Dampfturbine mit Bypass-Entspannungsvorrichtung Bei grossen Dampfturbinenanlagen ist es oft nicht möglich, den Dampfkessel auch bei niedrigsten von der Turbine benötigten Dampfmengen zu betreiben, so dass es beim Anfahren oder bei Lastabschaltungen erforderlich wird, mindestens einen Teil der vom Kessel erzeugten Dampfmenge auf tiefen Druck zu entspannen und dem Kondensator zuzuführen. Bei Atomkraftanlagen wird sogar erforderlich, die ge samte Frischdampfmenge auf eine zwischen etwa<B>30</B> und<B>700 C</B> liegende Temperatur zu kühlen und auf Kondensatordruck zu entspannen.
Bei den bekannten Anlagen wird der in einem Bypass zur Turbine geführte Dampf durch in der Regel mehrstufige Drosselung entspannt, durch Was sereinspritzung gekühlt und durch eine Rohrleitung dem Kondensator zugeführt. Bei dieser Entspannung wächst aber das Volumen des Dampfes so stark an, dass zu dessen Einführung in den Kondensator in dessen Gehäuse oder im Abströmgehäuse sehr grosse öffnungen ausgespart werden müssen. Es ergeben sich dabei nicht nur grosse Abmessungen der Zulei tungen für den Bypassdampf, sondern auch bezüglich Festigkeit ungünstige Formen des Abdampf- bzw. Kondensatorgehäuses.
Die Erfindung betrifft eine einen zwei- oder mehr- flutigen Niederdruckteil aufweisende Dampfturbine mit Bypass-Entspannungsvorrichtung. Die erwähnten Nachteile werden dabei gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass mindestens ein Teil der Entspan nungsvorrichtung im Abströmgehäuse der Turbine zwischen zwei Teilkanälen für den Niederdruckteil verlassenden und dem Kondensator zuströmenden Dampf angeordnet ist.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Entspannung des Bypassdampfes mindestens teilweise im Abströmgehäuse selbst vor sich geht, wobei zu gleich ein für die Strömung des Abdampfes der Tur- bine nicht benötigter Raum dieses Abströmgehäuses für das Unterbringen mindestens eines Teiles der Ent spannungsvorrichtung ausgenützt wird. In das Ab- ströragehäuse wird von aussen Bypassdampf eingelei tet, der noch nicht bis auf den Kondensatordruck ent spannt worden ist, also geringeres Volumen aufweist, als der voll entspannte Dampf.
Die Zuleitungen, wie auch die im Abströmgehäuse auszusparenden öffnun- gen werden daher kleiner.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen axialen Längsschnitt durch den drei- flutigen Niederdruckteil einer Dampfturbine mit einem Teil des Abströmgehäuses, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 der Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> eine von der in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten abweichende Ausführungsforrn der Entspannungsvor richtung, und die Fig. 4,<B><I>5,
</I> 6</B> Schnitte nach den Linien IV-IV bzw. V-V bzw. VI-VI der Fig. <B>3.</B>
Der in Fig. <B>1</B> gezeigte Niederdruckteil einer Dampfturbine weist einen Läufer<B>1</B> mit drei parallel vom Arbeitsdampf durchflossenen Schaufelgruppen 21, T' und 2"' auf. Die Schaufelgruppen 2' und V' werden von einem zwischen beiden liegenden Ein trittsgehäuse<B>3</B> aus mit Dampf beliefert und von die sem axial in zueinander entgegengesetzten Richtungen durchflossen. Zwei Zuleitungen 4 und<B>5</B> führen in das Eintrittsgehäuse<B>3.</B> Die Stufengruppe 2"' wird über ein besonderes Eintrittsgehäuse<B>6</B> von zwei Zu leitungen<B>7</B> und<B>8</B> aus mit Dampf beliefert.
Nach Austritt aus den drei parallel geschalteten Schaufelgruppen 2', T' und 2'11 strömt der Abdampf in drei Teilkanälen<B>9', 9"</B> und<B>9..</B> eines allen gemein samen Abströmgehäuses <B>10</B> zu einem nicht gezeigten, unterhalb der Turbine befindlichen Kondensator. Die Teilkanäle<B>9"</B> und<B>9...</B> sind durch eine Zwischenwand. <B>11</B> voneinander getrennt.
Zwischen den Teilkanälen<B>9'</B> und<B>9"</B> ist unterhalb des Eintrittsgehäuses<B>3</B> und der Schaufelgruppen 2' -und 2" im Austrittsgelfäuse <B>10</B> ein Raum 12 freige lassen, durch den die Zuleitung<B>5</B> zum Eintrittsgehäuse <B>3</B> führt. Der Raum 12 ist durch Wände<B>13</B> gegen die beiden Teilkanäle<B>9'</B> und<B>9"</B> des Abdampfes begrenzt.
