DE112015001412T5

DE112015001412T5 - Dampfturbine

Info

Publication number: DE112015001412T5
Application number: DE112015001412.8T
Authority: DE
Inventors: Rimpei Kawashita; Tamiaki Nakazawa
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-12-08
Also published as: WO2015146895A1; JP2015183579A; CN105934564B; KR101822316B1; KR20160102268A; US20160356166A1; CN105934564A; JP6189239B2; US10247016B2

Abstract

Es wird eine Dampfturbine zur Verfügung gestellt, bei der die Montage einer Strömungsführung vereinfacht ist und die in der Lage ist, eine Einheit einer oberen und einer unteren Hälfte einer Strömungsführung sogar im Betrieb aufrechtzuerhalten. Die Dampfturbine umfasst die Strömungsführung (16), die um eine Rotorwelle angeordnet ist und eine Seitenwand eines Diffusors ist in der Nähe der Rotorwelle ausgebildet. Die Strömungsführung (16) ist auf eine solche im Wesentlichen kegelstumpfförmige Form ausgebildet, dass ein erster Abschnitt, mit einem halbkreisförmigen Bogenquerschnitt, und ein zweiter Abschnitt, mit einem halbkreisförmigen Bogenquerschnitt und der eine geringere thermische Deformation erfährt als der erste Abschnitt, miteinander kombiniert werden. Ein Kopplungsabschnitt des ersten Abschnitts mit dem zweiten Abschnitt weist einen ersten Vorsprung auf, der sich in der Umfangsrichtung davon mehr an einer Rotorwellenseite als an einer Dampfströmungsbahnseite des Diffusors erstreckt. Ein Kopplungsabschnitt des zweiten Abschnittes mit dem ersten Abschnitt weist einen zweiten Vorsprung auf, der sich in einer Umfangsrichtung davon mehr an der Dampfströmungsbahnseite des Diffusors als auf einer Rotorwellenseiten erstreckt und der den ersten Vorsprung in der Radialrichtung der Strömungsführung (16) überlappt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine, die ausgebildet ist, um Dampf zu verwenden, um Rotationsenergie zu erzeugen.
Stand der Technik
Eine Dampfturbine, die im Betrieb erzeugten Dampf verwendet, um Rotationsenergie zu erzeugen, wird auf eine solche Weise ausgebildet, dass eine Motorwelle, eine obere Gehäusehälfte und eine untere Gehäusehälfte zusammen montiert werden. Ferner wird die Dampfturbine mit einem Diffusor (einer vergrößerten Strömungsbahn) versehen, der ausgebildet ist, um einen Abgasverlust des Betriebsdampfes, der zur Erzeugung von Rotationsenergie verwendet wurde, zu reduzieren, um den Betriebsdampf aus dem Gehäuse auszustoßen (siehe PTL1). Wenn die Dampfturbine angeordnet wird, werden zunächst eine innere, untere Gehäusehälfte und eine äußere untere Gehäusehälfte, an der die untere Hälfte der Strömungsführung befestigt ist an einem Fundament angeordnet. Anschließend wird die Rotationswelle, an der eine Vielzahl sich bewegender Flügel befestigt ist, rotierbar an einer Achse befestigt. Anschließend werden eine innere, obere Gehäusekammer und eine äußere, obere Gehäusekammer, an welchen eine obere Hälfte der Strömungsführung befestigt wird, an der unteren Hälfte der äußeren Gehäusekammer angeordnet.
Zitierungsliste
Patentliteratur

PTL 1: nicht geprüfte, japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2011-226428

Technisches Problem
Eine Strömungsführung (ein Kegelstumpf) der Dampfturbine bildet eine Rotorwellenseitenwand des Diffusors aus und ist an der Rotorwelle befestigt, um ein Wirbelschleppen eines Flügels der letzten Stufe zu verhindern, um Dampf auf sanfte Weise auszustoßen. Obere und untere Hälften der Strömungsführung sind an der Flussabwärtsseite mit einer äußeren Kammer mit Bolzen gekoppelt. Ferner sind an der Spitze der Strömungsführung an der Flussaufwärtsseite der Dampfströmung (der Flügelseite) die obere und untere Hälfte der Strömungsführung mit Bolzen an zwei Punkten gekoppelt.
Jedoch kann das Koppeln der Bolzen der Strömungsführung an der Flussaufwärtsseite der Dampfströmung erfolgen nachdem die obere Hälfte der äußeren Kammer an der unteren Hälfte der äußeren Kammer angeordnet wurde. Folglich gibt es keinen Zugang zu der Bolzenkoppelposition von außerhalb der oberen Hälfte der äußeren Kammer und diesem Grund wird ein Zugang von einer Kondensatorseite unterhalb der Dampfturbine benötigt. Da die Dampfturbine an einem oberen Abschnitt des Fundaments angeordnet wird, wird ein Koppeln der Bolzen der Strömungsführung in einer hohen Höhe durchgeführt. Dies erfordert ein Gerüst, das an dem Fundament moniert wird, was zu einer geringen Arbeitseffizienz führt. Um die Arbeitseffizienz zu verbessern, wurde es gefordert, dass das Koppeln mit Bolzen der Strömungsführung an der Flussaufwärtsseite der Dampfströmung weggelassen wird.
