DE102014119426A1

DE102014119426A1 - Dampfturbine und Verfahren zur Montage derselben

Info

Publication number: DE102014119426A1
Application number: DE102014119426.8A
Authority: DE
Inventors: Xiaoqing Zheng; Thomas Joseph Farineau; Sacheverel Quentin Eldrid; Jason L. Bowers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2015-07-02
Also published as: US20150184529A1; JP2015129512A; KR20150080911A; CN104763476B; CN104763476A; KR102272728B1; US9574453B2; CH709128A2

Abstract

Es wird eine Dampfturbine (100) bereitgestellt. Die Dampfturbine (100) umfasst ein Gehäuse (124) und einen Dampfeinlass, der eingerichtet ist, um einen primären Dampfstrom (138) innerhalb des Gehäuses (124) abzugeben. Ein Stator (126) ist mit dem Gehäuse (124) gekoppelt, und ein Rotor (114) ist mit dem Gehäuse (124) gekoppelt und innerhalb des Stators (126) angeordnet. Der Rotor (114) und der Stator (126) sind eingerichtet, um einen primären Strömungspfad (130) zwischen sich und in Strömungsverbindung mit dem primären Dampfstrom (138) zu definieren. Die Dampfturbine (100) umfasst eine Dichtungsanordnung (148), die mit dem Gehäuse (124) gekoppelt ist. Die Dichtungsanordnung (148) umfasst einen Dichtungskopf (154) und mehrere Dichtungen (166). Der Dichtungskopf (154) ist eingerichtet, um einen Kühlströmungspfad (156) in Strömungsverbindung mit dem Rotor (114) zu definieren, der eingerichtet ist, um einen Kühldampfstrom in Richtung des Rotors (114) abzugeben. Eine Drallverhinderungsvorrichtung (186) ist mit der Dichtungsanordnung (148) gekoppelt und zwischen dem Rotor (114) und dem Dichtungskopf (154) angeordnet.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Dampfturbinen und betreffen insbesondere Verfahren und Systeme zur Verringerung eines Dralleffekts einer Kühlströmung für einen Rotor der Dampfturbine.
Da bei Dampfturbinen auf höhere Dampftemperaturen gesetzt wird, um den Wirkungsgrad zu steigern, werden Dampfturbinen so gebaut, dass sie den höheren Dampftemperaturen standhalten können, damit die Nutzungslebensdauer der Turbine nicht gefährdet wird. Während eines typischen Turbinenbetriebes strömt Dampf von einer Dampfquelle durch einen Gehäuseeinlass und im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse entlang eines ringförmigen Heißdampfpfades. In der Regel sind Turbinenstufen innerhalb des Dampfpfades so positioniert, dass der Dampf durch Leit- und Laufschaufeln nachfolgender Turbinenstufen strömt. Die Turbinenlaufschaufeln können an mehreren Turbinenlaufrädern befestigt sein, wobei jedes Turbinenlaufrad mit der Rotorwelle gekoppelt oder integral mit dieser ausgebildet ist, um sich mit ihr zu drehen. Alternativ können die Turbinenlaufschaufeln an einem trommelartigen Turbinenrotor anstelle einzelner Laufräder befestigt sein, wobei die Trommel einstückig mit der Welle ausgebildet ist.
Wenigstens einige Turbinenlaufschaufeln umfassen ein Schaufelblatt, das sich von einer im Wesentlichen ebenen Plattform aus radial nach außen erstreckt, und einen Wurzelabschnitt, der sich von der Plattform aus radial nach innen erstreckt. Der Wurzelabschnitt kann einen Schwalbenschwanz oder ein sonstiges Mittel umfassen, um die Laufschaufel an dem Turbinenlaufrad des Turbinenrotors zu befestigen. Im Allgemeinen strömt während des Betriebes Dampf über und um die Turbinenlaufschaufeln, die starker thermischer Beanspruchung ausgesetzt sind. Diese starke thermische Beanspruchung kann die Betriebslebensdauer der Turbinenlaufschaufeln, des Laufrades und/oder des Rotors verkürzen. Genauer gesagt, können die Rotormaterialien, wenn die Dampftemperaturen steigen, Kriechen und Rissbildung unterliegen. In herkömmlichen Dampfturbinen können Materialien verwendet werden, die temperaturbeständiger sind, um die Betriebslebensdauer des Rotors zu verlängern und seine Leistung zu erhöhen. Jedoch können diese Materialien die Fertigungskosten des Turbinenrotors erhöhen. Bei einigen Dampfturbinen kann Kühldampf von einer Zwischendruckstufe in Richtung des Rotors eingeblasen werden. Typischer Kühldampf kann jedoch einen Dralleffekt haben, der die Wärmeübertragung von dem Rotor beeinflussen und/oder den Rotorbetrieb beeinträchtigen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt ist eine Dampfturbine geschaffen. Die Dampfturbine umfasst ein Gehäuse und einen Dampfeinlass, der eingerichtet ist, um einen ersten Dampfstrom innerhalb des Gehäuses abzugeben. Ein Stator ist mit dem Gehäuse gekoppelt, und ein Rotor ist mit dem Gehäuse gekoppelt und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator definieren zwischen einander einen ersten Strömungspfad in Strömungsverbindung mit dem ersten Dampfstrom. Der Rotor enthält einen Rotorlaufradzwischenraum.
Die Dampfturbine enthält eine Dichtungsanordnung, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Die Dichtungsanordnung enthält einen Dichtungskopf und mehrere Dichtungen. Der Dichtungskopf definiert einen zweiten Strömungspfad, der mit dem Rotor an einem Rotorlaufradzwischenraum in Strömungsverbindung steht und eingerichtet ist, um einen zweiten Dampfstrom in Richtung des Rotorlaufradzwischenraums abzugeben. Eine Drallverhinderungsvorrichtung ist mit der Dichtungsanordnung und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und dem Dichtungskopf gekoppelt.
In der zuvor erwähnten Dampfturbine kann die Drallverhinderungsvorrichtung innerhalb des Kühlströmungspfades angeordnet sein.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Dichtungen eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung in Bezug auf den Kühldampfstrom, und die Drallverhinderungsvorrichtung ist mit der stromabwärtigen Dichtung gekoppelt.
Außerdem umfasst die Drallverhinderungsvorrichtung in der zuletzt erwähnten Ausführungsform eine Leitschaufel, die mit der stromabwärtigen Dichtung gekoppelt ist.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die mehreren Dichtungen eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung mit Bezug auf den Kühldampfstrom, und die Drallverhinderungsvorrichtung ist innerhalb des Kühlströmungspfades und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und der stromabwärtigen Dichtung angeordnet.
In der Dampfturbine eines beliebigen oben erwähnten Typs kann die Drallverhinderungsvorrichtung eine Leitschaufel und eine federbelastete Vorrichtung umfassen, die mit der Leitschaufel gekoppelt ist, wobei die federbelastete Vorrichtung eingerichtet ist, um die Leitschaufel innerhalb des Kühlströmungspfades zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu bewegen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Drallverhinderungsvorrichtung einen Strömungsdeflektor umfassen.
