DE102008037579A1

DE102008037579A1 - Verfahren und Vorrichtung für einen verbesserten Betrieb von Dampfturbinen bei verringerter Last

Info

Publication number: DE102008037579A1
Application number: DE102008037579A
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph Boss; Kamlesh Mundra; Douglas Carl Hofer; John Powers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-05-28
Also published as: RU2008146607A; JP2009127627A; US20090136337A1; FR2924157A1

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern eines Betriebs von Dampfturbinen (10) bei reduzierter Last bereitgestellt. Die Vorrichtung kann eine Anzahl von Niederdruckabschnitten (15, 16) und ein Durchflussmengensteuersystem (17) enthalten, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl von Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt. Das Verfahren kann die Bereitstellung einer Anzahl von Niederdruckabschnitten (15, 16), die Bereitstellung eines Durchflussmengensteuersystems (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte (15, 16) begrenzt, und den Betrieb des Durchflussmengensteuersystems (17) so, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte (15, 16) begrenzt, wenn die Last unter einem vorbestimmten Wert liegt, beinhalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Wesentlichen Dampfturbinen und insbesondere die verbesserte Leistung von Dampfturbinen bei verringerter Last, Teillast oder bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Dampfturbinen sind mechanische Vorrichtungen, die die thermische Energie von unter Druck stehendem Dampf in mechanische Rotationsarbeit umwandeln. Um den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern, enthalten große Dampfturbinen im Wesentlichen mehrere Abschnitte, wie zum Beispiel einen Hochdruckabschnitt, einen Zwischendruckabschnitt und einen Niederdruckabschnitt. Innerhalb jedes Abschnittes können mehrere Stufen in der Expansion des Dampfes verwendet werden.
Die Abschnitte großer Dampfturbinen haben verschiedene Auslegungseigenschaften, um somit die Gewinnung der größtmöglichen Energiemenge aus der Expansion des Dampfes durch die Turbinenabschnitte zu ermöglichen. Es ist übliche Praxis zu Beginn Hochdruckdampf in den Hochdruckabschnitt der Dampfturbine einzuleiten. Der den Hochdruckabschnitt der Turbine verlassende Dampf wird dann einem Zwischenerhitzer zugeführt, bevor er in einen Niederdruckabschnitt der Turbine eingeführt, wo er seine Expansion fortsetzt. In vielen Turbinen passiert der Dampf einen Zwischendruckabschnitt, bevor er in einen Niederdruckabschnitt eingeführt wird.
Aufgrund der Volumenzunahme, wenn der Dampf durch die Stufen jedes Abschnittes hindurch expandiert, muss die Ringraumfläche jeder Stufe zunehmen, um effizient die thermische Energie des Dampfes in mechanische Rotationsarbeit umzuwandeln. Diese wird erreicht, indem die Turbinenschaufeln oder Laufschaufeln von Stufe zu Stufe verlängert werden, indem der Durchmesser des Rotors, auf welchem die Schaufeln montiert sind, vergrößert wird und indem zwei oder mehr Strömungspfade parallel oder Kombinationen davon hinzugefügt werden.
Wenn zwei Strömungspfade eines Turbinenabschnittes parallel vorliegen, ist dieses als ein zweiflutiger Strömungsabschnitt bekannt. Es ist übliche Praxis, einen oder mehrere von den in einer zweiflutigen Anordnung vorliegenden Abschnitten zu haben, in welchen in einem mittleren Teilbereich des Abschnittes eintretender Dampf auf einem sich verzweigenden Strömungspfad trifft. Anschließend an den Eintritt in diesen mittleren Teilbereich von einem der Turbinenabschnitte tritt der Dampf in entgegengesetzte Richtungen aus, wobei beide Strömungen so gerichtet sind, dass sie die Turbinenwelle in derselben Richtung drehen. Somit tritt beispielsweise von oben oder unten eintretender Dampf nach links und rechts aus.
