Verfahren zum thermischen Schutz von Labyrinthdichtungen an Dampfturbinen und Anlage zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermi schen Schutz von Labyrinthdichtungen an Dampfturbi nen, die mit einem Sperrdampfnetz verbunden sind, sowie eine Dampfturbinenanlage mit Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Bekanntlich weisen Labyrinthdichtungen an Dampfturbinen mehrere in Achsrichtung hintereinan der angeordnete Kammern auf, aus welchen der durch die Labyrinthdichtung strömende Arbeitsdampf abge zogen und einer Wiederverwertung zugeführt wird. Eine dieser Kammern ist mittels einer Leitung mit einem Sperrdampfnetz verbunden, dessen Druck verhindert, dass bei Betriebszuständen, bei denen Unterdruck in der Turbine herrscht, Luft in das Turbineninnere ein tritt. Solche Betriebszustände können insbesondere beim An- und Abfahren der Turbine auftreten.
Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, dass die Labyrinthdichtungen sehr unterschiedliche Tempe raturen aufweisen können. Dies bedeutet, dass die Dich tungen häufig mit Sperrdampf sehr abweichender Tem peratur in Berührung kommen, wodurch infolge des hier durch bewirkten Temperaturschocks Störungen und Be schädigungen auftreten können.
Es ist bekannt, die Temperaturschocks dadurch zu mildern,, dass man das Sperrdampfnetz grosser Turbi nengruppen in zwei Teilnetze mit unterschiedlichen Temperaturen aufteilt und die Sperrdampfkammern der heissen Labyrinthdichtungen an das Netz mit der hohen Temperatur und die der kühleren Labyrinth dichtungen an das Netz mit der niedrigeren Tempera tur legt. Weiter ist bekannt, die Sperrdampftemperatur im heissen Bereich durch sehr aufwendige Regelungs- massnahmen der mittleren Temperatur der angeschlos senen Labyrinthdichtungen anzupassen.
Da die Tempe raturunterschiede aber sehr gross sind und Störein flüsse von der Dampfeinspeiseseie nicht ganz ausge schaltet werden können, verhindern diese Massnahmen nicht, dass zufolge grosser Temperaturdifferenzen zwi- sehen dem Sperrdampf und der Labyrinthdichtung ge fährliche Störungen auftreten können.
Erfindungsgemäss wird nun ein Verfahren zum thermischen Schutz von. Labyrinthdichtungen der er wähnten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekenn zeichnet ist, dass bei Druckgefälle von der Sperrdampf kammer der Labyrinthdichtung gegen das Turbinenin nere aus dem Arbeitsdampfkreislauf an einer Stelle, wo der Arbeitsdampf im wesentlichen die gleiche Tempe ratur aufweist wie auf der Innenseite der Labyrinth- dichtung,
mindestens ein für die Sperrdampfversorgung der Labyrinthdichtung genügender Schutzdampfstrom entnommen und in die Sperrdampfkammer eingebracht wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Dampfturbinenanlagen mit Vorrichtung zur Durchfüh rung des erfindungsgemässen Verfahrens in vereinfach ter Form dargestellt, anhand welcher auch das Verfah ren näher erläutert wird.
Es zeigen: Fig. 1 eine Dampfturbine mit der erfindungsgemäs- sen Vorrichtung und Fig. 2 eine mehrere Turbinen aufweisende Dampf turbinenanlage mit der erfindungsgemässen Vorrich tung.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Dampfturbine mit einer ein strömseitigen Labyrinthdichtung 2 und einer ausström- seitigen Labyrinthdichtung 3 bezeichnet. Der Zudampf wird der Turbine mittels einer Zudampfleitung 4 über ein Ventil 5 zugeführt.
Die Labyrinthdichtung 2 weist Dampfabsaugkammern 6, 7, 8 auf, wobei die Kammer 7 die Sperrdampfkammer ist, die mittels einer Sperr dampfleitung 9 mit einem Sperrdampfnetz 10 verbun den ist, welches durch Regler 11 und 12 auf einem konstanten Druck von etwa 1,1 ata gehalten wird.
Von der Zudampfleitung 4, der der Labyrinthdich- tung 2 zugeordneten Arbeitsdampfleitung, ist nun er- findungsgemäss eine Schutzdampfleitung 13 abge- zweigt, welche über ein Ventil 14 und eine Blende 15 mit der Sperrdampfkammer 7 der Labyrinthdichtung 2 verbunden ist. Die Verbindung ist der Einfachheit hal ber über die bereits. vorhandene Sperrdampfleitung 9 hergestellt.
Die Blende 15 ermöglicht es, den Schutzdampfstrom auf eine mindestens für die Sperrdampfversorgung der Labyrinthdichtung 2 genü gende Menge festzulegen. Aus Sicherheitsgründen ist es wesentlich, die Schutzdampfmenge etwas grösser fest zulegen, wobei der geringe Überschuss ins Sperrdampf netz 10 abströmt, ohne dieses praktisch zu beeinflus sen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass kein Dampf aus dem Sperrdampfnetz in die Labyrinthdich- tung gelangen kann.
Das Ventil 14 weist eine Stellvorrichtung 16 auf. Die zwischen der Sperrdampfkammer 7 und dem Tur bineninnern gelegene Kammer 8 der Labyrinthdichtung 2 weist eine Druckmessvorrichtung 17 auf, deren Schaltpunkt im Bereiche des Sperrdampfdruckes von etwa 1,1 ata liegt. Zweckmässigerweise wird der Schaltpunkt etwas in den Unterdruckbereich gelegt, um sicherzustellen, dass im Stillstand bei gebrochenem Vakuum die Schutzdampfeinspeisung abgestellt wird.
Zwischen dieser Druckmessvorrichtung 17 und der Stellvorrichtung 16 des Ventils 14 besteht eine Wirk verbindung 18, derart, dass bei Unterschreiten des Druckes des Sperrdampfes von etwa 1,1 ata durch den Druck in der Kammer 8 das Ventil 14 geöffnet, sonst aber geschlossen ist.
Die dargestellte Anlage arbeitet folgendermassen. Bei Nennlast herrscht in der Labyrinthdichtung 2 ein Druckgefälle vom Turbineninnern gegen die Sperr dampfkammer 7, der Druck in der Kammer 8 ist höher als der Sperrdampfdruck, das Ventil 14 ist geschlossen, und es strömt Dampf aus der Sperrdampfkammer 7 in das Sperrdampfnetz 10.
Stellt sich bei einem anderen Betriebszustand im Turbineninnern gegenüber der Umgebung ein Unterdruck ein, dann stellt sich in der Labyrinthdichtung ein Druckgefälle von der Sperr dampfkammer zum Turbineninnern ein, der Druck in der Kammer 8 sinkt unter den Sperrdampfdruck, das Ventil 14 wird geöffnet, und es strömt eine zur Sperr dampfversorgung der Labyrinthdichtung 2 genügende Schutzdampfmenge in deren Sperrdampfkammer ein. Der Zudampftemperatur aufweisende Schutzdampf ent spricht der Temperatur der Labyrinthdichtung beim Abstellen und beim Heissanfahren genau.
Beim Warm anfahren entspricht die Schutzdampftemperatur der Temperatur der Labyrinthdichtung angenähert; die Schutzdampftemperatur ist anfangs etwas tiefer und dann etwas höher, was aber die angestrebte Turbinen erwärmung beschleunigt. Sogar beim Kaltanfahren ist der Unterschied der Temperaturen des Schutzdampfes und der Labyrinthdichtung geringer als bei der her kömmlichen Sperrdampfversorgung aus dem Sperr dampfnetz.
Durch die erfindungsgemässen Massnahmen wird sichergestellt, dass die Labyrinthdichtungen bei allen auftretenden Betriebszuständen und unabhängig von den im Sperrdampfnetz vorherrschenden Zuständen mit einem Schutzdampf als Sperrmittel versorgt wer den, der ihren Temperaturen in weitgehendstem Masse angepasst ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist ferner eine Vorrichtung auf, mittels welcher die beschriebene Ein speisung von Schutzdampf in die Labyrinthdichtung bei grossem Unterschied der Temperatur des Schutz- dampfes zu derjenigen des Gehäuses der Labyrinth dichtung ausser Betrieb gesetzt werden kann.
Die Zu dampfleitung 4 weist eine die Temperatur des Zu dampfes im Bereiche der Abzweigung der Schutz dampfleitung 13, somit die Temperatur des Schutz dampfes messende Temperaturmessvorrichtung 19 auf, das Gehäuse der Labyrinthdichtung 2 weist eine die Temperatur ihres Gehäuses messende Temperatur- messvorrichtung 20 auf, und die Temperaturmessvor- richtungen 19, 20 sind mit einer Temperaturvergleichs vorrichtung 21 verbunden.
Zwischen dieser und der Stellvorrichtung 16 des Ventils 14 besteht eine Wirkverbindung 22, derart, dass bei einem vorgegebenen Unterschied der Schutz dampftemperatur zur Temperatur des Gehäuses der Labyrinthdichtung 2 das Ventil 14 in Schliesstellung gehalten wird.
Die in Fig.2 dargestellte Dampfturbinenanlage weist eine der in Fig. 1 dargestellten Turbine entspre chende Mitteldruckturbine 1, eine Hochdruckturbine 31 sowie eine Niederdruckturbine 41 auf. Entspre chende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen, wie in Fig. 1. Die Abdampfleitung der Hoch druckturbine 31 ist über einen Zwischenüberhitzer 42 mit der Zudampfleitung 4 der Mitteldruckturbine 1 verbunden.
Das Sperrdampfnetz 10 ist durch einen Zwischenkühler 43 in zwei Abschnitte verschiedener Temperatur unterteilt.
Die Arbeitsweise der Sperrdampfversorgung der einströmseitigen Labyrinthdichtung 2 der Mitteldruck turbine 1 ist auf Grund der in Fig. 1 dargestellten Tur bine ohne weiteres verständlich. Es ist zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel auch die ein- strömseitige Labyrinthdichtung 32 der Hochdrucktur bine 31 mit Schutzdampf aus der Zudampfleitung 4 der Mitteldruckturbine 1 versorgt wird.
Diese Verein fachung ist zulässig, da die Temperatur des Zudampfes der Mitteldruckturbine 1 im wesentlichen dieselbe ist, wie diejenige des Zudampfes der Hochdruckturbine 31.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind in kei ner Weise erschöpfend, und es könnte besonders in noch mehr Turbinen aufweisenden Anlagen jede belie bige, insbesondere auch eine ausströmseitige Laby- rinthdichtung, auf die erfindungsgemässe Weise mit Schutzdampf als Sperrmittel versorgt werden.