-
Die Erfindung betrifft ein Sperrdampfsystem zur Beaufschlagung von Wellendrichtungen einer Turbine mit Sperrdampf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der Praxis sind Kondensationsdampfturbinen zur Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmediums (Dampf) bekannt, denen ein Kondensator zugeordnet ist, um die Turbine verlassendes, entspanntes Arbeitsmedium zu kondensieren. Dies ist zum Beispiel bei Turbinen einer Solaranlage der Fall, welchen Frischdampf zur Entspannung zugeführt wird, und wobei Abdampf der Turbine einem der Turbine nachgeordneten Kondensator zugeführt wird. Im Kondensator herrscht ein Kondensatorvakuum, wodurch sich ein Druckgefälle zwischen der Atmosphäre und dem Kondensatorvakuum ausbildet. Um infolge dieses Druckgefälles Undichtigkeiten im Bereich von Wellendichtungen der Turbine zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, einer solchen Turbine ein Sperrdampfsystem zuzuordnen, mit Hilfe dessen Wellendichtungen der Turbine mit Sperrdampf beaufschlagt werden können. So ist es bekannt, eine strömungseintrittsseitige Wellendichtung, die auf eine relativ hohe Beanspruchungstemperatur ausgelegt ist, und eine strömungsaustrittsseitige Wellendichtung, die auf eine relativ niedrige Beanspruchungstemperatur ausgelegt ist, mit individuell temperiertem Sperrdampf zu beaufschlagen.
-
1 zeigt ein erstes aus dem Stand der Technik bekanntes Sperrdampfsystem für eine Turbine 1 mit einem der Turbine 1 zugeordneten Kondensator 2, wobei in der Turbine 1 zugeführter Frischdampf 2 entspannt und anschließend entspannter Abdampf 4 dem Kondensator 2 zugeführt wird. Bei der Entspannung des Frischdampfs 3 gewonnene Energie treibt eine Welle 5 der Turbine 1 an, wobei sowohl strömungseintrittsseitig eine strömungseintrittsseitige Wellendichtung 6 als auch strömungsaustrittsseitig eine strömungsaustrittsseitige Wellendichtung 7 vorhanden ist.
-
Das Sperrdampfsystem der 1 umfasst einen sogenannten Sammler 8, wobei ausgehend vom Sammler 8 eine erste Sperrdampfzuführleitung 9 und eine zweite Sperrdampfzuführleitung 10 abzweigen. Über die erste Sperrdampfzuführleitung 9 kann die strömungseintrittsseitige Wellendichtung 6, die auf eine relativ hohe Beanspruchungstemperatur ausgelegt ist, mit einem individuell temperierten Sperrdampf beaufschlagt werden. Über die zweite Sperrdampfzuführleitung 10 kann die strömungsaustrittsseitige Wellendichtung 7, die auf eine relativ niedrige Beanspruchungstemperatur ausgelegt ist, mit einem individuell temperierten Sperrdampf beaufschlagt werden.
-
Hierzu wird bei dem Sperrdampfsystem der 1 dem Sammler 8 einerseits über eine Zuleitung 11 Frischdampf und andererseits über eine Zuleitung 12 Sattdampf zugeführt. Zwischen die Zuleitung 11 für den Frischdampf und den Sammler 8 ist ein erstes Regelventil 13 geschaltet, welches derart druckgeregelt ist, dass sich im Sammler 8 ein gewünschter Solldruck P1 einstellt. Dieser Druck P1 im Sammler 8 ist kleiner als der Druck P0 des Frischdampfs, wobei die Temperatur T1 des Sperrdampfs in der zur strömungseintrittsseitigen Wellendichtung 6 führenden Sperrdampfzuführleitung 9 in etwa der Temperatur T0 des Frischdampfs entspricht.
-
Um die strömungseintrittsseitige Wellendichtung 7 mit einem Sperrdampf geringerer Temperatur T2 zu beaufschlagen, ist zwischen den Sammler 8 und die Zuleitung 12 des Sattdampfs ein zweites Regelventil 14 geschaltet, welches im Unterschied zum ersten Regelventil 13 nicht druckgeregelt sondern vielmehr temperaturgeregelt ist, nämlich derart, dass sich in der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führenden Sperrdampfzuführleitung 10 die Solltemperatur T2 einstellt. Diese Solltemperatur T2 in der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führenden Sperrdampfzuführleitung 10 ist geringer als die Temperaturen T0 und T1 und größer als die Temperatur T3 des Sattdampfs.