Die Wahl der einflutigen oder der zweiflutigen Niederdruckabschnittskonstruktion kann von dem Auslegungs-Dampfvolumen abhängen, das durch den Niederdruckabschnitt bei normalen Volllastbedingungen strömt. Die beste Leistung einer Niederdruckströmungspfadkonstruktion kann erzielt werden, wenn die die Schaufeln der letzten Stufe des Niederdruckabschnittes verlassende Dampfgeschwindigkeit etwa 183 m/s (600 ft/s) beträgt. Niedrigere oder höhere Geschwindigkeiten können die Leistung der Dampfturbine verschlechtern. Um die Austrittsgeschwindigkeit des Niederdruckabschnittes anzupassen, kann die Ringraumfläche der Schaufeln der letzten Stufe vergrößert oder verkleinert werden. Wenn die Dampfdruckvolumina groß genug sind, kann eine Vergrößerung der Länge der Turbinenschaufeln oder des Durchmessers des Rotors, auf welchem die Schaufeln montiert sind, nicht durchführbar oder erwünscht sein. Stattdessen kann ein zweiflutiger Abschnitt verwendet werden, um die Austrittsringraumfläche des Niederdruckabschnittes zu vergrößern. Ebenso können, wenn ein einziger zweiflutiger Niederdruckabschnitt nicht genügend Ringraumfläche bereitstellt, um angemessene Dampfaustrittsgeschwindigkeiten zu erzielen, zwei oder mehr zweiflutige Niederdruckabschnitte parallel eingesetzt werden. In Turbinen mit einer Anzahl zweiflutiger Niederdruckabschnitte können angenähert gleiche Anteile der Dampfdurchflussmenge in jeden von den zweiflutigen Niederdruckabschnitten eingeführt werden.
Dampfturbinen sind dafür ausgelegt, effizient unter normalen Volllastbetriebsbedingungen zu arbeiten. Unter einigen Umständen, wie zum Beispiel verringertem Elektrizitätsbedarf wird jedoch die Dampfdurchflussmenge zu der Turbine aus wirtschaftlichen Gründen reduziert. Wenn die Durchflussmenge unter die Auslegungsbedingungen reduziert wird, kann die Leistung des Niederdruckabschnittes der Dampfturbine erheblich aufgrund einer großen Strömungsablösung an der Nabe der Schaufeln der letzten Stufe abfallen. Die Abdampfstutzenleistung kann ebenfalls abnehmen. Der niedrige Dampfpfadwirkungsgrad und die schlechte Abdampfstutzenleistung können einen schlechten Turbinenwirkungsgrad bei reduzierter Last, Niedriglast und bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen bewirken.
Es besteht daher der Wunsch, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern des Betriebs von Dampfturbinen bei verringerter Last bereitzustellen. Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung können den Wirkungsgrad von Dampfturbinen bei derartigen Betriebsbedingungen verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine bei verringerter Last bereit, welches das Bereitstellen einer Anzahl von Niederdruckabschnitten, das Bereitstellen eines Durchflussmengensteuersystems, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte begrenzen kann, und das Betreiben des Durchflussmengensteuersystems, dass es die Dampfdurchflussmenge zu dem wenigstens einen von der Anzahl der Niederdruckabschnitte begrenzt, wenn die Last unter einem vorbestimmten Wert liegt, umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine bei reduzierter Last bereit, welches das Bereitstellen eines zweiflutigen Niederdruckabschnittes mit zwei Dampfströmungspfaden, das Bereitstellen eines Durchflussmengensteuersystems, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den zwei Strömungspfaden begrenzen kann, und den Betrieb des Durchflussmengensteuersystems, dass es die Dampfdurchflussmenge zu dem wenigstens einen von den zwei Strömungspfaden begrenzt, umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Dampfturbine bereit. Die Dampfturbine kann eine Anzahl von Niederdruckabschnitten und ein Durchflussmengensteuersystem enthalten, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl von Niederdruckabschnitten begrenzt.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden für einen Fachmann auf diesem Gebiet nach Betrachtung der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Dampfturbine mit zwei zweiflutigen Niederdruckabschnitten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung wie hierin beschrieben.
2 ist eine schematische Ansicht einer Dampfturbine mit drei zweiflutigen Niederdruckabschnitten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung wie hierin beschrieben.
