CH671807A5

CH671807A5 -

Info

Publication number: CH671807A5
Application number: CH313386A
Authority: CH
Inventors: Jury Evgenievich Makhovko; Nikolai Alexeevich Sorokin; Vladislav Grigorievich Kubarev; Mikhail Yakovlevich Itskovich; Alexandr Alexandrovi Mikhailov
Original assignee: Proizv Ob Turbostroenia
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1989-09-29
Also published as: DE3628058C2; GB8619544D0; DE3628058A1; FR2602824A1; GB2193764B; GB2193764A; FR2602824B1

Description

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PATENTANSPRUCH Verfahren zum Anfahren èiner Dampfturbine aus dem kalten Zustand, bei dem eine Läuferdrehvorrichtung angelassen wird, innerhalb eines Kondensators (5) ein Vakuum aufgenommen, die Vakuumanlage auf Dichtheit geprüft, die Läufer und die Turbinengehäuse (2,3) durch Zufuhr von Dampf unter Überdruck bis zu einer Temperatur durchwärmt werden, die der oberen Grenze der Kaltbruchfestigkeit des Metalls der Läufer entspricht und die Drehzahl der Turbinenwelle (1) bis auf die Nenndrehzahl gesteigert wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anlassen der Läuferdrehvorrichtung, jedoch vor der Aufnahme des Vakuums innerhalb des Kondensators (5), die Läufer und die Turbinengehäuse (2,3) mit Dampf durchwärmt werden, der aus einer fremden Dampf quelle bei einem von der Festigkeit des Kondensators (5) abhängigen Überdruck zugeführt wird, wobei gleichzeitig die Dichtheit der Vakuumanlage geprüft wird, wonach das Vakuum innerhalb des Kondensators aufgenommen und die Drehzahl der Turbinenwelle (1) bis auf die Nenndrehzahl gesteigert wird. PATENT CLAIM Process for starting a steam turbine from the cold state, in which a rotor rotating device is started, a vacuum is taken up within a condenser (5), the vacuum system is checked for leaks, the rotor and the turbine housing (2,3) by supplying steam under excess pressure are heated to a temperature which corresponds to the upper limit of the cold break strength of the metal of the rotor and the speed of the turbine shaft (1) is increased to the nominal speed, characterized in that after starting the rotor rotating device, but before the vacuum is applied within the condenser (5), the rotor and the turbine housing (2,3) are heated with steam which is supplied from an external steam source at an overpressure dependent on the strength of the condenser (5), the tightness of the vacuum system being checked at the same time , after which the vacuum is taken up inside the condenser and the speed of the turbine ll (1) is increased to the nominal speed.

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren von Dampfturbinen aus dem kalten Zustand gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches. The present invention relates to a method for starting steam turbines from the cold state according to the preamble of the claim.

Am zweckmässigsten ist das erfindungsgemässe Anfahrverfahren sowohl für neu zu entwerfende als auch für in Betrieb befindliche Dampfturbinen anwendbar, die zur Erzeugung elektrischer Leistung bestimmt sind. The start-up method according to the invention is most expediently applicable both for newly designed steam turbines and for steam turbines which are in operation and which are intended for generating electrical power.

Es ist ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zustand bekannt, bei dem zuerst die Dichtheit der Vakuumanlage durch Füllen ihres Kondensators mit Wasser nach einer vorhergehenden Verstärkung der Konden-satorabstützung durch Zusatzabstützungen in der Zeitperiode vor dem Kesselanheizen geprüft wird. Nach der Dichtprüfung der Vakuumanlage wird das Wasser aus dem Kondensator herausgeleitet und der Kondensator von den Zusatzabstützungen befreit. Hiernach wird die Läuferdrehvorrich-tung angefahren, ein Vakuum im Kondensator aufgenommen und eine teilweise Steigerung der Drehzahlen erreicht. Bei Teildrehzahlen, die jene der Läuferdrehvorrichtung übersteigen, jedoch geringer als die Nenndrehzahl sind, wird eine Durchwärmung der Läufer und der Turbinengehäuse mit dem aus dem Kessel zuströmenden Dampf bis auf eine Temperatur vorgenommen, die der oberen Grenze der Kaltbruchfestigkeit des Metalls entspricht, aus welchem die Läufer hergestellt sind. Gleichzeitig mit der Durchwärmung wird auch eine mittelbare Kontrolle des Wärmezustandes der Läufer nach der Metalltemperatur der Turbinengehäuse durchgeführt. Hiernach lässt man die Turbinenwelle auf Touren bis auf die Nenndrehzahl kommen (s. beispielsweise «Wärmemässige Anleitung zum Anfahren aus unterschiedlichen Wärmezuständen und zum Stillsetzen eines Blockaggregats von 300 MW Leistung mit der Turbine K-300 240 LMS», CPO ORGRES, 1975, Moskau, SS. 11 und 12). A method for starting a steam turbine from the cold state is known, in which the tightness of the vacuum system is first checked by filling its condenser with water after a prior reinforcement of the capacitor support by additional supports in the period before the boiler is heated up. After the leak test of the vacuum system, the water is led out of the condenser and the condenser is freed from the additional supports. After that, the rotor rotating device is started up, a vacuum is taken up in the condenser and a partial increase in the speeds is achieved. At partial speeds which exceed those of the rotor rotating device but are lower than the nominal speed, the rotor and the turbine housing are heated with the steam flowing from the boiler to a temperature which corresponds to the upper limit of the cold break strength of the metal from which the Runners are made. Simultaneously with the warming-up, an indirect check of the heat status of the rotor is carried out according to the metal temperature of the turbine housing. After this, the turbine shaft is revved up to the nominal speed (see, for example, «Warm instructions for starting from different heat conditions and for stopping a block assembly of 300 MW output with the K-300 240 LMS turbine», CPO ORGRES, 1975, Moscow, Pp. 11 and 12).

