DE102020207761A1 - Method for operating a turbine, turbine and system with such a turbine - Google Patents

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Waldemar Evangart
Jürgen Hahn
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer ein Gehäuse (25), eine sich durch das Gehäuse (25) erstreckende Welle, mit Wellendichtungen (13) versehene Wellenlager (6, 7, 8, 9) und ein die Wellenlager (6, 7, 8, 9) mit Schmieröl versorgendes Schmierölsystem (10) aufweisenden Turbine (5), bei dem im Bereich der Wellenlager (6, 7, 8, 9) ein Unterdruck erzeugt wird, indem ölbeladene Luft von den Wellenlagern (6, 7, 8, 9) abgesaugt und vom Öl gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Öl gereinigte Luft zumindest teilweise zur Kühlung von Leckageöl verwendet wird, das durch zumindest eine der Wellendichtungen (13) nach außen tritt. Ferner betrifft die Erfindung eine Turbine (5) und eine Anlage (1) mit einer solchen Turbine (5).

Figure DE102020207761A1_0000
The invention relates to a method for operating a housing (25), a shaft extending through the housing (25), shaft bearings (6, 7, 8, 9) provided with shaft seals (13) and a shaft bearing (6, 7, 8, 9) with a lubricating oil system (10) having a turbine (5) which supplies lubricating oil and in which a negative pressure is generated in the area of the shaft bearings (6, 7, 8, 9) by removing oil-laden air from the shaft bearings (6, 7, 8, 9) is sucked off and cleaned from the oil, characterized in that the air cleaned from the oil is at least partially used for cooling leakage oil which passes through at least one of the shaft seals (13) to the outside. The invention also relates to a turbine (5) and a system (1) with such a turbine (5).
Figure DE102020207761A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer ein Gehäuse, eine sich durch das Gehäuse erstreckende Welle, mit Wellendichtungen versehene Wellenlager und ein die Wellenlager mit Schmieröl versorgendes Schmierölsystem aufweisenden Turbine, bei dem im Bereich der Wellenlager ein Unterdruck erzeugt wird, indem ölbeladene Luft von den Wellenlagern abgesaugt und vom Öl gereinigt wird.The invention relates to a method for operating a housing, a shaft extending through the housing, shaft bearings provided with shaft seals and a lubricating oil system that supplies the shaft bearings with lubricating oil, in which a negative pressure is generated in the area of the shaft bearings by removing oil-laden air from the The shaft bearings are sucked off and cleaned of the oil.

Ferner betrifft die Erfindung eine Turbine, insbesondere Gasturbine, umfassend ein Gehäuse, eine sich durch das Gehäuse erstreckende Welle, mit Wellendichtungen versehene Wellenlager, ein die Wellenlager mit Schmieröl versorgendes, einen Schmieröltank aufweisendes Schmierölsystem und ein Entlüftungssystem, das dazu ausgelegt ist, im Bereich der Wellenlager einen Unterdruck zu erzeugen, indem ölbeladene Luft unter Verwendung zumindest eines Gebläses von den Wellenlagern über Entlüftungsleitungen in den Öltank und von dort aus weiter in einen Ölnebelabscheider gefördert wird, wobei die im Ölnebelabscheider vom Öl gereinigte Luft über eine Luftauslassleitung abgelassen wird.Furthermore, the invention relates to a turbine, in particular a gas turbine, comprising a housing, a shaft extending through the housing, shaft bearings provided with shaft seals, a lubricating oil system which supplies the shaft bearings with lubricating oil, a lubricating oil tank and a ventilation system which is designed to operate in the area of Shaft bearings to generate a negative pressure by using at least one blower oil-laden air is conveyed from the shaft bearings via ventilation lines into the oil tank and from there further into an oil mist separator, the air which has been cleaned of the oil in the oil mist separator is discharged via an air outlet line.

Zudem betrifft die Erfindung eine Anlage, insbesondere Kraftwerksanlage, mit einer solchen Turbine.The invention also relates to an installation, in particular a power plant, with such a turbine.