3 ist eine schematische Ansicht einer Dampfturbine mit einem zweiflutigen Niederdruckabschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung wie hierin beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente durchgängig durch die verschiedenen Ansichten bezeichnen, stellt 1 eine schematische Ansicht einer Dampfturbine 10 einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar. Unter Druck stehender Dampf wird der Turbine 10 aus einer Dampfquelle 11, wie zum Beispiel einem Kessel, zugeführt. Energiequellen für die Erzeugung des Dampfes können fossilen Brennstoff, nukleare, geothermische, solarthermische, elektrische und Biomassenenergiequellen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Dampf wird zuerst in einen Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 10 eingeführt. Nachdem die Dampfdurch flussmenge den Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 10 verlässt, kann die Durchflussmenge zu einem Zwischenerhitzer 13 weiter strömen, wo zusätzliche thermische Energie hinzugefügt werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann der Dampf wieder einem Kessel zugeführt werden, wo eine zusätzliche Überhitzungswärme zuführt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann der Dampf in einen Feuchtigkeitsabscheider eingeführt werden, um jede sich in dem Dampf in dem Hochdruckabschnitt der Turbine bildende Feuchtigkeit zu entfernen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Dampf in einen Zwischendruckabschnitt übergehen, nachdem die Dampfdurchflussmenge den Überhitzer 13 verlässt.
Nachdem die Dampfdurchflussmenge den Überhitzer 13 verlässt, kann ein Überleitungsrohr 14 die Dampfdurchflussmenge zu einem ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15 und einem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 leiten. Ein Durchflussmengensteuersystem 17 kann vorgesehen sein, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu beiden von den zwei Niederdruckabschnitten begrenzen kann.
Das Durchflussmengensteuersystem 17 kann ein erstes Ventil 18 enthalten, das sich an dem Einlass des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 befindet, und ein zweites Ventil 19, das sich an dem Einlass des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 befindet. In speziellen Ausführungsformen kann das Durchflussmengensteuersystem 17 jede beliebige Vorrichtung enthalten, die die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl von Niederdruckabschnitten durch Schließen oder teilweises Verschließen des Strömungspfades des Dampfes zu wenigstens einem von den Niederdruckabschnitten regeln, anhalten oder steuern kann. Beispielsweise kann das Durchflussmengensteuersystem 17 ein Drosselklappenventil, ein Tellerventil, oder eine Hängeklappe oder ein anderes bewegliches Teil ent halten, das den Dampfströmungspfad verschließt oder verändert. In einer weiteren Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 nur ein Ventil enthalten, das an dem Einlass von einem der Niederdruckabschnitte angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 ein Ventil enthalten, das zwischen dem Einlass des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 und dem Einlass des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 angeordnet ist.
Im Betrieb kann bei Bedingungen bei reduzierter Last, Niederlast oder bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen die Leistung des Niederdruckabschnittes der Dampfturbine 10 erheblich abfallen. Um den Turbinenwirkungsgrad bei derartigen Bedingungen zu verbessern, kann das Durchflussmengensteuersystem 17 so betrieben werden, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte begrenzt. Wenn die Dampfdurchflussmenge unter die Auslegungsbedingungen oder unter einen vorbestimmten Wert verringert wird, kann das Durchflussmengensteuersystem 17 die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den zwei zweiflutigen Niederdruckabschnitten begrenzen. Die vorbestimmte Last, bei welcher eine Einschränkung der Durchflussmenge beginnt, ist eine Funktion der speziellen Auslegung und der Betriebsbedingungen. Im Allgemeinen ist diese Last so gewählt, dass die Gesamtausgangsleistung des Niederdruckabschnittes maximiert wird.
