BRPI0514816B1

BRPI0514816B1 - Turbina a vapor

Info

Publication number: BRPI0514816B1
Application number: BRPI0514816-2A
Authority: BR
Inventors: Olaf Arndt; Udo Tielcke
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2019-07-02
Also published as: EP1784558A1; BRPI0514816A; EP1632650A1; CN100462525C; BRPI0514816B8; ES2411657T3; EP1632650B1; PL1632650T3; WO2006024597A1; CN101010490A

Abstract

turbina a vapor. refere-se a uma turbina a vapor (1) de estágios múltiplos, que depois de sua primeira parte escalonada (7), apresenta uma segunda roda de regulação md (27). a qual na operação em sobrecarga, pode ser admitida com vapor adicional (31). a turbina a vapor (1), de acordo com a invenção, pode ser operada com rendimento uniformemente alto, tanto na faixa de carga parcial como também no ponto nominal e com sobrecarga alta.

Description

DESCRIÇÃO [001] A presente invenção refere-se a uma turbina a vapor, com várias partes escalonadas, e com um dispositivo para a regulagem da potência da turbina a vapor, o qual está disposto antes da primeira parte escalonada, sendo que depois da primeira parte escalonada, ser prevista uma segunda roda de regulação MD, com bocais.

[002] Turbinas a vapor devem ter a capacidade de ser operadas em uma faixa de potência tão grande quanto possível de maneira confiável e com um rendimento constantemente alto. Estas exigências não podem ser cumpridas pelas turbinas a vapor de tipo de construção tradicional.

[003] A invenção está baseada na tarefa de colocar à disposição uma turbina a vapor, que pode ser operada com rendimentos bons, tanto na operação normal como também na faixa de carga parcial com potências que ficam nitidamente embaixo da potência nominal. Além disso, a turbina a vapor de acordo com a invenção, deve apresentar um rendimento bom também na operação com sobrecarga.

[004] Esta tarefa é solucionada de acordo com a invenção, onde as partes escalonadas, o dispositivo para regulagem da turbina a vapor e a segunda roda de regulação MD são dispostos com bocais dentro de uma carcaça.

[005] Visto que na operação em sobrecarga, vapor adicional pode ser introduzido na turbina a vapor, e que com este vapor adicional é admitida a segunda roda de regulação MD, podendo ser aumentada de maneira significante a potência da turbina a vapor de acordo com a invenção, sem perdas dignas de menção do rendimento.

[006] A otimização do processo é influenciada por uma mistura sem problemas do vapor outra vez introduzido depois da roda de reguPetição 870180046225, de 30/05/2018, pág. 4/16

2/7 lação MD. Mostra-se, que no caso de estados de vapor principal altos (vapor HD), pode ser processado o quádruplo do fluxo de massa na operação em sobrecarga, sem perdas dignas de menção do rendimento no caso de operações normais e de carga parcial.

[007] Isso sobretudo é alcançado, se for efetuada uma divisão adequada de ambos fluxos de vapor, e se as rodas de regulação e grupos escalonados forem projetados de tal maneira, que na câmara da roda de regulação MD, ambos os fluxos de vapor disponham de dados do vapor aproximadamente por iguais. São aceitáveis temperaturas de vapor diferentes de ambos os fluxos de vapor.

[008] A construção da turbina, com a roda de regulação MD adicional otimizada, com alimentação através de bocais, é útil no caso de pressão de vapor alta, assim que a roda de regulação HD, pode ser utilizada plenamente, no entanto sem construções dispendiosas na carcaça interna.

[009] A disposição, de acordo com a invenção, de uma segunda roda de regulação com os correspondentes bocais controláveis, dentro de uma câmara entre a primeira parte escalonada da turbina a vapor e a segunda parte escalonada da turbina a vapor, pode ser utilizada com sucesso tanto no caso de turbinas de tambor como também no caso de turbinas de câmara.

[0010] A invenção pode ser utilizada da mesma maneira com sucesso nos vários estágios da turbina a vapor, no caso de turbinas com empalhetamento de pressão constante, e no caso de turbinas com empalhetamento de sobrepressão.

[0011] A roda de regulação HD, assim como a roda de regulação MD, pode ser executada tanto de uma coroa, como também de duas coroas (roda Curtis).

[0012] Freqüentemente, a construção da turbina com roda de regulação HD e parte escalonada contígua, é ótima. No entanto, esta

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3/7 construção não é necessária em termos da invenção. A roda de regulação HD também pode ser substituída como parte escalonada com uma eventual carcaça interna, e uma regulação de estrangulamento na operação de by-pass/operação de by-pass interna, ou como combinação de ambos, roda de regulação HD e operação de by-pass na carcaça interna. O princípio básico não muda por isso, uma vez que a roda de impulso MD com bocal pode ser colocada em operação adicionalmente de maneira que aumente a potência em caso de necessidade, através da queda de pressão entre o estado de entrada HD para o estado MD escolhido, otimizado. O princípio da roda de impulso MD com bocais também pode ser executado em uma turbina existente, como complementação posterior ou como modificação.

