DE102009059224A1 - Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine - Google Patents

Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine Download PDF

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Abstract

Eine Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine (105, 305) kompensiert den Längsdruck (160, 260) der Hochdruck-Dampfturbine (110, 210) mit dem Längsdruck (265) der Niederdruck-Dampfturbine (120, 220) und ermöglicht dadurch eine Reduktion der Größe der Drucklager. Es können höhere Stufenreaktionen in beiden Turbinen berücksichtigt werden, weil sie mit dem Gegenstrom kompensiert werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad des Dampfpfads ermöglicht wird. Es kann ein Gegenstrom durch eine Überströmleitung (180) oder durch Verwendung eines Hochdruck-Doppelmantels (211, 212) hergestellt werden.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Dampfturbinen und insbesondere Dampfflusseinrichtungen im Inneren der Dampfturbinen zur Längsdruckminimierung.
  • Heutzutage werden große Dampfturbinen für große Kombizyklus-Kraftwerksysteme verwendet, die eine Dampfturbine und eine Gasturbine aufweisen, die gemeinsam einen elektrischen Generator als die Last antreiben. Es sind viele Ausgestaltungen für Gasturbinen und Dampfturbinen in einem Kombizyklus vorgeschlagen worden. Ein Kombizyklus ist ein integrierter thermischer Kreisprozess, in dem das heiße Abgas aus einer Verbrennungsgasturbine Wärmeenergie beiträgt, um den in der Dampfturbine verwendeten Dampf teilweise oder vollständig zu erzeugen.
  • Eine Dampfturbine ist eine mechanische Vorrichtung, die Energie aus einem unter Druck gesetzten Dampf entzieht und die Energie in Nutzarbeit wandelt. Dampfturbinen empfangen einen Dampfstrom bei einem Einlassdruck durch mehrere stationäre Düsen bzw. Leitapparate, die den Dampfstrom gegen Laufschaufeln richten, die an einem Rotor der Turbine drehfest angebracht sind. Der Dampfstrom, der auf die Laufschaufeln auftrifft, erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor der Turbine veranlasst, umzulaufen, wodurch eine nutzbare Kraftquelle geschaffen wird, um einen elektrischen Generator oder dergleichen in Drehung zu versetzen. Die Dampfturbine enthält entlang der Längserstreckung des Rotors mehrere Paare von auch als Düsen bezeichneten Leitapparaten (oder festen Leitschaufeln) und Laufschaufelvorrichtungen. Jedes Paar aus Düse bzw. Leitapparat und Lauf schaufelvorrichtung wird als eine Stufe bezeichnet. Jede Stufe extrahiert eine bestimmte Energiemenge aus dem Dampfstrom und bewirkt dabei, dass der Dampfdruck abfällt und das spezifische Volumen des Dampfstroms zunimmt. Folglich werden die Größe der Leitapparate und der Laufschaufelvorrichtungen (Stufen) sowie ihr Abstand von dem Rotor in den späteren Stufen zunehmend größer. Aus Kostengründen und zu Effizienzzwecken ist es im Allgemeinen erwünscht, den größtmöglichen Anteil an Energie zu extrahieren, bevor der verbrauchte Dampfstrom zu einem Vakuum in einem Kondensator ausgegeben wird.
  • In Dampfturbinen großer Leistung wird die Anzahl und der Durchmesser der Stufen enorm. Gewöhnlich ist es erwünscht, den Energieextraktionsprozess auf zwei gesonderte Turbinen aufzuteilen, die als eine Hochdruck-Dampfturbine und eine Niederdruck-Dampfturbine bezeichnet werden. Die Hochdruck-Dampfturbine nimmt den anfänglichen Dampfstrom bei einem hohen Druck entgegen und bläst oder gibt aus in eine Niederdruck-Dampfturbine, die den Energieextraktionsprozess fortführt. Die Hochdruck-Dampfturbine muss derart konstruiert sein, dass sie den größeren Kräften, die von dem Hochdruckdampf erzeugt werden, widersteht. Die Niederdruck-Dampfturbine muss größer sein, um das große spezifische Volumen des Dampfes bei reduziertem Druck aufzunehmen.