Gasturbinen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise Gasturbinen der Typen SGT5-4000F und SGTx-8000H der Siemens AG, die in erster Linie in Kraftwerksanlagen zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Die Welle der Turbine ist im Gehäuse drehbar über Wellenlager gelagert, die über ein Schmierölsystem mit meist in einem zentralen Öltank gelagertem Schmieröl versorgt werden. Die Wellenlager sind nach außen über Wellendichtungen abgedichtet, bei denen es sich meist um Labyrinthdichtungen oder andere berührungsfreie Dichtungen handelt, die sich durch geringe Reibungsverluste sowie durch geringen Verschleiß auszeichnen und auch für hohe Drehzahlen geeignet sind. Um zu verhindern, dass Schmieröl während des Turbinenbetriebs die Wellendichtungen durchdringt, ist zusätzlich ein Entlüftungssystem vorgesehen, das die Wellenlager unter Erzeugung eines Unterdruckes von wenigen Millibar entlüftet. Die durch die Entlüftungsleitungen unter Verwendung eines Gebläses gesaugte ölbeladene Luft wird dem Öltank zugeführt und von dort aus weiter in einen Ölnebelabscheider gefördert, um die Luft vom mitgeführten Öl zu reinigen. Das im Ölnebelabscheider abgeschiedene Öl wird zurück in den Öltank geleitet. Die gereinigte Luft wird über eine Luftauslassleitung in die Umgebung abgelassen, meist über das Dach des Gebäudes, in der die Turbine bzw. die Energieerzeugungsanlage aufgestellt ist. Aber auch eine solche Entlüftungsanlage kann eine Leckage von Schmieröl durch die Wellendichtungen nicht vollständig verhindern. Aufgrund der Hochtemperaturumgebung, die im Bereich der Turbine vorherrscht, stellt dieses Leckageöl ein gravierendes Problem dar. Das Öl verkokt und kann sich entzünden.Gas turbines of the type mentioned at the beginning are known in the prior art, such as, for example, gas turbines of the types SGT5-4000F and SGTx-8000H from Siemens AG, which are primarily used in power plants for generating energy. The turbine shaft is rotatably mounted in the housing via shaft bearings, which are supplied with lubricating oil, usually stored in a central oil tank, via a lubricating oil system. The shaft bearings are sealed to the outside via shaft seals, which are mostly labyrinth seals or other non-contact seals that are characterized by low friction losses and low wear and are also suitable for high speeds. In order to prevent lubricating oil from penetrating the shaft seals during turbine operation, a ventilation system is also provided that ventilates the shaft bearings by generating a negative pressure of a few millibars. The oil-laden air sucked in through the venting lines using a fan is fed to the oil tank and from there further conveyed into an oil mist separator in order to clean the air from the oil carried along. The oil separated in the oil mist separator is fed back into the oil tank. The cleaned air is discharged into the environment via an air outlet line, usually over the roof of the building in which the turbine or energy generation system is installed. But even such a ventilation system cannot completely prevent leakage of lubricating oil through the shaft seals. Due to the high temperature environment that prevails in the area of the turbine, this leakage oil represents a serious problem. The oil cokes and can ignite.

Im Ergebnis werden derzeit in kurzen zeitlichen Abständen regelmäßige Inspektionen durchgeführt, um aus den Wellendichtungen austretendes Schmieröl rechtzeitig entfernen und auf diese Weise dem Problem Herr werden zu können. Der hiermit einhergehende Aufwand ist hoch und entsprechend nicht wünschenswert.As a result, regular inspections are currently being carried out at short time intervals in order to be able to remove lubricating oil leaking from the shaft seals in good time and in this way to be able to master the problem. The associated effort is high and accordingly undesirable.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor beschriebene Problem auf andere Weise zu lösen.Based on this prior art, it is an object of the present invention to solve the problem described above in a different way.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer ein Gehäuse, eine sich durch das Gehäuse erstreckende Welle, mit Wellendichtungen versehene Wellenlager und ein die Wellenlager mit Schmieröl versorgendes Schmierölsystem aufweisenden Turbine, bei dem im Bereich der Wellenlager ein Unterdruck erzeugt wird, indem ölbeladene Luft von den Wellenlagern abgesaugt und vom Öl gereinigt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die vom Öl gereinigte Luft zumindest teilweise zur Kühlung von Leckageöl verwendet wird, das durch zumindest eine der Wellendichtungen nach außen tritt. Erfindungsgemäß werden also die bisherigen Versuche nicht weiterverfolgt, eine Leckage von Schmieröl durch die Wellendichtungen vollständig zu unterbinden. Vielmehr wird erfindungsgemäß der von dem Entlüftungssystem abgegebene, im Ölnebelabscheider vom Öl befreite Luftstrom, der bislang einfach in die Umgebung ausgelassen wurde, zumindest teilweise als Kühlluft zur Kühlung des Leckageöls eingesetzt, das durch zumindest eine der Wellendichtungen nach außen tritt. Dank dieser Kühlung kann eine Verkokung und Entflammung des Leckageöls verhindert werden, wodurch zumindest die zeitlichen Abstände zwischen den oben genannten Inspektionen deutlich reduziert werden können. Der im Bereich der Wellenlager erzeugte Unterdruck sollte zumindest 4 mbar betragen.To solve this problem, the present invention creates a method for operating a turbine having a housing, a shaft extending through the housing, shaft bearings provided with shaft seals and a lubricating oil system which supplies the shaft bearings with lubricating oil, in which a negative pressure is generated in the area of the shaft bearings, by sucking oil-laden air from the shaft bearings and cleaning it from the oil, the method being characterized in that the air which has been cleaned from the oil is at least partially used for cooling leakage oil which passes through at least one of the shaft seals to the outside. According to the invention, the previous attempts to completely prevent leakage of lubricating oil through the shaft seals are therefore not pursued any further. Rather, according to the invention, the air flow released by the ventilation system and freed from the oil in the oil mist separator, which was previously simply released into the environment, is at least partially used as cooling air for cooling the leakage oil that exits through at least one of the shaft seals. Thanks to this cooling, coking and inflammation of the leakage oil can be prevented, whereby at least the time intervals between the above-mentioned inspections can be significantly reduced. The negative pressure generated in the area of the shaft bearings should be at least 4 mbar.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die von den Wellenlagern abgesaugte ölbeladene Luft über Entlüftungsleitungen in einen Schmieröl bevorratenden Öltank und dann weiter in einen Ölnebelabscheider gefördert, wobei der Öltank insbesondere einen Teil des Schmierölsystems bildet.According to one embodiment of the method according to the invention, the oil-laden air extracted from the shaft bearings is conveyed via vent lines into an oil tank storing lubricating oil and then further into an oil mist separator, the oil tank in particular forming part of the lubricating oil system.

