DE102012103890A1

DE102012103890A1 - Abstützungsanordnung für das Niederdruckgehäuse einer Dampfturbine

Info

Publication number: DE102012103890A1
Application number: DE102012103890A
Authority: DE
Inventors: Erik Eduardo LOPEZ; Daniel Ross Predmore; Robert James Sherwood; Rajendra Gonoor
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2012-11-08
Also published as: FR2974844B1; US20120282089A1; RU2012117953A; US8821110B2; FR2974844A1

Abstract

Es wird eine Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse einer Turbine bereitgestellt, die ein Innengehäuse (54) mit oberen und unteren Abschnitten (56, 58) hat, die entlang einer ersten Schnittstelle (60) aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt. Ein Außenmantel (66) schließt im Wesentlichen das Innengehäuse ein und das Innengehäuse ist direkt auf einem äußeren Fundament (100) an einer Befestigungsstelle unterhalb der Längsmittellinie abgestützt.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Dampfturbinentechnologie und insbesondere die Art, in welcher Niederdruckinnengehäuse der Dampfturbine in Bezug auf das Turbinenfundament abgestützt werden.
Herkömmlicherweise wird das Niederdruck-(LP)-Innengehäuse einer Dampfturbine auf einer LP-Dampfabzug/Außenmantel-Struktur abgestützt, d.h., wiederum auf dem Maschinenfundament abgestützt. In einigen früheren Konstruktionen sind von dem Innengehäuse aus sich erstreckende Stützarme im Wesentlichen vertikal zu der Längsmittellinie der Turbinenrotoranordnung ausgerichtet angeordnet, die mit den sich axial erstreckenden Schnittstellen sowohl zwischen den oberen und unteren Abschnitten des inneren LP-Gehäuses als auch oberen und unteren Abschnitten der äußeren Dampfabzugstruktur zusammenfällt. Zusätzlich befinden sich die tatsächlichen Abstützungspunkte in zweckmäßiger Entfernung von dem Fundament und innerhalb des Außenmantels. Siehe beispielsweise die U.S. Patente Nr. 4,413,948 ; 3,881,843 ; und 3,594,095 . Dadurch, dass das Innengehäuse auf dem Dampfabzug von dem Fundament entfernt abgestützt wird, unterliegt das Innengehäuse unerwünschten Verbiegungen, die sich aus der unterschiedlichen Wärmeausdehnung in den Abstützungskomponenten aufgrund der hohen Temperaturen innerhalb des Dampfabzugs sowie den durch die den Abzug verlassenden Abdampfgase bewirkten internen Unterdruckzustände ergeben.
Kurzzusammenfassung der Erfindung
In einer exemplarischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform dieser Erfindung, wird eine Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse einer Turbine, die ein Innengehäuse mit oberen und unteren Abschnitten aufweist, die aneinander entlang einer ersten Schnittstelle befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt; und ein Außenmantel bereitgestellt, der im Wesentlichen das Innengehäuse einschließt; wobei das Innengehäuse direkt auf einem externen Fundament an einer Befestigungsstelle unterhalb der Längsmittellinie abgestützt ist.
In einem weiteren Aspekt stellt die exemplarische, aber nicht einschränkende Ausführungsform dieser Erfindung eine Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse einer Turbine bereit, die ein Innengehäuse mit oberen und unteren Abschnitten aufweist, die aneinander entlang einer ersten Schnittstelle befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt; und einen Außenmantel bereit, der im Wesentlichen das Innengehäuse einschließt, wobei das Innengehäuse mit mehreren axial in Abstand angeordneten Stützarmen versehen ist, wobei jeder gegenüberliegende freie Enden hat, die tragend direkt auf einem externen Fundament abgestützt sind.