In einer weiteren Alternative oder weiter zusätzlich kann die Drallverhinderungsvorrichtung eine federbelastete Bürste umfassen.
In einer Ausführungsform ist die Drallverhinderungsvorrichtung eingerichtet, um einen Drall des Kühldampfstroms zu reduzieren.
In einer anderen Ausführungsform ist die Drallverhinderungsvorrichtung eingerichtet, um eine Geschwindigkeit des Kühldampfstroms zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Rotoranordnung geschaffen. Die Rotoranordnung ist mit einem Gehäuse gekoppelt und innerhalb eines primären Strömungspfades einer Dampfturbine angeordnet. Die Rotoranordnung umfasst einen Rotor, der mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Der Rotor enthält einen Rotorlaufradzwischenraum. Die Rotoranordnung enthält ferner eine Dichtungsanordnung, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Die Dichtungsanordnung enthält mehrere Dichtungen, die einen zweiten Strömungspfad definieren, der mit dem Rotorlaufradzwischenraum in Strömungsverbindung steht und einen zweiten Dampfstrom in Richtung des Rotorlaufradzwischenraums ausgibt. Eine Drallverhinderungsvorrichtung ist mit der Dichtungsanordnung gekoppelt und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und den mehreren Dichtungen eingekoppelt. Die Drallverhinderungsvorrichtung ist eingerichtet, um einen Drall des Kühldampfstroms zu reduzieren.
In der zuvor erwähnten Rotoranordnung kann die Drallverhinderungsvorrichtung innerhalb des Kühlströmungspfades angeordnet sein.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Dichtungen eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung in Bezug auf den Kühldampfstrom, und die Drallverhinderungsvorrichtung ist mit der stromabwärtigen Dichtung gekoppelt.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die mehreren Dichtungen eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung in Bezug auf den Kühldampfstrom, und die Drallverhinderungsvorrichtung ist innerhalb des Kühlströmungspfades und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und der stromabwärtigen Dichtung angeordnet.
In der Rotoranordnung eines beliebigen oben erwähnten Typs kann die Drallverhinderungsvorrichtung einen Strömungsdeflektor umfassen.
In einer Ausführungsform ist der Kühlströmungspfad eingerichtet, um den Kühldampfstrom mit einem vorbestimmten Druck in Richtung des Rotorlaufradzwischenraums abzugeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Montage einer Dampfturbine geschaffen. Das Verfahren enthält ein Koppeln eines Stators an ein Gehäuse und Koppeln eines Dampfeinlasses in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse. Ein erster Strömungspfad wird innerhalb des Gehäuses und in Strömungsverbindung mit dem Dampfeinlass ausgebildet. Das Verfahren enthält ein Koppeln eines Rotors mit dem Gehäuse und innerhalb des Stators. Der Rotor enthält einen Rotorlaufradzwischenraum und mehrere Laufschaufeln. Eine Dichtungsanordnung wird mit dem Gehäuse gekoppelt und enthält mehrere Dichtungen, die einen zweiten Strömungspfad definieren, der mit dem Rotor an dem Rotorlaufradzwischenraum in Strömungsverbindung steht. Der zweite Strömungspfad ist eingerichtet, um einen zweiten Dampfstrom in Richtung des Rotorlaufradzwischenraums abzugeben. Das Verfahren enthält ferner ein Koppeln einer Drallverhinderungsvorrichtung mit der Dichtungsanordnung und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und den mehreren Dichtungen.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Koppeln der Drallverhinderungsvorrichtung ein Koppeln einer Leitschaufel mit einer stromabwärtigen Dichtung der mehreren Dichtungen umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Koppeln der Drallverhinderungsvorrichtung ein Koppeln einer Leitschaufel mit der Dichtungsanordnung und innerhalb des Kühlströmungspfades umfassen.
Das Verfahren eines beliebigen oben erwähnten Typs kann ferner ein Koppeln eines Federmechanismus mit der Drallverhinderungsvorrichtung umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Seitenaufriss einer Dampfturbine, einer Rotoranordnung und einer beispielhaften Drallverhinderungsvorrichtung, die mit der Dampfturbine gekoppelt ist.
2 ist ein Seitenaufriss der in 1 gezeigten Drallverhinderungsvorrichtung in einer ersten Position.
3 ist ein Seitenaufriss der in 1 gezeigten Drallverhinderungsvorrichtung in einer zweiten Position.
4 ist eine Unteransicht der in den 2 und 3 gezeigten Drallverhinderungsvorrichtung.
5 ist eine weitere Seitenansicht der in 1 gezeigten Dampfturbine und der Drallverhinderungsvorrichtung, die mit der Dampfturbine gekoppelt ist.
6 ist ein Seitenaufriss der in 1 gezeigten Dampfturbine, die eine alternative Drallverhinderungsvorrichtung umfasst.
7 ist eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Dampfturbine, die eine weitere alternative Drallverhinderungsvorrichtung umfasst.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer Dampfturbine veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Dampfturbinen. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen Verfahren und Systeme zur Verwendung bei der Reduktion und/oder Beseitigung eines Dralleffekts von Kühldampf, der in der Dampfturbine strömt. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen zum Kühlen von Komponenten nicht auf Turbinenrotoren beschränkt sind, und es versteht sich ferner, dass die Beschreibung und die Figuren, in denen eine Dampfturbine und Rotoren verwendet werden, nur beispielhaften Zwecken dienen. Darüber hinaus veranschaulichen die Ausführungsformen zwar Dampfturbinen und Rotoren, doch die hierin beschriebenen Ausführungsformen können auch in anderen geeigneten Turbinenkomponenten enthalten sein. Außerdem versteht es sich, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen, die Strömungspfade betreffen, nicht auf Turbinenkomponenten beschränkt zu sein brauchen. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „primärer Strömungspfad” und „erster Strömungspfad” synonym verwendet werden, dass die Begriffe „primärer Dampfstrom” und „erster Dampfstrom” synonym verwendet werden, dass die Begriffe „Kühlströmungspfad” und „zweiter Strömungspfad” synonym verwendet werden und dass die Begriffe „Kühldampfstrom” und „zweiter Dampfstrom” synonym verwendet werden. Genauer gesagt, können die Ausführungsformen allgemein in jedem geeigneten Erzeugnis verwendet werden, durch das ein Medium, wie zum Beispiel Wasser, Dampf, Luft, Brennstoff und/oder ein anderes geeignetes Fluid, gegen eine Oberfläche des Erzeugnisses strömt, um das Erzeugnis zu kühlen.
