪機(jī)的葉片在阻塞背壓運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性很差。
[0005] 方式二、采用可互換式雙壓低轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同的運(yùn)行背壓，但是，其成本非 常高，需要配備兩套適用于不同運(yùn)行背壓的轉(zhuǎn)子，且在高運(yùn)行背壓時(shí)或低運(yùn)行背壓時(shí)更換 相應(yīng)的轉(zhuǎn)子也存在操作上的不便。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低、且在高 運(yùn)行背壓或低運(yùn)行背壓下均具有較好的安全性和經(jīng)濟(jì)性的變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)，包括具有第一轉(zhuǎn)子軸的高 中壓缸和具有第二轉(zhuǎn)子軸的低壓缸，所述低壓缸的速比X為：
^式中:η為低壓缸的 第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速，D為低壓缸的葉片級(jí)的直徑，Ah為低壓缸的蒸汽焓降，m為低壓缸的總 級(jí)數(shù);還包括一變速機(jī)構(gòu)，所述變速機(jī)構(gòu)的輸出端與所述第一轉(zhuǎn)子軸相連接，所述變速機(jī)構(gòu) 的輸入端與所述第二轉(zhuǎn)子軸相連接；當(dāng)汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓升高時(shí)，所述低壓缸的蒸汽焓降 Ah減少，所述變速機(jī)構(gòu)用于降低低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸的轉(zhuǎn)速η的減少量 與低壓缸的蒸汽焓降A(chǔ)h的減少量相對(duì)應(yīng);當(dāng)汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓降低時(shí)，所述低壓缸的蒸汽 焓降△ h增加，所述變速機(jī)構(gòu)用于增加低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸的轉(zhuǎn)速η的增 加量與低壓缸的蒸汽洽降△ h的增加量相對(duì)應(yīng)。
[0008] 優(yōu)選地，所述變速機(jī)構(gòu)為變速箱、調(diào)速器、變速器、齒輪箱中的一種。
[0009] 進(jìn)一步地，當(dāng)汽輪機(jī)的排汽壓力降低或進(jìn)汽流量增加時(shí)，所述低壓缸的蒸汽焓降 △h增加，所述變速機(jī)構(gòu)用于增加低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸的轉(zhuǎn)速η的增加量 與低壓缸的蒸汽焓降A(chǔ)h的增加量相對(duì)應(yīng);當(dāng)汽輪機(jī)的排汽壓力升高或進(jìn)汽流量減少時(shí)，所 述低壓缸的蒸汽焓降A(chǔ)h減少，所述變速機(jī)構(gòu)用于降低低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低 壓缸的轉(zhuǎn)速η的減少量與低壓缸的蒸汽洽降△ h的減少量相對(duì)應(yīng)。
[0010] 本實(shí)用新型還提供一種變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)供熱系統(tǒng)，包括給水栗汽機(jī)、汽輪機(jī)的中壓 缸和低壓缸、凝汽器、二級(jí)加熱器和居民供熱管，所述中壓缸的排汽口通過(guò)管道與低壓缸的 進(jìn)汽口相連接，所述給水栗汽機(jī)的出口和低壓缸的排汽口均通過(guò)管道與凝汽器的入口相連 接，所述凝汽器的出口通過(guò)管道與二級(jí)加熱器的進(jìn)口相連接，所述二級(jí)加熱器的出口通過(guò) 管道與居民供熱管的入口端相連接，所述居民供熱管的出口端通過(guò)管道與凝汽器的入口相 連接，所述中壓缸上還設(shè)有中排調(diào)整抽汽口，該中排調(diào)整抽汽口通過(guò)中排調(diào)整抽汽管道與 二級(jí)加熱器的進(jìn)口相連接;所述汽輪機(jī)的中壓缸具有第一轉(zhuǎn)子軸，所述汽輪機(jī)的低壓缸具 有第二轉(zhuǎn)子軸，所述低壓缸的速比X為