  • Dampfturbinen können ferner in Bezug auf die Wirkung des Dampfs bei der Wandlung von Wärme in mechanische Energie klassifiziert werden. Die Energieübertragung kann durch einen Impulsmechanismus, einen Reaktionsmechanismus oder eine Kombination der beiden erfolgen. Eine Impulsturbine hat feststehende Düsen bzw. Leitapparate, die den Dampfstrom in Hochgeschwindigkeitsstrahlen richten. Diese Strahlen enthalten beträchtliche kinetische Energie, die die Laufschaufeln in die Wellendrehung wandeln, während der Dampfstrahl seine Richtung än dert. Ein Druckabfall tritt nur über den stationären Schaufeln auf, mit einer Nettoerhöhung der Dampfgeschwindigkeit über der Stufe.
  • In der Reaktionsturbine sind die Rotorschaufeln selbst eingerichtet, um konvergente Düsen zu bilden. Diese Art einer Turbine nutzt die Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn Dampf durch die durch den Rotor gebildeten Düsen beschleunigt wird. Der Dampf wird durch die feststehenden Leitschaufeln des Stators auf den Rotor gerichtet. Er verlässt den Stator als ein Strahl, der den gesamten Umfang des Rotors füllt. Der Dampf ändert anschließend seine Richtung und erhöht seine Geschwindigkeit relativ zu der Drehzahl der Laufschaufeln. Ein Druckabfall tritt sowohl an dem Stator als auch an dem Rotor auf, wobei der Dampf durch den Stator beschleunigt und durch den Rotor verlangsamt wird, wobei keine Nettoänderung der Dampfgeschwindigkeit über der Stufe, jedoch eine Verringerung sowohl des Drucks als auch der Temperatur auftritt, was die beim Antreiben des Rotors geleistete Arbeit widerspiegelt. In der Vergangenheit ist, zum Teil weil die Turbinenleistung als passend erachtet wurde und zum Teil aufgrund der Schwierigkeit bei der Reaktion auf erhöhten Axialdruck an der Rotorwelle, der sich von erhöhten Reaktionskräften an den laufenden Schaufeln ergab, der Reaktionsmechanismus bei der Energieextraktion von der Dampfturbine nicht voll ausgenutzt worden.
  • Gesteigerte Brennstoffkosten und ein Wunsch der Kunden nach verbessertem Dampfturbinenleistungsverhalten haben das Interesse, eine Effizienzsteigerung durch eine höhere Reaktionsausgabe anzutreiben, erhöht. Beispielsweise werden für Entsalzungsanlagen häufig Einzelfluss-HD – ND-Dampfturbinen eingesetzt, wobei diese Anlagen an Orten positioniert sind, an denen Brennstoff relativ billig ist. Trotzdem wird das Leistungsverhalten bei den derzeitigen Brennstoffpreisen ein wich tiger Parameter selbst für diese Anwendungen. Betriebsausgaben für diese Anlagen stiegen von 300 $/kW auf 800 $/kW in den letzten 2/3 Jahren, was den derzeitigen Schwerpunkt auf der Leistungsverhaltensverbesserung aufzeigt.
  • Eine herkömmliche Ausgestaltung für eine Einzelstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine (HD + ND-Dampfturbine) ist in 1 veranschaulicht. Ein Strömungspfad für eine HD – ND-Dampfturbine kann als der Dampffluss zwischen Turbineneinheiten, die zwischen einem Paar Stützlager gehalten sind, definiert werden. In einer Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbine 5 ist die derzeitige Ausrichtung so, dass der HD-Turbine 10 zunächst die ND-Turbine 20 folgt, wobei beide in der gleichen Richtung ausgerichtet und durch eine vertikale Verbindung 25 miteinander verbunden sind. Die gemeinsame Rotorwelle 30 der HD – ND-Turbine 5 kann an entgegengesetzten Enden durch Stützlager 35 abgestützt sein. Axialer HD-Dampfstrom 50 passiert durch die vertikale Verbindungsstelle 25, und axialer ND-Dampfstrom 55 passiert durch die HD – ND-Dampfturbine 5 in der gleichen Richtung unter Erzeugung eines HD-Längsdrucks 60 und eines ND-Längsdrucks 65, die einen additiven, überlagerten Nettodruck 70 ergeben. Ferner kann an einem Ende der gemeinsamen Rotorwelle 30 ein großes kombiniertes Drucklager 40 vorgesehen sein, um die kombinierte Nettodruckkraft 70 der HD-Turbine 10 und der ND-Turbine 20 aufzunehmen. In vielen Fällen ist das kombinierte Drucklager 40 so groß bemessen, wie dies für die Anwendung möglich ist.