Die vom Öl gereinigte Luft wird bevorzugt über zumindest eine Kühlluftleitung zur Außenseite zumindest einer der Wellendichtungen geleitet, um das Leckageöl zu kühlen.The air cleaned from the oil is preferably to the outside via at least one cooling air line at least one of the shaft seals passed to cool the leakage oil.

Vorteilhaft wird das von der vom Öl gereinigten Luft gekühlte Leckageöl in das Schmierölsystem rückgeführt, insbesondere in einen Öltank des Schmierölsystems. Entsprechend wird verhindert, dass sich das Leckageöl unkontrolliert verteilen und dann doch noch verkoken und sich entzünden kann.The leakage oil cooled by the air that has been cleaned of the oil is advantageously fed back into the lubricating oil system, in particular into an oil tank of the lubricating oil system. This prevents the leakage oil from spreading in an uncontrolled manner and then still coking and igniting.

Bevorzugt wird ein nicht zur Kühlung benötigter Anteil der vom Öl gereinigte Luft in die Umgebung ausgelassen, insbesondere durch eine Luftauslassleitung, deren Auslass am Dach eines Gebäudes angeordnet ist, in dem die Turbine aufgestellt ist.Preferably, a portion of the air which has been cleaned of the oil and which is not required for cooling is released into the environment, in particular through an air outlet line, the outlet of which is arranged on the roof of a building in which the turbine is installed.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Turbine, insbesondere Gasturbine, umfassend ein Gehäuse, eine sich durch das Gehäuse erstreckende Welle, mit Wellendichtungen versehene Wellenlager ein die Wellenlager mit Schmieröl versorgendes, einen Schmieröltank aufweisendes Schmierölsystem und ein Entlüftungssystem, das dazu ausgelegt ist, im Bereich der Wellenlager einen Unterdruck zu erzeugen, indem ölbeladene Luft unter Verwendung zumindest eines Gebläses von den Wellenlagern über Entlüftungsleitungen in den Öltank und von dort aus weiter in einen Ölnebelabscheider gefördert wird, wobei die im Ölnebelabscheider vom Öl gereinigte Luft über eine Luftauslassleitung abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Luftauslassleitung verbundene Kühlluftleitung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Teil der im Ölnebelabscheider gereinigten Luft als Kühlluft zur Außenseite zumindest einer Wellendichtung führt. Bei den Wellendichtungen handelt es sich insbesondere um berührungslose Dichtungen, beispielsweise um Labyrinthdichtungen. Als Gebläse werden bevorzugt Seitenkanalverdichter oder Radialhochdruckventilatoren eingesetzt. Das Entlüftungssystem sollte derart eingerichtet sein, dass der in diesem erzeugte Unterdruck zumindest 6 mbar und/oder der im Wellenlager erzeugte Unterdruck zumindest 4 mbar beträgt.Furthermore, the present invention provides a turbine, in particular a gas turbine, comprising a housing, a shaft extending through the housing, shaft bearings provided with shaft seals, a lubricating oil system that supplies the shaft bearings with lubricating oil, a lubricating oil tank and a venting system that is designed to operate in the area of the Shaft bearings generate a negative pressure by using at least one blower oil-laden air is conveyed from the shaft bearings via ventilation lines into the oil tank and from there further into an oil mist separator, the air which has been cleaned of the oil in the oil mist separator is discharged via an air outlet line, characterized in that that a cooling air line connected to the air outlet line is provided, which is designed such that it guides part of the air cleaned in the oil mist separator as cooling air to the outside of at least one shaft seal. The shaft seals are in particular non-contact seals, for example labyrinth seals. Side channel compressors or radial high pressure fans are preferably used as blowers. The ventilation system should be set up in such a way that the negative pressure generated in it is at least 6 mbar and / or the negative pressure generated in the shaft bearing is at least 4 mbar.