Bei diesem Anfahrverfahren wird die Dichtheit bezüglich Vakuum nur bis zum Füllstand des Wassers geprüft. Alle oberhalb des Wasserfüllstandes befindlichen Bauteile bleiben ungeprüft. Ausserdem wird die Turbinenwelle bei einem solchen Anfahren erst nach beendetem Halten auf Teildrehzahlen bis auf diè Nenndrehzahl gebracht, was die Anfahrzeit des Turbinensatzes wesentlich verlängert und zu erhöhten Anlassverlusten an Brennstoff führt, sowie demzufolge eine unzureichende Erzeugung der elektrischen Leistung während des Laufs mit den Teildrehzahlen verursacht. With this start-up procedure, the tightness with regard to vacuum is only checked up to the level of the water. All components above the water level remain unchecked. In addition, the turbine shaft is only brought up to the nominal speed when the engine is stopped, which significantly increases the start-up time of the turbine set and leads to increased starting losses in fuel, and consequently causes inadequate generation of electrical power during the run at the partial speed .

. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zustand zu entwickeln, bei dem die Durchwärmung der Läufer und der Turbinengehäuse, die Aufnahme eines Vakuums im Kondensator, Steigerung der Drehzahlen der Turbinenwelle bis auf die Nenndrehzahl derart verlaufen, dass dadurch die Anfahrzeit des Turbinensatzes wesentlich verkürzt wird. . The invention has for its object to develop such a method for starting a steam turbine from the cold state, in which the heating of the rotor and the turbine housing, the absorption of a vacuum in the condenser, increasing the speeds of the turbine shaft up to the nominal speed are such that this significantly shortens the start-up time of the turbine set.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass beim vorgeschlagenen Verfahren die im Kennzeichen des Patentanspruches umschriebenen Schritte durchgeführt werden. The object is achieved in that the steps described in the characterizing part of the patent claim are carried out in the proposed method.

Das gemäss dem vorliegenden Verfahren durchgeführte Anfahren der Dampfturbine aus dem kalten Zustand ermöglicht eine zusätzliche Stromerzeugung durch eine bedeutende Verkürzung der Anfahrzeit beim Anfahren der Dampfturbine und erlaubt folglich, auch die Brennstoffverluste während des Anfahrens herabzusetzen. Starting up the steam turbine from the cold state in accordance with the present method enables additional power generation by significantly reducing the start-up time when starting up the steam turbine and consequently also allows the fuel losses during start-up to be reduced.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine beigelegte Zeichnung beschrieben, in der ein Teil der wärmetechnischen Schaltung einer Dampfturbine schematisch dargestellt ist, die eine Mittel- und eine Niederdruckstufe, sowie eine Vakuumanlage aufweist. An embodiment of the present invention is described below with reference to an accompanying drawing, in which a part of the thermal circuit of a steam turbine is shown schematically, which has a medium and a low pressure stage, and a vacuum system.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Anfahren der Dampfturbine soll hier anhand des Anfahrens einer Dampfturbine ausführlich beschrieben werden, die eine Welle 1 mit einer an dieser angeordneten Mitteldruckstufe und einer Niederdruckstufe 2 bzw. 3 aufweist (der Kessel und die Hochdruckstufe sind in der Schaltung nicht dargestellt). An den Stirnwänden der Zylinder oder Stufengehäuse 2 und 3 sind Aussenstopfbuchsen 4 angebracht. The method according to the invention for starting the steam turbine will be described in detail here with reference to starting a steam turbine which has a shaft 1 with a medium pressure stage arranged thereon and a low pressure stage 2 or 3 (the boiler and the high pressure stage are not shown in the circuit). On the end walls of the cylinders or stage housings 2 and 3, outer glands 4 are attached.