[0013] Quando a turbina a vapor tiver que ser operada na operação em sobrecarga, então a potência de sobrecarga exigida ou desejada é introduzida de acordo com a invenção, por meio do vapor HD necessário, através do estágio de impulso disposto a jusante e adicionalmente integrado. A alimentação deste vapor HD adicional, se realiza por meio de controles de bocal tradicionais, assim que a roda de impulso, como uma roda de regulação livre, introduz potência adicional através dos bocais em funcionamento à pressão com entrada variável. A potencia adicional resulta da diferença de entalpia entre o estado do vapor HD e o estado do vapor local depois da roda de regulação MD e da quantidade do vapor a ser otimizada.

[0014] Outras vantagens e aperfeiçoamentos vantajosos da invenção podem ser observados no desenho que segue, na sua descrição. Todas as características publicadas no desenho, na sua descrição podem ser essenciais em termos da invenção, tanto separadamente como também em combinação umas com as outras.

DESENHO [0015] Mostram:

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4/7 [0016] a figura 1 um corte longitudinal através de um exemplo de execução de uma turbina a vapor de acordo com a invenção, e [0017] a figura 2 um exemplo de execução de uma roda de regulação com um grupo de bocais controláveis.

DESCRIÇÃO DOS EXEMPLOS DE EXECUÇÃO [0018] A figura 1 mostra uma turbina a vapor, com uma carcaça 3 e um rotor 5, em corte longitudinal. A turbina a vapor 1, apresenta uma primeira parte escalonada 7, e uma segunda parte escalonada 9.

[0019] Cada um dos estágios 7 e 9, consiste em um grupo de pás do rotor 11, que são fixadas no rotor 5, e um grupo de pás diretrizes 13, que usualmente são fixadas por meio de suportes de pá diretriz na carcaça 3, da turbina a vapor 1. Na figura 1, para efeitos de clareza não foram todas as pás do rotor foram providas com referências. Em direção do fluxo antes da primeira parte escalonada 7, está fixada uma primeira roda de regulação 15, no rotor 5. As pás do rotor da roda de regulação 15, não representadas separadamente na figura 1, são executadas como pás de pressão constante.

[0020] Na proximidade direta da primeira roda de regulação 15, está previsto um anel de bocal 17, que apresenta vários bocais 19 distribuídos ao longo da circunferência. O anel de bocal 17, é admitido com vapor através de uma linha de vapor principal 21 com as linhas parciais 21a e 21b. Nas linhas parciais 21a e 21b, está prevista a cada vez uma primeira válvula de regulação 23. Por meio dos bocais controláveis 19, o vapor principal alimentado pelo anel de bocal 17, é conduzido para a primeira roda de regulação 15, e chega em seguida para dentro de um primeiro espaço da roda 25, que está limitado pelo rotor 5 e pela carcaça 3.

[0021] Em seguida, o vapor principal chega (não representado na figura 1) à primeira parte escalonada 7, da turbina a vapor 1, e lá é descomprimido.

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5/7 [0022] De maneira adjacente à primeira parte escalonada 7, no rotor 5 está prevista uma segunda roda de regulação MD 27. No caso do exemplo de execução aqui mostrado, a roda de regulação MD 27 está configurada também como roda de impulso. A segunda roda de regulação MD 27 é admitida com vapor adicional por um ou vários bocais 29, dos quais somente um está representado na figura 1, e deste modo atua como um estágio de roda de regulação em funcionamento à pressão com entrada variável. Este vapor adicional, que está esboçado na figura 1 por uma seta 31, mistura-se antes da entrada na segunda parte escalonada 9, com o vapor principal parcialmente descomprimido, o qual saiu da primeira parte escalonada 7. Na figura 1, este vapor principal parcialmente descomprimido, foi provido com a referência 33. O espaço existente entre a primeira parte escalonada 7, e a segunda parte escalonada 9, no qual se encontra a segunda roda de regulação MD 27, será denominado daqui em diante como segundo espaço da roda 35.

[0023] O bocal 29, também é controlável e pode ser otimizado por exemplo através de uma segunda válvula de regulação 37, ou um grupo de válvulas não representado. Por meio desta segunda válvula de regulação 37, pode ser regulada a alimentação de vapor adicional na turbina a vapor 1, através do bocal 29.

[0024] Depois que a totalidade da quantidade do vapor correu através da segunda parte escalonada e com isso se descomprimiu, o vapor de escape é removido da turbina a vapor 1, através de uma descarga 39.

[0025] Durante a operação normal, isto é, quando a turbina a vapor é operada com sua potência nominal ou na faixa de carga parcial, então a segunda válvula de regulação 37 ou o grupo de válvulas está fechado, e a turbina a vapor 1, trabalha como uma turbina a vapor convencional. A regulagem da potência da turbina a vapor 1, efetua-se

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6/7 exclusivamente por meio da primeira roda de regulação 15 ou respectivamente por meio da excitação dos bocais 19, os quais controlam a admissão da primeira roda de regulação 15. A regulagem da potência da turbina a vapor 1, na operação nominal ou normal e na operação de carga parcial, está bastante conhecida do estado da técnica, e por conseguinte não será explicada detalhadamente em conexão com a invenção. Nesta regulagem da potência é vantajoso o rendimento invariavelmente bom da turbina a vapor 1, com carga nominal como também na operação com carga parcial, sem dispêndio adicional de construção considerável, como por exemplo carcaça interna, turbinas com admissão central ou semelhante.