^式中:η為低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速，D 為低壓缸的葉片級(jí)的直徑，Ah為低壓缸的蒸汽焓降，m為低壓缸的總級(jí)數(shù);還包括一變速機(jī) 構(gòu)，所述變速機(jī)構(gòu)的輸出端與所述第一轉(zhuǎn)子軸相連接，所述變速機(jī)構(gòu)的輸入端與所述第二 轉(zhuǎn)子軸相連接；當(dāng)汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓升高時(shí)，所述低壓缸的蒸汽焓降A(chǔ)h減少，所述變速機(jī) 構(gòu)用于降低低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸的轉(zhuǎn)速η的減少量與低壓缸的蒸汽焓降 A h的減少量相對(duì)應(yīng);當(dāng)汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓降低時(shí)，所述低壓缸的蒸汽焓降△ h增加，所述變 速機(jī)構(gòu)用于增加低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸的轉(zhuǎn)速η的增加量與低壓缸的蒸汽 焓降A(chǔ)h的增加量相對(duì)應(yīng)。
[0011] 優(yōu)選地，所述中排調(diào)整抽汽管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
[0012] 優(yōu)選地，所述低壓缸為雙流低壓缸。
[0013] 如上所述，本實(shí)用新型涉及的變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)及其供熱系統(tǒng)，具有以下有益效果：
[0014] 本申請(qǐng)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)改變汽輪機(jī)低壓缸的轉(zhuǎn)速，且使低壓缸轉(zhuǎn)速的變化量與汽輪 機(jī)運(yùn)行背壓變化時(shí)所產(chǎn)生的低壓缸焓降的變化量相對(duì)應(yīng)，從而使得低壓缸的速比始終在合 理的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)機(jī)組的安全運(yùn)行，且還提高了汽輪機(jī)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；另 外，本申請(qǐng)僅僅是在高中壓缸的第一轉(zhuǎn)子軸和低壓缸的第二轉(zhuǎn)子軸之間增設(shè)一個(gè)變速機(jī)構(gòu) 就可達(dá)到汽輪機(jī)機(jī)組在高背壓、低背壓時(shí)均具有較好經(jīng)濟(jì)性和安全性的效果，故其成本也 非常低。同時(shí)，將該變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)應(yīng)用到冬季供熱系統(tǒng)中，以減少凝汽器的冷源損失，增大 熱網(wǎng)供熱量，以符合節(jié)能減排的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本申請(qǐng)中變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本申請(qǐng)中變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0018] 1 高中壓缸
[0019] 11 第一轉(zhuǎn)子軸
[0020] 2 低壓缸
[0021] 21 第二轉(zhuǎn)子軸
[0022] 3 變速機(jī)構(gòu)
[0023] 4 給水栗汽機(jī)
[0024] 5 凝汽器
[0025] 6 二級(jí)加熱器
[0026] 7 居民供熱管
[0027] 8 中排調(diào)整抽汽管道
[0028] 9 調(diào)節(jié)閥
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本 說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0030] 須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭 示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條 件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響 本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi) 容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及"一" 等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的 改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0031] 汽輪機(jī)通流葉片設(shè)計(jì)中，需保持最佳速比，以得到較高的級(jí)效率，每一級(jí)的速比xl 由以下公式表示：
