DE1939606A1 - Kondensationssystem fuer Stopfbuchsenanordnungen von Dampfturbinenanlagen - Google Patents
Kondensationssystem fuer Stopfbuchsenanordnungen von DampfturbinenanlagenInfo
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Description
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1939608
w. 451
Augsburg, den 31. Juli 1969
Westinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center,
Pittsburgh, Pennsylvania, V. St. v. A.
Kondensationssystem für Stopfbuchsenanordnungen von Dampfturbinenanlagen·
Die Erfindung betrifft ein Kondensationssystem für Stopfbuchsenanordnungen von Dampfturbinenanlagen.
Dampfstromungsmaschinen, z.B. Dampfturbinen, haben
an den GehäuseStirnwänden Öffnungen für die Rotorwelle.
Um das Eindringen von Luft bzw. das Austreten
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von Dampf oder anderen Betriebsmitteln aus dem Turbinengehäuse
kleinzuhalten, sind die Gehäusestirnwände mit Stopfbuchsenanordnungen versehen. Die
Stopfbuchsenanordnungen bestehen aus ringförmigen Räumen und dichten die Stirnwandöffnungen des betreffenden
Turbinengehäuses mit Hilfe eines flüssigen bzw. gasförmigen Dichtungsmediums, gewöhnlich mittels
eines kondensierbaren Dampfes, ab. Das gasförmige bzw. flüssige Dichtungsmedium strömt durch die Ringräume
der Stopfbuchse zu einem Gebiet niedrigeren Druckes als Atmosphärendruck, z.B. zu einem Dichtungskondensator,
Bisher sind derartige Dichtungskondensationssysteme jeweils nur mit einem einzigen Dichtungskondensator
ausgestattet. Das gesamte Dichtungsmedium wird in Rohren von den Stopfbuchsenanordnungen zu
diesem Dichtungskondensator geleitet. Das Oichtungsmedium wird kondensiert und das sich ergebende Kondensat
wird zum Kondensatsammler des Hauptkondensators abgeleitet, während Luft bzw. andere unkondensierbare
Gase in die Atmosphäre abgepumpt v/erden. Der einzelne Dichtungskondensator ist im allgemeinen
ein Oberflächenkondensator, beispielsweise ein
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Röhrenkondensator, dessen Kondensatorwärme zur Wasservorwärmung
ausgenutzt wird, wobei das Gemisch aus Dichtungsmedium und Luft die Kondensatorröhren umströmt.
Die soeben dargelegte bisherige Ausführung hat mehrere Nachteile:
1. Sie ist teuer, weil der Dichtungskondensator für den Druck einer Kesselspeisepumpe ausgelegt
und ausreichend bemessen sein muß, da ein Großteil des gesamten Kesselspeisewasserdurchsatzes
zusammen mit dem gesamten flüssigen oder gasförmigen Dichtungsmedium aller Stopfbuchsenanordnungen
verarbeitet werden muß.
2. Der Aufstellungsort des Dichtungskondensators wird von den Kesselspeiseleitungen bestimmt.
Daraus ergeben sich lange, teuere Rohrverbin-
. düngen zwischen der Turbinenstopfbuchsenanordnung und dem Dichtungskondensator. Es ergeben
sich darüberhinaus ungleiche Vakuumverhältnisse zwischen den einzelnen Stopfbuchsenanordnungen
wegen verschiedener Druckverluste in den Rohren und wegen ungleicher Rohrlängen zwischen dem
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Kondensator und den einzelnen Stopfbuchsenanordnungen.
3. Der Durchmesser der Rohre, welche die langen
Verbindungen bilden, muß möglichst groß sein, um die Druckverluste möglichst klein zu halten,
da die zulässigen Druckabfälle zwischen dem Kondensator und den Stopfbuchsenanordnungen
nur wenige Zentimeter Wassersäule betragen; außerdem muß der Druck im Kondensator
und in den Rohren knapp unterhalb des Atmosphärendruckes liegen, damit Verluste an gasförmigem
oder flüssigem Dichtungsmedium vermieden werden.