Bevorzugt ist im Bereich der Außenseite der zumindest einen Wellendichtung eine Leckageölauffangrinne ausgebildet. Diese kann mit einer zum Schmieröltank führenden Ölrückführleitung verbunden sein, um das durch die Wellendichtung hindurchtretende Leckageöl aufzufangen und in das Schmierölsystem zurückzuführen. Alternativ kann in der Leckageölauffangrinne aufgefangenes Leckageöl zurück in den Lagerbereich geleitet werden, insbesondere durch die zugehörige Wellendichtung. A leakage oil collecting channel is preferably formed in the area of the outside of the at least one shaft seal. This can be connected to an oil return line leading to the lubricating oil tank in order to collect the leakage oil passing through the shaft seal and return it to the lubricating oil system. Alternatively, leakage oil caught in the leakage oil collecting channel can be directed back into the bearing area, in particular through the associated shaft seal.

Vorteilhaft ist der Auslass der Luftauslassleitung am Dach eines Gebäudes angeordnet, in dem die Turbine aufgestellt ist, wobei die Kühlluftleitung bevorzugt von der Luftauslassleitung abzweigt, und wobei insbesondere zumindest ein Ventil vorgesehen ist, über das die Massenströme der gereinigten Luft einstellbar ist, die durch die Luftauslassleitung in die Umgebung und durch die Kühlluftleitung zur Wellendichtung geleitet werden.The outlet of the air outlet line is advantageously arranged on the roof of a building in which the turbine is installed, the cooling air line preferably branching off from the air outlet line, and in particular at least one valve being provided, via which the mass flows of the purified air can be adjusted, which through the Air outlet line into the environment and through the cooling air line to the shaft seal.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Anlage, insbesondere Kraftwerksanlage, mit einer erfindungsgemäßen Turbine.Furthermore, the present invention creates a plant, in particular a power plant, with a turbine according to the invention.

Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage werden über das Schmierölsystem weitere Komponenten der Anlage mit Schmieröl versorgt, wie beispielsweise die Wellenlager eines Generators und/oder von Kupplungen und/oder eines Vedichters.According to one embodiment of the system according to the invention, further components of the system are supplied with lubricating oil via the lubricating oil system, such as the shaft bearings of a generator and / or clutches and / or a compressor.

Bevorzugt werden über das Entlüftungssystem Wellenlager weiterer Komponenten der Anlage entlüftet, wie beispielsweise Wellenlager eines Generators und/oder von Kupplungen und/oder eines Vedichters.Shaft bearings of other components of the system, such as, for example, shaft bearings of a generator and / or of clutches and / or of a compressor, are preferably vented via the ventilation system.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

  • 1 eine schematische Ansicht einer Anlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 2 eine schematische Schnittansicht der in 1 gezeigten Turbine im Bereich ihres Wellenlagers.
Further features and advantages of the present invention will become clear from the following description of an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. In it is
  • 1 a schematic view of a plant according to an embodiment of the present invention and
  • 2 a schematic sectional view of the in 1 shown turbine in the area of its shaft bearing.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Anlage 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich um eine Kraftwerksanlage zur Stromerzeugung handelt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Anlage 1 eine Welle 2, entlang der ein Generator 3, ein Verdichter 4 und eine Turbine 5 angeordnet sind. Während des Betriebs der Anlage 1 saugt der Verdichter Umgebungsluft an und verdichtet sie. Die verdichtete Luft wird dann mit einem Brennstoff angereichert, woraufhin das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer der Turbine 5 verbrannt wird, bei der sich vorliegend um eine Gasturbine handelt. Der Abgasstrom, dessen Volumen sich durch die Verbrennung um ein Vielfaches ausdehnt, trifft dann auf die an der Welle 2 befestigten Laufschaufeln der Turbine 5, wodurch die Welle 2 in Drehung versetzt wird. Der Generator 3 wandelt die Drehbewegung der Welle 2 dann in elektrische Energie. 1 shows a schematic view of a plant 1 according to one embodiment of the invention, which is a power plant for generating electricity. In the illustrated embodiment, the system comprises 1 a wave 2 along which a generator 3 , a compressor 4th and a turbine 5 are arranged. During the operation of the system 1 the compressor sucks in ambient air and compresses it. The compressed air is then enriched with a fuel, after which the fuel-air mixture in the combustion chamber of the turbine 5 is burned, which in the present case is a gas turbine. The exhaust gas flow, the volume of which expands many times over due to the combustion, then meets the one at the shaft 2 attached blades of the turbine 5 , making the wave 2 is set in rotation. The generator 3 converts the rotary motion of the shaft 2 then into electrical energy.

Die Welle 2 ist unter Verwendung mehrerer Wellenlager 6, 7, 8 und 9 gelagert. Vorliegend handelt es sich bei den Wellenlagern 6 und 7 um Radiallager, bei dem Wellenlager 8 um ein Radial-/Axial-Lager und bei dem Wellenlager 9 um ein Radiallager. Zum Versorgen der Wellenlager 6, 7, 8 und 9 mit Schmieröl ist ein Schmierölsystem 10 vorgesehen, das den Wellenlagern 6, 7, 8 und 9 in an und für sich bekannter Weise über eine nicht näher dargestellte Schmierölleitung in einem Öltank 12 bevorratetes Schmieröl zuführt, das anschließend über eine ebenfalls nicht näher dargestellter Ölrückführleitung zurück in den Öltank geleitet wird. Um zu verhindern, dass das den Wellenlagern 6, 7, 8 und 9 zugeführte Schmieröl nach außen gelangt, sind die Wellenlager 6, 7, 8 und 9 nach außen über ringförmige Wellendichtungen 13 abgedichtet, bei denen es sich vorliegend um berührungsfreie Wellendichtungen handelt, beispielsweise in Form von Labyrinthdichtungen. Eine mögliche Ausgestaltung einer solchen Wellendichtung, die im Bereich der Turbine 5 positioniert ist, ist in 2 gezeigt und wird nachfolgend noch näher erläutert. Zusätzlich ist ein Entlüftungssystem 14 vorgesehen, das die Wellenlager 6, 7, 8 und 9 unter Erzeugung eines Unterdrucks von wenigen mbar entlüftet. Der Unterdruck soll verhindern, dass Schmieröl die Wellendichtungen 13 passiert und nach außen gelangt. Die durch Entlüftungsleitungen 15 des Entlüftungssystems 14 unter Verwendung von vorliegend zwei Gebläsen 16 gesaugte ölbeladene Luft wird dem Öltank 12 zugeführt und von dort aus über eine Leitung 17 weiter in einen Ölnebelabscheider 18 gefördert, um die Luft von mitgeführtem Öl zu reinigen. Bei den Gebläsen 16 kann es sich beispielsweise um Seitenkanalverdichter oder Radialhochdruckventilatoren handeln. Grundsätzlich kann auch nur ein einzelnes Gebläse 16 vorgesehen sein. Das im Ölnebelabscheider abgeschiedene Öl wird über eine Rückführleitung 19 zurück in den Öltank 12 geleitet. Die gereinigte Luft wird über eine Luftauslassleitung 20 in die Umgebung abgelassen, vorliegend über das Dach 21 desjenigen Gebäudes, in dem die Anlage 1 aufgestellt ist. Ferner verfügt das Entlüftungssystem 14 über eine Bypass-Einrichtung 22, die das Schmierölsystem 10 vor Überdruck schützt und das reibungslose Austauschen der Filterkerzen des Ölnebelabscheiders 18 im laufenden Turbinenbetrieb ermöglicht.The wave 2 is using multiple shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 stored. In the present case, it is the shaft bearings 6th and 7th around Radial bearing, in the case of the shaft bearing 8th around a radial / axial bearing and the shaft bearing 9 a radial bearing. For supplying the shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 with lube oil is a lube oil system 10 provided that the shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 in a manner known per se via a lubricating oil line (not shown in detail) in an oil tank 12th supplies stored lubricating oil, which is then fed back into the oil tank via an oil return line, also not shown. To prevent that the shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 the lubricating oil supplied to the outside is the shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 to the outside via annular shaft seals 13th sealed, which in the present case are non-contact shaft seals, for example in the form of labyrinth seals. One possible embodiment of such a shaft seal, which is in the area of the turbine 5 is positioned is in 2 and is explained in more detail below. In addition, there is a ventilation system 14th provided that the shaft bearings 6th , 7th , 8th and 9 vented while generating a negative pressure of a few mbar. The purpose of the vacuum is to prevent lubricating oil from reaching the shaft seals 13th happens and gets outside. The through vent lines 15th of the ventilation system 14th using two fans in the present case 16 sucked oil-laden air becomes the oil tank 12th and from there via a line 17th further into an oil mist separator 18th promoted to clean the air of carried oil. With the blowers 16 it can be, for example, a side channel blower or a high pressure centrifugal fan. In principle, only a single fan can be used 16 be provided. The oil separated in the oil mist separator is returned via a return line 19th back to the oil tank 12th directed. The purified air is released through an air outlet pipe 20th Discharged into the environment, in this case over the roof 21 of the building in which the system 1 is set up. Furthermore, the ventilation system has 14th via a bypass device 22nd who have favourited the lubricating oil system 10 protects against overpressure and the smooth replacement of the filter candles of the oil mist separator 18th enabled while the turbine is in operation.

Aufgrund der Tatsache, dass sich eine Schmierölleckage mit dem Wellendichtungen 13 und dem Entlüftungssystem 14 nicht vollständig unterbinden lässt, besteht insbesondere im Bereich der Turbine 5 aufgrund der Hochtemperaturumgebung die Gefahr, dass austretendes Schmieröl verkokt und sich entzündet. Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß eine mit der Luftauslassleitung 20 verbundene Kühlluftleitung 23 vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Teil der im Ölnebelabscheider 18 gereinigten Luft als Kühlluft zur Außenseite zumindest einer Wellendichtung 13 führt. Vorliegend zweigt die Kühlluftleitung 23 von der Luftauslassleitung 20 ab und erstreckt sich zur Wellendichtung 13 des Wellenlagers 9 der Turbine 5, wie es in 1 schematisch gezeigt ist, um das durch diese Wellendichtung 13 austretende Schmieröl zu kühlen. Zur Einstellung des durch die Luftauslassleitung 20 und die Kühlluftleitung 23 strömenden Massestroms ist ein Ventil 24 vorgesehen, das vorliegend an der Luftauslassleitung 20 an einer Position stromabwärts derjenigen Position positioniert ist, an der die Kühlluftleitung 23 von der Luftauslassleitung 20 abzweigt.Due to the fact that there is a lubricating oil leak with the shaft seals 13th and the ventilation system 14th can not be completely prevented, exists in particular in the area of the turbine 5 Due to the high temperature environment, there is a risk that leaking lubricating oil will coke and ignite. In order to prevent this, according to the invention, one with the air outlet line is provided 20th connected cooling air line 23 provided, which is designed such that it is part of the oil mist separator 18th purified air as cooling air to the outside of at least one shaft seal 13th leads. The cooling air line branches off here 23 from the air outlet pipe 20th and extends to the shaft seal 13th of the shaft bearing 9 the turbine 5 as it is in 1 is shown schematically by this shaft seal 13th to cool leaking lubricating oil. To adjust the through the air outlet line 20th and the cooling air duct 23 flowing mass flow is a valve 24 provided, the present on the air outlet line 20th is positioned at a position downstream of the position at which the cooling air duct 23 from the air outlet pipe 20th branches off.

2 ist eine schematische Schnittansicht der Turbine 5 und zeigt den unteren Bereich des Wellenlagers 9 bzw. der zugehörigen Wellendichtung 13. Die Welle 2 ist über das Wellenlager 9 drehbar an einem als Stator dienenden Gehäuse 25 der Turbine 5 gelagert. Die Wellendichtung 13 ist zwischen der Welle 2 und dem Gehäuse 25 angeordnet und am Gehäuse 25 ortsfest montiert. Er dichtet die Welle 2 gegen das Gehäuse 25 ab. Auf diese Weise wird ein an eine Stirnseite 26 der Wellendichtung 13 angrenzender Lagerbereich 27, in dem sich das Wellenlager 9 befindet, gegen eine an die gegenüberliegende Stirnseite 28 der Wellendichtung 13 angrenzende Hochtemperaturumgebung 29 abgedichtet, die insbesondere aufgrund von Strahlungswärme eine deutlich höhere Temperatur als der Lagerbereich 27 aufweist. 2 Figure 3 is a schematic sectional view of the turbine 5 and shows the lower area of the shaft bearing 9 or the associated shaft seal 13th . The wave 2 is about the shaft bearing 9 rotatable on a housing serving as a stator 25th the turbine 5 stored. The shaft seal 13th is between the shaft 2 and the case 25th arranged and on the housing 25th fixed in place. He seals the wave 2 against the case 25th away. In this way one is attached to one end face 26th the shaft seal 13th adjacent storage area 27 , in which the shaft bearing 9 is located against one of the opposite end face 28 the shaft seal 13th adjacent high temperature environment 29 sealed, which, in particular due to radiant heat, has a significantly higher temperature than the storage area 27 having.

Während des Betriebs der Turbine 5 dringt Schmieröl aus dem Wellenlager 9 ausgehend von der Stirnseite 26 der Wellendichtung 13 als Leckageöl in einen Bereich zwischen der Wellendichtung 13 und der Welle 2 ein. Ein erster Teilstrom LT1 des Leckageöls strömt vollständig bis zur gegenüberliegenden Stirnseite 28 der Wellendichtung 13, wird dann von einer seitlich an der Stirnseite 28 vorgesehenen Leckageölauffangrinne 30 aufgefangen und von dort über eine in der Schnittansicht gemäß 2 nicht näher dargestellte Leitung in den Lagerbereich 27 geleitet.
Um zu verhindern, dass das in der Leckageölauffangrinne 30 aufgefangene Leckageöl LT1 aufgrund der in der Hochtemperaturumgebung 29 vorherrschenden Hitze verkokt und/oder sich entzündet, wird das Leckageöl LT1 von der im Ölnebelabscheider 18 vom Öl gereinigten Luft gekühlt, die über die Kühlluftleitung 23 direkt zur Wellendichtung 13 geführt und dort durch entsprechende Öffnungen 34 in Richtung des Pfeils 35 zur Leckageölauffangrinne 30 hin ausgelassen wird.During the operation of the turbine 5 lubricating oil leaks out of the shaft bearing 9 starting from the front 26th the shaft seal 13th as leakage oil in an area between the shaft seal 13th and the wave 2 one. A first partial flow LT 1 of the leakage oil flows completely to the opposite face 28 the shaft seal 13th , then from one side to the front 28 provided leakage oil collecting channel 30th caught and from there via a in the sectional view according to 2 line not shown in detail in the storage area 27 directed.
To prevent that in the leakage oil gutter 30th collected leakage oil LT 1 due to in the high temperature environment 29 The prevailing heat cokes and / or ignites, the leakage oil LT 1 from the one in the oil mist separator 18th Air cleaned by the oil is cooled via the cooling air duct 23 directly to the shaft seal 13th out and there through corresponding openings 34 in the direction of the arrow 35 to the leakage oil collecting channel 30th is left out.

Es sei darauf hingewiesen, dass die von Öl gereinigte Luft auch direkt in die Leckageölauffangrinne 30 eingeleitet werden kann.It should be noted that the air cleaned of oil also goes directly into the leakage oil collecting gutter 30th can be initiated.

Ein weiter Teilstrom LT2 des in den Bereich zwischen der Wellendichtung 13 und der Welle 2 eindringenden Leckageöls gelangt nicht bis zur Stirnseite 28 sondern sammelt sich in den zwischen den Dichtbändern 36 gebildeten Ringnuten und wird von dort über radiale Durchgangsbohrungen 37 abgeführt und dann in den Lagerbereich 27 rückgeführt. Genauer gesagt fließt das Leckageöl LT2 über die radialen Durchgangsbohrungen 37 zunächst in den Leckageölsammelraum 32 und wird von dort aus über den gleichen Weg wie bereits der erste Teilstrom LT1 in den Lagerbereich 27 zurückgeführt.Another partial stream LT 2 des into the area between the shaft seal 13th and the wave 2 penetrating leakage oil does not reach the face 28 but collects in the between the sealing tapes 36 formed annular grooves and is from there via radial through holes 37 discharged and then into the storage area 27 returned. More specifically, the leakage oil flows LT 2 via the radial through holes 37 first in the leakage oil collecting chamber 32 and from there it takes the same route as the first partial flow LT 1 in the storage area 27 returned.

Es hat sich gezeigt, dass Dank der zusätzlichen Kühlung unter Verwendung der im Ölnebelabscheider 18 gereinigten Luft die Gefahr einer Verkokung und Entzündung des die Wellendichtung 13 der Turbine 5 durchdringenden Schmieröls effizient verhindert werden kann. Entsprechend können die zeitlichen Abstände der eingangs genannten Inspektionen deutlich vergrößert werden.It has been shown that thanks to the additional cooling using the in the oil mist separator 18th Purified air creates the risk of coking and ignition of the shaft seal 13th the turbine 5 permeation of lubricating oil can be prevented efficiently. Accordingly, the time intervals between the inspections mentioned at the outset can be significantly increased.