1 veranschaulicht einen Seitenaufriss einer Dampfturbine 100, einer Rotoranordnung 102 und einer Drallverhinderungsvorrichtung 186, die mit der Dampfturbine 100 gekoppelt ist. 2 ist ein Seitenaufriss der Drallverhinderungsvorrichtung 186, die in einer ersten Position 191 gezeigt ist. 3 ist ein Seitenaufriss der Drallverhinderungsvorrichtung 186, die in einer zweiten Position 193 gezeigt ist. 4 ist eine Unteransicht der Drallverhinderungsvorrichtung 186. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Dampfturbine 100 einen Turbinenabschnitt 104 und eine Turbinenendregion 106. Alternativ kann die Dampfturbine 100 eine beliebige Anzahl von Turbinenabschnitten, -regionen und/oder -konfigurationen umfassen, die es der Dampfturbine 100 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Turbinenabschnitt 104 mehrere Stufen 108 in einer voneinander beabstandeten Beziehung. Jede Stufe 108 umfasst eine rotierende Baugruppe 110 und eine stationäre Baugruppe 112. Die rotierende Baugruppe 110 umfasst einen Rotor 114, der sich um eine Drehachse 116 der Dampfturbine 100 dreht. Mehrere Laufschaufeln 118 sind mit mehreren Plattformen 120 so gekoppelt, dass sich jede Laufschaufel 118 von den Plattformen 120 radial nach außen in Richtung der stationären Baugruppe 112 erstreckt. Mehrere Laufschaufelwurzeln 122 sind mit den Plattformen 120 gekoppelt und erstrecken sich von der Plattform 120 aus radial nach innen und sind mit dem Rotor 114 gekoppelt. Die Wurzeln 122 koppeln die Laufschaufeln 118 mit einem Rotorkörper 123 des Rotors 114. Darüber hinaus definieren benachbarte Laufschaufeln 118 einen dazwischen befindlichen Wurzelbereich 134. Der Rotorkörper 123 umfasst einen Rotorlaufradzwischenraum 164, der während des Turbinenbetriebes hohen Temperaturen und starker Beanspruchung ausgesetzt ist.
Die stationäre Baugruppe 112 umfasst ein Gehäuse 124, einen Stator 126 und mehrere stationäre Leitschaufeln 128. Die Leitschaufeln 128 sind in Schwalbenschwanzverbindungen 132 gekoppelt, die in dem Stator 126 definiert sind, und sind längs des Umfangs zwischen den Stufen der Laufschaufeln 118 beabstandet angeordnet. Das Gehäuse 124 umschließt den Rotor 114 und/oder die Laufschaufeln 118 und/oder den Stator 126 und/oder die Leitschaufeln 128. In der beispielhaften Ausführungsform befinden sich der Rotor 114 und der Stator 126 in einer voneinander beabstandeten Beziehung, die dazwischen einen ersten Strömungspfad 130 oder einen primären Strömungspfad innerhalb des Gehäuses 124 definiert. Die stationäre Baugruppe 112 umfasst außerdem einen Dampfeinlass 136, der mit dem primären Strömungspfad 130 in Strömungsverbindung gekoppelt ist. Der Dampfeinlass 136 leitet einen primären Dampfstrom 138 oder ersten Dampfstrom mit einer ersten Temperatur T₁ in Richtung des primären Strömungspfades 130 und in Strömungsverbindung mit den mehreren Laufschaufeln 118. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Dampfeinlass 136 innerhalb des Gehäuses 124 angeordnet, und er steht mit einer Dampfquelle 140, wie zum Beispiel einem Kessel oder einem Abhitzedampferzeuger, in Strömungsverbindung. Der Dampfeinlass 136 umfasst außerdem einen Beckenbereich 142 mit einem Beckeneinsatz 144 und einen Leckströmungspfad 146.
Die Turbinenendregion 106 umfasst eine Dichtungsanordnung 148, die mit dem Rotor 114 gekoppelt ist. Die Dichtungsanordnung 148 umfasst ein erstes Dichtungselement 150, ein zweites Dichtungselement 151 und ein drittes Dichtungselement 152. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung 148 einen Dichtungskopf 154, der mit dem Rotor 114 an einer von dem Dampfeinlass 136 aus stromaufwärtigen Position gekoppelt ist. Ein erstes Dichtungselement 150 reduziert eine Leckage von primärem Dampfstrom 138 in einen Rotorlaufradzwischenraum 164 und unterstützt das Erhöhen des Drucks in dem Laufradzwischenraum 164, um eine Heißdampfaufnahme zu verhindern oder zu reduzieren. Der Rotorlaufradzwischenraum 164 erfordert eine Kühlung, da der Rotorlaufradzwischenraum 164 hohen Temperaturen innerhalb des primären Strömungspfades 130 und hohen Beanspruchungen infolge des Haltens der rotierenden Laufschaufeln 118 ausgesetzt ist.
Der Dichtungskopf 154 definiert einen zweiten Strömungspfad 156 oder Kühlströmungspfad mit einem ersten Abschnitt 158, der in Strömungsverbindung mit dem primären Strömungspfad 130 steht, und einem zweiten Abschnitt 160, der in Strömungsverbindung mit dem ersten Abschnitt 158 steht. In der beispielhaften Ausführungsform ist eine Kühlströmungsquelle 111 in Strömungsverbindung mit dem zweiten Strömungspfad 156 gekoppelt. Die Kühlströmungsquelle 111 ist eingerichtet, um einen zweiten Dampfstrom 162 oder Kühldampfstrom in den zweiten Strömungspfad 156 hinein abzugeben. In der beispielhaften Ausführungsform hat der zweite Dampfstrom 162 eine zweite Temperatur T₂, die von der ersten Temperatur T₁ des primären Dampfstroms 138 verschieden ist. Genauer gesagt, ist die zweite Temperatur T₂ niedriger als die erste Temperatur T₁. Alternativ kann die zweite Temperatur T₂ ungefähr die gleiche sein wie oder größer sein als die erste Temperatur T₁. Die zweite Temperatur T₂ kann jeden beliebigen Temperaturwert haben, der ein Kühlen des Rotorkörpers 123 in dem Rotorlaufradzwischenraum 164 ermöglicht.
Der Dichtungskopf 154 leitet und/oder gibt den zweiten Dampfstrom 162 durch den zweiten Abschnitt 160 und den ersten Abschnitt 158 aus, um das Kühlen des Rotorkörpers 123 an dem Rotorlaufradzwischenraum 164 zu unterstützen. Das dritte Dichtungselement 152 umfasst einen oder mehrere Dichtringe 168, 170, 172 und 174. Das Dichtungselement 152 ist eingerichtet, um eine Leckage von Kühlströmung in Richtung eines Rotorendes 171 zu begrenzen und/oder das Eintreten einer Leckströmung (nicht gezeigt) von einem Hochdruckabschnitt (nicht gezeigt) in den zweiten Strömungspfad 156 an dem Rotorende 171 zu begrenzen.