.式中：u為葉片級(jí)的圓周速度;c為葉片級(jí)葉柵出口的蒸 汽速度，nl為汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，D1為葉片級(jí)的直徑，Ah 1為一個(gè)氣缸的蒸汽焓降，ml為一個(gè)氣 缸里的總級(jí)數(shù)。因此，汽輪機(jī)中低壓缸的速比X為
式中：η為低壓缸的轉(zhuǎn)速，D為 低壓缸的葉片級(jí)的直徑，△ h為低壓缸的蒸汽焓降，m為低壓缸的總級(jí)數(shù)。
[0032]正常情況下，汽輪機(jī)中高壓缸的轉(zhuǎn)子軸、中壓缸的轉(zhuǎn)子軸、低壓缸的轉(zhuǎn)子軸為一根 軸，故多個(gè)氣缸具有相同的轉(zhuǎn)速。但是，當(dāng)汽輪機(jī)在采暖期運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行背壓升高，故汽輪 機(jī)中低壓缸的焓降A(chǔ)h會(huì)減少，因此，低壓缸的速比X就偏離原來(lái)的設(shè)計(jì)點(diǎn)，從而使得低壓缸 的級(jí)效率下降。另外，若低壓缸的速比X嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)，則會(huì)引起低壓缸葉片鼓風(fēng)發(fā)熱，從 而影響汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。
[0033]針對(duì)上述問(wèn)題，本申請(qǐng)中將汽輪機(jī)機(jī)組中高中壓缸的轉(zhuǎn)子軸和低壓缸的轉(zhuǎn)子軸斷 開(kāi)、并使用變速機(jī)構(gòu)連接兩根轉(zhuǎn)子軸，以使得汽輪機(jī)機(jī)組在采暖期和非采暖期運(yùn)行時(shí)，低壓 缸具有不同的轉(zhuǎn)速。具體說(shuō)，如圖1所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)，包括具有第一轉(zhuǎn)子 軸11的高中壓缸1和具有第二轉(zhuǎn)子軸21的低壓缸2，還包括一變速機(jī)構(gòu)3，所述變速機(jī)構(gòu)3的 輸出端與所述第一轉(zhuǎn)子軸11相連接，所述變速機(jī)構(gòu)3的輸入端與所述第二轉(zhuǎn)子軸21相連接； 當(dāng)汽輪機(jī)機(jī)組在采暖期運(yùn)行時(shí)，則汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓升高，所述低壓缸2的蒸汽焓降△ h減 少，此時(shí)，維持高中壓缸的第一轉(zhuǎn)子軸11的轉(zhuǎn)速，改變變速機(jī)構(gòu)3的檔數(shù)（即減少變速機(jī)構(gòu)3 的傳動(dòng)比），以此來(lái)降低低壓缸2的第二轉(zhuǎn)子軸21的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸2的轉(zhuǎn)速η的減少量與低 壓缸2的蒸汽焓降△ h的減少量相對(duì)應(yīng)；當(dāng)汽輪機(jī)機(jī)組在非采暖期運(yùn)行時(shí)，則汽輪機(jī)的運(yùn)行 背壓降低，所述低壓缸2的蒸汽焓降A(chǔ)h增加，此時(shí)，維持高中壓缸的第一轉(zhuǎn)子軸11的轉(zhuǎn)速， 改變變速機(jī)構(gòu)3的檔數(shù)（即增加變速機(jī)構(gòu)3的傳動(dòng)比），以此來(lái)增加低壓缸2的第二轉(zhuǎn)子軸21 的轉(zhuǎn)速n，且低壓缸2的轉(zhuǎn)速η的增加量與低壓缸2的蒸汽焓降△ h的增加量相對(duì)應(yīng)。
[0034] 本申請(qǐng)中，將汽輪機(jī)機(jī)組的高中壓缸1的第一轉(zhuǎn)子軸11和低壓缸2的第二轉(zhuǎn)子軸21 斷開(kāi)、并通過(guò)變速機(jī)構(gòu)3將第一轉(zhuǎn)子軸11和第二轉(zhuǎn)子軸21連接，因此，可通過(guò)變速機(jī)構(gòu)3來(lái)改 變汽輪機(jī)機(jī)組在不同運(yùn)行背壓下的低壓缸2的第二轉(zhuǎn)子軸21的轉(zhuǎn)速n，且使低壓缸2轉(zhuǎn)速η的 變化量與汽輪機(jī)運(yùn)行背壓變化時(shí)所產(chǎn)生的低壓缸2焓降△ h的變化量相對(duì)應(yīng)，從