In dem Fall des Weglassens einer solchen Bolzenkopplung, befinden sich die oberen und unteren Hälften der Strömungsführung in einem separaten Zustand an der Flussaufwärtsseite der Dampfströmung der Strömungsführung. Folglich wird die Eigenfrequenz der Strömungsführung gesenkt und es gibt ein Risiko, dass die Strömungsführung mit der Frequenz zu Resonanz angeregt wird, die einmal oder zweimal so hoch wie die Rotationsgeschwindigkeit der Dampfturbine ist. Ferner, da der Dampf mit hohem Druck abgedichtet zwischen der Rotorwelle und der äußeren Kammer im Inneren (Rotorwellenseite) der Strömungsführung strömt, ist die Temperatur der Strömungsführung größer im Inneren als an der Außenseite (die Strömungsbahnseite des Diffusors). Folglich gibt es an der Flussaufwärtsseite des Strömungsflusses der Strömungsführung das Problem, dass ein Bogenquerschnitt der oberen oder unteren Hälfte der Strömungsführung deformiert und expandiert sein kann, die obere und untere Hälfte können weg voneinander deformiert werden, um sich in der vertikalen Richtung zu öffnen, sodass die obere und untere Hälfte der Strömungsführung voneinander getrennt werden.
Die vorliegende Erfindung erfolgt in Anbetracht der oben beschrieben Situation und ist dazu gedacht, um eine Dampfturbine zur Verfügung zu stellen, bei der die Montage einer Strömungsführung vereinfacht wird und die in der Lage ist die Einheit der oberen und unteren Hälften der Strömungsführung sogar im Betrieb aufrechtzuerhalten.
Lösung des Problems
Die Dampfturbine der vorliegenden Erfindung umfasst eine Strömungsführung, die um eine Rotorwelle angeordnet wird und die eine Seitenwand eines Diffusors in der Nähe der Rotationswelle ausbildet. Die Strömungsführung wird im Wesentlichen in einer konischen Kegelstumpfform ausgebildet, sodass ein erster Abschnitt aufweisend einen halbkreisförmigen Bogenquerschnitt und ein zweiter Abschnitt aufweisend einen halbkreisförmigen Bogenquerschnitt und der eine vergleichsweise geringere thermische Deformation als der erste Abschnitt aufweist, zusammen kombiniert werden. Ein Kupplungsabschnitt des ersten Abschnitts mit dem zweiten Abschnitt weist einen ersten Vorsprung auf, der sich in der Umfangsrichtung davon mehr auf einer Rotorwellenseite als einer Dampfströmungsbahnseite des Diffusors erstreckt. Ein Kopplungsabschnitt des zweiten Abschnitts mit dem ersten Abschnitt weist einen zweiten Vorsprung auf, der sich in der Umfangsrichtung davon erstreckt, vorwiegend auf der Dampfströmungsbahnseite des Diffusors als an der Rotorwellenseiten und der den ersten Vorsprung in der Radialrichtung der Strömungsführung überlappt.
Gemäß solch einer Konfiguration ist der zweite Abschnitt geringer thermisch deformierbar als der erste Abschnitt. Folglich, wenn die Temperatur der Strömungsführung höher an der Rotorwellenseite als an der Diffusorseite wird, wird der erste Vorsprung des ersten Abschnitts gegen den zweiten Vorsprung des zweiten Abschnitts von innen nach außen gedrückt. In diesem Zustand überlappen der erste und der zweite Vorsprung einander in der Radialrichtung davon an dem ersten und zweiten Vorsprung. Dies kann das Trennen des ersten und zweiten Vorsprungs verhindern. Folglich wird die Einheit des ersten und zweiten Vorsprungs aufrechterhalten ohne ein Befestigungselement zum Befestigen des ersten und zweiten Vorsprungs aneinander zu verwenden.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung kann die Dicke des zweiten Abschnitts größer sein als die des ersten Abschnitts.
Gemäß solch einer Konfiguration, wenn die Temperatur der Strömungsführung größer an der Rotorwellenseite als der Diffusorseite wird, weist der zweite Abschnitt aufweisend eine größere Dicke eine geringere thermische Deformation als der erste Abschnitt auf.
Die Dampfturbine des oben beschriebenen Aspektes der Erfindung kann ferner ein Begrenzungselement aufweisen, das mit der inneren Oberfläche des zweiten Abschnittes an der Rotorwellenseite verbunden ist, sodass der zweite Abschnitt eine geringere thermische Deformation als der erste Abschnitt aufweist.
Gemäß solch einer Konfiguration, wenn die Temperatur der Strömungsführung an der Rotorwellenseite höher wird als an der Diffusorseite, erwirkt das Begrenzungselement, dass der zweite Abschnitt eine geringere thermische Deformation als der erste Abschnitt aufweist.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung kann das Begrenzungselement ein ebenes Element aufweisen, das einen Raum zwischen dem ebenen Element und dem zweiten Abschnitt ausbildet.
