DE102012011707A1 - Controlled thermal and acoustic insulation structure for machine housing e.g. power station turbine housing, has isolation chambers that are filled or emptied with insulation materials or hot and cold mediums - Google Patents

Controlled thermal and acoustic insulation structure for machine housing e.g. power station turbine housing, has isolation chambers that are filled or emptied with insulation materials or hot and cold mediums Download PDF

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Abstract

The insulation structure has isolation chambers (6-9) which are enclosed with machine housing (1). The chambers are filled or emptied with insulation materials or hot and cold mediums by pumping and suction processes.

Description

Um Maschinen, insbesondere Kraftwerksturbinen in ihren optimalen thermischen Grenzen zu betreiben, werden sie gekapselt und damit thermisch isoliert. Bei Wartungsarbeiten müssen die isolierenden Verkleidungen jedoch demontiert werden und es vergeht einige Zeit, bis nach Abschaltung die Abkühlung der Turbinen so weit fortgeschritten ist, dass dies erfolgen kann. Bei Kraftwerks-Gasturbinen beträgt dieser zusätzliche Zeitaufwand bei Revisions- und Inspektionsarbeiten etwa 24 Stunden.In order to operate machinery, in particular power plant turbines in their optimal thermal limits, they are encapsulated and thus thermally insulated. During maintenance work, however, the insulating panels must be dismantled and it takes some time until after shutdown, the cooling of the turbines has progressed so far that this can be done. For power plant gas turbines, this additional time required for inspection and inspection is about 24 hours.

Andererseits ist die Isolation mit den derzeit üblichen, mehrteiligen Glasfasermatten keineswegs ideal: es ist nahezu unvermeidbar, dass sich an Übergangsstellen zwischen den einzelnen Elementen und durch ihre mangelnde Formschlüssigkeit zum Turbinengehäuse Luftspalte ergeben, die zu ”vagabundierenden” Luftströmen führen – die ihrerseits unterschiedlich heiße Zonen, sog. ”Hot Spots” auslösen. Daraus können erhebliche Schäden entstehen, wenn die thermischen Differenzen z. B. einen Verzug von Gehäuseelementen verursachen. Dies wird u. a. in WO2011/039050 beschrieben.On the other hand, the insulation with the currently common, multi-part fiberglass mats by no means ideal: it is almost inevitable that arise at transition points between the individual elements and their lack of form fit to the turbine housing air gaps, which lead to "stray" air currents - which in turn different hot zones , so-called "hot spots" trigger. This can cause significant damage if the thermal differences z. B. cause a delay of housing elements. This will include in WO2011 / 039050 described.

Zudem bedarf das Problem des Anfahrens von Turbinen einer Lösung: Turbinen, die auf maximalen Wirkungsgrad ausgelegt sind, weisen sehr geringe Spaltmaße zwischen Leit- und Turbinenschaufeln auf, die jedoch aufgrund der hohen Temperaturdifferenzen zwischen Ruhezustand und Vollast starken Expansions- und Kontraktionskräften unterworfen sind. Daher muss beim Anfahren von Turbinen ein Regelwerk genau einzuhaltender Abfolgen eingehalten werden, um Schäden auszuschließen. Dies verzögert in der Regel die Inbetriebnahme um Stunden und Gleiches gilt für die Abschaltung.In addition, the problem of starting turbines requires a solution: turbines designed for maximum efficiency have very small clearances between guide vanes and turbine blades, which, however, are subject to strong expansion and contraction forces due to the high temperature differences between rest and full load. Therefore, when starting turbines, a set of exactly compliant sequences must be observed to prevent damage. This usually delays commissioning by hours and the same applies to the shutdown.

Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, ein System zu schaffen, mit dem einerseits eine bessere und insbesondere gleichmäßig-umfassende Isolation bewirkt wird, mit der eine ungleichmäßige thermische Belastung von Turbinenelementen vermieden wird, wie auch eine Vorwärmung bzw. Schnellkühlung erreicht werden kann, um Anfahr- und Servicezeiten zu verringern. Zudem soll erhöhte Schallisolation realisiert werden.It is therefore an object of the present invention to provide a system with which, on the one hand, a better and, in particular, uniform comprehensive insulation is achieved, with which an uneven thermal loading of turbine elements is avoided, as well as a preheating or rapid cooling can be achieved to start - and reduce service times. In addition, increased sound insulation should be realized.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass eine zum Maschinengehäuse distanzierte, vorzugsweise modular aufgebaute Gehäusekapsel Verwendung findet und in die Zwischenräume – je nach Bedarf – isolierende Materialien, gegebenenfalls aber auch Heiß- oder Kaltluft oder flüssige Medien eingeblasen oder eingefüllt – respektive abgesaugt – werden.This is achieved according to the invention by using a housing capsule that is distanced to the machine housing, preferably of a modular design, and injected into or filled with insulating materials or, if required, also hot or cold air or liquid media.

Als Isolationsmaterialien bieten sich je nach zu erwartenden Betriebstemperaturen unterschiedliche Stoffe, insbesondere Granulate an, insbesondere aber vulkanische Perlite oder Aerogele, oder auch nur gemahlene Hochofen-Schlacke; denkbar sind aber auch Flüssigkeiten, die bei erhöhter Temperatur stark aufschäumen und z. B. unter Strahlung kollabieren und dann leicht abgesaugt werden können.Depending on the operating temperatures to be expected, different materials, in particular granules, but in particular volcanic perlites or aerogels, or else only ground blast-furnace slag, may be used as insulating materials. but are also conceivable liquids that foam at elevated temperature and z. B. collapse under radiation and then can be easily sucked off.

Aber auch für isolierende Feststoffe oder Granulate ist es denkbar, den Entleerungsvorgang zu beschleunigen, z. B. indem die Ventile der Befüll- und Entleerungsstutzen wechselseitig geöffnet werden, und/oder zusätzlich Druckluft eingeblasen wird. Dieserart kann nicht nur der Entleeungsvorgang beschleunigt werden, es wird durch die damit entstehende Turbulenz in Totzonen verbliebene Materialien aufgewirbelt und die Entleerung somit vervollständigt.But even for insulating solids or granules, it is conceivable to speed up the emptying process, z. B. by the valves of the filling and emptying nozzle are opened alternately, and / or additional compressed air is blown. This way, not only the Entleeungsvorgang can be accelerated, it is caused by the resulting turbulence in Dead zones remaining materials whirled up and thus completes the emptying.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung 1 näher beschrieben:The invention is described below with reference to the drawing 1 described in more detail:

1 zeigt den schematischen Aufbau eines Turbinengehäuses 1 im Längsschnitt, mit seinen Elementen Verdichtergehäuse 2, Brennkammergehäuse 3, zentrales Turbinengehäuse 4 und Abgasgehäuse 5. Ihnen sind die sie umfassenden Isolationskammern 6 bis 9 zugeordnet, die über die Einlassventile 10 bis 13 von Einblase- und Überdruckpumpen (nicht dargestellt) befüllt und mit Hilfe der Auslassventile 14 bis 17 von Vakuum-Pumpen entleert werden. 1 shows the schematic structure of a turbine housing 1 in longitudinal section, with its elements compressor housing 2 , Combustion chamber housing 3 , central turbine housing 4 and exhaust housing 5 , They are the isolation chambers that surround them 6 to 9 assigned via the inlet valves 10 to 13 filled by Einblase- and overpressure pumps (not shown) and using the exhaust valves 14 to 17 be emptied by vacuum pumps.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/039050 [0002] WO 2011/039050 [0002]

Claims (8)

Geregelte thermische und akustische Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen, bei der eine oder mehrere Isolationskammern die Maschinengehäuse distanziert umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern durch Einpumpen und Absaugen von Isolationsmaterialien oder heißen und kalten Medien befüllt oder entleert sind.Regulated thermal and acoustic insulation of machine and equipment housings, in which one or more isolation chambers enclose the machine housing, characterized in that the chambers are filled or emptied by pumping and suction of insulation materials or hot and cold media. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaterialien granular oder perliert strukturiert sind.Controlled isolation of machine and equipment housings according to claim 1, characterized in that the insulation materials are structured granular or perlated. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulate oder Perlite mit einem Luftstrom in die Isolationskammern eingeblasen sind.Controlled isolation of machine and equipment housings according to claim 2, characterized in that the granules or perlite are injected with an air flow in the insulation chambers. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulate oder Perlite mit Unterduck durch ein Entleerungsventil aus den Isolationskammern abgesaugt werden können.Controlled isolation of machine and equipment housings according to claim 2 and 3, characterized in that the granules or perlite can be sucked with Unterduck by a drain valve from the insulation chambers. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Einblas- und Absaugventile in wechselseitigem Rhythmus betätigt sind, um eine Entleerung von isolierenden Feststoffen, wie auch Perlite und Granulate durch Aufwirbeln zu beschleunigen und zu vervollständigen.Controlled insulation of machine and equipment housings according to claim 4, characterized in that injection and exhaust valves are operated in mutual rhythm to accelerate and complete the emptying of insulating solids, as well as perlites and granules by whirling. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaterialen aus Schäumen flüssiger Medien bestehen oder diese enthalten.Controlled isolation of machine and equipment housings according to claim 1, characterized in that the insulating materials consist of foams of liquid media or contain them. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaumbildner unter definierten thermischen Bedingungen oder unter dem Einfluss elektromagnetischer Strahlung aufschäumen oder sich verflüssigen und die Isolationskammern somit leicht befüllt oder entleert werden können.Controlled isolation of machine and equipment housings according to claim 6, characterized in that the foaming agent under defined thermal conditions or under the influence of electromagnetic radiation foam or liquefy and the insulation chambers thus can be easily filled or emptied. Geregelte Isolierung von Maschinen- und Anlagen-Gehäusennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationskammern zur schnellen Temperierung der Turbinengehäuse geleert und mit Dampf oder Heiß- und Kaltluft, oder entsprechend temperierter flüssiger Medien schnell befüllbar oder entleerbar sind.Controlled isolation of machine and plant housing according to claim 1, characterized in that the isolation chambers emptied for rapid temperature control of the turbine housing and can be quickly filled or emptied with steam or hot and cold air, or appropriately tempered liquid media.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD123140A1 (en) * 1975-12-03 1976-11-20
WO2011039050A2 (en) 2009-09-29 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Heat insulation for turbine casings

Patent Citations (2)

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