In noch einem weiteren Aspekt stellt die exemplarische, aber nicht einschränkende Ausführungsform dieser Erfindung eine Abstützungsanordnung für ein Innen-Niederdruckgehäuse einer Dampfturbine bereit, die ein Innengehäuse mit oberen und unteren Halbabschnitten aufweist, die aneinander entlang einer ersten Schnittstelle befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt; und einen äußeren Dampfabzug mit oberen und unteren Dampfabzugabschnitten bereit, die im Wesentlichen das Innengehäuse einschließen und aneinander entlang einer zweiten Schnittstelle befestigt sind, die im Wesentlichen in der ersten horizontalen Ebene liegt; wobei das Innengehäuse direkt auf einem externen Fundament entlang einer dritten Schnittstelle abgestützt ist, die in einer sich unter der ersten Ebene befindenden zweiten Ebene liegt.
Die Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit den nachstehend angegebenen Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht, welche eine Niederdruckturbine mit Innen- und Außengehäusen darstellt;
2 ist ein schematischer Querschnitt, der die inneren und äußeren LP-Turbinengehäuse und die Befestigung der Gehäuse an dem Fundament gemäß einer bekannten Konstruktion darstellt;
3 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich der von 1, die aber das innere LP-Gehäuse mit Fundamentabstützungen gemäß einer exemplarischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung darstellt;
4 ist ein vergrößertes Detail, das die in dem unteren Abschnitt des inneren LP-Gehäuses enthaltenen Fundamentabstützungen darstellt;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht ähnlich der von 2, die aber die neue Gehäuse/Fundament-Montageanordnung gemäß der exemplarischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zunächst ist in den 1 und 2 ein herkömmlicher Niederdruck-(LP)-Turbinenabschnitt 10 dargestellt. Der LP-Turbinenabschnitt enthält eine Rotoranordnung 12, welche mehrere Reihen von Schaufeln enthält, die auf in axialem Abstand angeordneten Rotorrädern montiert sind, wobei die Räder sich mit Reihen von stationären Leitdüsenschaufeln abwechseln, die einen Teil der Turbinenstatoranordnung ausbilden. Die Erfindung hierin betrifft nicht den Aufbau der LP-Turbinenstufen, und daher ist keine weitere Beschreibung der Rotoranordnung oder der Leitapparatschaufeln erforderlich.
Die Rotoranordnung 12 ist in einem inneren LP-Gehäuse 14 eingeschlossen. Das innere LP-Gehäuse 14 besteht aus einer oberen Hälfte oder Abschnitt 16 des Innengehäuses und einer unteren Hälfte oder Abschnitt 18 des Innengehäuses, die an einer horizontalen Schnittstelle oder "Teilungslinie" 20 verbunden sind. Die Schnittstelle 20 liegt im Wesentlichen in einer Ebene, die die bei CL in 2 dargestellte Turbinenrotormittellinie enthält. Ausgerichtete, horizontal orientierte und sich axial erstreckende Befestigungsflansche 22 und 24 sind entlang den gegenüberliegenden Schnittstellenkanten der oberen Hälfte 16 des Innengehäuses und einer unteren Hälfte 18 des Innengehäuses (ein Satz von Flanschen ist in 2 dargestellt) vorgesehen, und ermöglichen eine Befestigung der Innengehäusehälften oder Abschnitte mittels Schrauben 26 oder anderer geeigneter Befestigungselemente.
Ein(e) äußere(r) LP-Turbinen-Dampfabzug oder Mantelanordnung 28 schließt das innere LP-Gehäuse 14 ein und enthält einen unteren Dampfabzug 30 und einen oberen Dampfabzug 32. Der obere und untere Dampfabzug sind an ausgerichteten Flanschen 34, 36 mittels Schrauben oder anderer geeigneter Befestigungselemente 38 (2) ebenfalls im Wesentlichen in der die Rotormittellinie CL und Teilungslinie 20 enthaltenden horizontalen Ebene befestigt.
Wie es am besten in 2 zu sehen ist, liegt der untere Montageflansch 24 des unteren Abschnittes 18 des Innengehäuses auf horizontal ausgerichteten Abstützungsplatten 40, 42 auf, welche wiederum auf Blöcken oder verlängerten Rippen 44 abgestützt sind, die an der Innenoberfläche 46 des unteren Dampfabzugs 30 befestigt sind. Wie allgemein im Fachgebiet bekannt, ermöglicht die horizontale Platte 40 eine gewisse seitliche Verschiebung des Innengehäuses 14 in Bezug auf die Abstützungsblöcke oder die verlängerten Rippen 44.