Gemäß solch einer Konfiguration können das ebene Element und der Raum zwischen dem zweiten Abschnitt und dem ebenen Element die Wärme reduzieren, die von der Rotorwellenseite an den zweiten Abschnitt übertragen wird, und als ein Ergebnis kann die thermische Deformation des zweiten Abschnittes im Vergleich zu dem ersten Abschnitt reduziert werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Befestigungselement zum Aneinanderkoppeln der oberen und unteren Hälfte weggelassen werden. Folglich kann die Montage der Strömungsführung vereinfacht werden. Zusätzlich überlappende erste und zweite Vorsprung einander in der Radialrichtung davon und daher kann die Einheit der oberen und unteren Hälften der Strömungsführung sogar im Betrieb aufrechterhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer Dampfturbine einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsführung einer Dampfturbine der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Vorderansicht der Strömungsführung der Dampfturbine der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Vorderansicht der thermischen Deformation der Strömungsführung der Dampfturbine der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Seitenansicht der thermischen Deformation der Strömungsführung der Dampfturbine der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
6 ist eine perspektivische Ansicht der Strömungsführung eines typischen Beispiels.
7 ist eine Vorderansicht einer Strömungsführung einer Dampfturbine einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht der Strömungsführung der Dampfturbine der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Vorderansicht einer Strömungsführung einer Dampfturbine einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Querschnittsansicht der Strömungsführung der Dampfturbine der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Vorderansicht einer Strömungsführung einer Dampfturbine einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Querschnittsansicht der Strömungsführung der Dampfturbine der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Vorderansicht einer Strömungsführung einer Dampfturbine einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Eine Dampfturbine einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie 1 darstellt, umfasst eine Dampfturbine 10 eine Rotorwelle 1, eine äußere Kammer 2 und eine innere Kammer 3. Die Rotorwelle 1 wird abgestützt, indem sie von einem Lager abgestützt wird, das um eine Achse 5 entlang der Horizontalrichtung rotierbar ist. Die äußere Kammer 2 ist ausgebildet, um die Rotorwelle 1 zu umgeben und ist an einem Fundament befestigt. Die innere Kammer 3 ist im Inneren der äußeren Kammer 2 angeordnet, um die Rotorwelle 1 zu umgeben und ist an der äußeren Kammer 2 befestigt. Die Hauptströmungsbahn 6 ist zwischen der Rotorwelle 1 und der inneren Kammer 3 ausgebildet, um die Rotorwelle 1 zu umgeben.
Die Dampfturbine 10 umfasst ferner eine Vielzahl sich bewegender Flügel 7 und eine Vielzahl stationärer Flügel 8. Jeder sich bewegende Flügel 7 ist an der Rotorwelle 1 befestigt und ist in der Hauptströmungsbahn 6 angeordnet. Wenn der Dampf durch die Hauptströmungsbahn 6 strömt, rotieren die sich bewegenden Flügel 7 die Rotorwelle 1 um die Achse 5. Jeder stationäre Flügel 8 ist an der inneren Kammer 3 befestigt und ist in der Hauptströmungsbahn 6 angeordnet. Die stationären Flügel 8 führen den Dampf, der durch die Hauptströmungsbahn 6 strömt, hin zu sich bewegenden Flügeln 7, um die Rotorwelle 1 zu rotieren.
Die äußere Kammer 2 und die innere Kammer 3 bilden einen Dampfbereitstellanschluss 1, eine Dampfentladungskammer 12, einen Diffusor 14 und einen Strömungsführungswellenseitenraum 15 aus. Der Dampfbereitstellanschluss 11 ist an einem oberen, zentralen Abschnitt der äußeren Kammer 2 ausgebildet. Der Dampfbereitstellanschluss 11 stellt dem Zentrum der Hauptströmungsbahn 6 den Dampf, der von einem externen, flussaufwärts angeordneten Gerät (beispielsweise einem Heizkessel) bereitgestellt wird, der Dampfturbine 10 zur Verfügung. Die Dampfentladungskammer 12 ist ausgebildet, um die Rotorwelle 1 zu umgeben und um die Enden der Hauptströmungsbahn 6 zu umgeben. Die Dampfentladungskammer 12 stellt einem externen Kondensator den Dampf zur Verfügung, der durch die Hauptströmungsbahn 6 geströmt ist. Der Diffusor 14 ist ausgebildet, um die Rotorwelle 1 zu umgeben und ist zwischen einem Dampfströmungsflussabwärtsendabschnitt der Hauptströmungsbahn 6 und der Dampfentladungskammer 12 ausgebildet. Die Temperatur des Stromes, der durch den Diffusor 14 strömt, liegt im zweistelligen Gradbereich. Der Diffusor 14 stellt der Dampfentladungskammer 12 den Strom zur Verfügung, der durch die Hauptströmungsbahn 6 geströmt ist. Der Diffusor 14 ist so ausgebildet, dass ein Strömungsbahnquerschnitt davon mit zunehmendem Abstand von der Hauptströmungsbahn 6 zunimmt, um einen Abgasverlust des Dampfes zu verringern, der durch den Diffusor 14 strömt. Dies kann hocheffizient eine Rotationsenergie erzeugen. Der Strömungsführungswellenseitenraum 15 ist zwischen dem Diffusor 14 und der Rotorwelle 1 ausgebildet.
