一种可实现透平快速启动的加热装置的制作方法

1.本实用新型涉及先进涡轮设备的技术领域，更具体地讲，涉及一种可实现透平快速启动的加热装置。


背景技术：

2.电厂中透平启动速度直接关系到整个电厂运行效率。透平的启动速度主要受透平气缸和转子的轴向位移差限制，启动过程中高温高压工质进入透平内部，转子温升快于透平气缸温升，透平气缸和转子的轴向位移差趋于减小，导致透平气缸和转子存在碰摩的风险，因此透平的启动速度通常较慢。因此，有必要针对透平气缸过程中气缸升温缓慢限制透平启动速度的问题进行解决。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种可实现透平快速启动的加热装置，解决了透平启动过程中转子升温速度比气缸快，透平轴向位移容易超限，限制透平启动速度的问题。
4.一种可实现透平快速启动的加热装置，包括透平气缸、穿过所述透平气缸的转子、设置在所述透平气缸外侧的铠装电加热丝，所述转子与轴向位移传感器连接，所述铠装电加热丝与温度传感器连接。
5.铠装电加热丝布置在透平气缸外侧，主要功能是加热透平气缸，降低透平气缸与转子温差；温度传感器布置在铠装电加热丝表面，用于测量铠装电加热丝温度，防止加热丝超温损坏；轴向位移传感器用于检测透平气缸和转子的轴向位移。
6.所述铠装电加热丝均匀缠绕在透平气缸外侧，通过铠装电加热丝加热，提升透平气缸温度。
7.所述轴向位移传感器、所述温度传感器分别与控制系统连接。
8.控制系统通过温度传感器和轴向位移传感器测量值，协同控制铠装电加热丝功率，降低透平缸体温度和转子温度差，实现轴向位移不超限条件下透平快速启动。
9.所述透平气缸的前后端部分别设置有前冷却环和后冷却环，所述前冷却环和所述后冷却环均设置在圆环冷却腔内。
10.铠装电加热丝加热时，气缸前冷却环和后冷却环注入冷却气，防止铠装电加热丝加热时热量传导至转子，有效降低透平缸体温度和转子温度差，实现轴向位移不超限条件下透平快速启动。
11.所述前冷却环包括冷却环本体、设置在所述冷却环本体一侧的进口端、设置在所述冷却环本体另一侧的出口端；
12.所述前冷却环和所述后冷却环的结构一致。
13.所述温度传感器具有两套，分别布置在铠装电加热丝表面和前冷却环位置。
14.布置在铠装电加热丝表面的温度传感器用于测量铠装电加热丝温度，防止加热丝超温损坏；布置在前冷却环的温度传感器用于测量前冷却环壁面温度，作为冷却环冷却气
流量的控制输入。
15.根据本实用新型一种透平快速启动的加热装置的一个实施例，加热装置运 行控制方法主要包括如下步骤：
16.1)启动前铠装电加热丝功率设置；
17.2)启动透平，铠装电加热丝加热功率自动控制；
18.3)投入前冷却环和后冷却环的冷却气；
19.4)关闭加热装置，完成透平快速启动过程。
20.本实用新型达成以下显著效果：
21.本实用新型提出一种可实现透平快速启动的加热装置，通过温度传感器和轴向位移传感器测量值，协同控制布置在透平气缸外侧的铠装电加热丝的功率，快速提升透平气缸温度，同时在透平气缸前后端部均设置了冷却环，铠装电加热丝加热时，气缸前冷却环和后冷却环注入冷却气，透平气缸加热与透平前后端部局部冷却协同，防止铠装电加热丝加热时热量传导至转子，有效降低透平缸体温度和转子温度差，实现轴向位移不超限条件下透平快速启动。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例中加热装置的结构示意图。
23.图2为本实用新型实施例中冷却环的结构示意图。
24.其中，附图标记为：1、转子；2、透平气缸；3、铠装电加热丝；4、前冷却环；4
‑
1、进口端；4
‑
2、冷却环本体；4
‑
3、出口端；5、后冷却环；6、加热丝温度传感器；7、气缸温度传感器；8、轴向位移传感器。
具体实施方式
25.为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
26.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
27.参见图1，一种可实现透平快速启动的加热装置，包括透平气缸2、穿过所述透平气缸2的转子1、设置在所述透平气缸2外侧的铠装电加热丝3，所述转子1与轴向位移传感器8连接，所述铠装电加热丝3与温度传感器6连接。