Bei bisherigen Anlagen wurde kondensierbarer Dampf, wie beispielsweise Wasserdampf, zum Abdichten der Turbinenstopfbuchsenanordnungen
verwendet. Deshalb werden im folgenden die Ausdrücke Dampf und Wasser verwendet.
Beispielsweise bestehen geschlossene Turbinenkreißläufe
aus einer Hochdruckturbineneinheit und zwei Niederdruckeinheiten, welche in Tandemanordnung über Kupplun-
gen und Wellen miteinander verbunden sind, um eine bestimmte Belastung anzutreiben, z.B. einen elektrischen
Generator. Die Turbineneinheiten sind häufig zentral-
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gespeiste Doppel-Gegenstromturbinen. Ein Dampferzeuger liefert den heißen Betriebsdampf zum Antrieb der
Turbineneinheiten und ist über passende Versorgungsleitungen mit der Hochdruckstufe der Turbinenanlage
verbunden. Der im Dampferzeuger hergestellte Dampf wird durch Rohrleitungen zur HD-Stufe geleitet, dort expandiert
und dann,über einen Zwischenüberhitzer zu den ND-Stufen geleitet. Die Hauptverbindungsleitung hinter
dem Zwischenüberhitzer teilt sich in zwei parallele Rohrleitungen auf, die mit den ND-Stufen verbunden
sind.
Die ND-Stufen können von gleicher Größe und Art sein, wie bereits oben erwähnt, beispielsweise zentralgespeiste
Doppel-Gegenstromturbinen. Der Dampf wird also in die ND-Stufe in der Mitte eingeleitet und verteilt
sich dann im Innern der Stufe: Eine Hälfte des Dampfes strömt zur einen Expansionsstufe und die andere
Hälfte des Dampfes fließt zur anderen Expansionsstufe. Nach der Expansion in den genannten Expansionsstufen
wird der Dampf in zwei Strömen zu dem jeweiligen Turbinenkondensator geleitet, welcher im Inneren
jeweils mit Rohrbündeln ausgestattet ist. Die Turbinenkondensatoren können mit Kondensatabscheidern ausgestattet
sein, aus denen das Kondensat von Kondensat-
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pumpen abgepumpt wird und in den Hauptkessel, d.h. in den Dampferzeuger, zurückgespeist wird, wobei
das Kondensat einen Dichtungskondensator und entsprechende Verbindungsleitungen passieren muß.
Die Gehäusestirnwände jeder der drei Turbinenstufen sind bekanntermaßen mit Stopfbuchsenanordnungen
versehen. Jede Stopfbuchsenanordnung besteht aus ringförmigen Räumen, die um die Wellen am Austritt
aus den Stirnwänden der Turbineneinheiten angeord-™ net sind.
Jede der Stopfbuchsenanordnungen ist mit dem Dichtungskondensator über eine Hauptleitung und entsprechende
Nebenleitungen verbunden. Der Dichtungskondensator ist darüberhinaus über entsprechende
Leitungen mit dem Kondensatabscheider der Turbinenkondensatoren verbunden.
Ein kondensierbares Dichtungsmedium, gewöhnlich Dampf, wird über passende Verbindungsleitungen zu
den Stopfbuchsenanordnungen geleitet. Der Dampf strömt durch die Stopfbuchsenanordnungen hindurch und gelangt
zum Dichtungskondensator, in welchem mittels einer Vakuumpumpe ein Vakuum aufrechterhalten wird.
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Der Dichtungskondensator ist groß und hat eine ausreichende Kapazität, um den Dampf aus sämtlichen
Stöpfbuchsenanordnungen kondensieren zu lassen, ebenso sind die Luftpumpen groß und ausreichend
bemessen, um den großen Diehfcungskondensator evakuieren
zu können.
In dem Dichtungskondensator wird der Stopfbuchsendampf kondensiert und das sich ergebende Kondensat
wird durch eine Kondensatpumpe Über entsprechende Verbindungsleitungen und über die Kesselspeisewasserleitungen
zum Dampferzeuger geleitet.