Die Dampfturbine 10 umfasst ferner eine Strömungsführung 16 und eine Stopfbuchse 17. Die Strömungsführung 16 ist zwischen dem Diffusor 14 und dem Strömungsführungswellenseitenraum 15 im Inneren der äußeren Kammer 2 angeordnet und ist an der äußeren Kammer 2 befestigt. Die Strömungsführung 16 bildet eine Seitenwand des Diffusors 14 an der Seite in der Nähe der Rotorwelle 1 aus und trennt den Diffusor 14 und den Strömungsführungswellenseitenraum 15 voneinander. Die Stopfbuche 17 ist zwischen der Rotorwelle 1 und der äußeren Kammer 2 ausgebildet und dichtet den Strömungsführungswellenseitenraum 15 und das Äußere der äußeren Kammer 2 ab. Die Dampfturbine 10 umfasst ferner eine nicht gezeigte Stopfbuchsenbereitstellbahn. Die Stopfbuchsenbereitstellbahn stellt der Stopfbuchse 17 den Stopfdampf als einen unter hoher Temperatur und hohem Druck stehenden Dampf zur Verfügung und der Stopfdampf tritt nach außen und zu dem Strömungsführungswellenseitenraum 15 aus.
Die äußere Kammer 2 ist ausgebildet, um in eine unteren Hälfte der äußeren Kammer 21 und eine obere Hälfte der äußeren Kammer 22 im Wesentlichen entlang der horizontalen Ebene, die die Achse 5 aufweist, teilbar zu sein. Die innere Kammer 3 ist ausgebildet, um in eine untere Hälfte der inneren Kammer 23 und eine obere Hälfte der inneren Kammer 24 entlang der horizontalen Ebene, die die Achse 5 aufweist, teilbar zu sein.
Wie in 2 dargestellt, ist die Strömungsführung 16 im Wesentlichen entlang einer Seitenoberfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet. Die Strömungsführung 16 umfasst eine unteren Hälfte der Strömungsführung 31 und eine obere Hälfe der Strömungsführung 32. Die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32 sind Beispiele des ersten bzw. zweiten Abschnittes. Die untere Hälfte der Strömungsführung 31 ist unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet, die die Achse 5 aufweist. Die obere Hälfte der Strömungsführung 32 ist oberhalb der horizontalen Ebene angeordnet, die die Achse 5 aufweist.
Die untere Hälfte der Strömungsführung 31 ist aus einem plattenförmigen Element ausgebildet, das einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Bogenquerschnittsabschnitt entlang der senkrechten Richtung zu der Achse aufweist. Die untere Hälfte der Strömungsführung 31 ist mit einer unteren Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 33, einer unteren Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 34 und einer unteren Hälfte des Strömungsführungsende mit kleinem Durchmesser 35 versehen. Wie in der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 ist auch die obere Hälfte der Strömungsführung 32 als ein plattenförmiges Element mit einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Bogenquerschnitt ausgebildet. Die obere Hälfte der Strömungsführung 32 ist mit einer oberen Hälfte eines Strömungsführungskopplungsabschnittes 36, einer oberen Hälfte eines Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 37 und einer oberen Hälfte eines Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 38 versehen. Die untere Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 33 und die obere Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnitts 36 sind jeweils ausgebildet, um die Oberfläche parallel zu der horizontalen Ebene aufzuweisen, die die Achse 5 aufweist.
Die untere Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 34, die obere Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 37, die untere Hälfte der Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 35 und die obere Hälfte der Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 38 sind an der senkrechten Ebene zu der Achse 5 ausgebildet und die Umfangsrichtung dieser Enden findet sich entlang eines Kreises um die Achse 5. Der Radius des Kreises, der durch die untere Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 34 und die obere Hälfte der Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 37 ausgebildet wird, ist größer als der Radius des Kreises der durch die untere Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 35 und die obere Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 38 ausgebildet wird. Die Strömungsführung 16 ist so angeordnet, dass die untere Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 35 und die obere Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 38 nahe an der Hauptströmungsbahn 6 angeordnet sind, das heißt, an der Flussaufwärtsströmungsseite des Dampfes. Die Strömungsführung 16 ist so ausgebildet, dass an der Flussabwärtsseite der Strömung des Dampfes die untere Seite des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 34 mit der oberen Hälfte der äußeren Kammer 21 gekoppelt ist und die obere Hälfte des Strömungsführungsendes mit großem Durchmesser 37 mit der oberen Hälfte der äußeren Kammer 22 gekoppelt ist.
Wie in 3 dargestellt ist die Dicke der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 größer als die der unteren Hälfte der Strömungsführung 31. Folglich wird die obere Hälfte der Strömungsführung 32 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 31, wenn die Strömungsführung 16 im Inneren stärker erwärmt wird als an der Außenseite.