28.铠装电加热丝布置在透平气缸外侧，主要功能是加热透平气缸，降低透平气缸与转子温差；温度传感器布置在铠装电加热丝表面，用于测量铠装电加热丝温度，防止加热丝超温损坏；轴向位移传感器用于检测透平气缸和转子的轴向位移。
29.所述透平气缸的前后端部分别设置有前冷却环和后冷却环，前冷却环4布置在透平气缸2的前端，是在透平气缸2前端部设置的圆环冷却腔，启动过程中前冷却环4内通入冷却气，主要功能是在铠装电加热丝3加热过程中对透平气缸前端进行冷却，防止透平气缸2热量传导至转子1，有效降低透平气缸2和转子1的温度差，实现轴向位移不超限条件下透平快速启动。
30.参见图2，后冷却环5结构和功能与前冷却环4一致，后冷却环5布置在透平气缸2的后端，启动过程中后冷却环5内通入冷却气，主要功能是在铠装电加热丝3加热过程中对透平气缸后端进行冷却，防止透平气缸2热量传导至转子1，有效降低透平气缸2和转子1的温度差，实现轴向位移不超限条件下透平快速启动。
31.前冷却环包括冷却环本体4
‑
2、设置在冷却环本体一侧的进口端4
‑
1、设置在冷却环本体另一侧的出口端4
‑
2。
32.加热丝温度传感器6布置在铠装电加热丝表面，用于测量铠装电加热丝温度，防止铠装电加热丝3超温损坏，当电加热丝温度传感器6测量值低于铠装电加热丝3允许运行温度（如700℃）时，允许铠装电加热丝3加热功率继续升高；当电加热丝温度传感器6测量值高于铠装电加热丝3允许运行温度时，停止继续升高铠装电加热丝3加热功率，并发出报警。
33.气缸温度传感器7布置在前冷却环壁面，用于测量前冷却环壁面温度，作为冷却环冷却气流量的控制输入，当气缸温度传感器7低于50℃时，系统自动减小前冷却环4和后冷却环5冷却气流量；当气缸温度传感器7高于80℃时，系统自动增加前冷却环4和后冷却环5冷却气流量；气缸温度传感器7介于50
‑
80℃时，系统保持前冷却环4和后冷却环5冷却气流量不变。
34.轴向位移传感器8布置在透平气缸2后端，用于检测透平气缸2和转子1的轴向位移。
35.如图1所示，加热装置运行控制方法如下:
36.1)控制系统重置铠装电加热丝3加热功率最大值qmax（如20kw）和加热功率最小值qmin（如1kw）,前冷却环4和后冷却环5冷却气流量的最大值mmax(如10t/h)和最小值mmin(如1t/h)。
37.2)设置铠装电加热丝3当前加热功率为q1，前冷却环4和后冷却环5冷却气流量均为m1。
38.3)透平开始启动。
39.4)控制系统每10秒读取轴向位移传感器8的测量值，若连续两次读取到的轴向位移传感器8测量值持续增大，处理方法如下：
40.a)首先将q1数值赋值给qmin，将（qmax qmin）/2赋值q1；
41.b)控制系统每10秒读取轴向位移传感器8的测量值，若连续两次读取到的轴向位移传感器8测量值不再增大，则保持当前铠装电加热丝加热功率不变。
42.5)控制系统每10秒读取轴向位移传感器8的测量值，若连续两次读取到的轴向位移传感器8测量值持续减小，处理方法如下：
43.a)首先将q1数值赋值给qmax，将（qmax qmin）/2赋值q1；
44.b)控制系统每10秒读取轴向位移传感器8的测量值，若连续两次读取到的轴向位移传感器8测量值不再减小，则保持当前铠装电加热丝加热功率不变。
45.6)控制系统每10秒读取气缸温度传感器7数值，当气缸温度传感器7高于80℃时，处理方法如下：
46.a)首先将m1数值赋值给mmin，将（mmax mmin）/2赋值m1；
47.b)控制系统每10秒读取气缸温度传感器7的测量值，若连续两次读取到的气缸温度传感器7测量值低于80℃，则前冷却环4和后冷却环5冷却气流量不变。
48.7)控制系统每10秒读取气缸温度传感器7数值，当气缸温度传感器7低于50℃时，处理方法如下：
49.c)首先将m1数值赋值给mmax，将（mmax mmin）/2赋值m1；
50.d)控制系统每10秒读取气缸温度传感器7的测量值，若连续两次读取到的气缸温度传感器7测量值高于50℃，则前冷却环4和后冷却环5冷却气流量不变。
51.8)当透平进气温度和转速达到设计值时，关闭加热装置，完成透平快速启动过程。
52.本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。