[0026] Se a turbina a vapor 1 tiver que ser operada com sobrecarga, então, de acordo com a invenção, será aberta a segunda válvula de regulação 37 ou o grupo de válvulas não representado, assim que o vapor adicional puder correr através do bocal 29, sobre a segunda roda de regulação 27. Neste caso, o bocal 29, será executado e otimizado de tal maneira, que o estado do vapor do vapor adicional 31, corresponde tanto quanto possível ao estado do vapor do vapor principal parcialmente descomprimido 33, assim que no segundo espaço da roda 35, puder ocorrer uma mistura boa e sem problemas de ambas estas correntes parciais do vapor. O vapor principal parcialmente descomprimido 33 pode, em razão de uma distância maior a ser prevista entre a segunda roda de regulação MD 27, e a carcaça 3 da turbina a vapor 1, correr à volta da segunda roda de regulação MD 27 de maneira mais ou menos sem entrave.

[0027] As perdas de fluxo da válvula na operação de fluxo em volta são reduzidas por meio do usual dispositivo de proteção de ventilação. Caso um dispositivo de proteção de ventilação não seja suficiente, então se recomenda uma adição por mistura através da segunda válvula de regulação 37.

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7/7 [0028] Ambas correntes parciais do vapor 31 e 33, correm através da segunda parte escalonada 9, e lá transferem trabalho e potência, respectivamente, para o rotor 5. No caso de projeção adequada, tanto da primeira parte escalonada 7 e da segunda parte escalonada 9, como também da primeira roda de regulação 15 com seus bocais 19, e da segunda roda de regulação 27 com seus bocais 29, na operação em sobrecarga pode ser passado quatro vezes o fluxo do vapor comparado com o ponto de projeção da turbina a vapor 1. Isso leva a um aumento da potência correspondentemente de maneira essencialmente melhorada, da turbina a vapor, sem perdas dignas de menção do rendimento da turbina a vapor.

[0029] Por isso, com a turbina a vapor 1 de acordo com a invenção é possível, operar a turbina a vapor 1, da operação com carga parcial, passando pela operação com carga nominal, até a operação em sobrecarga, com um rendimento bom e aproximadamente constante. [0030] Na figura 2, são representadas de maneira esquemática em uma vista de frente, a segunda roda de regulação 27, assim como os bocais 29. A segunda roda de regulação 27 apresenta pás do rotor 39, que são representadas somente de maneira esquemática na figura 2. No caso do exemplo de execução, representado na figura 2, três bocais 29, que na literatura também são denominados como segmentos de bocal, são dispostos de tal maneira, que através das saídas de bocal 29, podem ser admitidas com vapor adicional as pás do rotor 39, da segunda roda de regulação MD 27. Para isso, entre uma carcaça do fluxo de entrada 41 e os bocais 29, está previsto cada vez uma válvula 43. Dependendo do fato de quantas das válvulas 43 forem abertas, uma quantidade maior ou menor de vapor adicional correrá através dos bocais 29 sobre a segunda roda de regulação MD 27, e misturará em seguida com o vapor principal parcialmente descomprimido (veja a referência 33 na figura 1).

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Turbina a vapor, com várias partes escalonadas (7, 9), e com um dispositivo para a regulagem da potência da turbina a vapor, o qual está disposto antes da primeira parte escalonada (7), sendo que depois da primeira parte escalonada (7), ser prevista uma segunda roda de regulação MD (27), com bocais (29), caracterizada pelo fato de que as partes escalonadas (7, 9), o dispositivo para regulagem da turbina a vapor e a segunda roda de regulação MD (27) são dispostos com bocais (29) dentro de uma carcaça (3).

2. Turbina a vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o dispositivo para a regulagem da potência da turbina a vapor, o qual está disposto antes da primeira parte escalonada (7), ser executado como roda de regulação (15), com um anel de bocal (17), e com vários bocais controláveis (19).

3. Turbina a vapor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a primeira roda de regulação (15) e/ou a segunda roda de regulação MD (27), ser executada como rotor de pressão constante, especialmente em técnica de construção Curtis, ou como roda de impulso.

4. Turbina a vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de a segunda roda de regulação (27), por meio de um grupo de bocais controláveis (29), pode ser admitida com vapor adicional de uma linha de vapor principal (21).

5. Turbina a vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de a turbina a vapor (1) ser executada como turbina de câmara.

6. Turbina a vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de as partes escalonadas (7, 9), da turbina a vapor (1), apresentarem um empalhetamento de pressão constante ou um empalhetamento de sobrepressão.