-
Ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Sperrdampfsystem für Wellendichtungen einer Turbine 1 mit einem der Turbine 1 nachgeschalteten Kondensator 2 zeigt 2, wobei sich der Stand der Technik der 2 vom Stand der Technik der 1 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die Temperatur, in 2 die Temperatur T3, des Sperrdampfs in der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führenden Sperrdampfzuführleitung 10 nicht mit Hilfe von Sattdampf, sondern vielmehr mit Hilfe eines Kondensats, eingestellt wird, welches über eine Zuleitung 12 bereitgestellt und mit Hilfe einer Eindüsung 15 in den Sammler 8 bzw. in die zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führende Sperrdampfzuführleitung 10 eingedüst wird. Zwischen die Zuleitung 12 für das Kondensat und die Eindüsung 15 ist ein zweites, temperaturgeregeltes Regelventil 14 geschaltet, welches die Eindüsung des Kondensats in den Sperrdampf so vornimmt, dass sich in der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führenden Sperrdampfzuführleitung 10 die Solltemperatur T3 einstellt. Wie bei dem Stand der Technik der 1 ist auch beim Stand der Technik der 2 das Regelventil 13 druckgeregelt, nämlich derart, dass sich im Sammler 8 der Solldruck P1 einstellt.
-
Bei den beiden aus dem Stand der Technik gemäß 1 und 2 bekannten Sperrdampfsystemen besteht das Problem, dass einerseits ein relativ hoher Regelaufwand über die beiden Regelventile 13 und 14 besteht, und dass sich weiterhin im Bereich der Wellendichtung 6 und 7, insbesondere im Bereich der strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 bedingt durch das Einbringen des Sattdampfs bzw. des Kondensats in den Sperrdampf Kondensatablagerungen ausbilden können, welche die jeweilige Wellendichtung beschädigen. Dies ist von Nachteil.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Sperrdampfsystem zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Sperrdampfsystem nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dem Sammler und/oder der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung führenden Sperrdampfzuführleitung mindestens ein Sperrdampfkühler zugeordnet ist, über den der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung zu führende Sperrdampf kühlbar ist.
-
Das erfindungsgemäße Sperrdampfsystem vermeidet die Nachteile der Sperrdampfsysteme des Standes der Technik. So zeichnet sich das erfindungsgemäße Sperrdampfsystem durch einen reduzierten regelungstechnischen Aufwand aus. Weiterhin besteht keine Gefahr, dass sich insbesondere im Bereich der strömungsaustrittsseitigen Wellendichtungen Kondensatablagerungen ausbilden.
-
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Temperatur des Sperrdampfs in der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung führenden Sperrdampfzuführleitung ungeregelt ausschließlich über den oder jeden Sperrdampfkühler einstellbar. Eine solche Ausgestaltung ist besonders einfach.
-
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist der oder jeder Sperrdampfkühler mehrere von Sperrdampf durchströmte und von Luft umströmte Rohre auf, wobei vorzugsweise die Rohre des oder jedes Sperrdampfkühlers sich in horizontaler Richtung erstrecken, in horizontaler Richtung von Sperrdampf durchströmt und in vertikaler Richtung von Luft umströmt sind. Diese Ausgestaltung des Sperrdampfkühlers ist besonders einfach und daher bevorzugt.
-
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei zeigt:
-
1: eine schematisierte Darstellung eines ersten aus dem Stand der Technik bekannten Sperrdampfsystems;
-
2 eine schematisierte Darstellung eines zweiten aus dem Stand der Technik bekannten Sperrdampfsystems; und
-
3 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Sperrdampfsystems.
-
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Sperrdampfsystem zur Beaufschlagung von Wellendichtungen 6 und 7 einer Turbine 1 mit Sperrdampf, wobei der Turbine 1 zur Entspannung Frischdampf 3 zugeführt wird, und wobei die Turbine 1 verlassender Abdampf 4 dem Kondensator 2 zugeführt wird.
-
Eine strömungseintrittsseitige Wellendichtung 6 der Turbine 1 ist auf eine relativ hohe Beanspruchungstemperatur und eine strömungsaustrittsseitige Wellendichtung 7 auf eine relativ niedrige Beanspruchungstemperatur ausgelegt, sodass es erforderlich ist, beide Wellendichtungen 6 und 7 ausgehend vom Sammler 8 des Sperrdampfsystems über entsprechende Sperrdampfzuführleitungen 9 und 10 mit individuell temperiertem Sperrdampf zu beaufschlagen.
-
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist dem Sammler 8 über die Zuleitung 11 Frischdampf, welcher die Temperatur T0 und den Druck P0 aufweist, über ein druckgeregeltes Regelventil 13 zuführbar, nämlich derart, dass sich im Sammler 8 der gewünschte Solldruck P1 einstellt. Hiermit kann dann die strömungseintrittsseitige Wellendichtung 6 über die entsprechende Sperrdampfzuführleitung 9 mit einem definierten Sperrdampf beaufschlagt werden, dessen Temperatur T1 in etwa der Temperatur T0 des Frischdampfs entspricht.
-
Um nun die strömungsaustrittsseitige Wellendichtung 7 über die Sperrdampfzuführleitung 10 mit Dampf geringerer Temperatur T2 zu beaufschlagen, ist im Sinne der hier vorliegenden Erfindung dem Sammler 8 und/oder der zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 führenden Sperrdampfzuführleitung 10 mindestens ein Sperrdampfkühler 16 zugeordnet. Dieser Sperrdampfkühler 16 kühlt den zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 zu führenden Sperrdampf auf die gewünschte Solltemperatur T2, und zwar ausschließlich durch Ausnutzung des Kühleffekts des oder jedes Sperrdampfkühlers 16 ungeregelt und demnach passiv.
-
Bei dem oder jedem Sperrdampfkühler 16 handelt es sich vorzugsweise um eine Einrichtung, die mehrere von Sperrdampf durchströmte und von Luft umströmte Rohre 17 aufweist. Diese Rohre 17 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dieselben in horizontaler Richtung verlaufen und in horizontaler Richtung von dem Sperrdampf durchströmt, jedoch in vertikaler Richtung passiv von unten nach oben von Luft umströmt sind. Hierdurch ist es möglich, den zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 zu führenden Sperrdampf passiv bzw. ungeregelt auf die Solltemperatur T2 abzukühlen. Da weder Sattdampf noch Kondensat in den Frischdampf eingebracht wird, besteht keine Gefahr der Kondensatbildung im Bereich der Wellendichtungen 6 und 7. Da darüber hinaus eines der Regelventile wegfällt, zeichnet sich das erfindungsgemäße Sperrdampfsystem auch durch einen geringen Regelaufwand aus.
-
Vorzugsweise wird sowohl die Temperatur T1 des zur strömungseintrittsseitigen Wellendichtung 6 als auch die Temperatur T2 des zur strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 geführten Sperrdampfs mit Hilfe von Sensoren 18 erfasst, wobei dann, wenn hierbei festgestellt wird, dass eine der Temperaturen zu hoch ist, die Turbine 1 stillgesetzt wird, um Beschädigungen der Wellendichtungen 6 und 7 zu vermeiden.
-
Rein exemplarisch sei darauf hingewiesen, dass die Frischdampftemperatur T0 in der Größenordnung von etwa 500°C liegt, ebenso wie die Temperatur T1 des zur strömungseintrittsseitigen Wellendichtung 6 zu führenden Sperrdampfs. Der Druck des Frischdampfs P0 liegt in einer Größenordnung von in etwa 35 bar, der Sperrdampfdruck P1 liegt in einer Größenordnung von in etwa 1,2 bar. Die Temperatur T2 der strömungsaustrittsseitigen Wellendichtung 7 zu führenden Sperrdampfs liegt in einer Größenordnung von in etwa 350°C. Diese Temperatur- und Druckwerte sind rein exemplarischer Natur und können selbstverständlich auch in anderen Größenordnungen liegen, und zwar abhängig von der konkreten Applikation.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Turbine
- 2
- Kondensator
- 3
- Frischdampf
- 4
- Abdampf
- 5
- Welle
- 6
- Wellendichtung
- 7
- Wellendichtung
- 8
- Sammler
- 9
- Sperrdampfzuführleitung
- 10
- Sperrdampfzuführleitung
- 11
- Zuleitung
- 12
- Zuleitung
- 13
- Regelventil
- 14
- Regelventil
- 15
- Eindüsung
- 16
- Sperrdampfkühler
- 17
- Kühlrohre
- 18
- Sensor
