DE19704541A1 - Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses einer Dampfturbine, insbesondere einer Indu­ strieturbine.

In einer Dampfturbine wird als Strömungsmedium dienender Dampf bis zur Kondensation arbeitsleistend entspannt. Eine derartige Dampfturbine oder Strömungsturbine mit einer mecha­ nischen Leistung von z. B. 5 bis 100 MW wird üblicherweise als Industrieturbine eingesetzt. Ebenso wie eine Kraftwerks­ turbine ist auch eine Industrieturbine mit einem Einströmab­ schnitt versehen, über den der Dampfturbine zugeführter Frischdampf in das Turbinengehäuse einströmt. Die Einstellung des Frischdampfstroms erfolgt mittels einer Anzahl von Stell­ ventilen, die als Einzel- oder Grupppenstellventile in einem mit dem Einströmabschnitt des Turbinengehäuses verbundenen Ventilgehäuse angeordnet sind.

Bei einem Einströmabschnitt mit angeflanschtem Ventilgehäuse sind insbesondere bei hohen Dampfparametern, d. h. bei hohem Frischdampfdruck von etwa 100 bar und bei hoher Frischdampf­ temperatur von etwa 500°C, betriebsbedingt deren Gehäusewände einer hohen mechanischen und thermischen Belastung ausge­ setzt. Außerdem werden entsprechend hohe Anforderungen an die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt des Turbinengehäu­ ses und dem Stellventilgehäuse gestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ein­ strömabschnitt eines Turbinengehäuses anzugeben, mit dem hin­ sichtlich mechanischer und/oder thermischer Belastungen auch hohe Frischdampfparameter, insbesondere eine hohe Frisch­ dampftemperatur und ein hoher Frischdampfdruck, beherrschbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dabei ist innerhalb einer Flanschverbindung zu einem Ventilgehäuse für Stellventile ein im Ventilgehäuse gehaltenes Schutzrohr vorgesehen, das durch eine im Bereich der Flanschverbindung angeordnete Durchströmöffnung geführt ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist jedes einem Stellventil zu­ geordnete Schutzrohr als Diffusor ausgebildet, der vorteil­ hafterweise lediglich mit dem Stellventilgehäuse fest verbun­ den ist. Auf diese Weise kann ein vormontiertes Stellventil­ gehäuse mit den entsprechenden Schutzrohren auf den Ein­ strömabschnitt aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden, indem die Schutzrohre durch die entsprechenden Durchströmöff­ nungen hindurch geführt werden.

Die dampfseitige Verbindung und Abdichtung zwischen dem oder jedem Schutzrohr und einem im Innern des Einströmabschnitts angeordneten Düsengehäuses erfolgt zweckmäßigerweise durch jeweils mindestens einen im Düsengehäuse wärmebeweglich ange­ ordneten und in der Art eines Kolbenrings wirkenden Dicht­ ring. Das Düsengehause ist zweckmäßigerweise im Turbinenge­ häuse aufgehängt.

Durch den Einsatz des oder jedes Schutzrohrs wird der Wärme­ übertrag vom Frischdampf hoher Temperatur auf das Gehäuse oder die Wand des Einströmabschnitts begrenzt, da zumindest im Bereich der oder jeder Durchströmöffnung ein direkter Kon­ takt zwischen dem Frischdampf und der Gehäusewandung verhin­ dert ist. Darüber hinaus wird eine Druckbelastung vorteilhaf­ terweise zusätzlich durch einen im Bereich der Flanschverbin­ dung auf der Außenseite des Schutzrohrs vorgesehenen Ringraum vermindert, da sich dort während des Betriebs der Dampftur­ bine der im Einströmabschnitt des Turbinengehäuses herr­ schende Kammerdruck einstellt.

In zweckmäßiger Weiterbildung erfolgt die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt des Turbinengehäuses und dem Stellven­ tilgehäuse innerhalb deren Flanschverbindung dadurch, daß jede einzelne einem Stellventil zugeordnete Durchströmöffnung von einer Dichtfläche umgeben ist. Die korrespondierenden Dichtflächen im Einströmabschnitt einerseits und im Stellven­ tilgehäuse andererseits sind zweckmäßigerweise jeweils zu ei­ ner allen Durchströmöffnungen gemeinsamen Dichtfläche zusam­ mengefaßt. Jede der beiden Dichtflächen weist dabei vorteil­ hafterweise eine im Bereich zwischen benachbarten Durchström­ öffnungen taillierte Außenkontur auf.

