-
Verfahren zum Betreiben einer Dampf-.oder Gasturbine
mit von Arbeitsmittel durchströmten Wärmeaustauschkanälen in Gehäuseteilen
grösserer Materialstärke, sowie Dampf- oder Gasturbine zur Dwcchführung
dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Betreiben einer
Dampf- oder Gasturbine mit vom Arbeitsmittel durchströmten
Wärmeauatauschkanälen
in den Flanschen oder auch im Gehäuse der Turbine, wobei das den Wärmeaustauechkanälen
zugeführte Arbeitsmittel einer Stelle höheren Druckes im Turbineninnern
entnommen und in eine Zone niedrigeren Druckes geführt wird.
-
Bei grösseren Kenderungen des Betriebszustandes
einer
Dampf- oder Gasturbine, das heisst bei Beginn des Anfahrene,
einer grösseren Laststeigerung, einer grösseren Lastsenkung,
einer Aenderung des Temperaturzustandes des vom Erhitzer kom-
menden
Arbeitsmittels und beim Abfahren ergibt sich die Schwie-
rigkeit, dass sich
die Gehäuseteile mit grösserer Materialstärke,
insbesondere
die Flanschen langsamer erwärmen oder abkühlen als die übrigen Turbinenteile, das
heisst sich der Temperatur der übrigen Turbinenteile nur mit einer gewissen Verzögerung
anpassen. Durch die hierdurch bedingte unterschiedliche Dehnung der Teile bzw. die
dadurch entstehenden mechanischen Spannungen ist die zulässige Geschwindigkeit für
den Uebergang von einem auf einen anderen Betriebszustand der Turbine begrenzt.
-
Um beim Anfahren einer grösseren Laststeigerung und bei Erhöhung des
vom Erhitzer kommenden Arbeitsmittels das Erwärmungsbild des Turbinengehäuses gleichmässig
zu gestalten, ist es bekannt, die Gehäuseteile mit grösseren Yateriais l$rken, also
insbesondere die Flanschen, mit Wärmeaustauschkanä.len zu versehen, die bei Anstieg
der Temperatur im Turbineninnern mit Arbeitsmittel beschickt werden, welches an
einer Stelle höheren Druckes im Turbineninnern entnommen und in eine Zone niedrigeren
Druckes geführt wird. Man war bisher der Ansicht, dass es weder notwendig
noch vorteilhaft sei, das Arbeitsmittel mit dem vollen bei der Entnahmestelle im
Turbineninnern herrschenden Druck durch die Wärmeaustauschkanäle zu schicken, und
die bisher bekannten Flansch- bzw. Gehäuseheizungen wurden so betrieben, dass das
von einer Stelle höheren Druckes im Turbineninnern stammende Arbeitsmittel bei seinem
Eintritt in die Wärmeaustauschkanäle
gedrosselt wurde; zu-diesem
Zwecke sind die Wäraeaustauschkanäle bei bekannten Anlagen über ein Regulierventil
ans Turbineninnere angeschlossen.
-
Es hat sich gezeigt, dass mit diesen bekannten Bassnahmen das Erwärmungsbild
der beheizten Gehäuseteile, insbesondere der Flanschen selbst nicht optimal auf
das Erwärmungsbild der übrigen Turbinenteile abgestimmt werden kann. Diese
Nachteile machen sich umsomehr bemerkbar, je höher der Betriebedruck der Turbine
ist, und je dicker daher die Gehäuseteile sein süssen. Es wurde bei den erwähnten
Massnahmen nämlich ausser acht gelassen, dass durch die Drosselung des Iieizmittelstromes
nicht nur eine Senkung dessen Druckes, sondern auch ein Absinken dessen Temreratur
eintritt. Gerade dieser Effekt ist aber unerwünscht, da hierdurch die Wärmeübertragung
verschlechtert oder sogar in ihrer Richtung umgekehrt wird. Zur Einhaltung
der bei jedem Betriebszustand der Turbine richtigen Temperatur war es daher notwendig,
den Heizmitteidruck den sich wechselnden Betriebsverhältnissen anzupassen.. Dies
erfolgt( durch Regelung des Heizmittelstromee mittels des erwähnten einströmseitigen
Regelventils. Da jedoch die erforderliche IIeizmittelmenge nicht nur vom Erwärmungszustand
des Turbinengehäuses, sondern auch von der Hezmitteltemperatur und vom Druck im
Bereiche der Entnahmestelle im Turbineninnern abhängt, waren bisher aufwendige Regelmassnahmen,
und zu deren
Durchführung komplizierte, wartungsbedürftige und teuere
Regelvorrichtungen notwendig. Ferner wird mit einer derartigen bekannten Vorrichtung
nicht erreicht, dass bei Temperatursenkung im Turbineninnern im Falle einer Senkung
der Temperatur des vom, Erhitzer kommenden Arbeitsmittels, bei grösserer Lastsenkung
und beim Abfahren, die Temperatur der von-den üeizkanälen durchzogenen Gehäuseteile
von der Temperatur im Turbineninnern mitgezogen wird.
-
Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zum Betreiben einer Dampf- oder
Gasturbine mit von Arbeitsmittel durchströmten Wärmeaustauschkanälen im Gehäuse
weiter zu verbessern und eine gleichlaufend veränderliche Wärmeübertragung zwischen
den Wä.rmeaustauschkanälen aufweisenden Gehäuseteilen und den übrigen Turbinenteilen
mit-einfachsten Mitteln zu erreichen. Zu diesem Zwecke wird ein Verfahren
zum Betreiben einer Dampf-oder Gasturbine der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäss
derart durchgeführt, dass man das Arbeitsmittel unter dem gleichen Druck in die
Wärmeaustauschkanäle strömen lässt, der im Bereiche der Entnahmestelle im Turbineninnern
herrscht. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Dampf-oder
Gasturbine mit von Wärmeaustauschkanälen in Gehäuseteilen der Turbine grösserer
Materialstärke, welche eingangsseitig mit einer Stelle höheren Druckes des
Turbineninnern in Verbindung stehen und ausgangsseitig in eine Zone niedrigeren
Druckes
münden, erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass die Wärmeaustauschkanäle einströmseitig
von der Entnahmestelle an im wesentlichen den gleichen Strömungsquerschnitt aufweisen.