Mehrere Dichtungen 166 sind innerhalb des Strömungspfades 156 angeordnet, um Strömungslecks des zweiten Dampfstroms 162 zu reduzieren. Die Dichtungen 166 können mit Dichtringen 168, 170, 172 und 174 und gegen Gegenabschnitte des Rotors 114 gekoppelt sein. Die Turbine 100 kann jede beliebige Anzahl von Dichtungen 166 umfassen, die es der Turbinenendregion 106 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Ein Federmechanismus 176 spannt jeden Dichtring 168, 170, 172 und 174 in eine geschlossene Position vor und/oder spannt jeden Dichtring 168, 170, 172 und 174 in eine offene Position vor. Die Dichtungen 166 können derartige Ausgestaltungen, wie zum Beispiel flexible Elemente, wie zum Beispiel Bürstendichtungen, Wabendichtungen, ineinandergreifende Dichtungen und und/oder hydrodynamische Gleitringdichtungen umfassen. In der beispielhaften Ausführungsform ist das zweite Dichtungselement 151 zwischen der Kühlströmungsquelle 111 und einer Drallverhinderungsvorrichtung 186 angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das zweite Dichtungselement 151 eine Bürstendichtung 179. Alternativ kann das zweite Dichtungselement 151 jede beliebige Art von Dichtung umfassen, um es der Turbinenendregion 106 zu ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 ist mit dem Dichtungskopf 154 gekoppelt und ist wenigstens teilweise innerhalb des zweiten Strömungspfades 156 angeordnet. Genauer gesagt, ist die Drallverhinderungsvorrichtung 186 zwischen dem ersten Abschnitt 158 und dem zweiten Abschnitt 160 angeordnet. Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 umfasst ein erstes Ende 178, ein zweites Ende 180 und mehrere Leitschaufeln 188, die eingerichtet sind, um Leerräume 189 zwischen dem ersten Ende 178 und dem zweiten Ende 180 zu definieren. Die Leitschaufeln 188 beginnen am Ende 178 und enden am zweiten Ende 180. Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 kann mit einem Umfangsende 175 und einem gegenüberliegenden Ende 177 segmentiert sein. In der beispielhaften Ausführungsform erstrecken sich die Leitschaufeln 188 auch zwischen den Enden 175 und 177. Die Leitschaufeln 188, wie zum Beispiel die Leitschaufeln 188a, 188b und 188c, sind mit Bezug auf die Seitenfläche 182 gewinkelt. Genauer gesagt, umfassen die Leitschaufeln 188 einen Winkel α in einem Bereich zwischen etwa 10° und etwa 90°. Genauer gesagt, beträgt der Winkel α etwa 45°. Alternativ können die Leitschaufeln 188 jeden beliebigen Winkel mit Bezug auf das Umfangsende 175 und/oder das Umfangsende 177 umfassen oder können im Wesentlichen parallel zu der Achse 116 (in 1 gezeigt) verlaufen.
In der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Dichtungskopf 154 eine Aussparung 190, die in Strömungsverbindung mit dem zweiten Abschnitt 160 steht. Eine Feder 194 ist zwischen einem Aussparungsende 192 und der Drallverhinderungsvorrichtung 186 angeordnet. Ein Arm 196 ist mit der Feder 194 gekoppelt, um die Drallverhinderungsvorrichtung 186 zwischen der ersten Position 191 (2) und einer zweiten Position 193 (3) innerhalb des zweiten Abschnitts 160 zu bewegen. In der ersten Position 191 befindet sich das zweite Ende 180 in einer nahen Position mit Bezug auf den Rotor 114; und in der zweiten Position 193 ist das zweiten Ende 180 von dem Rotors 114 weiter entfernt. Die Feder 194 ist eingerichtet, um die Leitschaufel 188 in die erste Position 191 vorzuspannen, um die Positionierung der Drallverhinderungsvorrichtung 186 in eine Betriebsposition zu unterstützen, während es ermöglicht wird, dass sich die Drallverhinderungsvorrichtung 186 in Richtung der zweiten Position 193 bewegt, sobald sie in Kontakt mit dem Rotor 114 gelangt, um einen Mindestreibkontakt zwischen dem Rotor 114 und der Drallverhinderungsvorrichtung 186 aufgrund von Rotorvibrationen und/oder Fehlausrichtung während Übergangsbedingungen zu unterstützen.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 ist stromabwärts des zweiten Dichtungselements 151 und stromaufwärts des Rotorlaufradzwischenraums 164 mit Bezug auf den zweiten Dampfstrom 162 angeordnet. Der zweite Dampfstrom 162 hat einen Dampfdrall 184, der auftritt, wenn sich der zweite Dampfstrom 162 durch den zweiten Strömungspfad 156 bewegt und aus der Rotation des Rotors 114 eine Tangentialgeschwindigkeitskomponente erlangt. Der Dampfdrall 184 beeinträchtigt die Wärmeübertragung von dem Rotorlaufradzwischenraum 164 und/oder den Betrieb des Rotors 114, wenn der zweite Dampfstrom 162 den Rotorlaufradzwischenraum 164 berührt. Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 reduziert und/oder beseitigt den Dampfdrall 184, der innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 vorhanden ist. Alternativ kehrt die Drallverhinderungsvorrichtung 186 den Dampfdrall 184, der innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 vorhanden ist, um, um die relative Geschwindigkeit zu erhöhen, um den Wärmeaustausch von dem Rotor 114 und in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu verstärken, um die Kühlung des Rotorlaufradzwischenraums 164 zu verbessern. Die Wärmeübertragungrate kann mit einem Wärmeübertragungskoeffizienten und einer Temperaturdifferenz in Wechselbeziehung stehen. Eine Erhöhung der relativen Geschwindigkeit erhöht den Wärmeübertragungskoeffizienten und überbietet die Verringerung der Temperaturdifferenz.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 reduziert und/oder beseitigt die Effekte des Dampfdralls 184 in dem zweiten Dampfstrom 162, um aufgrund der höheren relativen Drehgeschwindigkeit zwischen dem Rotor 114 und dem zweiten Dampfstrom 162 die Wärmeübertragung zu verbessern. Genauer gesagt, sind die Position der Drallverhinderungsvorrichtung 186 und der Winkel α der Leitschaufel 188 eingerichtet, um die Strömungsrichtung des zweiten Dampfstroms 162 zu verändern, um den positiven Dampfdrall 184 zu reduzieren. Alternativ ist die Leitschaufel 188 so bemessen und geformt, dass der Dampfdrall 184, der in dem zweiten Dampfstrom 162 vorhanden ist, umkehrt wird, indem der Winkel α der Leitschaufel 188 gegen die Drehrichtung des Rotors eingestellt wird, um einen negativen Drall zu erreichen (nicht gezeigt). Der zweite Dampfstrom 162 passiert die Drallverhinderungsvorrichtung 186 und berührt den Rotorlaufradzwischenraum 164 mit hoher relativer Geschwindigkeit, um die Wärmeübertragung von dem Rotor 114 und in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu unterstützen. Genauer gesagt, wird der zweite Dampfstrom 162 während des Betriebes an der Drallverhinderungsvorrichtung 186 vorbei gerichtet, und er berührt den Rotorkörper 123 und/oder die Wurzeln 122 und/oder die Laufschaufeln 118 und/oder den Rotorlaufradzwischenraum 164, um die Wärmeübertragung von diesen weg zu unterstützen. Der zweite Dampfstrom 162 strömt weiter und vermischt sich mit dem primären Dampfstrom 138.