Die Wände<B>13</B> bilden zusammen mit der Wand<B>10</B> des Abströmgehäuses, der Zwischenwand<B>11</B> und zusätz lichen, dem aus den Schaufelungen 21 und T' austre tenden Dampf als Führung dienenden Leitblechen 14 diffusorfönnig sich erweiternde Kanäle<B>9'</B> und<B>9"</B> für die beiden Teilströme.
Als Teil einer Bypass-Entspannungsvorrichtung für überschüssig vom Dampfkessel erzeugten Dampf ist im Abströmgehäuse <B>10</B> der Turbine zwischen den beiden Teaanälen <B>9, 9"</B> des den Niederdruckteil (T, T') verlassenden und dem Kondensator zuströmenden Dampfes ein Rohr<B>15</B> angeordnet. Dieses Rohr<B>15</B> durchquert den durch die Wände<B>13</B> gegen die beiden Teilkanäle<B>9'</B> und 9"* begrenzten Raum 12. Wie in Fig. 2 gezeigt, durchdringt das Rohr<B>15</B> auf der einen Seite die Wand<B>10</B> des Abströmgehäuses, an welcher es durch einen Flansch<B>16</B> befestigt ist.
Auf der an dern Seite ist das Rohr<B>15</B> abgeschlossen und in einem an der Gehäusewand<B>10</B> befestigten Ring<B>17</B> geführt, so dass es sich bei Temperaturänderungen frei ausdeh nen kann.
Der zweckmässig schon teilweise entspannte und gekühlte, aber noch einen den Kondensatordruck we sentlich übersteigenden Druck aufweisende Bypass- dampf wird dem Rohr<B>15</B> über eine Leitung<B>18</B> (Fig. 2) zugeführt. Das Rohr<B>15</B> ist an seinem Um fang mit einer grösseren Zahl von verhältnismässig kleinen Öffnungen<B>19</B> versehen, welche den Austritt des Dampfes in den Raum 12 gestatten, wobei sie den Dampf aber so stark drosseln, dass er nahezu auf den Kondensatordruck entspannt wird.
Die Wände<B>13</B> sind ferner mit einer Vielzahl von Öffnungen 20 ver sehen, durch welche der Dampf aus dem Raum 12 in die von den Wänden<B>10, 11, 13</B> gebildeten Diffu- sorkanäle für den Abdampf ausströmen kann, worauf er dem Kondensator zugeleitet wird. Auch die Leit bleche 14 sind mit Öffnungen 21 versehen, so dass auch noch Dampf, der durch Aussparungen 22 der Wände<B>13</B> in der Nähe des Turbinengehäuses in den Raum hinter den Leftblechen 14 gelangt, durch diese Öffnungen 21 in die erwähnten Diffusorkanäle für den Turbinenabdampf austreten kann.
Die Öffnungen<B>13</B> und 21 sind in so grosser Zahl vorgesehen, dass der Dampf mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit, also ohne wesentlichen Druckabfall durch sie hin- durchtritt.
Es ist aber auch möglich, die Öffnungen 20 der den Raum 12 gegen die beiden Teilkanäle<B>9', 9"</B> be grenzenden Wände<B>13</B> als letzte Stufe der Entspan nungsvorrichtung auszubilden. Bei der in Fig. <B>1</B> ge zeigten Ausführung ist aber insbesondere im unter- sten Teil des Raumes 12, wo die beiden Teilkanäle<B>9'</B> und<B>9"</B> zusammentreffen, eine unmittelbare Entspan nung des Bypassdampfes in den Zuströmraum des Kondensators vorgesehen. Der Abschluss des Raumes 12 wird an jener Stelle durch ein Rohr<B>23</B> gebildet, an welches die Wände<B>13</B> tangential anschliessen.
Die sem Rohr<B>23</B> wird in ähnlicher Weise wie dem Rohr <B>15</B> teilweise vorentspannter Bypassdampf zugeleitet. Im Rohr<B>23</B> vorgesehene Öffnungen 24, welche nun unmittelbar in den Strömungsraum des dem Konden sator zuströmenden Abdampfes der Turbine ausmün den, dienen hier als letzte Stufe der Entspannungsvor richtung.