Ein innerer Stufenabschnitt 41 ist an der unteren Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnitts 33 der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 ausgebildet. Der innere Stufenabschnitt 41 ist ein Beispiel eines ersten Vorsprungs. Der innere Stufenabschnitt 41 erstreckt in der Umfangsrichtung davon stärker an der Seite der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 in der Nähe der Rotorwelle 1 als an der Seite der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 in der Nähe zu einer Dampfströmungsbahn des Diffusors 14. Der innere Stufenabschnitt 41 ist mit einer Kontaktoberfläche 42 versehen. Die Kontaktoberfläche 42 zeigt auf die Seite gegenüber der Achse 5.
Einer äußerer Stufenabschnitt 43 ist in der oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 36 der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 ausgebildet. Der äußeren Stufenabschnitt 43 ist ein Bespiel einer zweiten Vorsprunges. Der äußere Stufenabschnitt 43 erstreckt sich in der Umfangsrichtung davon stärker an der Seite der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 in der Nähe zu der Dampfströmungsbahn des Diffusors 14 als an der Seite der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 in der Nähe der Rotorwelle 1. Der äußere Stufenabschnitt 43 ist mit einer Kontaktoberfläche 44 versehen. Die Kontaktoberfläche 44 ist ausgebildet, um auf die Achse 5 zu zeigen. Die Kontaktoberfläche 42 und die Kontaktoberfläche 44 sind jeweils in der vertikalen Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Ebene 45, die die Achse 5 aufweist, ausgebildet. Die Strömungsführung 16 ist so ausgebildet, dass die Kontaktoberfläche 42 der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 die Kontaktoberfläche 44 der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 kontaktiert und dass der innere Stufenabschnitt 41 von dem äußeren Stufenabschnitt 43 gefasst wird.
Im Betrieb der Dampfturbine 16 wird ein Stopfdampf 100°C bis 150°C dem Strömungswellenseitenraum 15 bereitgestellt, sodass der Druck in dem Strömungsführungswellenseitenraum 15 größer als ein atmosphärischer Luftdruck ist.
Da die Temperatur des Stopfbuchsendampfes, der zu dem Strömungsführungswellenseitenraum 15 austritt, größer ist als die des Dampfes, der durch die Hauptströmungsbahn 6 strömt, ist die Temperatur der Strömungsführung 16 im Inneren größer als außen. Wie oben beschrieben wurde, werden die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32 an der Dampfströmungsflussabwärtsseite jeweils mit der unteren Hälfte der äußeren Kammer 21 bzw. der oberen Hälfte der äußeren Kammer 22 gekoppelt. Folglich, wenn das Innere der Strömungsführung 16 stärker erwärmt wird im Vergleich zu dem Äußeren der Strömungsführung 16, deformiert sich die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32, um sich voneinander an der Dampfströmungsflussaufwärtsseite der Strömungsführung 16 zu trennen.
In solch einem Zustand erfährt die untere Hälfte der Strömungsführung 31 eine größere thermische Deformation als die obere Hälfte der Strömungsführung 32. Als ein Ergebnis wird die Kontaktoberfläche 42 der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 gegen die Kontaktoberfläche 44 der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 gedrückt. Wie in 4 dargestellt, befindet sich die Strömungsführung 16 in solch einem Zustand, dass die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32 aneinander in der Radialrichtung davon an dem inneren Stufenabschnitt 41 und dem äußeren Stufenabschnitt 43 überlappen.
Folglich, wenn die Strömungsführung 16 durch den Dampf des Strömungsführungswellenseitenraumes 15 erwärmt wird, trennen sich die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32 nicht voneinander, insbesondere an der unteren Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 35 und an der oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 38, wie 5 gezeigt. Folglich kann im Betrieb der Dampfturbine die Dampfströmungsbahn des Diffusors 15 in einer geeigneten Form gehalten werden.
Die Strömungsführung 16 kann einfacher ausgebildet werden, in Vergleich zu einer typischen Strömungsführung, ohne die Notwendigkeit die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 32 mit einem Befestigungselement zu befestigen.
Wie in 6 dargestellt, ist ein typisches Beispiel einer Dampfturbine so ausgebildet, dass die Strömungsführung 16 der Dampfturbine 10 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit einer weiteren Strömungsführung 16 ersetzt wird. Wie in 6 gezeigt umfasst die Strömungsführung 100 eine untere Hälfte der Strömungsführung 101, eine obere Hälfte der Strömungsführung 102 und ein Befestigungselement 103. Die Strömungsführung 100 ist auf eine solche Weise ausgebildet, dass die untere Hälfte der Strömungsführung 101 und die untere Hälfte der Strömungsführung 102 unter Verwendung eines Befestigungselements 103 befestigt werden.
Wenn die Dampfturbine des typisches Beispiels angeordnet wird, wird eine obere Hälfte der äußeren Kammer 22 an einer unteren Hälfte der äußeren Kammer 21 befestigt und anschließend wird ein Gerüst im Inneren eines Fundamentes angeordnet. Ein Arbeiter, der von dem Gerüst gestützt wird, verwendet das
Befestigungselement 103, um die untere Hälfte der Strömungsführung 101 und die obere Hälfte der Strömungsführung 102 zu befestigen. Das Gerüst wird entfernt nachdem die untere Hälfte der Strömungsführung 101 und die obere Hälfte der Strömungsführung 102 aneinander befestigt wurden.