  • Das Problem des großen Axialdrucks wurde früher durch Verwendung eines großen Drucklagers und geringer Reaktionsniveaus in dem Dampfturbinenaufbau gelöst. Dies ist keine gute Verhaltenskombination, da ein großes Drucklager große Lagerverluste bedeutet und geringe Reaktion geringe Dampfpfadleistung bedeu tet. Derartige Konfigurationen haben keinen oder sehr geringen Freiraum zur Verbesserung der Leistung.
  • Wenn das Leistungsverhalten des Dampfpfads verbessert werden soll, besteht die Hauptquelle zur Verbesserung, die übrig bleibt, darin, die Stufenreaktion in entweder der HD- oder der ND-Turbine oder in beiden zu steigern. Eine gesteigerte Stufenreaktion führt jedoch zu erhöhten Drucklasten, die ein größeres Axialdruckbewältigungsvermögen erfordern (was sich in einer größeren Abmessung des Drucklagers widerspiegelt). In einigen Anwendungen mit Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbineneinheiten verwenden momentane Einheiten bereits das größtbemessene verfügbare Speziallager. Die Größe der Drucklager beschränkt bereits das Leistungsverhalten der HD – ND-Einzelstromeinheiten unter Erzwingung einer reaktionsarmen Dampfpfadauslegung von etwa 5%.
  • Demgemäß besteht ein Bedarf daran, eine Ausgestaltung für eine Kombination aus einer HD-Dampfturbine und einer ND-Dampfturbine zu schaffen, um den Längsdruck vorteilhaft zu begrenzen, so dass der gesamte Wirkungsgrad des Dampfpfads durch Erhöhung der Stufenreaktion verbessert werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgestaltung für eine Kombination aus einer HD-Dampfturbine und einer ND-Dampfturbine, die in vorteilhafter Weise den Längsdruck begrenzt, so dass ein gesamter Dampfpfadwirkungsgrad für die Kombination durch Erhöhung der Stufenreaktion verbessert werden kann. Kurz gesagt, ist gemäß einem Aspekt eine Gegenstrom-Dampfturbine geschaffen. Die Gegenstrom-Dampfturbine enthält eine Hochdruck-Dampfturbine und eine Niederdruck-Dampfturbine. Es ist eine Rotorwelle vorgesehen, die für die Hochdruck-Dampfturbine und die Niederdruck-Dampfturbine gemeinsam ist. Ein erster Dampfstrompfad wird durch die Hochdruck-Dampfturbine bereitgestellt. Ein zweiter Dampfstrompfad wird in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine bereitgestellt. Es sind Mittel zur Führung des ersten Dampfstrompfads von der Hochdruck-Dampfturbine zu dem zweiten Dampfstrompfad in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine vorgesehen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Einrichtung eines Dampfstrompfads in einer Gegenstrom-Hochddruck-Niederdruck-Dampfturbine geschaffen. Das Verfahren enthält ein Anordnen einer Hochdruck-Dampfturbine und einer Niederdruck-Dampfturbine auf einer gemeinsamen Rotorwelle. Das Verfahren enthält ferner ein Führen eines ersten Dampfstrompfads durch die Hochdruck-Dampfturbine, ein Führen eines zweiten Dampfstrompfads in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine und ein Führen des aus der Hochdruck-Dampfturbine austretenden Dampfstrompfads zu einem Einlass für den zweiten Dampfstrompfad in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den Zeichnungen gleiche Teile bezeichnen, worin:
  • 1 veranschaulicht eine herkömmliche Ausgestaltung für eine Einzelstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine (HD – ND-Dampfturbine);
  • 2 veranschaulicht eine erste Ausführungsform der Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine mit einer Überströmleitung zur Strömungsumleitung;
  • 3 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine mit einem Doppelmantel an der HD-Turbine zur Strömungsumleitung; und
  • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm zur Einrichtung eines Dampfströmungspfads in einer Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben viele Vorteile, wozu die Schaffung einer Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine gehört, die den Längsdruck der Hochdruck-Dampfturbine mit dem Längsdruck der Niederdruck-Dampfturbine ausgleicht, wodurch sie eine Reduktion der Größe der Drucklager ermöglicht. Es können höhere Stufenreaktionen in beiden Turbinen berücksichtigt werden, weil sie mit dem Gegenstrom gegeneinander ausgeglichen werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad des Dampfpfads ermöglicht wird. Es kann ein Gegenstrom durch eine Überströmleitung oder unter Verwendung eines doppelten Hochdruckmantels errichtet werden. Eine Analyse zeigt eine mögliche Steigerung des Wirkungsgrads des HD-Dampfpfads von wenigstens zwei Prozent (%) und eine Gesamtreduktion der Axialdrucklast von etwa 40% an.