Gemäss den Fig. <B>3</B> bis<B>6</B> besteht der im Raum 12 eingebaute Teil der Entspannungsvorrichtung aus zwei parallelachsig angeordneten Rohren<B>25</B> und<B>26,</B> welche von zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Abdampfgehäuses <B>10</B> in den Raum 12 hinein ragen. An dem der Eintrittseite gegenüberliegenden Ende sind diese Rohre<B>je</B> durch einen an der Ge häusewand befestigten Ring<B>27</B> bzw. <B>28</B> geführt und gegen den Raum 12 abgedichtet.
Die Rohre,<B>25</B> und <B>26</B> weisen in Strömungsrichtung stufenweise abneh menden Durchmesser auf und sind mit gegeneinander gerichteten Austrittsöffnungen<B>29</B> bzw. <B>30</B> für den zu entspannenden Bypassdampf versehen.
Der Bypassdampf tritt jeweils auf der Seite des grössten Durchmessers axial in die Rohre<B>25</B> und<B>26</B> -ein und verlässt diese durch die Öffnungen<B>29</B> und<B>30,</B> wobei er mit verhältnismässig grosser Geschwindig keit in den Raum 12 austritt. Die Öffnungen<B>29</B> und <B>30</B> bilden die Drosselstellen der Entspannungsvorrich tung. Dadurch, dass die Öffnungen<B>29</B> und<B>30</B> der beiden Rohre<B>25</B> und<B>26</B> gegeneinander gerichtet sind, ergibt sich eine starke Verwirbelung des entspannten Dampfes, so dass dessen Bewegungsenergie bald ver nichtet ist.
In den Rohren<B>15, 23, 25, 26</B> bzw. im Raum 12 können gegebenenfalls noch Mittel zur Kühlung des Bypassdampfes, beispielsweise durch Einspritzung von Wasser, vorgesehen werden.
Steam turbine with bypass expansion device In large steam turbine systems, it is often not possible to operate the steam boiler even with the lowest steam volumes required by the turbine, so that when starting up or when the load is switched off, at least part of the steam generated by the boiler must be reduced to low pressure relax and feed the capacitor. In the case of nuclear power plants, it is even necessary to cool the entire amount of live steam to a temperature between about <B> 30 </B> and <B> 700 C </B> and to release it to condenser pressure.
In the known systems, the steam conducted in a bypass to the turbine is relaxed by usually multi-stage throttling, cooled by what sereinjection and fed through a pipe to the condenser. With this expansion, however, the volume of the steam increases so much that very large openings have to be cut out for its introduction into the condenser in its housing or in the discharge housing. There are not only large dimensions of the supply lines for the bypass steam, but also unfavorable shapes of the exhaust steam or condenser housing in terms of strength.
The invention relates to a steam turbine having a two-flow or multi-flow low-pressure part with a bypass expansion device. The disadvantages mentioned are avoided according to the invention in that at least part of the expansion device is arranged in the outflow housing of the turbine between two sub-ducts for the steam leaving the low-pressure part and flowing into the condenser.
This measure ensures that the expansion of the bypass steam takes place at least partially in the discharge housing itself, with a space of this discharge housing not required for the flow of the exhaust steam from the turbine being used for accommodating at least part of the discharge device. Bypass steam, which has not yet been expanded down to the condenser pressure, ie has a smaller volume than the fully expanded steam, is introduced into the vent housing from the outside.
The supply lines as well as the openings to be cut out in the discharge housing are therefore smaller.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form in the drawing. They show: FIG. 1 an axial longitudinal section through the three-flow low-pressure part of a steam turbine with part of the discharge housing, FIG. 2 a section along line II-11 in FIGS. 1, < FIG. 3 shows an embodiment of the relaxation device that differs from that shown in FIGS. 1 and 2, and FIGS. 4, 5 ,
</I> 6 </B> Sections according to lines IV-IV or V-V or VI-VI of Fig. 3. </B>
The low-pressure part of a steam turbine shown in FIG. 1 has a rotor 1 with three groups of blades 21, T 'and 2 "' through which working steam flows in parallel. The groups of blades 2 'and V 'are supplied with steam from an inlet housing <B> 3 </B> located between the two and flow through them axially in mutually opposite directions. Two feed lines 4 and <B> 5 </B> lead into the inlet housing <B > 3. </B> Stage group 2 "'is supplied with steam via a special inlet housing <B> 6 </B> from two supply lines <B> 7 </B> and <B> 8 </B> .
After exiting the three blade groups 2 ', T' and 2'11 connected in parallel, the exhaust steam flows in three sub-channels <B> 9 ', 9 "</B> and <B> 9 .. </B>, all of which are common Outflow housing <B> 10 </B> to a condenser, not shown, located below the turbine. The sub-channels <B> 9 "</B> and <B> 9 ... </B> are through a partition. <B> 11 </B> separated from each other.