Bei der Dampfturbine 10 ist nicht notwendig das Gerüst anzuordnen und zu entfernen, das beim Befestigen der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 und der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 verwendet wurde. Die Dampfturbine 10 kann einfacher im Vergleich zu der Dampfturbine des typischen Beispiels ausgebildet werden.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der Dampfturbine wird die obere Hälfte der Strömungsführung 32 und der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit einer weiteren oberen Hälfte der Strömungsführung ersetzt. Wie bei der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 52 mit einer oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 53, einer oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 54 und einer oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 55 versehen. Wie in 7 dargestellt, wird ein äußerer Stufenabschnitt 56 an der oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 53 der oberen Hälfte der Strömungsführung 52 ausgebildet. Der äußere Stufenabschnitt 56 ist mit einer Kontaktoberfläche 57 versehen. Die Kontaktoberfläche 57 ist ausgebildet, um auf eine Kontaktoberfläche 42 einer unteren Hälfte der Strömungsführung 31 zu zeigen.
Wie in 7 und 8 dargestellt umfasst die obere Hälfte der Strömungsführung 52 ferner eine Vielzahl Rippen 58. Jede Rippe 58 ist in einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Bogenform ausgebildet. Die Rippen 58 sind in der senkrechten Ebene zu der Achse 5 angeordnet, um die innere Oberfläche der oberen Hälfte der Strömungsführung 52 in der Umfangsrichtung davon zu kontaktieren und sind mit der oberen Hälfte der Strömungsführung 52 verbunden. Aufgrund der Rippen 58 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 52 im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 weniger thermisch deformiert in dem Fall, in dem die obere Hälfte der Strömungsführung 52 eine geringere Dicke als die der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 aufweist.
Wenn die Strömungsführung umfassend die obere Hälfte der Strömungsführung 52 mit Dampf eines Strömungsführungswellenseitenraum 15 erwärmt wird, wird die obere Hälfte der Strömungsführung 52 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 31. Wie bei der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Kontaktoberfläche 42 gegen die Kontaktoberfläche 57 gedrückt. In diesem Zustand überlappen die unteren Hälfte der Strömungsführung 31 und die untere Hälfte der Strömungsführung 52 einander in der Radialrichtung davon an einem inneren Stufenabschnitt 41 und dem äußeren Stufenabschnitt 56.
Dritte Ausführungsform
In einer dritten Ausführungsform der Dampfturbine wird die obere Hälfte der Strömungsführung 32 der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform weiterhin mit einer weiteren oberen Hälfte der Strömungsführung ersetzt. Wie bei der oberen Hälfte der Strömungsführung 32 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 62 mit einer oberen Hälfte eines Strömungsführungskopplungsabschnittes 63, einer oberen Hälfte eines einer oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 64 und einer oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 65 versehen. Wie in 9 dargestellt, wird ein äußerer Stufenabschnitt 66 an der oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 63 der oberen Hälfte der Strömungsführung 62 ausgebildet. Der äußere Stufenabschnitt 66 ist mit einer Kontaktoberfläche 67 versehen. Die Kontaktoberfläche 67 ist ausgebildet, um auf eine Kontaktoberfläche 42 zu zeigen.
Wie in 9 und 10 dargestellt umfasst die obere Hälfte der Strömungsführung 62 ferner eine Trennplatte 68. Die Trennplatte 68 ist einer flachen Plattenform ausgebildet. Die Trennplatte 68, ist im Inneren der oberen Hälfte der Strömungsführung 62 angeordnet, um eine Rotorwelle 1 nicht zu kontaktieren und um parallel zu der horizontalen Ebene zu sein, die eine Achse 5 aufweist und ist mit der inneren Oberfläche der oberen Hälfte der Strömungsführung 62 verbunden. Aufgrund der Trennplatte 68 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 62 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu einer unteren Hälfte der Strömungsführung 31 in dem Fall, bei dem die obere Hälfte der Strömungsführung 62 eine Dicke aufweist, die geringer ist als die der unteren Hälfte der Strömungsführung 31.
Wenn die Strömungsführung umfassend die obere Hälfte der Strömungsführung 62 mit Dampf eines Strömungsführungswellenseitenraumes 15 erwärmt wird, wird die obere Hälfte der Strömungsführung 2 im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 31 weniger thermisch deformiert. Wie bei der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Kontaktoberfläche 42 gegen die Kontaktoberfläche 67 gedrückt. In diesem Zustand überlappen die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 62 einander in der Radialrichtung davon an einem inneren Stufenabschnitt 41 und an einem äußeren Stufenabschnitt 56.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform der Dampfturbine wird die obere Hälfte der Strömungsführung 32 der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ferner mit einer weiteren oberen Hälfte der Strömungsführung ersetzt. Wie bei der oberen Hälfte der Strömungsführung 62 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 72 mit einer oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 73, einer oberen Hälfte eines Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 64 und einer oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit kleinem Durchmesser 65 versehen. Wie in 11 dargestellt, wird ein weiterer Stufenabschnitt 74 an der oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnittes 73 der oberen Hälfte der Strömungsführung 72 ausgebildet. Der äußere Stufenabschnitt 74 wird mit einer Kontaktoberfläche 75 versehen. Die Kontaktoberfläche 75 ist ausgebildet, um auf eine Kontaktoberfläche 42 zu zeigen.