In der Zeichnung. sind zwei Ausführungsbeispiele von Dampfturbinen zur Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens in vereinfachter Form dargestellt, anhand welcher
das Verfahren näher erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die untere
Gehäusehälfte einer Dampfturbine und Fig. 2 eine Draufsicht durch eine andere Ausführungsart
einer unteren Gehäusehälfte einer Dampfturbine, wobei einander entsprechende Teile
gleiche Bezugszeichen aufweisen. Iri den beiden Figuren ist mit 1 die den Turbinenläuferaufnehmende
untere Gehäusehälfte mit dem unteren Teilflansch bezeichnet. Im Turbineninnern befindet
sich am einströmseitigen Ende ein Raum 2, in den den Frischdampf führende Dampfleitungen
3, 3' münden. Der Hauptanteil des eingeströmten Frischdampfes strömt unter Arbeitsleistung
in Richtung der Pfeile 4, 4' durch den nicht dargestellten Zeit- und laufapparat.
Vom Raum 2 münden sich über die ganze hänge der unteren Teilflansche erstreckende
Wärmeaustauschkanäle 5, 5'. Unterhalb der Zeichnungsebene können weitere, nicht
sichtbare Wärmeaustauschkanäle gelegen sein. Aus dem Raum 2 strömt ein geringer
Anteil des in ihn gelangten Dampfes in Richtung der Pfeile 6,.6'
in
die Wärmeaustauschkanäle 5, 5' ein. Man sieht aus der Zeichnung, dass die Wärmeaustauschkanäle
5, 5' ohne eingangsseitige Drosselung unmittelbar mit dem Raum 2 verbunden sind,
dass die Wärmeaustauschkanäle 5, 5' mithin einströmseitig von der Entnahmestelle
im Raume 2 an den gleichen Strömungequersehnitt aufweisen.
-
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeaustauschkanäle
ausgangsseitig über angeflanschte Abströmleitungen 7, 7' sowie ein zwischengeschaltetes
Absperr-ventil 8 und eine Drosselstelle 9 mit einer nicht dargestell-
ten
Vorrichtung verbunden, in der ein niedrigerer Druck herrscht, beispielsweise mit
einem Kondensator. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Wärmeaustauschkanäle 5, 5' ausgang®eeitig über im Gehäuse angeordnete Absperrventile
10, 10' und Drosselstellen 11, 11' mit einer Zone 12 niedrigeren Druckes im Turbineninnern
verbunden.
-
Die dargestellte Dampfturbine wird folgendermassen be-trieben.
Beim Beginn des Anfahrens, bei einer grösseren Laststeigerung,
einer grösseren Lastsenkung, einer Aenderung der
Frischdampftemperatur
oder beim Abfahren, also bei jeder
grösseren Aenderung der Temperatur
im Turbineninnern, werden
das Absperrventil 8 bzw. die
Absperrventile 10, 10' geöffnet. Der in die Wärmeauetauschkanäle
5, 5' einströmende Dampf hat
dann, zufolge des Umstandes,
dass die Wö.rmeaustausehkanäle einströmseitg von der Entnahmestelle in Raum 2 an
den gleichen Strömungsquerschnitt, und insbesondere keine Drosselstellen aufweisen,
angenähert den gleichen Druck und die gleiche Temperatur wie im Raum 2. Auf diese
Weise wird erreicht, dass sich der Temperaturzustand der von den wärmeaustauschkanälen
5, 51 durchzogenen Gehäuseteile selbständig dem Temperaturzustand der übrigen Turbinenteile
anpasst. Es wird also nicht nur erreicht, dass sich die Temperatur der von den Wärmeaus-Lauschkanälen
5, 51 durchzogenen Gehäuseteile bei einer Erhöhung der Temi#eratur im Turbineninnern
schneller der Temperatur der übrigen Turbinenteile anlasst, sondern auch im Falle
eines Absinkens der Temperatrr im Turbineninnern, welch letzte-
rer Effekt
mit den bisher bekannten Vorrichtungen nicht erreicht wurde. Hei stationärem
Betriebszustand der Turbine wird
das Absperrventil 8 bzw. werden die
Absperrventile 10, 10' geschlossen, Die Geschv indigkeit des Dampfes in den Wärmeaustauschkanälen
5, 5! wird mittels der austrittsseitigen Drosselstelle 8 bzw. der Drosselstellen
11, 11' so eingestellt, dass sich in den Wärmeaustauschkanälen
stets nahezu die gleichen Wärmeübergangsverhältnisse einstellen
wie im Turbineninnern. In den meisten Fällen kommt man mit einem
einzigen Wert aus, so
dass die Drosselstellen unveränderbar ausgebildet sein
können.
Abgesehen vom Oeffnen und Schliessen des Absperrventils
8 , bzw. der Absperrventile 11, 11' entfällt somit jede weitere Regelungsmassnahme.
-
Durch die erfindungsgemässen N.asanahmen erhält man somit mit einfachsten
Mitteln eine bisher nicht erreichte Anpassung des Erwärmungebildes der Gehäuseteile
grosser Materialstärken an die übrigen Teile von Dampf- oder Gasturbinen bei grösseren
Veränderungen des Betriebszustandes derselben.