Der untere Dampfabzug 30 ist auf einem Fundament 48 (typischerweise wenigstens einer teilweise im Untergrund angeordneten Betonstruktur) mittels einer weiteren Gleitschnittstelle bei horizontal orientierten Platten 50, 52 abgestützt. Typischerweise liegt das Innengehäuse 14 einfach auf der Abstützungsstruktur 42 und 44 mit Hilfe von einer oder mehreren Befestigungsschrauben auf, welche eine seitliche Verschiebung des Innengehäuses zulassen.
Somit wird in der herkömmlichen Anordnung das Innengehäuse 14 direkt auf und in dem Außenmantel (oder dem Dampfabzug) 28 abgestützt, welcher wiederum auf dem Fundament 48 abgestützt ist.
In den 3–5 ist nun eine exemplarische, aber nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der LP-Turbinenabschnitt enthält eine (nicht dargestellte) Rotoranordnung ähnlich der in Verbindung mit 1 und 2 beschriebenen Rotoranordnung 12. Das Innengehäuse 54 besteht aus einer oberen Hälfte oder einem Abschnitt 56 des inneren LP-Gehäuses und einer unteren Hälfte oder Abschnitt 58 des Innengehäuses, die entlang einer Schnittstelle 60 verbunden sind, die im Wesentlichen in einer die Längsmittellinie CL der Rotoranordnung enthaltenden Ebene liegt. Die unteren und oberen Hälften oder Abschnitte des Innengehäuses sind auch mit horizontal orientierten sich in axialer Richtung erstreckenden Montageflanschen 62 und 64 (5) versehen, die eine Befestigung der oberen und unteren Halbabschnitte des Gehäuses mittels Schrauben oder anderer (nicht dargestellter) Mittel ermöglichen.
Ein äußerer LP-Mantel oder eine Turbinen-Dampfabzuganordnung 66 enthält einen unteren Dampfabzug 68 und einen oberen Dampfabzug 70. Der obere Dampfabzug 70 und der untere Dampfabzug 68 sind auch mit horizontal orientierten, sich axial erstreckenden Befestigungsflanschen 72, 74 versehen, die eine Befestigung der Abschnitte der äußeren Gehäuseanordnung, wiederum mit Schrauben oder anderer (nicht dargestellter) geeigneter Befestigungselemente ermöglichen. Der untere Dampfabzug 68 und der obere Dampfabzug 70 sind ebenfalls in einer die Längsmittellinie der Rotoranordnung enthaltenden Ebene verbunden.
In der exemplarischen, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsform ist der untere Halbabschnitt 58 des Innengehäuses mit wenigstens einem Paar einteiliger in axialem Abstand angeordneter Abstützungen 76, 78 (siehe insbesondere 4) ausgebildet, wovon jede im Wesentlichen die gesamte halbkreisförmige Außenoberfläche des Halbabschnittes 58 mit von dem Innengehäuse entfernten freien Enden umfasst. Insbesondere entspricht jede Abstützung der Form des unteren Halbabschnittes 58 des Gehäuses in dem inneren mittigen Bereich der Abstützung mit nach oben angewinkelten unteren Oberflächen 80, 82, die sich von dem Innengehäuse im Wesentlichen in V-Form seitlich weg erstrecken und nach unten abgewinkelte obere Oberflächen 84, 86, die an im Wesentlichen horizontal orientierten Abstützauflagen 88, 90 enden. Da die Abstützanordnung auf gegenüberliegenden Seiten des Innengehäuses/Dampfabzugs identisch ist, wird nur die Abstützungsanordnung auf einer Seite des Innengehäuses 58 weiter beschrieben. Die Abstützauflagen 90, 92 der in axialem Abstand angeordneten Abstützungen 76, 78 sind jeweils für einen Sitz in in axialem Abstand angeordneten Taschen 94, 96 angepasst, die in dem unteren Dampfabzug 68 ausgebildet sind. Die Taschen 94, 96 erstrecken sich über den Rest der unteren Wand 98 des Dampfabzugs hinaus und ermöglichen somit die Positionierung der Abstützauflagen 90, 92 direkt über dem Fundament 100. Eine derartige Tasche 94 und die zugeordnete Abstützauflage 90 sind deutlicher in 5 dargestellt.