  • 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Gegenstrom-Dampfturbine. Die Gegenstrom-Dampfturbine 105 enthält eine HD-Dampfturbine 110 und eine ND-Dampfturbine 120. Es ist eine Rotorwelle 30 gemeinsam für die HD-Dampfturbine und die ND-Dampfturbine vorgesehen. Ein erster Dampfströmungspfad 150 ist durch die HD-Dampfturbine 110 vorgesehen. Ein zweiter Dampfströmungspfad 155 ist in einer Gegenrichtung durch die ND-Dampfturbine 120 vorgesehen. Es sind ferner Mittel 80 zum Führen des ersten Dampfströmungspfads 150 von der HD-Dampfturbine 110 zu dem zweiten Dampfströmungspfad 155 in einer Gegenrichtung durch die ND-Dampfturbine 120 vorgesehen. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Mittel eine Überströmleitung zur Zuführung von Dampf von dem ND-Ende 116 der HD-Dampfturbine 110 zu dem HD-Ende 125 der ND-Dampfturbine 120 enthalten.
  • Für die Gegenstrom-Dampfturbine 105 sind Lagerbefestigungen vorgesehen, wozu ein Stützlager 135 an einem Niederdruckende 116 der HD-Dampfturbine 110 und ein Stützlager 136 an einem Niederdruckende 126 der HD-Dampfturbine 120 gehören. Ein erstes Drucklager 145 ist an dem Niederdruckende 116 der HD-Dampfturbine 110 vorgesehen. Ein zweites Drucklager 146 ist an dem Niederdruckende 125 der ND-Dampfturbine 120 vorgesehen. Ein durch die HD-Dampfturbine 130 ausgeübter Längsdruck 160 und ein durch die ND-Dampfturbine 120 ausgeübter Längsdruck 17Q, die auf den gemeinsamen Rotor 130 einwirken, sind nominell ausgelegt, um ungefähr den gleichen Betrag und die entgegengesetzte Richtung zu haben. Ein Nettolängsdruck 180 würde idealerweise einen Betrag von null haben, wobei jedoch die durch die beiden Turbinen ausgeübten Druckkräfte nicht über den gesamten Lastbereich hinweg vollkommen ausgeglichen werden können, so dass ein von null verschiedener kleiner Nettodruck 180 vorliegt. Deshalb müssen die Drucklager 145, 146 an den entgegengesetzten Enden der HD – ND-Turbine nur bemessen sein, um die kleine, von null verschiedene Druckkraft anstatt die kombinierte additive Drucklast der Einzelstrom-HD – ND-Turbine aufzunehmen.
  • In der Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbine konnte ein zusätzlicher Druck nicht aufgenommen werden. Bei der Gegenstrom-Dampfturbine ermöglicht der Ausgleich des Längsdrucks mit den entgegengesetzten Dampfströmen in der HD-Dampfturbine und der ND-Dampfturbine einen erhöhten Längsdruck an einer oder beiden einzelnen Turbinen zu akzeptieren. Deshalb können die einzelnen HD- und ND-Dampfturbinen mit einer gesteigerten Reaktion ausgelegt sein, was zu einem Dampfpfad mit höherem Wirkungsgrad führt.
  • Eine zweite Ausführungsform der Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine ist in 3 veranschaulicht. Die zweite Ausführungs form für die HD – ND-Dampfturbine 305 enthält Einrichtungen von Drucklagern 245, 246 und Stützlagern 235, 236, die denjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Die HD-Turbine enthält Mittel zur Führung des ersten Dampfströmungspfads von der Hochdruck-Dampfturbine zu dem zweiten Dampfströmungspfad in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine. Diese Mittel enthalten einen inneren Mantel 211 an der HD-Dampfturbine 210, der eingerichtet ist, um einen ersten Dampfströmungspfad 250 durch die HD-Dampfturbine zu schaffen. Ein äußerer Mantel 212 leitet die erste Strömung von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite durch die Hochdruck-Dampfturbine, zurück in der Gegenrichtung 251 und zu einer vertikalen Gehäuseverbindung 290 zwischen der HD-Dampfturbine und der ND-Dampfturbine um.
  • Die Gehäuseverbindung 290 ist eingerichtet, um den überströmenden Dampfstrom 251 von dem äußeren Mantel 212 der HD-Dampfturbine 210 in den Dampfströmungspfad 155 für die HD-Dampfturbine 220 aufzunehmen.
  • Die Ausführungsformen sowohl von 2 als auch von 3 liefern beide einen weiteren Vorteil gegenüber der Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbine 5, indem sie eine vorteilhafte Überwachung des Dampfstroms zwischen der HD- und der ND-Turbine ermöglichen. Die beschränkte Platzierbarkeit von Instrumenten in der vertikalen Verbindung 25 (1) der Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbine kann keine repräsentative Messung des durch die Verbindung hindurchtretenden Flusses ermöglichen. In den erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann eine Instrumentierung an dem Überströmdampf-Strömungspfad 151, 251 für die Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine bereitgestellt werden, der zur Überwachung mehrerer Dampfströmungsparameter eingerichtet sind. Es können Sensoren 195, 295 für die Temperatur, den Druck, den Durchfluss, etc. in der Überströmleitung 180 (2) oder an der Gehäuseverbindung 290 (2) positioniert werden. Eine deutliche Durchmischung der Strömung tritt sowohl in der Überströmleitung als auch in der Strömung durch den äußeren Mantel 212 stromaufwärts von der Gehäuseverbindung 290 auf und ermöglicht, genauere Messwerte an dem Auslass des HD-Abschnitts zu erfassen, weil der Dampf durchmischt würde und das durch die Dampfpfaderweiterung erzeugte Temperaturprofil elliminiert oder reduziert würde. Eine genauere Messung dieser Parameter ermöglicht eine bessere Steuerung des gesamten Turbinenbetriebs.
  • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm zum Einrichten eines Dampfströmungspfads in einer Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine. Ein Schritt 410 ordnet eine HD-Dampfturbine und eine ND-Dampfturbine auf einer gemeinsamen Rotorwelle an. Ein Schritt 420 sorgt für ein Führen eines ersten Dampfströmungspfads durch die HD-Dampfturbine hindurch. In Schritt 430 wird ein zweiter Dampfströmungspfad in einer Gegenrichtung durch die ND-Dampfturbine geführt. In Schritt 440 kann der erste Dampfströmungspfad von einem Auslass der HD-Dampfturbine aus zu dem Einlass der ND-Dampfturbine in einer Gegenrichtung geführt werden.
  • Das Verfahren enthält ferner den Schritt 450 des Abstützens eines ND-Endes der HD-Dampfturbine mit einem ersten Stützlager und des Abstützens eines ND-Endes der ND-Dampfturbine mit einem zweiten Stützlager. Ein Schritt 455 enthält ein Auffangen von Längsdruck an einem ND-Ende der HD-Dampfturbine mit einem ersten Drucklager und ein Auffangen von Längsdruck an einem ND-Ende der ND-Dampfturbine mit einem zweiten Drucklager.
  • Das Verfahren sorgt ferner für einen Schritt 460 des Ausgleichs von Längsdruck während des Betriebs, so dass eine auf die Rotorwelle einwirkende erste Druckkraft, die durch die HD-Turbine hervorgerufen wird, und eine auf die Rotorwelle einwirkende zweite Druckkraft, die durch die ND-Turbine hervorgerufen wird, während des Betriebs der Gegenstrom-Dampfturbine in etwa ausgeglichen werden. Ein Schritt 470 enthält die Auslegung einer erhöhten Reaktion und eines erhöhten Wirkungsgrads in dem Dampfströmungspfad, wie dies durch den reduzierten Längsdruck an der Rotorwelle ermöglicht wird.
  • In Schritt 480 leitet das Verfahren einen Austrittsstrom des ersten Dampfstroms der HD-Dampfturbine durch eine Überströmleitung zu dem zweiten Dampfstrom in der ND-Dampfturbine, oder es leitet alternativ den ersten Dampfstrompfad von der HD-Dampfturbine zu dem zweiten Dampfstrompfad in einer Gegenrichtung durch die ND-Dampfturbine in einem Pfad, der einen inneren Mantel an der HD-Dampfturbine, einen äußeren Mantel an der HD-Dampfturbine enthält, und durch eine Gehäuseverbindung zwischen der HD-Dampfturbine und der ND-Dampfturbine hindurch, die eingerichtet ist, um den Überström-Dampfstrom von dem äußeren Mantel der ND-Dampfturbine aufzunehmen.