Die obere Hälfte der Strömungsführung 72 umfasst ferner eine Trennplatte 76 und eine Seitenwand 77. Die Trennplatte 76 ist einer flachen Form ausgebildet. Die Trennplatte 76, ist im Inneren der oberen Hälfte der Strömungsführung 72 angeordnet, um eine Rotorwelle 1 nicht zu kontaktieren und um parallel zu der horizontalen Ebene zu sein, die eine Achse 5 aufweist und ist mit der inneren Oberfläche der oberen Hälfte der Strömungsführung 72 verbunden. Die Seitenwand 77 ist aus einem plattenförmigen Element ausgebildet und ist so verbunden, dass der Rand der Seitenwand 77 in der Umfangsrichtung davon das Ende der Trennplatte 76 in der Nähe der oberen Hälfte des Strömungsführungsendes mit großen Durchmesser 44 und der Innenseite der oberen Hälfte der Strömungsführung 72 kontaktiert. Das heißt, ein Raum 78, der von der oberen Hälfte der Strömungsführung 72, der Trennplatte 76 und der Seitenwand 77 umgegeben wird, wird in der oberen Hälfte der Strömungsführung 72 ausgebildet. Die Trennplatte 76 und der Raum 78 reduzieren die Wärme, die von dem Dampf, der einem Strömungsführungswellenseitenraum 15 bereitgestellt wird, an die obere Hälfte der Strömungsführung 72 übertragen wird. Mit der Trennplatte 76 und dem Raum 78 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 72 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu einer unteren Hälfte der Strömungsführung 31 in dem Fall, bei dem die obere Hälfte der Strömungsführung 72 eine Dicke aufweist, die geringer ist als die der unteren Hälfte der Strömungsführung 31.
Wenn die Strömungsführung umfassend die obere Hälfte der Strömungsführung 72 mit dem Dampf des Strömungsführungswellenseitenraumes 15 erwärmt wird, wird die obere Hälfte der Strömungsführung 72 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 31. Wie bei der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Kontaktoberfläche 42 gegen die Kontaktoberfläche 75 gedrückt. In diesem Zustand überlappen die untere Hälfte der Strömungsführung 31 und die obere Hälfte der Strömungsführung 72 einander in der Radialrichtung davon an einem inneren Stufenabschnitt 41 und an einem äußeren Stufenabschnitt 56.
Fünfte Ausführungsform
In der fünften Ausführungsform der Dampfturbine wird die obere die Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit einer weiteren Strömungsführung ersetzt. Wie bei der Strömungsführung 16 umfasst die Strömungsführung 80 eine untere Hälfte der Strömungsführung 81 und eine obere Hälfte der Strömungsführung 82, wie in 13 dargestellt. Die Dicke der oberen Hälfte der Strömungsführung 82 ist größer als die der unteren Hälfte der Strömungsführung 81. Folglich wird, wenn das Innere der Strömungsführung 80 erwärmt wird, die obere Hälfte der Strömungsführung 82 im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 81 weniger thermisch deformiert.
An einem Kopplungsabschnitt zwischen der unteren Hälfte der Strömungsführung 81 und der oberen Hälfte der Strömungsführung 82 wird die untere Hälfte der Strömungsführung 81 mit einem inneren Vorsprung 85 versehen. Der innere Vorsprung 85 wird mit einer Kontaktoberfläche 86 versehen. Die Kontaktoberfläche 86 wird in der Ebene ausgebildet, die die horizontale Ebene 87, die die Achse 5 aufweist, in einem vorgegebenen Winkel (beispielsweise 45°) schneidet. An dem Kopplungsabschnitt zwischen der oberen Hälfte der Strömungsführung 82 und der unteren Hälfte der Strömungsführung 81 wird die obere Hälfte der Strömungsführung 82 mit einem äußeren Vorsprung 88 versehen. Der äußere Vorsprung 88 ist mit einer Kontaktoberfläche 89 versehen. Die Kontaktoberfläche 89 ist ausgebildet, um auf die Kontaktoberfläche 86 zu zeigen. Der innere Vorsprung 85 und der äußere Vorsprung 88 sind Beispiele erster bzw. zweiter Vorsprünge.
Wenn die Strömungsführung 80 mit Dampf eines Strömungsführungswellenseitenraumes 15 erwärmt wird, wird die obere Hälfte der Strömungsführung 82 weniger thermisch deformiert im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 81. Wie bei der Strömungsführung 16 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Kontaktoberfläche 86 gegen die Kontaktoberfläche 89 gedrückt. In diesem Zustand überlappen die untere Hälfte der Strömungsführung 81 und die obere Hälfte der Strömungsführung 82 einander in der Radialrichtung davon an dem inneren Vorsprung 85 und dem äußeren Vorsprung 88.