Die Abstützauflage 90 liegt auf der unteren horizontal orientierten Basis 102 der Tasche 94 auf, welche wiederum auf der Oberfläche 104 des Fundamentes 100 aufliegt. Platten 106, 108 können zwischen der Auflage 88 und der Basis 102 eingefügt sein und zwischen der Basis 102 und der Fundamentoberfläche 104, um eine gewisse horizontale Verschiebung des Innengehäuses zuzulassen.
In der vorstehend beschriebenen Weise ist das Innengehäuse 54 gut unterhalb der Mittellinie CL und direkt auf dem Fundament 100 abgestützt. Demzufolge werden die thermischen Auswirkungen auf das Innengehäuse in Bezug auf den oberen und unteren Dampfabzug 68, 70 und die unteren Teile minimiert. Gleichzeitig wird, obwohl ein gewisser Unterdruckeffekt dort vorhanden sein kann, wo der obere und untere Dampfabzug 68, 70 verbunden sind, durch die Lagerung des Innengehäuses direkt auf dem Fundament 100 jeder Unterdruckeffekt auf das Innengehäuse im Wesentlichen eliminiert.
Die einteiligen Abstützungen 76, 78 haben im Wesentlichen einen I-Träger-förmigen Querschnitt (4) mit oberen und unteren Flanschen 110, 112, die durch einen dünneren Stegabschnitt 114 verbunden sind, was eine gute Querschnittsfestigkeit mit minimalem Materialbedarf sicherstellt. Zusätzlich erkennt man, dass die vertikalen und axialen Orte der Abstützungsstruktur eingestellt werden können, um eine bessere Steuerung von vertikalen Verbiegungen der Trennwandabstützungstasche und deren Reaktion auf unterschiedliche Abgasdrücke und Wärmezustände zu erreichen.
Wie es am besten in den 4 zu sehen ist, sind die Abstützungen 76, 78 auch mit integrierten Einbauvorrichtungen ausgebildet, die eine Lehre 116 beinhalten, die das untere Innengehäuse 58 seitlich in Bezug auf den unteren Dampfabzug 68 positioniert, aber keine vertikale Unterstützung bereitstellt. Aufbockvorsprünge 118 und Hebelaschen 120 sind ebenfalls vorgesehen. Löcher 122, 124 in den Abstützauflagen 90, 92 ermöglichen die Verwendung von Befestigungsschrauben als Lokalisierungselemente und Bewegungsbegrenzer, wobei man jedoch erkennt, dass wie vorstehend angemerkt, das Innengehäuse 54 nicht starr und fest an dem Fundament befestigt ist.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in den Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind, abdecken soll.
Es wird eine Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse einer Turbine bereitgestellt, die ein Innengehäuse 54 mit oberen und unteren Abschnitten 56, 58 hat, die entlang einer ersten Schnittstelle 60 aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt. Ein Außenmantel 66 schließt im Wesentlichen das Innengehäuse ein und das Innengehäuse ist direkt auf einem äußeren Fundament 100 an einer Befestigungsstelle unterhalb der Längsmittellinie abgestützt.