Die bekannten Dichtungskondensatoren sind Oberflächenkondensatoren
von großer Abmessung. Diese Dichtungskondensatoren müssen so ausgelegt sein,
daß sie den Druck der Speisepumpen des Dampferzeugers aushalten und müssen so groß bemessen sein,
daß sie den Kesselspeisewasserdurchsatz verarbeiten können. Diese Forderungen verlangen ein großes und
teueres Kondensationssystem für die Stopfbuchsenanordnung und verlangen ferner, wie oben erwähnt, große
und teuere Vakuumpumpen bzw. Luftabsaugvorrichtungen zur Druckverminderung im Dichtungskondensator.
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Den Aufstellungsort des Dichtungskondensators bestimmen hauptsächlich die Speisewasserleitungen.
Das macht sehr lange Hauptverbindungsleitungen zu den Stopfbuöhsenanordnungen erforderlich und verursacht
dadurch Druckverluste. Die Verbindungsleitungen zu den Stopfbuchsenanordnungen müssen einen
großen Innendurchmesser haben, da die zulässigen Druckabfälle zwischen den Stopfbuchsen und dem
Dichtungskondensator begrenzt sind und da der Druck im Dichtungskondensator und in den Verbindungsleitungen
zu den Stopfbuchsen niedriger als der Atmosphärendruck sein muß, damit die Strömung des dichtenden
Dampfes bewirkt wird. Die zulässigen Druckabfälle erfordern eine sehr geringe Strömungsgeschwindigkeit
des dichtenden Dampfes und damit sehr große Durchmesser der Rohrleitungen. Ein Nachteil besteht also
nicht nur in der Länge der Verbindungsleitungen zu den Stopfbuchsen, sondern auch in den erforderlichen
großen Innendurchmessern zur Verringerung der Druckabfälle entlang der Rohrleitungen.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Kondensationssystemen für Stopfbuchsenanordnungen
der eingangs dargelegten Art bei gleich-
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zeitig größerer Betriebssicherheit und Betriebswirtschaftlichkeit eine raumsparendere und billigere
Bauweise zu erzielen.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein Kondensationssystem für Stopfbuchsenanordnungen
von Dampfturbinenanlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kondensationssystem
eine Anzahl von in nächster Nähe der betreffenden Stopfbuchsen angeordneten Mischkondensatoren
enthält.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung beschrieben.
Die Abbildung zeigt ein erfindungsgemäßes Kondensationssystem für Stopfbuchsenanordnungen von
Dampfturbinenanlagen, bei welchem die Stopfbuchsenanordnungen
jeder Turbineneinheit mit einem relativ kleinen Mischkondensator versehen sind. Die Stopf-
büchsen 1 und 2 des Niederdruckteiles jj sind über
Verbindungsleitungen 4 und 5 mit dem-dazugehörigen
Kondensator 6 verbunden. Gleichermaßen sind die Stopfbuchsen 7 und 8 des Niederdruckteiles 9 über
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Verbindungsleitungen 10 und 11 mit dem dazugehöri- ;
gen Kondensator 12 verbunden. Ebenso ist der Hochdruckteil 13 mit einem eigenen Dichtungskondensator
14 versehen, der über Verbindungsleitungen 15 und 16 mit den Stopfbuchsen 17 und 18 verbunden ist.
Die Düsen 19* 20 und 21 der Dichtungskondensatoren
6, 12 und 14, die in der Zeichnung schematisch als Flüssigkeitssprühtypen dargestellt sind, sind
über Verbindungsleitungen 22, 23 und 24 mit Pumpen
25 und 2.6 druckseitig verbunden, wobei die Pumpe 26 die beiden Dichtungskondensatoren 12 und 14 versorgt.
Der untere Teil des Kondensators 6 ist über eine Verbindungsleitung 27 mit dem Turbinenkondensator 28
verbunden und die unteren Teile der Kondensatoren 12 und 14 sind über Leitungen 29 und 30 miteinander verbunden
und zusammen über eine Leitung 31 an den Turbinenkondensator
32 angeschlossen.
In den Dichtungskondensatoren 6, 12 und 14 werden durch besondere elektrische Vakuumpumpen 33* 34
und 35* welche jeweils am oberen Teil der Dichtungs-
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kondensatoren angebracht sind, Vakuumbedingungen geschaffen.