Beispielsweise kann das zweite Ventil 19 deutlich geschlossen werden, um die Durchflussmenge durch den zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 zu begrenzen. In speziellen Ausführungsformen kann man einen ausreichende Dampfdurchflussmenge durch das zweite Ventil 19 strömen lassen, um eine Ventilationsverlusterhitzung in dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 zu verhindern. Die Beschränkung der Durchflussmenge zu dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 kann eine entsprechende Zunahme in der Durchflussmenge durch den ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15 bewirken, und dadurch den Wirkungsgrad des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 erhöhen. Die Erhöhung des Wirkungsgrades des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 erhöht den Gesamtwirkungsgrad des Niederdruckabschnittes der Dampfturbine 10 bei Bedingungen reduzierter Last, Niedriglast und bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 so betrieben werden, dass es eine Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den Niederdruckabschnitten leitet, der ausreicht, um eine Dampfaustrittsgeschwindigkeit aus dem Niederdruckabschnitt zwischen etwa 152 m/s und etwa 213 m/s (500 ft/s und etwa 700 ft/s) zu erzeugen. Der spezifische Strömungsgeschwindigkeitsbereich kann mit der Größe und Konfiguration der Turbine insgesamt variieren. Die relative Dampfdurchflussmenge durch die zwei zweiflutigen Niederdruckabschnitte kann unter Verwendung des Durchflussmengensteuersystems 17 angepasst werden, um den Gesamtturbinenwirkungsgrad zu maximieren.
Nachdem der Dampf jedes Strömungsende des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 und des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 verlässt, kann er an einem Kondensator 20 ausgegeben oder anderweitig genutzt werden.
2 stellt eine schematische Ansicht einer Dampfturbine 27 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar. Anstelle der zwei zweiflutigen Niederdruckabschnitte von 1 kann die Dampfturbine von 2 drei zweiflutige Niederdruckabschnitte enthalten. Unter Druck stehender Dampf wird der Turbine 27 von der Dampfquelle 11 zugeführt. Der Dampf wird zu Beginn in den Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 27 eingeführt. Nachdem die Dampfdurchflussmenge den Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 27 verlässt, kann sie dem Zwischenerhitzer 13 zugeführt werden, wo zusätzliche Wärmeenergie hinzugefügt wird. Nachdem die Dampfdurchflussmenge den Überhitzer 13 verlässt, führt das Verbindungsrohr 14 die Dampfdurchflussmenge zu dem ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15, dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 und dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21. Das Durchflussmengensteuersystem 17 kann dafür vorgesehen sein, die Dampfdurchflussmenge zu jedem der drei Niederdruckabschnitte zu steuern. In einer weiteren Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 nur so betreibbar sein, dass es die Dampfdurchflussmenge zu einem oder zwei von der Anzahl der Niederdruckabschnitte steuert. Das Durchflussmengensteuersystem 17 kann das erste Ventil 18 beinhalten, das an dem Einlass des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 angeordnet ist, das zweite Ventil 19, das sich an dem Einlass des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 befindet und ein drittes Ventil 22, das sich an dem Einlass des dritten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 21 befindet.
Im Betrieb begrenzt das Durchflussmengensteuersystem 17 bei Bedingungen reduzierter Last, Niedriglast und oder bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den drei zweiflutigen Niederdruckabschnitten. Beispielsweise kann das dritte Ventil 22 ziemlich geschlossen werden, um die Durchflussmenge zu dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 zu begrenzen. In speziellen Ausführungsformen kann man eine ausreichende Dampfdurchflussmenge durch das dritte Ventil 21 strömen lassen, um eine Ventilationsverlusterhitzung in dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 zu verhindern. Die Be grenzung der Dampfdurchflussmenge zu dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 kann eine entsprechende Erhöhung in der Durchflussmenge zu dem ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15 und dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 bewirken, und dadurch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 und des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 bewirken. Diese Erhöhung im Wirkungsgrad des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 und des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 kann den Gesamtwirkungsgrad des Niederdruckabschnittes der Dampfturbine 27 bei Bedingungen verringerter Last, Niedriglast und bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen erhöhen.