Die Niederdruckstufe 3 kommuniziert mit einem Kondensator 5, welcher seinerseits an einen Ejektor 6 angeschlossen ist. Die Niederdruckstufe 3 ist mit Sicherheitsventilen 7 ausgerüstet. The low pressure stage 3 communicates with a condenser 5, which in turn is connected to an ejector 6. The low pressure stage 3 is equipped with safety valves 7.

Durch den Kondensator 5 wird mit einer Pumpe 8 über eine Wasserleitung 9 gefördertes Wasser hindurchgepumpt. Water pumped through a condenser 5 is pumped through a condenser 5 via a water pipe 9.

Aus dem Kondensator 5 wird das Kondensat mittels Kondensatpumpen 10 über einen Stopfbuchsenvorwärmer 11 ausgepumpt, der einen eigenen Ejektor 12 besitzt. The condensate is pumped out of the condenser 5 by means of condensate pumps 10 via a stuffing box preheater 11 which has its own ejector 12.

Aus dem Stopfbuchsenvorwärmer 11 tritt das Kondensat über eine Absperrarmatur 13 in ein Regenerationssystem oder in ein Rücklaufsystem des Kondensats durch eine Rohrleitung 14 in den Kondensator 5 zurück. The condensate returns from the stuffing box preheater 11 via a shut-off valve 13 into a regeneration system or into a condensate return system through a pipeline 14 into the condenser 5.

Das Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches aus den Aussenstopfbuchsen 4 erfolgt über Rohrleitungen 15 in den Stopfbuchsenvorwärmer 11. The steam-air mixture is drawn off from the outer glands 4 via pipes 15 into the gland preheater 11.

Der Dampf aus der nicht abgebildeten fremden Dampfquelle gelangt über eine Rohrleitung 16 zu den Aussenstopfbuchsen 4 und durch eine Rohrleitung 17 über eine Absperrarmatur 18 und einen Regler 19 in eine Leitung 20 zur Entnahme des Dampfes aus der Mitteldruckstufe 2. Die Stelle des Anschlusses der Rohrleitung 17 an die Leitung 20 liegt zwischen einer Absperrarmatur 21 der Dampfentnahmelei-tung 20 und der Mitteldruckstufe 2. The steam from the external steam source, not shown, passes through a pipe 16 to the outer glands 4 and through a pipe 17 via a shut-off valve 18 and a regulator 19 into a pipe 20 for removing the steam from the medium pressure stage 2. The location of the connection of the pipe 17 to the line 20 lies between a shut-off valve 21 of the steam extraction line 20 and the medium pressure stage 2.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird wie folgt durchgeführt. The method according to the invention is carried out as follows.

Zum Durchwärmen der Welle 1 und der Stufengehäuse 2, 3 bei der angelassenen Wellendrehvorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt), wird der Dampf aus einer (nicht abgebildeten) fremden Dampf quelle über die Rohrleitung 16 den Aussenstopfbuchsen 4 der Stufen 2,3 zugeführt und bei abgestelltem Ejektor 6 werden die Umwälzpumpe 8 und die Kondensatpumpen 10 eingeschaltet. Dabei tritt auch der Stopfbuchsenvorwärmer 11 mit seinem Ejektor 12 gleichzeitig mit dem Einschalten der Rücklaufleitung 14 und Öffnen deren Absperrarmatur 13 in Funktion. For heating the shaft 1 and the stage housing 2, 3 in the annealed shaft rotating device (not shown in the drawing), the steam from a (not shown) external steam source via the pipe 16 is fed to the outer glands 4 of the stages 2,3 and at When the ejector 6 is switched off, the circulation pump 8 and the condensate pumps 10 are switched on. The stuffing box preheater 11 with its ejector 12 also functions when the return line 14 is switched on and the shut-off valve 13 is opened.