Es sollte klar sein, dass der Aufbau der zuvor beschriebenen Wellendichtung 13 nur als Beispiel dient und diese auch einen anderen Aufbau aufweisen kann.It should be clear that the structure of the shaft seal described above 13th serves only as an example and this can also have a different structure.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben einer ein Gehäuse (25), eine sich durch das Gehäuse (25) erstreckende Welle, mit Wellendichtungen (13) versehene Wellenlager (6, 7, 8, 9) und ein die Wellenlager (6, 7, 8, 9) mit Schmieröl versorgendes Schmierölsystem (10) aufweisenden Turbine (5), bei dem im Bereich der Wellenlager (6, 7, 8, 9) ein Unterdruck erzeugt wird, indem ölbeladene Luft von den Wellenlagern (6, 7, 8, 9) abgesaugt und vom Öl gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Öl gereinigte Luft zumindest teilweise zur Kühlung von Leckageöl verwendet wird, das durch zumindest eine der Wellendichtungen (13) nach außen tritt.Method for operating a housing (25), a shaft extending through the housing (25), shaft bearings (6, 7, 8, 9) provided with shaft seals (13) and a shaft bearing (6, 7, 8, 9) with lubricating oil supplying turbine (5) with lubricating oil system (10) in which a negative pressure is generated in the area of the shaft bearings (6, 7, 8, 9) by sucking oil-laden air from the shaft bearings (6, 7, 8, 9) and is cleaned from the oil, characterized in that the air cleaned from the oil is at least partially used for cooling leakage oil which passes through at least one of the shaft seals (13) to the outside. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Wellenlagern (6, 7, 8, 9) abgesaugte ölbeladene Luft über Entlüftungsleitungen (15) in einen Schmieröl bevorratenden Öltank (12) und dann weiter in einen Ölnebelabscheider (18) gefördert wird, wobei der Öltank (12) insbesondere einen Teil des Schmierölsystems (10) bildet.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the oil-laden air sucked off by the shaft bearings (6, 7, 8, 9) is conveyed via vent lines (15) into an oil tank (12) storing lubricating oil and then further into an oil mist separator (18), the oil tank ( 12) in particular forms part of the lubricating oil system (10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Öl gereinigte Luft über zumindest eine Kühlluftleitung (23) zur Außenseite zumindest einer der Wellendichtungen (13) geleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the air cleaned from the oil is conducted to the outside of at least one of the shaft seals (13) via at least one cooling air line (23). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der vom Öl gereinigten Luft gekühlte Leckageöl in das Schmierölsystem (10) rückgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the leakage oil cooled by the air which has been cleaned of the oil is returned to the lubricating oil system (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht zur Kühlung benötigter Anteil der vom Öl gereinigten Luft in die Umgebung ausgelassen wird, insbesondere durch eine Luftauslassleitung (20), deren Auslass am Dach (21) eines Gebäudes angeordnet ist, in dem die Turbine (5) aufgestellt ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a portion of the air cleaned from the oil that is not required for cooling is released into the environment, in particular through an air outlet line (20), the outlet of which is arranged on the roof (21) of a building in which the turbine (5) is installed is. Turbine (5), insbesondere Gasturbine, umfassend ein Gehäuse (25), eine sich durch das Gehäuse (25) erstreckende Welle (2), mit Wellendichtungen (13) versehene Wellenlager (6, 7, 8, 9), ein die Wellenlager (6, 7, 8, 9) mit Schmieröl versorgendes, einen Schmieröltank (12) aufweisendes Schmierölsystem (10) und ein Entlüftungssystem (14), das dazu ausgelegt ist, im Bereich der Wellenlager (6, 7, 8, 9) einen Unterdruck zu erzeugen, indem ölbeladene Luft unter Verwendung zumindest eines Gebläses (16) von den Wellenlagern (6, 7, 8, 9) über Entlüftungsleitungen (15) in den Öltank und von dort aus weiter in einen Ölnebelabscheider (18) gefördert wird, wobei die im Ölnebelabscheider (18) vom Öl gereinigte Luft über eine Luftauslassleitung (20) abgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Luftauslassleitung (20) verbundene Kühlluftleitung (23) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Teil der im Ölnebelabscheider (18) gereinigten Luft als Kühlluft zur Außenseite zumindest einer Wellendichtung (13) führt.Turbine (5), in particular gas turbine, comprising a housing (25), a shaft (2) extending through the housing (25), shaft bearings (6, 7, 8, 9) provided with shaft seals (13), a shaft bearing ( 6, 7, 8, 9) with lubricating oil, a lubricating oil tank (12) having lubricating oil system (10) and a ventilation system (14) which is designed to apply a negative pressure in the area of the shaft bearings (6, 7, 8, 9) generate by oil-laden air using at least one fan (16) from the shaft bearings (6, 7, 8, 9) via vent lines (15) into the oil tank and from there further into an oil mist separator (18), the im Oil mist separator (18) air which has been cleaned of the oil is discharged via an air outlet line (20), characterized in that a cooling air line (23) is provided which is connected to the air outlet line (20) and is designed in such a way that it forms part of the air in the oil mist separator (18 ) purified air as cooling air to the outside z at least one shaft seal (13) leads. Turbine (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Außenseite der zumindest einen Wellendichtung (13) eine Leckageölauffangrinne (30) ausgebildet ist.Turbine (5) Claim 6 , characterized in that a leakage oil collecting channel (30) is formed in the area of the outside of the at least one shaft seal (13). Turbine (5) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass der Luftauslassleitung (20) am Dach (21) eines Gebäudes angeordnet ist, in dem die Turbine (5) aufgestellt ist, wobei die Kühlluftleitung (23) bevorzugt von der Luftauslassleitung (20) abzweigt, und wobei insbesondere zumindest ein Ventil (24) vorgesehen ist, über das die Massenströme der gereinigten Luft einstellbar sind, die durch die Luftauslassleitung (20) in die Umgebung und durch die Kühlluftleitung (23) zur Wellendichtung (13) geleitet werden.Turbine (5) Claim 6 or 7th , characterized in that the outlet of the air outlet line (20) is arranged on the roof (21) of a building in which the turbine (5) is installed, wherein the cooling air line (23) preferably branches off from the air outlet line (20), and in particular at least one valve (24) is provided, via which the mass flows of the purified air can be set, which are passed through the air outlet line (20) into the environment and through the cooling air line (23) to the shaft seal (13). Anlage (1), insbesondere Kraftwerksanlage, mit einer Turbine (5) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.Plant (1), in particular a power plant, with a turbine (5) according to one of the Claims 5 until 8th . Anlage (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über das Schmierölsystem (10) weitere Komponenten der Anlage (1) mit Schmieröl versorgt werden.Appendix (1) according to Claim 9 , characterized in that further components of the system (1) are supplied with lubricating oil via the lubricating oil system (10). Anlage (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass über das Entlüftungssystem (14) Wellenlager (6, 7, 8, 9) weiterer Komponenten der Anlage (1) entlüftet werden.Appendix (1) according to Claim 9 or 10 , characterized in that the shaft bearings (6, 7, 8, 9) of further components of the system (1) are vented via the venting system (14).
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