In einer weiteren Ausführungsform können sowohl das zweite Ventil 19 als auch das dritte Ventil 22 ziemlich geschlossen werden, um die Durchflussmenge zu dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 und dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 zu begrenzen. In speziellen Ausführungsformen kann man eine ausreichende Dampfdurchflussmenge durch das zweite Ventil 19 und das dritte Ventil 21 strömen lassen, um eine Ventilationsverlusterhitzung in dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 und dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 zu verhindern. Die Begrenzung der Dampfdurchflussmenge zu dem zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 16 und dem dritten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 21 kann eine entsprechende Erhöhung in der Durchflussmenge zu dem ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15 bewirken, und dadurch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 bewirken. Diese Erhöhung im Wirkungsgrad des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 kann den Gesamtwirkungsgrad des Niederdruckabschnittes der Dampfturbine 27 bei Bedingungen verringerter Last, Niedriglast und bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen erhöhen.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 so betrieben werden, dass es eine Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den Niederdruckabschnitten leitet, der ausreicht, um eine Dampfaustrittsgeschwindigkeit aus dem Niederdruckabschnitt zwischen etwa 152 m/s und etwa 213 m/s (500 ft/s und etwa 700 ft/s) zu erzeugen. Der spezifische Strömungsgeschwindigkeitsbereich kann mit der Größe und Konfiguration der Turbine insgesamt variieren. Die relative Dampfdurchflussmenge durch die drei zweiflutigen Niederdruckabschnitte kann unter Verwendung des Durchflussmengensteuersystems 17 angepasst werden, um den Gesamtturbinenwirkungsgrad zu maximieren. Nachdem der Dampf jedes Strömungsende des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15, des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 und des dritten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 21 verlässt, kann er an einem Kondensator 20 ausgegeben oder anderweitig genutzt werden.
3 stellt eine schematische Ansicht einer Dampfturbine 28 mit einem zweiflutigen Niederdruckabschnitte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar. Unter Druck stehender Dampf kann der Turbine 28 von der Dampfquelle 11 zugeführt werden. Der Dampf wird zu Beginn in den Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 27 eingeführt. Nachdem die Dampfdurchflussmenge den Hochdruckabschnitt 12 der Turbine 28 verlässt, kann sie dem Zwischenerhitzer 13 zugeführt werden, wo zusätzliche Wärmeenergie hinzugefügt wird. Nachdem die Dampfdurchflussmenge den Überhitzer 13 verlässt, kann das Verbindungsrohr 14 die Dampfdurchflussmenge dem ersten zweiflutigen Niederdruckabschnitt 15, zuführen. Der zweiflutige Niederdruckabschnitt 15 kann einen ersten Dampfströmungspfad 23 und einen zweiten Dampfströmungspfad 24 enthalten. Das Durchflussmengensteuersystem 17 kann dafür vorgesehen sein, die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den zwei Strömungspfaden zu begrenzen. Das Durchflussmengensteuersystem 17 kann ein erstes Ventil 25, das sich an dem Einlass des ersten Strömungspfades 23 befindet, und ein zweites Ventil 25, das sich an dem Einlass des zweiten Strömungspfades 24 befindet, enthalten.
Im Betrieb begrenzt das Durchflussmengensteuersystem 17 bei Bedingungen reduzierter Last, Niedriglast und oder bei in der Auslegung nicht vorgesehenen Betriebsbedingungen die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den zwei Strömungspfaden. Beispielsweise kann das zweite Ventil 26 ziemlich geschlossen werden, um die Durchflussmenge zu dem zweiten Strömungspfad 24 zu begrenzen. In speziellen Ausführungsformen kann man eine ausreichende Dampfdurchflussmenge durch das zweite Ventil 26 strömen lassen, um eine Ventilationsverlusterhitzung in dem zweiten Strömungspfad 24 zu verhindern. Die Begrenzung der Dampfdurchflussmenge zu dem zweiten Strömungspfad 24 kann eine entsprechende Erhöhung in der Durchflussmenge zu dem ersten Strömungspfad 23 bewirken, und dadurch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 und des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 16 bewirken.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Durchflussmengensteuersystem 17 so betrieben werden, dass es eine Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem Strömungspfad leitet, der ausreicht, um eine Dampfaustrittsgeschwindigkeit aus dem Strömungspfad zwischen etwa 152 m/s und etwa 213 m/s (500 ft/s und etwa 700 ft/s) zu erzeugen. Der spezifische Strömungsgeschwindigkeitsbereich kann mit der Größe und Konfiguration der Turbine 28 insgesamt variieren. Die relative Dampfdurchflussmenge durch die zwei Strömungspfade kann unter Verwendung des Durch flussmengensteuersystems 17 angepasst werden, um den Gesamtturbinenwirkungsgrad zu maximieren. Nachdem der Dampf jedes Strömungsende des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15, des ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes 15 verlässt, kann er an einem Kondensator 20 ausgegeben oder anderweitig genutzt werden.
Es dürfte sich verstehen, dass Vorstehendes nur die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betrifft, und dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen hierin ohne Abweichung von dem allgemeinen Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung gemäß Definition durch die nachstehenden Ansprüche und deren Äquivalente ausgeführt werden können.
Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern eines Betriebs von Dampfturbinen 10 bei reduzierter Last bereitgestellt. Die Vorrichtung kann eine Anzahl von Niederdruckabschnitten 15, 16 und ein Durchflussmengensteuersystem 17 enthalten, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl von Niederdruckabschnitten 15, 16 begrenzt. Das Verfahren kann die Bereitstellung einer Anzahl von Niederdruckabschnitten 15, 16, die Bereitstellung eines Durchflussmengensteuersystems 17, das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte 15, 16 begrenzt, und den Betrieb des Durchflussmengensteuersystems 17 so, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von der Anzahl der Niederdruckabschnitte 15, 16 begrenzt, wenn die Last unter einem vorbestimmten Wert liegt, beinhalten.

10: Dampfturbine
11: Dampfquelle
12: Hochdruckabschnitt
13: Zwischenüberhitzer
14: Verbindungsleitung
15: Erster zweiflutiger Niederdruckabschnitt
16: Zweiter zweiflutiger Niederdruckabschnitt
17: Durchflussmengensteuersystem
18: Erstes Ventil
19: Zweites Ventil
20: Kondensator
21: Dritter zweiflutiger Niederdruckabschnitt
22: Drittes Ventil
23: Erster Dampfströmungspfad
24: Zweiter Dampfströmungspfad
25: Erstes Ventil
26: Zweites Ventil
27: Dampfturbine
28: Dampfturbine

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine (10) bei reduzierter Last, mit den Schritten: Bereitstellen mehrerer Niederdruckabschnitte (15, 16); Bereitstellen eines Durchflussmengensteuersystems (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem (15) von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt; und Betreiben des Durchflussmengensteuersystems (17) so, dass es die Dampfdurchflussmenge zu dem wenigstens einem (15) von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt, wenn die Last unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bereitstellung mehrere Niederdruckabschnitte die Bereitstellung von zwei zweiflutigen Niederdruckabschnitten (15, 16) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bereitstellung mehrere Niederdruckabschnitte die Bereitstellung von drei zweiflutigen Niederdruckabschnitten (15, 16) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bereitstellung eines Durchflussmengensteuersystems (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt, den Schritt der Bereitstellung wenigstens eines Ventils (18) aufweist, das an dem Einlass von dem wenigstens einen (15) von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Bereitstellung eines Durchflussmengensteuersystems (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt, den Schritt der Bereitstellung eines Ventils (18) aufweist, das zwischen dem Einlass eines ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (15) und dem Einlass eines zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (16) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Bereitstellung eines Durchflussmengensteuersystems (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt, den Schritt der Bereitstellung eines Ventils (18), das zwischen dem Einlass eines ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (15) angeordnet ist, und eines zweiten Ventils (19), das an dem Einlass des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (16) angeordnet ist, aufweist.
Dampfturbine (10), aufweisend: mehrere Niederdruckabschnitte (15, 16); und ein Durchflussmengensteuersystem (17), das so betrieben werden kann, dass es die Dampfdurchflussmenge zu wenigstens einem (15) von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) begrenzt.
Dampfturbine nach Anspruch 7, wobei das Durchflussmengensteuersystem (17) wenigstens ein Ventil (18) aufweist, das an dem Einlass des wenigstens einen (15) von den mehreren Niederdruckabschnitten (15, 16) angeordnet ist.
Dampfturbine nach Anspruch 8, wobei das Durchflussmengensteuersystem (17) ein Ventil (18) aufweist, das zwischen dem Einlass eines ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (15) und dem Einlass eines zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (16) angeordnet ist.
Dampfturbine nach Anspruch 9, wobei das Durchflussmengensteuersystem (17) ein erstes Ventil (18), das an dem Einlass eines ersten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (15) angeordnet ist, und ein zweites Ventil (19), das an dem Einlass des zweiten zweiflutigen Niederdruckabschnittes (16) angeordnet ist, aufweist.