  • Ein Schritt 490 sorgt für eine Überwachung mehrerer Dampfströmungsparameter mit einer Instrumentierung, die an dem Überströmdampf-Strömungspfad zwischen der HD-Dampfturbine und der ND-Dampfturbine installiert ist. Ein Schritt 495 enthält eine Leistungssteigerung von der Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine durch Anwendung von Daten von der Instrumentierung an dem Überströmdampf-Strömungspfad über Mischstrominformationen zur Dampfturbinensteuerung.
  • Während verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben sind, wird es aus der Offenbarung verständlich, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Veränderungen oder Verbesse rungen hierin vorgenommen werden können und sie in dem Schutzumfang der Erfindung liegen.
  • Eine Gegenstrom-Hochdruck-Niederdruck-Dampfturbine 105, 305 kompensiert den Längsdruck 160, 260 der Hochdruck-Dampfturbine 110, 210 mit dem Längsdruck 265 der Niederdruck-Dampfturbine 120, 220 und ermöglicht dadurch eine Reduktion der Größe der Drucklager. Es können höhere Stufenreaktionen in beiden Turbinen berücksichtigt werden, weil sie mit dem Gegenstrom kompensiert werden, wodurch ein höherer Wirkungsgrad des Dampfpfads ermöglicht wird. Es kann ein Gegenstrom durch eine Überströmleitung 180 oder durch Verwendung eines Hochdruck-Doppelmantels 211, 212 hergestellt werden.
  • 5
    Einzelstrom-HD – ND-Dampfturbine
    10
    HD-Dampfturbine
    20
    ND-Dampfturbine
    25
    Vertikale Verbindung
    30
    Rotorwelle
    35
    Stützlager
    40
    Großes Drucklager
    50
    HD-Dampfstrom
    55
    ND-Dampfstrom
    60
    Längsdruck der HD-Turbine
    65
    Längsdruck der ND-Turbine
    70
    Nettolängsdruck
    80
    Mittel zur Umleitung des ersten Dampfströmungspfads zu dem zweiten Dampfströmungspfad
    105
    Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine
    110
    HD-Dampfturbine
    115
    Hochdruckende
    116
    Niederdruckende
    120
    ND-Dampfturbine
    125
    Hochdruckende
    126
    Niederdruckende
    130
    Rotorwelle
    135
    Stützlager
    136
    Stützlager
    145
    Kleines Drucklager
    146
    Kleines Drucklager
    150
    HD-Dampfstrom
    151
    Überströmdampfstrom
    155
    ND-Dampfstrom
    160
    Längsdruck der HD-Turbine
    170
    Längsdruck der ND-Turbine
    180
    Nettolängsdruck
    195
    Überströmdampfstrominstrumentierung
    205
    Gegenstrom-HD – ND-Dampfturbine
    210
    HD-Dampfturbine
    215
    Hochdruckende
    216
    Niederdruckende
    220
    ND-Dampfturbine
    225
    Hochdruckende
    226
    Niederdruckende
    230
    Rotorwelle
    235
    Stützlager
    236
    Stützlager
    245
    Kleines Drucklager
    246
    Kleines Drucklager
    250
    HD-Dampfstrom
    251
    Überströmdampfstrom
    255
    ND-Dampfstrom
    260
    Längsdruck der HD-Turbine
    265
    Längsdruck der ND-Turbine
    270
    Nettolängsdruck
    290
    Gehäuseverbindung
    295
    Überströmdampfstrominstrumentierung

Claims (10)

  1. Gegenstrom-Dampfturbine (105), die aufweist: eine Hochdruck-Dampfturbine (110); eine Niederdruck-Dampfturbine (120); eine für die Hochdruck-Dampfturbine (110) und die Niederdruck-Dampfturbine (120) gemeinsame Rotorwelle (130); einen ersten Dampfströmungspfad (150) in einer ersten Richtung durch die Hochdruck-Dampfturbine (110); einen zweiten Dampfströmungspfad (155) in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine (120); und Mittel (180) zur Führung des ersten Dampfströmungspfads (150) von der Hochdruck-Dampfturbine (110) zu dem zweiten Dampfströmungspfad (155) in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine (120).
  2. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 1, die ferner aufweist: ein Stützlager (135) an einem Niederdruckende (116) der Hochdruck-Dampfturbine (110); ein Stützlager (136) an einem Niederdruckende (126) der Niederdruck-Dampfturbine (120); ein erstes Drucklager (130) an dem Niederdruckende (116) der Hochdruck-Dampfturbine (110); und ein zweites Drucklager (146) an dem Niederdruckende (126) der Niederdruck-Dampfturbine (120).
  3. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 2, wobei ein erster Längsdruck (160) auf die Rotorwelle (130), der durch die Hochdruckturbine (110) erzeugt wird, einen zweiten Längsdruck (170) auf die Rotorwelle (130), der durch die Niederdruckturbine (120) erzeugt wird, während eines Betriebs der Gegenstrom-Dampfturbine (105) ausgleicht.
  4. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 3, wobei das erste Drucklager (145) und das zweite Drucklager (146) basierend auf dem näherungsweisen Ausgleich des Längsdrucks anhand der Gegenströme der Hochdruck-Dampfturbine (110) und der Niederdruck-Dampfturbine (120) für einen reduzierten Längsdruck ausgelegt ist.
  5. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 4, wobei der näherungsweise Ausgleich des Längsdrucks einen Dampfpfad (150, 155) mit höherer Reaktion und höherem Wirkungsgrad ermöglicht.
  6. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Führung des ersten Dampfströmungspfads (150) von der Hochdruck-Dampfturbine (110) zu dem zweiten Dampfströmungspfad (155) in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine (120) aufweisen: eine Überströmleitung (180) von einem Niederdruckende (116) der Hochdruck-Dampfturbine (110) zu einem Hochdruckende (125) der Niederdruck-Dampfturbine (120); und einen Überströmdampfstrom (151) durch die Überströmleitung (180) von der Hochdruck-Dampfturbine (110) zu der Niederdruck-Dampfturbine (120).
  7. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 6, die ferner aufweist: eine Instrumentierung (195) an dem Überströmdampf-Strömungspfad (151) zwischen der Hochdruck-Dampfturbine (110) und der Niederdruck-Dampfturbine (120), die zur Überwachung mehrerer Dampfstromparameter eingerichtet ist.
  8. Gegenstrom-Dampfturbine (105) nach Anspruch 7, wobei Daten von der Instrumentierung (195) an dem Überströmdampf-Strömungspfad (151) Mischstrominformationen zur Dampfturbinensteuerung aufweisen.
  9. Gegenstrom-Dampfturbine (305) nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Führung des ersten Dampfströmungspfads (250) von der Hochdruck-Dampfturbine (210) zu dem zweiten Dampfströmungspfad (255) in einer Gegenrichtung durch die Niederdruck-Dampfturbine (220) aufweisen: einen inneren Mantel (211) an der Hochdruck-Dampfturbine (210), der eingerichtet ist, um einen ersten Dampfströmungspfad (250) in einer ersten Richtung durch die Hochdruck-Dampfturbine (210) zu schaffen; wobei der ersten Dampfströmungspfad (250) in der ersten Richtung durch den inneren Mantel (211) der Hochdruck-Dampfturbine (210) verläuft; einen äußeren Mantel (212) an der Hochdruck-Dampfturbine (210), einen Überströmdampfstrom (251) durch den äußeren Mantel (212) an der Hochdruck-Dampfturbine (210) zu der Niederdruck-Dampfturbine (220); und eine Gehäuseverbindung (290) zwischen der Hochdruck-Dampfturbine (210) und der Niederdruck-Dampfturbine (220), die eingerichtet ist, um den Überströmdampfstrom (251) in die Niederdruck-Dampfturbine (220) hinein von dem äußeren Mantel (212) der Hochdruck-Dampfturbine (210) aufzunehmen.
  10. Gegenstrom-Dampfturbine (305) nach Anspruch 9, die ferner aufweist: eine Instrumentierung (295) an dem Überströmdampf-Strömungspfad (251) zwischen der Hochdruck-Dampfturbine (210) und der Niederdruck-Dampfturbine (220), die zur Überwachung mehrerer Dampfströmungsparameter eingerichtet ist.
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