Die Dichtungskondensatoren und Vakuumpumpen sind darüberhinaus noch durch Leitungen 36 und 37 verbunden,
welche zwischen den Vakuumpumpen 33 und 34 bzw. 34 und 35 verlaufen.
In den Kondensatoren 6, 12 und 14 wird der Dampf unmittelbar mit einem Teil des ziemlich kühlen Wassers
aus den Turbinenkondensatoren 28 und 32 zusammengebracht.
Der Gebrauch getrennter Dichtungskondensatoren für die jeweiligen Turbinenstufen erlaubt die Aufstellung der Kondensatoren in unmittelbarer Nähe der
betreffenden Stopfbuchsenanordnung, weshalb gegenüber der bisherigen Ausführung wesentlich kleinere Rohrquerschnitte
erforderlich sind. Durch diese Anordnung wird ein aufwendiges Rohrleitungsnetz überflüssig und
ungleiche Vakuumbedingungen der Stopfbuchsen untereinander werden vermieden. Die einzelnen Dichtungskondensatoren brauchen dadurch nicht das Kesselspeisewasser
zu verarbeiten und brauchen nicht für den Druck der Kesselspeisepumpe ausgelegt zu sein. Es ergibt
sich damit ein billigerer Aufbau des Dichtungskondensationssystems
gegenüber der bisherigen Ausführung.
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Das Kondensat aus reinem Wasser, das in den einzelnen Kondensatoren 6, 12 und 14 erzeugt wird, wird
im Kesselspeisewassersystem verwendet, indem es zu den Turbinenkondensatoren 28 und 32 und von da aus
zum Dampferzeuger 38 geleitet wird.
Der Ausfall einer der Pumpen 33, 3k und 35 führt
nicht zu einem Ansteigen des Druckes innerhalb der Dichtungskondensatoren 6, 12 und 14, da die Pumpen
Über die Leitungen 36 und 37 miteinander verbunden sind. Wenn beispielsweise die zum Hochdruckteil 13
und zu dessen Dichtungskondensator 14 gehörende Pumpe 35 ausfallen würde, so würden die verbleibenden
zwei Pumpen 33 und 34 weiterhin den Druck in dem
Kondensator 14 vermindern, da die Verbindungsleitüngen
36 und 37 bewirken, daß der Betrieb der Stopfbuchsenanordnungen
17 und 18 aufrechterhalten werden kann. Der Betrieb der Stopfbuchsenanordnungen der
Niederdruckteile könnte ebenso mit Hilfe der Vakuumpumpe 35 des Hochdruckteiles aufrechterhalten werden,
wenn eine der Vakuumpumpen j$3 oder 34 ausfallen würde,
oder wenn beide gleichzeitig ausfallen würden.
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Claims (1)
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Patentansprüche i
11. JKondensationssystem für Stopfbuchsenanordnungen
von Dampfturbinenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensationssystem eine Anzahl-von in
nächster Nähe der betreffenden Stopfbuchsen angeordneten Mischkondensatoren (6, 12 14) enthält.
2. Stopfbuchsen-Kondensationssystem nach Anspruch 1 für Dampfturbinenanlagen mit Hauptkondensator,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Hauptkondensator (28 bzw. 32) verlassende Kondensat das Kühlmittel
für die Mischkondensatoren (6, 12,14) bildet.
3. Kondensationssystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder der Mischkondensatoren (6, 12, 14) mit einem Kühlkreislauf verbunden ist, welcher
mit Pumpeinrichtungen versehen ist, die das Kondensat vom Hauptkondensator (28 bzw. J>2) zu den
Mischkondensatoren (6, 12, 14) und zurück zum Hauptkondensator befördern,
4. Kondensationssystem nach einem der Ansprüche
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1 bis 3i dessen Mischkondensatoren (6, 12, 14) je- ' ·
weils mit mindestens einer Vakuumpumpe (33, 3^* 35)
zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vakuumpumpen
(53* 3^j 35) durch Leitungen so miteinander verbunden
sind, daß der Unterdruck innerhalb der Mischkondensatoren auch bei Ausfall einer oder mehrerer
dieser Vakuumpumpen aufrechterhalten wird.
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