Bezugszeichenliste

10: Turbinenabschnitt
12: Rotoranordnung
14: inneres LP-Gehäuse
16: obere Hälfte des Innengehäuses
18: untere Hälfte des Innengehäuses
20, 60: Schnittstelle
22, 24, 62, 64, 72, 74: Montageflansche
26: Schrauben
28: Mantelanordnung
30, 68: unterer Dampfabzug
32, 70: oberer Dampfabzug
34, 36: ausgerichtete Flansche
38: Befestigungselemente
40, 42, 106, 108: Platten
44: verlängerte Rippen
46: Innenoberfläche
48, 100: Fundament
50, 52: Platten
54: Innengehäuse
56: obere Hälfte oder Abschnitt
58: untere Hälfte oder Abschnitt
66: Anzuganordnung
76, 78: Abstützungen
80, 82: angewinkelte untere Oberflächen
84, 86: angewinkelte obere Oberflächen
88, 90, 92: Abstützungsauflagen
94, 96: Taschen
98: untere Dampfabzugwand
102: Basis
104: Fundamentoberfläche
110, 112: untere Flansche
114: Stegabschnitt
116: Lehre
118: Aufbockvorsprünge
120: Hebelaschen
122, 124: Löcher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4413948 [0002]
US 3881843 [0002]
US 3594095 [0002]

Claims

Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse einer Turbine, aufweisend: ein Innengehäuse (54) mit oberen und unteren Abschnitten (56, 58), die entlang einer ersten Schnittstelle (60) aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt; einen Außenmantel (66), der im Wesentlichen das Innengehäuse (54) einschließt; wobei das Innengehäuse (54) direkt auf einem externen Fundament (100) an einer Befestigungsstelle unterhalb der Längsmittellinie abgestützt ist.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die oberen und unteren Abschnitte (56, 58) des Innengehäuses (54) im Wesentlichen obere und untere Halbabschnitte aufweisen.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Außenmantel (66) obere und untere Abschnitte (70, 68) aufweist, die entlang einer zweiten Schnittstelle aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in der horizontalen Ebene liegt.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der Außenmantel (66) einen Dampfturbinen-Dampfabzug aufweist.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der untere Halbabschnitt (58) des Innengehäuses mit einer im Wesentlichen halbzylindrischen Außenoberfläche ausgebildet ist, wobei ein Paar in axialem Abstand angeordneter Abstützungen (76, 78) die im Wesentlichen halbzylindrische Oberfläche umfasst und horizontal orientierte Abstützauflagen (88, 90, 92) hat, die sich an davon entfernten freien Enden befinden.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 5, wobei sich die horizontal orientierten Abstützungsauflagen (88, 90, 92) direkt über dem externen Fundament (100) und unter der Längsmittellinie befinden.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 5, wobei sich die horizontal orientierten Abstützungsauflagen (88, 90, 92) in Taschen (94, 96) befinden, die in einem unteren Abschnitt des Außenmantels ausgebildet sind.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Abstützungen (76, 78) im Querschnitt im Wesentlichen I-Trägerförmig sind.
Abstützungsanordnung für ein Innengehäuse (54) einer Turbine, aufweisend: ein Innengehäuse mit oberen und unteren Abschnitten (56, 58), die entlang einer ersten Schnittstelle (60) aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in einer eine Längsmittellinie eines Turbinenrotors enthaltenden horizontalen Ebene liegt; einen Außenmantel (66), der im Wesentlichen das Innengehäuse einschließt; wobei das Innengehäuse (54) mit mehreren axial in Abstand angeordneten Abstützungsarmen (76, 78) versehen ist, wovon jeder gegenüberliegende freie Enden (88, 90, 92) hat, die tragend direkt auf einem externen Fundament (100) abgestützt sind.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 9, wobei sich die gegenüberliegenden freien Enden (88, 90, 92) von jedem der in axialem Abstand angeordneten Abstützungsarme direkt über dem externen Fundament (100) innerhalb einer zweiten horizontalen Ebene befinden, die sich unter der ersten horizontalen Ebene befindet.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 9, wobei der Außenmantel (66) aus oberen und unteren Abschnitten (70, 68) besteht, die in einer zweiten sich axial erstreckenden Schnittstelle aneinander befestigt sind, die im Wesentlichen in der ersten horizontalen Ebene liegt.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 11, wobei die gegenüberliegenden freien Enden Abstützungsauflagen (88, 90, 92) enthalten, die in Taschen (94, 96) aufgenommen sind, die in dem unteren Abschnitt (68) des Außenmantels (66) ausgebildet sind.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 11, wobei der Außenmantel (66) einen Dampfturbinen-Dampfabzug aufweist.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 9, wobei die Abstützungsarme (76, 78) im Querschnitt im Wesentlichen I-Träger-förmig sind.
Abstützungsanordnung nach Anspruch 9, wobei das Innengehäuse (54) so abgestützt ist, dass es eine seitliche Verschiebung in Bezug auf das Fundament (100) zulässt.