Es sei angemerkt, dass die obere Hälfte der Strömungsführung 82 ist im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung 81 mit anderen Mitteln als den Mitteln zum Erhöhen der Dicke weniger thermisch deformierbar. Beispielsweise umfassen Beispiele solcher Einrichtungen die Einrichtung zum Koppeln einer oberen Hälfte der Strömungsführung mit anderen Elementen als in der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform und die Einrichtungen zum Koppeln einer oberen Hälfte der Strömungsführung mit einem thermischen Isolationselement, wie in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform.
Es sei angemerkt, dass in der ersten bis fünften Ausführungsform das Gehäuse der oberen Hälfte der Strömungsführung, das weniger deformiert wird im Vergleich zu der unteren Hälfte der Strömungsführung, beschrieben wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein solches Bespiel beschränkt. Das heißt, die untere Hälfte der Strömungsführung kann ausgebildet sein, um im Vergleich zu der oberen Hälfte der Strömungsführung weniger thermisch deformiert zu werden. In diesem Fall wird der erste Vorsprung an der oberen Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnitts ausgebildet, um sich in der Umfangsrichtung davon stärker an der Seite in der Nähe der Rotorwelle 1 als an der Seite in der Nähe der Dampfströmungsbahn des Diffusors 14 zu erstrecken. Ferner wird der zweiten Vorsprung an der unteren Hälfte des Strömungsführungskopplungsabschnitts ausgebildet, um sich in der Umfangsrichtung davon stärker an der Seite in der Nähe der Strömungsführungsbahn des Diffusors 14 als an der Seite in der Nähe der Rotorwelle 1 zu erstrecken.
Bezugszeichenliste

1: Rotorwelle
2: äußere Kammer
5: Achse
6: Hauptströmungsbahn
7: sich bewegender Flügel
8: fester Flügel
10: Dampfturbine
11: Dampfbereitstellanschluss
12: Dampfentladungskammer
14: Diffusor
15: Strömungsführungswellenseitenraum
16: Strömungsführung
31: untere Hälfte der Strömungsführung
32: obere Hälfte der Strömungsführung
41: innerer Stufenabschnitt
42: Kontaktoberfläche
43: äußerer Stufenabschnitt
44: Kontaktoberfläche
52: obere Hälfte der Strömungsführung
56: äußerer Stufenabschnitt
57: Kontaktoberfläche
58: Rippe
62: obere Hälfte der Strömungsführung
66: äußerer Stufenabschnitt
67: Kontaktoberfläche
68: Trennplatte
72: obere Hälfte der Strömungsführung
76: Trennplatte
77: Seitenwand
78: Raum
80: Strömungsführung
81: untere Hälfte der Strömungsführung
82: obere Hälfte der Strömungsführung
85: innerer Vorsprung
86: Kontaktoberfläche
88: äußerer Vorsprung
89: Kontaktoberfläche

Claims

Dampfturbine, umfassend: eine Strömungsführung, die um eine Rotorwelle angeordnet ist und eine Seitenwand eines Diffusors in der Nähe der Rotorwelle ausbildet, wobei die Strömungsführung mit solch einer kegelstumpfförmigen Form ausgebildet ist, dass ein erster Abschnitt, der einen halbkreisförmigen Bogenquerschnitt aufweist, und ein zweiter Abschnitt, der einen halbkreisförmigen Bogenquerschnitt aufweist, miteinander kombiniert werden, wobei ein Kopplungsabschnitt des ersten Abschnittes mit dem zweiten Abschnitt einen ersten Vorsprung aufweist, der sich in einer Umfangsrichtung davon mehr auf einer Rotorwellenseite als auf einer Dampfströmungsbahnseite des Diffusors erstreckt, und wobei ein Kopplungsabschnitt des zweiten Abschnittes mit dem ersten Abschnitt einen zweiten Vorsprung aufweist, der sich in einer Umfangsrichtung davon mehr auf einer Dampfströmungsbahnseite des Diffusors als auf einer Rotorwellenseite erstreckt und den ersten Vorsprung in einer Radialrichtung der Strömungsführung überlappt.
Dampfturbine nach Anspruch 1, bei der die Strömungsführung auf solch eine kegelstumpfförmige Form ausgebildet ist, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt, der weniger thermische Deformation erfährt als der erste Abschnitt, miteinander kombiniert werden.
Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Dicke des zweiten Abschnittes größer ist als die des ersten Abschnittes.
Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: ein Begrenzungselement, das mit einer inneren Oberfläche des zweiten Abschnittes an der Rotorwellenseite so verbunden ist, dass der zweite Abschnitt weniger thermische Deformation als der erste Abschnitt erfährt.
Dampfturbine nach Anspruch 4, bei der das Begrenzungselement ein ebenes Element aufweist, das einen Raum zwischen dem ebenen Element und dem zweiten Abschnitt ausbildet.