5 ist ein weiterer Seitenaufriss der Dampfturbine 100 und der Drallverhinderungsvorrichtung 186. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Drallverhinderungsvorrichtung 186 mit dem zweiten Dichtungselement 151 gekoppelt. Genauer gesagt, ist die Drallverhinderungsvorrichtung 186 integral mit dem zweiten Dichtungselement 151 gekoppelt. Alternativ kann die Drallverhinderungsvorrichtung 186 lösbar mit dem zweiten Dichtungselement 151 gekoppelt sein. Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 ist mit einer stromabwärtigen Seite des zweiten Dichtungselements 151 und stromaufwärts des Rotorlaufradzwischenraums 164 mit Bezug auf den zweiten Dampfstrom 162 gekoppelt, um das Reduzieren und/oder Beseitigen und/oder Umkehren des Dampfdralls 184, der innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 vorhanden ist, zu unterstützen.
Während des Betriebes wird der primäre Dampfstrom 138 bei hohen Drücken und hohen Temperaturen von der Dampfquelle 140 durch den Dampfeinlass 136 und in Richtung des primären Strömungspfades 130 geleitet. Genauer gesagt, wird der primäre Dampfstrom 138 in Richtung der Laufschaufeln 118 und Leitschaufeln 128 gerichtet. Wenn der primäre Dampfstrom 138 die Laufschaufeln 118 berührt, dreht der primäre Dampfstrom 138 die Laufschaufeln 118 und den Rotor 114. Der primäre Dampfstrom 138 durchsetzt die Stufen 108 in stromabwärtiger Richtung und strömt in einer ähnlichen Weise durch aufeinanderfolgende Stufen (nicht gezeigt).
Ein Dampfstrom, der keine Arbeit verrichtet, indem er durch die mehreren Laufschaufeln 118 und den rotierenden Rotor 114 strömt, wird als Leckströmung angesehen. Eine Leckströmung, die keine Arbeit in einer Dampfturbine 100 verrichtet, führt zu einem Ausgangsleistungsverlust. Das erste Dichtungselement 150 ist eingerichtet, um eine Leckage des primären Dampfstroms 138 in den Laufradzwischenraum 164 hinein zu reduzieren. Der zweite Dampfstrom 162, der von der Kühlströmungsquelle 111 her geleitet wird, strömt indessen durch das zweite Dichtungselement 151 und die Drallverhinderungsvorrichtung 186. Genauer gesagt, strömt der zweite Dampfstrom 162 durch die Leitschaufeln 188 der Drallverhinderungsvorrichtung 186.
Während des Betriebes wird der zweite Dampfstrom 162 bei geringeren Temperaturen und höheren Drücken als der primäre Dampfstrom 138 nach der Leitschaufel 128 durch den Dichtungskopf 154 geleitet. In dem beispielhaften Betrieb wird der zweite Dampfstrom 162 durch den Kühlströmungspfad 156 gerichtet. Während der zweite Dampfstrom 162 die Dichtung 151 und den zweiten Strömungspfad 156 passiert, nimmt der zweite Dampfstrom 162 eine Drehgeschwindigkeit von dem Rotor 114 auf, was einen Drall 184 innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 erzeugt. Der zweite Dampfstrom 162 strömt weiter an dem zweiten Dichtungselement 151 vorbei und in Kontakt mit der Drallverhinderungsvorrichtung 186. Die Leitschaufeln 188 erfassen oder leiten den zweiten Dampfstrom 162 und verringern die Tangentialgeschwindigkeit und/oder kehren die Richtung des zweiten Dampfstroms 162 um. Daher nähert sich die relative Geschwindigkeit zwischen dem Rotor 114 und dem zweiten Dampfstrom 162 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 114, wodurch die Wärmeübertragung zwischen dem Rotor 114 und dem zweiten Dampfstrom 162 in dem Rotorlaufradzwischenraum 164 verstärkt wird, um die Kühlung des Rotorkörpers 123 zu unterstützen.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 186 reduziert und/oder beseitigt die Effekte des Dampfdralls 184, der in dem zweiten Dampfstrom 162 vorhanden ist, um dank der höheren relativen Drehgeschwindigkeit zwischen dem Rotor 114 und dem zweiten Dampfstrom 162 die Wärmeübertragung zu verstärken. Genauer gesagt, ist der Winkel α der Leitschaufel 188 eingerichtet, um die Strömungsrichtung des zweiten Dampfstroms 162 zu verändern, um den positiven Dampfdrall 184 zu reduzieren. Alternativ ist die Leitschaufel 188 so bemessen und gestaltet, dass der Dampfdrall 184 in dem zweiten Dampfstrom 162 umgekehrt wird, indem der Winkel α der Leitschaufel 188 gegen die Drehrichtung des Rotors eingestellt wird, um einen negativen Drall (nicht gezeigt) zu erreichen. Der zweite Dampfstrom 162 passiert die Drallverhinderungsvorrichtung 186 und berührt den Rotorlaufradzwischenraum 164 mit hoher relativer Geschwindigkeit, um die Wärmeübertragung von dem Rotor 114 weg und in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu unterstützen. Genauer gesagt, wird während des Betriebes der zweite Dampfstrom 162 an der Drallverhinderungsvorrichtung 186 vorbei geleitet, und er berührt den Rotorkörper 123 und/oder die Wurzeln 122 und/oder die Laufschaufeln 118 und/oder den Rotorlaufradzwischenraum 164, um die Wärmeübertragung von diesen weg zu unterstützen.
Darüber hinaus spannt die Feder 194 während des Betriebes die Drallverhinderungsvorrichtung 186 über den Arm 196 in die erste Position 191 (in 2 gezeigt) mit einem kleinen Spiel zu dem Rotor 114 vor. Der zweite Dampfstrom 162 strömt weiter durch Kanäle innerhalb der Leitschaufel 188, was den zweiten Dampfstrom 162 in eine axiale und/oder umgekehrt rotierende Strömungsrichtung umlenkt. Beim Verlassen der Leitschaufeln 188 unterstützt der zweite Dampfstrom 162 das Kühlen des Rotorlaufradzwischenraums 164. Falls während Übergangszeiten, wie zum Beispiel dem Anfahren und Abschalten, große Rotorauslenkungen stattfinden, könnte der Rotor 114 das zweite Ende 180 berühren. Sollte der Rotor 114 das zweite Ende 180 berühren, so bewegt der Rotor 114 die Drallverhinderungsvorrichtung 186 gegen die Feder 194 und nach außen zu der zweiten Position 193 (in 3 gezeigt), um durch hartes Reiben bedingte Schäden an dem Rotor 114 zu vermeiden.
6 ist ein Seitenaufriss der Dampfturbine 100 und einer alternativen Drallverhinderungsvorrichtung 200, die mit der Dampfturbine 100 gekoppelt ist. In 6 sind ähnliche Komponenten der 1–5 mit den gleichen Elementnummern bezeichnet. In der beispielhaften Ausführungsform befindet sich die Drallverhinderungsvorrichtung 200 zwischen der Dichtung 151 und dem Laufradzwischenraum 164. Die Drallverhinderungsvorrichtung 200 ist mit dem Dichtungskopf 154 gekoppelt und erstreckt sich in Richtung des Rotors 114. Die Drallverhinderungsvorrichtung 200 umfasst eine Bürstendichtung 202, die zwischen dem ersten Abschnitt 158 und dem zweiten Abschnitt 160 angeordnet und von dem Dichtungselement 151 beabstandet ist. Die Bürstendichtung 202 umfasst dicht gepackte, im Wesentlichen zylindrische Borsten 204 mit porösen Medien, die eingerichtet sind, um den Drall 184 in dem zweiten Dampfstrom 162 herauszufiltern. Die Bürstendichtung 202 kann jede beliebige Vorrichtung mit einem porösen Medium sein, die einen hohen Widerstand gegen eine Umfangsströmung aufweist. In der beispielhaften Ausführungsform haben die Borsten 204 eine geringe radiale Steifigkeit, die eine Bewegung während des Turbinenbetriebes ermöglicht, währende dabei während eines Stationären Betriebes ein enges Spiel aufrechterhalten wird. Die federbelastete Vorrichtung 192 bewegt die Borsten 204 zwischen der ersten Position 191 und der zweiten Position 193 (in den 2 bzw. 3 gezeigt) innerhalb des zweiten Abschnitts 160. In der ersten Position 191 befindet sich ein Borstenende 201 nahe an dem Rotor 114; und in der zweiten Position 193 ist das Borstenende 201 von dem Rotor 114 entfernt.
Während eines Betriebes wird der zweite Dampfstrom 162 bei geringeren Temperaturen als der primäre Dampfstrom 138 über den Dichtungskopf 154 durch die Endregion 106 geleitet. In dem beispielhaften Betrieb wird der zweite Dampfstrom 162 durch den Kühlströmungspfad 156 geleitet. Während der zweite Dampfstrom 162 durch den kleinen Spalt zwischen der Dichtung 151 und dem Rotor 114 strömt, nimmt der zweite Dampfstrom 162 Drehgeschwindigkeit von dem Rotor 114 auf, die einen Drall 184 innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 erzeugt. Genauer gesagt, wird der zweite Dampfstrom 162 durch den zweiten Abschnitt 160 und quer durch die Dichtung 151 geleitet. Der zweite Abschnitt 160 leitet den zweiten Dampfstrom 162 von den Dichtungen 151 fort und in Richtung der Drallverhinderungsvorrichtung 200.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 200 reduziert und/oder beseitigt die Effekte des Dralls 184, der in dem zweiten Dampfstrom 162 vorhanden ist, um das Erhöhen der relativen Geschwindigkeit des zweiten Dampfstroms 162 zu dem Rotor 114 zu unterstützen. Der zweite Dampfstrom 162 passiert die Drallverhinderungsvorrichtung 200 und berührt den Rotor 114, um die Wärmeübertragung von dem Rotor 114 in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu unterstützen. Genauer gesagt, wird während des Betriebes der zweite Dampfstrom 162 an der Drallverhinderungsvorrichtung 200 vorbei geleitet, und er berührt den Rotorkörper 123 und/oder die Wurzeln 122 und/oder die Laufschaufeln 118 und/oder die Laufradzwischenraum 164, um die Wärmeübertragung von diesen weg zu unterstützen. Der zweite Dampfstrom 162 strömt weiter und vermischt sich mit dem primären Dampfstrom 138.
Alternativ kann die Drallverhinderungsvorrichtung 200 hydrodynamische Gleitringdichtungen (nicht gezeigt) umfassen, um das Reduzieren einer Leckage eines druckbeaufschlagten Fluids durch den Dichtungskopf 154 zu unterstützen. Hydrodynamische Gleitringdichtungen umfassen einen passenden (rotierenden) Ring (nicht gezeigt) und einen Dichtring (stationären Ring) (nicht gezeigt). Im Allgemeinen sind flache hydrodynamische Nuten (nicht gezeigt) auf der Ringberührungsfläche ausgebildet oder geätzt. Während des Betriebes erzeugen die hydrodynamischen Nuten in dem rotierenden Ring eine hydrodynamische Kraft, die dazu führt, dass sich der stationäre Ring von dem rotierenden Ring abhebt oder trennt, so dass ein kleiner Spalt zwischen den zwei Ringen entsteht. Ein Dichtungsgas strömt über den Spalt zwischen dem rotierenden und dem stationären Ring.
7 ist ein Seitenaufriss der Dampfturbine 100 und einer alternativen Drallverhinderungsvorrichtung 206, die mit der Dampfturbine 100 gekoppelt ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Drallverhinderungsvorrichtung 206 mit dem Dichtungskopf 154 integral ausgebildet. Die Drallverhinderungsvorrichtung 206 umfasst einen Strömungsdeflektor 208 innerhalb des zweiten Abschnitts 160 und im Abstand zu dem Dichtungselement 151. Der Strömungsdeflektor 208 lenkt den zweiten Dampfstrom 162, der durch den Kühlströmungspfad 156 und insbesondere durch zweiten Abschnitt 160 strömt, in die Drallverhinderungsvorrichtung 206. Die Drallverhinderungsvorrichtung 206 ist eingerichtet, um den Drall 184, der innerhalb des zweiten Strömungspfades 162 vorhanden ist, zu reduzieren und/oder zu beseitigen. Alternativ kehrt die Drallverhinderungsvorrichtung 206 den Dampfdrall 184, der innerhalb des zweiten Dampfstroms 162 vorhanden ist, um, um die relative Geschwindigkeit zu erhöhen, um den Wärmeaustausch von dem Rotor 114 weg und in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu unterstützen.
Die Drallverhinderungsvorrichtung 206 reduziert und/oder beseitigt die Effekte des Dralls 184 in dem zweiten Dampfstrom 162, um das Erhöhen der relativen Geschwindigkeit des zweiten Dampfstroms 162 zu dem Rotor 114 zu unterstützen. Der zweite Dampfstrom 162 passiert die Drallverhinderungsvorrichtung 206 und berührt den Rotor 114, um die Wärmeübertragung von dem Rotor 114 in den zweiten Dampfstrom 162 hinein zu unterstützen. Genauer gesagt, wird während des Betriebes der zweite Dampfstrom 162 an der Drallverhinderungsvorrichtung 206 vorbei geleitet, und er berührt den Rotorkörper 123 und/oder die Wurzeln 122 und/oder die Laufschaufeln 118 und/oder den Laufradzwischenraum 164, um die Wärmeübertragung von diesen weg zu unterstützen. Der zweite Dampfstrom 162 strömt weiter und vermischt sich mit dem primären Dampfstrom 138.
8 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm 800, das ein Verfahren 802 zum Herstellen einer Dampfturbine, zum Beispiel der Dampfturbine 100 (in 1 gezeigt), veranschaulicht. Das Verfahren 802 umfasst das Koppeln 804 eines Stators, zum Beispiel des Stators 126 (in 1 gezeigt), mit einem Gehäuse, wie zum Beispiel dem Gehäuse 124 (in 1 gezeigt). Ein Dampfeinlass, zum Beispiel der Dampfeinlass 136 (in 1 gezeigt), wird in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse gekoppelt 806. Das Verfahren 802 umfasst außerdem das Bilden 808 eines ersten Strömungspfades, wie zum Beispiel des ersten Strömungspfades 130 (in 1 gezeigt), innerhalb des Gehäuses und in Strömungsverbindung mit dem Dampfeinlass. Das Verfahren 802 umfasst ferner das Koppeln 810 eines Rotors, wie zum Beispiel des Rotors 114 (in 1 gezeigt), mit dem Gehäuse und innerhalb des Stators, wobei der Rotor mehrere Laufschaufeln, zum Beispiel die Laufschaufeln 118 (in 1 gezeigt), und einen Laufradzwischenraum, wie zum Beispiel den Laufradzwischenraum 164 (in 1 gezeigt), umfasst.
In dem beispielhaften Verfahren 802 wird eine Dichtungsanordnung, zum Beispiel die (in 1 gezeigte) Dichtungsanordnung, mit dem Gehäuse gekoppelt 812. Die Dichtungsanordnung umfasst mehrere Dichtungen, wie zum Beispiel das Dichtungselement 151 (in 2 gezeigt), die einen zweiten Strömungspfad, wie zum Beispiel den zweiten Strömungspfad 156 (in 2 gezeigt), definieren, der mit dem Rotor in Strömungsverbindung steht und eingerichtet ist, um einen zweiten Dampfstrom, zum Beispiel den zweiten Dampfstrom 162 (in 2 gezeigt), in Richtung des Rotors an einem Rotorlaufradzwischenraum abzugeben. Das Verfahren 802 umfasst das Koppeln 814 einer Drallverhinderungsvorrichtung, zum Beispiel der Drallverhinderungsvorrichtung 186 (in 1 gezeigt), mit der Dichtungsanordnung und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und den Dichtungen.
Das Koppeln 814 der Drallverhinderungsvorrichtung umfasst das Koppeln einer Leitschaufel, zum Beispiel der Leitschaufel 188 (in 2 gezeigt), innerhalb des Kühlströmungspfades und stromabwärts der Dichtungen 151. Das Verfahren 802 umfasst ferner das Koppeln 816 einer federbelasteten Vorrichtung, wie zum Beispiel der federbelasteten Vorrichtung 192 (in 2 gezeigt), mit der Drallverhinderungsvorrichtung.
Ein technischer Effekt der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren umfasst wenigstens eines von:
(a) Koppeln einer Drallverhinderungsvorrichtung mit einer Austrittsseite eines Dichtungskopfes; (b) Reduzieren und/oder Umkehren eines Dampfdralls, der in einem Kühldampf vorhanden ist, zum Verstärken der Wärmeübertragung von der Dampfturbine; (c) Verstärken eines Kühleffekts an einem Rotor einer Dampfturbine; (d) Reduzieren der Fertigungs-, Betriebs- und/oder Wartungskosten einer Turbinenkomponente; und (e) Verlängern einer Betriebslebensdauer einer Dampfturbine.
Die hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen unterstützen die Wärmeübertragung von einem Rotor einer Dampfturbine. Die beschriebenen Ausführungsformen verwenden eine Drallverhinderungsvorrichtung, die mit einer Austrittsseite eines Dichtungskopfes gekoppelt ist, um einen Dampfdrall eines Kühldampfes zu reduzieren und/oder umzukehren, wenn der Kühldampf den Dichtungskopf verlässt und in Richtung des Rotors strömt. Die Drallverhinderungsvorrichtung verändert den Dampfdrall, um die Wärmeübertragung von der Dampfturbine und insbesondere von dem Rotor zu verstärken. Durch Verbesserung der Kühlung des Rotors verringern die hierin beschriebenen Ausführungsformen die Betriebs- und/oder Wartungskosten. Darüber hinaus verlängern die hierin beschriebenen Ausführungsformen die Betriebslebensdauer der Dampfturbine.
Beispielhafte Ausführungsformen einer Dampfturbine und von Verfahren zur Montage der Dampfturbine sind oben ausführlich beschrieben. Die Verfahren und Systeme sind nicht auf die hierin konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; vielmehr können Komponenten der Systeme und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und separat von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden. Zum Beispiel können die Verfahren auch in Kombination mit anderen Herstellungssystemen und -verfahren verwendet werden und sind nicht auf die Umsetzung mit lediglich den hierin beschriebenen Systemen und Verfahren beschränkt. Vielmehr können die beispielhaften Ausführungsform auch in Verbindung mit vielen anderen thermischen Anwendungen implementiert und verwendet werden.
Obgleich konkrete Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen gezeigt sein können und in anderen nicht, dient dies allein der besseren Übersichtlichkeit. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann jedes beliebige Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit beliebigen Merkmalen jeder anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zum Offenbaren der Erfindung, einschließlich der besten Art ihrer Ausführung, und auch zu dem Zweck, es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, einschließlich der Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und der Ausführung jeglicher hierin aufgenommener Verfahren. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann auch andere Beispiele umfassen, die dem Fachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht vom Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente umfassen, die sich nur unwesentlich vom Wortsinn der Ansprüche unterscheiden.

Es wird eine Dampfturbine 100 bereitgestellt. Die Dampfturbine 100 umfasst ein Gehäuse 124 und einen Dampfeinlass, der eingerichtet ist, um einen primären Dampfstrom 138 innerhalb des Gehäuses 124 abzugeben. Ein Stator 126 ist mit dem Gehäuse 124 gekoppelt, und ein Rotor 114 ist mit dem Gehäuse 124 gekoppelt und innerhalb des Stators 126 angeordnet. Der Rotor 114 und der Stator 126 sind eingerichtet, um einen primären Strömungspfad 130 zwischen sich und in Strömungsverbindung mit dem primären Dampfstrom 138 zu definieren. Die Dampfturbine 100 umfasst eine Dichtungsanordnung 148, die mit dem Gehäuse 124 gekoppelt ist. Die Dichtungsanordnung 148 umfasst einen Dichtungskopf 154 und mehrere Dichtungen 166. Der Dichtungskopf 154 ist eingerichtet, um einen Kühlströmungspfad 156 in Strömungsverbindung mit dem Rotor 114 zu definieren, der eingerichtet ist, um einen Kühldampfstrom in Richtung des Rotors 114 abzugeben. Eine Drallverhinderungsvorrichtung 186 ist mit der Dichtungsanordnung 148 gekoppelt und ist zwischen dem Rotor 114 und dem Dichtungskopf 154 angeordnet. BEZUGSZEICHENLISTE:

100	Dampfturbine
102	Rotoranordnung
104	Turbinenabschnitt
106	Turbinenendregion
108	Stufen
110	Rotierende Baugruppe
111	Kühlströmungsquelle
112	Stationäre Baugruppe
114	Rotor
116	Drehachse
118	Laufschaufeln
120	Plattform
122	Wurzeln
123	Rotorkörper
124	Gehäuse
126	Stator
128	Leitschaufeln
130	Erster Strömungspfad oder primärer Strömungspfad
132	Schwalbenschwanzverbindungen
134	Wurzelbereich
136	Dampfeinlass
138	Primärer Dampfstrom
140	Dampfquelle
142	Beckenbereich
144	Beckeneinsatz
146	Leckströmungspfad
148	Dichtungsanordnung
150	Erstes Dichtungselement
151	Zweites Dichtungselement
152	Drittes Dichtungselement
154	Dichtungskopf
156	Zweiter Strömungspfad oder Kühlströmungspfad
158	Erster Abschnitt
160	Zweiter Abschnitt
162	Zweiter Dampfstrom
164	Rotorlaufradzwischenraum
166	Dichtungen
168	Dichtring
170	Dichtring
171	Rotorende
172	Dichtring
174	Dichtring
175	Umfangsende
176	Federmechanismus
177	Umfangsende
178	Erstes Ende
179	Bürstendichtung
180	Zweites Ende
182	Seitenfläche
184	Dampfdrall
186	Drallverhinderungsvorrichtung
188	Leitschaufel
189	Leerräume
190	Aussparung
191	Erste Position
192	Aussparungsende
192	Federbelastete Vorrichtung
193	Zweite Position
194	Feder
196	Arm
200	Drallverhinderungsvorrichtung
201	Borstenende
202	Bürstendichtung
204	Borsten
206	Drallverhinderungsvorrichtung
208	Strömungsdeflektor
800	Flussdiagramm
802	Verfahren
804	Koppeln eines Stators mit einem Gehäuse
806	Koppeln eines Dampfeinlasses in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse
808	Bilden eines ersten Strömungspfades innerhalb des Gehäuses und in Strömungsverbindung mit dem Dampfeinlass
810	Koppeln eines Rotors mit dem Gehäuse und innerhalb des Stators, wobei der Rotor mehrere Laufschaufeln und einen Laufradzwischenraum umfasst
812	Koppeln einer Dichtungsanordnung mit dem Gehäuse
814	Koppeln einer Drallverhinderungsvorrichtung mit der Dichtungsanordnung und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum und den Dichtungen
816	Koppeln einer federbelasteten Vorrichtung mit der Drallverhinderungsvorrichtung

Claims

Dampfturbine (100), die Folgendes aufweist: ein Gehäuse (124), das einen Einlass aufweist, der eingerichtet ist, um einen primären Dampfstrom (138) in das Gehäuse (124) abzugeben; einen Stator (126), der mit dem Gehäuse (124) gekoppelt ist; einen Rotor (114), der mit dem Gehäuse (124) gekoppelt und innerhalb des Stators (126) angeordnet ist, wobei der Rotor (114) und der Stator (126) einen primären Strömungspfad (130) zwischen einander definieren, wobei der primäre Strömungspfad (130) mit dem primären Dampfstrom (138) in Strömungsverbindung steht, wobei der Rotor (114) einen Rotorlaufradzwischenraum (164) aufweist; eine Dichtungsanordnung (148), die mit dem Gehäuse (124) gekoppelt ist, wobei die Dichtungsanordnung (148) einen Dichtungskopf (154) und mehrere Dichtungen (166) aufweist, wobei der Dichtungskopf (154) einen Kühlströmungspfad (156) definiert, der mit dem Rotor (114) an dem Rotorlaufradzwischenraum (164) in Strömungsverbindung steht, wobei der Kühlströmungspfad (156) eingerichtet ist, um einen Kühldampfstrom in Richtung des Rotorlaufradzwischenraums (164) abzugeben; und eine Drallverhinderungsvorrichtung (186), die zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum (164) und dem Dichtungskopf (154) mit der Dichtungsanordnung (148) gekoppelt ist.
Dampfturbine (100) nach Anspruch 1, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) innerhalb des Kühlströmungspfades (156) angeordnet ist.
Dampfturbine (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Dichtungen (166) eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung mit Bezug auf den Kühldampfstrom aufweisen und die Drallverhinderungsvorrichtung (186) mit der stromabwärtigen Dichtung gekoppelt ist.
Dampfturbine (100) nach Anspruch 3, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eine Leitschaufel (188) aufweist, die mit der stromabwärtigen Dichtung gekoppelt ist.
Dampfturbine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Dichtungen (166) eine stromaufwärtige Dichtung und eine stromabwärtige Dichtung mit Bezug auf den Kühldampfstrom aufweisen und die Drallverhinderungsvorrichtung (186) innerhalb des Kühlströmungspfades (156) und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum (164) und der stromabwärtigen Dichtung angeordnet ist.
Dampfturbine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eine Leitschaufel (188) und eine federbelastete Vorrichtung (194) aufweist, die mit der Leitschaufel (188) gekoppelt ist, wobei die federbelastete Vorrichtung (194) eingerichtet ist, um die Leitschaufel (188) zwischen einer ersten Position (191) und einer zweiten Position (193) innerhalb des Kühlströmungspfades (156) zu bewegen.
Dampfturbine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) einen Strömungsdeflektor (208) aufweist; und/oder wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eine federbelastete Bürste (202) aufweist.
Dampfturbine (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eingerichtet ist, um einen Drall (184) des Kühldampfstroms zu reduzieren; und/oder wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eingerichtet ist, um eine Geschwindigkeit des Kühldampfstroms zu reduzieren.
Rotoranordnung (102), die mit einem Gehäuse (124) gekoppelt und innerhalb eines primären Strömungspfades (130) angeordnet ist, wobei die Rotoranordnung (102) aufweist: einen Rotor (114), der mit dem Gehäuse (124) gekoppelt ist und einen Rotorlaufradzwischenraum (164) aufweist; eine Dichtungsanordnung (148), die mit dem Gehäuse (124) gekoppelt ist, wobei die Dichtungsanordnung (148) mehrere Dichtungen (166) aufweist, die einen Kühlströmungspfad (156) definieren, der mit dem Rotorlaufradzwischenraum (164) in Strömungsverbindung steht und einen Kühldampfstrom in Richtung des Rotorlaufradzwischenraumes (164) abgibt; und eine Drallverhinderungsvorrichtung (186), die mit der Dichtungsanordnung (148) und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum (164) und den mehreren Dichtungen (166) gekoppelt ist, wobei die Drallverhinderungsvorrichtung (186) eingerichtet ist, um einen Drall (184) des Kühldampfstroms zu reduzieren.
Verfahren zur Montage einer Dampfturbine (100), wobei das Verfahren aufweist: Koppeln eines Stators (126) mit einem Gehäuse (124); Koppeln eines Dampfeinlasses (136) in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse (124); Bilden eines ersten Strömungspfades (130) innerhalb des Gehäuses (124) und in Strömungsverbindung mit dem Dampfeinlass (136); Koppeln eines Rotors (114) mit dem Gehäuse (124) und innerhalb des Stators (126), wobei der Rotor (114) einen Rotorlaufradzwischenraum (164) und mehrere Laufschaufeln (118) aufweist; Koppeln einer Dichtungsanordnung (148) mit dem Gehäuse (124), wobei die Dichtungsanordnung (148) mehrere Dichtungen (166) aufweist, die einen zweiten Strömungspfad (156) definieren, der mit dem Rotor (114) in Strömungsverbindung steht und einen zweiten Dampfstrom in Richtung des Rotors (114) an dem Rotorlaufradzwischenraum (164) abgibt; und Koppeln einer Drallverhinderungsvorrichtung (186) mit der Dichtungsanordnung (148) und zwischen dem Rotorlaufradzwischenraum (164) und den mehreren Dichtungen (166).