Between the sub-channels <B> 9 '</B> and <B> 9 "</B>, below the inlet housing <B> 3 </B> and the blade groups 2' and 2" in the outlet valve <B> 10 < / B> leave a space 12 free through which the supply line <B> 5 </B> leads to the inlet housing <B> 3 </B>. The space 12 is bounded by walls <B> 13 </B> against the two partial channels <B> 9 '</B> and <B> 9 "</B> of the exhaust steam.
The walls <B> 13 </B> form together with the wall <B> 10 </B> of the outflow housing, the intermediate wall <B> 11 </B> and additional ones that emerge from the blades 21 and T ' Steam as a guide serving as guide plates 14 diffuser-like widening channels <B> 9 '</B> and <B> 9 "</B> for the two partial flows.
As part of a bypass expansion device for excess steam generated by the steam boiler, there is in the discharge housing <B> 10 </B> of the turbine between the two tea ducts <B> 9, 9 "</B> of the one leaving the low-pressure part (T, T ') and a pipe <B> 15 </B> is arranged and the condenser flowing in. This pipe <B> 15 </B> traverses the through the walls <B> 13 </B> towards the two partial channels <B> 9 '< / B> and 9 "* delimited space 12. As shown in FIG. 2, the pipe <B> 15 </B> on one side penetrates the wall <B> 10 </B> of the discharge housing, on which it passes a flange <B> 16 </B> is attached.
On the other side, the tube <B> 15 </B> is closed and guided in a ring <B> 17 </B> fastened to the housing wall <B> 10 </B>, so that it is free when the temperature changes can expand.
The bypass steam, which is expediently already partially relaxed and cooled, but still has a pressure that is significantly higher than the condenser pressure, is fed to the pipe 15 via a line 18 (FIG. 2). The tube <B> 15 </B> is provided on its circumference with a larger number of relatively small openings <B> 19 </B>, which allow the steam to exit into the space 12, but with the steam so throttle strongly so that it is relaxed almost to the condenser pressure.
The walls <B> 13 </B> are also provided with a multiplicity of openings 20 through which the steam from the space 12 into the diffuser channels formed by the walls <B> 10, 11, 13 </B> for the exhaust steam can flow out, whereupon it is fed to the condenser. The guide plates 14 are also provided with openings 21 so that steam, which passes through recesses 22 in the walls 13 in the vicinity of the turbine housing into the space behind the left plates 14, passes through these openings 21 in FIG the mentioned diffuser channels for the turbine exhaust steam can emerge.
The openings 13 and 21 are provided in such a large number that the steam passes through them at a relatively low speed, that is to say without a significant pressure drop.
It is also possible, however, to form the openings 20 of the walls <B> 13 </B> which border the space 12 against the two sub-channels <B> 9 ', 9 "</B> as the last stage of the relaxation device The embodiment shown in FIG. 1 is particularly in the lower part of the space 12, where the two sub-channels <B> 9 '</B> and <B> 9 "</B> meet , an immediate relaxation of the bypass steam in the inflow space of the condenser is provided. The closure of the space 12 is formed at that point by a pipe 23 to which the walls 13 tangentially connect.
This pipe <B> 23 </B> is supplied with partially pre-expanded bypass steam in a manner similar to that of pipe <B> 15 </B>. Openings 24 provided in the pipe 23, which now open directly into the flow space of the turbine exhaust steam flowing into the condenser, serve here as the last stage of the relaxation device.
According to FIGS. 3 to 6, the part of the expansion device built into space 12 consists of two pipes 25 and 26, which are arranged in parallel axes / B> which protrude from two opposite sides of the exhaust steam housing <B> 10 </B> into the space 12. At the end opposite the inlet side, these tubes are guided through a ring 27 or 28 attached to the housing wall and sealed against the space 12 .
The tubes <B> 25 </B> and <B> 26 </B> have a gradually decreasing diameter in the direction of flow and are provided with outlet openings <B> 29 </B> or <B> 30 </ B> provided for the bypass steam to be released.
The bypass steam enters the tubes <B> 25 </B> and <B> 26 </B> axially on the side of the largest diameter and leaves them through the openings <B> 29 </B> and <B > 30, </B> where it exits into space 12 at a relatively high speed. The openings <B> 29 </B> and <B> 30 </B> form the throttle points of the expansion device. The fact that the openings <B> 29 </B> and <B> 30 </B> of the two tubes <B> 25 </B> and <B> 26 </B> are directed towards one another results in a strong one Swirling of the relaxed steam so that its kinetic energy is soon destroyed.
In the pipes 15, 23, 25, 26 or in the space 12, means for cooling the bypass steam, for example by injecting water, can optionally be provided.