Somit ist die Vakuumanlage zur Aufnahme des Heiz2 The vacuum system is therefore used to hold the Heiz2

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

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dampfes aus der fremden Dampfquelle vorbereitet. Zur Zufuhr dieses Dampfes wird zunächst die Absperrarmatur 18 in der Rohrleitung 17 bei der geschlossenen Absperrarmatur 21 geöffnet und durch den Regler 19 ein Gesamtdruck in den Stufen 2,3 eingestellt und konstant gehalten, wobei der zulässige Wert dieses Gesamtdrucks durch die Festigkeit des Kondensators 5 bedingt ist. Falls der Gesamtdruck den zulässigen Wert übersteigt, sprechen die Sicherheitsventile 7 an der Niederdruckstufe 3 an. prepared steam from the foreign steam source. To supply this steam, the shut-off valve 18 in the pipeline 17 is first opened when the shut-off valve 21 is closed, and a total pressure in the stages 2, 3 is set and kept constant by the controller 19, the permissible value of this total pressure being dependent on the strength of the condenser 5 is. If the total pressure exceeds the permissible value, the safety valves 7 respond at the low pressure stage 3.

Somit beginnt die Durchwärmung, in deren Verlauf die in den Stufen 2,3 befindliche Luft durch den Dampf in den Kondensator 5 verdrängt wird, während in der ganzen Vakuumanlage der partielle Dampfdruck zunimmt. Sobald der partielle Dampfdruck die Grösse des atmosphärischen Drucks übertrifft, erfolgt die Prüfung der Dichtheit der Vakuumanlage mit dem Dampf, weil undichte Stellen sich durch Dampfaustritt zu erkennen geben. Dabei erreicht der partielle Dampfdruck eine konstante Grösse. The heating process thus begins, in the course of which the air located in stages 2, 3 is displaced by the steam into the condenser 5, while the partial steam pressure increases in the entire vacuum system. As soon as the partial vapor pressure exceeds the size of the atmospheric pressure, the tightness of the vacuum system is checked with the steam, because leaks can be identified by the steam escaping. The partial vapor pressure reaches a constant size.

Da der partielle Dampfdruck in der beheizten Mitteldruckstufe 2 maximal ist, kommt die Sättigungstemperatur, die diesem Druck entspricht jener Temperatur nahe, die der oberen Grenze der Kaltbruchfestigkeit des Werkstoffes des Läufers in dieser Stufe 2 entspricht. Since the partial vapor pressure is maximum in the heated medium pressure stage 2, the saturation temperature, which corresponds to this pressure, comes close to the temperature which corresponds to the upper limit of the cold break strength of the material of the rotor in this stage 2.

Während der Durchwärmung wird eine mittelbare Kontrolle des Wärmezustandes der Läufer durchgeführt. Die 5 Durchwärmung endet, sobald die Metalltemperatur des Läufers der Mitteldruckstufe 2 den Wert der Sättigungstemperatur erreicht. During the warming up, an indirect check of the heat status of the runners is carried out. The 5 warming ends as soon as the metal temperature of the rotor of medium pressure level 2 reaches the value of the saturation temperature.

Hiernach wird der Ejektor 6 eingeschaltet und das Vakuum im Kondensator 5 aufgenommen. Nach der 10 erfolgten Vakuumaufnahme wird das Anheizen des in der Zeichnung nicht mitabgebildeten Kessels für den Kondensator 5 durchgeführt. Nachdem die erforderlichen Dampfwerte am Eintritt in die Turbine erreicht sind, wird der Dampf aus dem Kessel in die Mitteldruckstufe 2 geleitet, und 15 man lässt die Welle 1 auf Touren kommen, unter vorhergehender Schliessung der Rohrleitung 17 durch die Absperrarmatur 18. Da die Welle 1 vor der Beschleunigung auf höhere Drehzahlen durchwärmt wird, kann die Steigerung der Drehzahl bis auf die Nenndrehzahl unmittelbar ab der Drehzahl 20 erfolgen, die sich durch die Läuferdrehvorrichtung ergibt, d. h. ohne Verzögerung für die Durchwärmung der Welle 1 bei deren Drehung mit dazwischen liegenden Drehzahlen. The ejector 6 is then switched on and the vacuum in the condenser 5 is recorded. After the vacuum has been taken, the heating of the boiler for the condenser 5, which is not shown in the drawing, is carried out. After the required steam values have been reached at the inlet to the turbine, the steam is passed from the boiler into the medium pressure stage 2, and the shaft 1 is revved up, with the pipeline 17 previously being closed by the shut-off valve 18. Since the shaft 1 is heated to higher speeds before acceleration, the increase in speed to the nominal speed can take place immediately from speed 20, which results from the rotor rotating device, i. H. without delay for the warming of shaft 1 when rotating with intermediate speeds.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings