CH449054A - Verfahren zum thermischen Schutz von Labyrinthdichtungen an Dampfturbinen und Anlage zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum thermischen Schutz von Labyrinthdichtungen an Dampfturbinen und Anlage zur Ausführung des Verfahrens

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CH449054A
CH449054A CH950966A CH950966A CH449054A CH 449054 A CH449054 A CH 449054A CH 950966 A CH950966 A CH 950966A CH 950966 A CH950966 A CH 950966A CH 449054 A CH449054 A CH 449054A
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steam
labyrinth seal
sealing
temperature
pressure
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CH950966A
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Meiners Karsten Ing Dr
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Escher Wyss Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F01D11/06Control thereof

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description


  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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum thermischen Schutz von Laby- rinthdichtungen an Dampfturbinen, die mit einem Sperrdampfnetz verbunden sind, dadurch gekennzeich net, dass bei Druckgefälle von der Sperrdampfkammer der Labyrinthdichtung gegen das Turbineninnere dem Arbehsdampfkreislauf an einer Stelle,
    wo der Arbeits dampf im wesentlichen die gleiche Temperatur auf weist wie auf der Innenseite der Labyrinthdichtung mindestens ein für die Sperrdampfversorgung der Labyrinthdichtung genügender Schutzdampfstrom ent nommen und in die Sperrdampfkammer eingebracht wird.
    II. Dampfturbinenanlage mit Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrdampfkammer (7) der Labyrinthdichtung (2) mittels einer Schutz dampfleitung (13) über ein Ventil (14) mit einer Arbeitsdampfleitung (4) verbunden ist, in welcher der Arbeitsdampf im wesentlichen die gleiche Temperatur aufweist wie auf der Innenseite der Labyrinthdichtung. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Dampfturbinenanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzdampfleitung (13) mit der der Labyrinthdichtung (2) zugeordneten Arbeitsdampfleitung (4) verbunden ist.
    2. Dampfturbinenanlage nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) eine Stellvorrichtung (16) aufweist, welche mit einer den Druck in einer zwischen der Sperrdampfkammer (7) und dem Turbineninnern gelegenen Kammer (8) der Labyrinthdichtung (2) messenden Druckmessvorrich- tung (17) in Wirkverbindung (18) steht, derart, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen, im Bereiche des Dampfdruckes im Sperrdampfnetz (10) liegenden Druckes das Ventil (14) geöffnet, bei Überschreiten aber geschlossen ist.
    3. Dampfturbinenanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Temperatur des Labyrinthdichtungsgehäuses und eine die Temperatur des Schutzdampfes messende Temperaturmessvorrich- tung (19, 20) sowie eine den Unterschied dieser Tem peraturen messende Temperaturvergleichsvorrichtung (21) vorgesehen sind, wobei die Temperaturvergleichs- vorrichtung (21) mit der Stellvorrichtung (16) des Ventils (14) in Wirkverbindung (22) steht, derart, dass das Ventil (14) bei einem vorgegebenen Unterschied der beiden Temperaturen zueinander in Schliesstellung gehalten wird.
CH950966A 1966-06-30 1966-06-30 Verfahren zum thermischen Schutz von Labyrinthdichtungen an Dampfturbinen und Anlage zur Ausführung des Verfahrens CH449054A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2620600A1 (de) * 2012-01-25 2013-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Dampfkraftanlage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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