Um eine besonders hohe Flächenpressung im Bereich der Dicht­ flächen zu erzielen, weist vorteilhafterweise einerseits die Flanschverbindung eine an die Außenkontur der Dichtfläche an­ gepaßte Anordnung von Schraubenlöchern auf. Andererseits ist entlang der Außenkontur der Dichtfläche jeder Durchströmöff­ nung eine Anzahl von Schraubenlöchern mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Durchmessern für Schrauben entspre­ chend unterschiedlicher Dimensionierung vorgesehen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist innerhalb der Flanschver­ bindung im Bereich der Dichtflächen ein Nut- und Federein­ griff vorgesehen, wobei jede von z. B. vier Durchströmöffnun­ gen eine Schulterkontur zur Auflage einer korrespondierenden Kragenkontur des Ventilgehäuses aufweist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch Einsatz von Schutzrohren im Bereich von Durchströmöffnungen im Einströmabschnitt eines Turbinengehäu­ ses einer Dampfturbine mit aufgesetztem Stellventilgehäuse während des Betriebs der Dampfturbine auftretende hohe ther­ mische und/oder mechanische Belastungen vom Turbinengehäuse fern gehalten werden. Darüber hinaus kann ein im Einströmab­ schnitt vorgesehenes Düsengehäuse beweglich angeordnet wer­ den, wobei das Düsengehäuse mittels Dicht- oder Kolbenringen abgedichtet wird.

Durch Ausbildung einer Dichtfläche im Bereich der Flanschver­ bindung derart, daß diese jede einem Stellventil zugeordnete Durchströmöffnung vollständig umschließt, wird darüber hinaus eine besonders zuverlässige Abdichtung zwischen dem Turbinen­ gehäuse und dem Stellventilgehäuse erzielt. Dadurch können bei einer ein entsprechendes Turbinengehäuse aufweisenden Dampfturbine besonders hohe Frischdampfparameter realisiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt den Einströmbereich eines Turbinen­ gehäuses einer Dampfturbine mit angeflanschtem Stellventilgehäuse und

Fig. 2 den Einströmabschnitt des Turbinengehäuses in Auf­ sicht.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt den oberen Bereich eines Einströmabschnitts 1 ei­ nes Turbinengehäuses einer Dampfturbine, auf den ein Ventil­ gehäuse 2 mit Stellventilen 3 aufgesetzt und über eine Flanschverbindung 4, 5 mit diesem verschraubt ist. Zur Ver­ schraubung sind eine Anzahl von bolzenförmigen Schrauben 6 vorgesehen, die im Bereich einer der Anzahl der Stellven­ tile 3 entsprechenden Anzahl von Durchströmöffnungen 7 am Flanschumfang verteilt angeordnet sind. Die Schrauben 6 ste­ hen mit dem Verbindungsflansch 4 des Einströmabschnitts 1 in Gewindeeingriff.

Die dampfseitige Verbindung zwischen jedem Stellventil 3 des Ventilgehäuses 2 und einem im Innern des Einströmabschnitts 1 wärmebeweglich befestigten - vorzugsweise im Turbinengehäuse aufgehängten - Düsengehäuse 8 erfolgt über jeweils ein im Ventilgehäuse 2 befestigtes und als Diffusor ausgebildetes Schutzrohr 9. Die dampfseitige Abdichtung zwischen dem Schutzrohr 9 und dem Düsengehäuse 8 erfolgt mittels im Düsen­ gehäuse 8 wärmebeweglich eingesetzten und - in der Art von Kolbenringen - paketartig angeordneten Dichtringen 10.

Das Schutzrohr 9 hält hohe Frischdampftemperaturen T_FD von in Richtung des Pfeils 11 über das Stellventil 3 und durch die Durchströmöffnung 7 in den Einströmabschnitt 1 einströmendem Frischdampf von dessen Gehäusewand 12 und von der Wand 13 des Ventilgehäuses 2 im Bereich der Flanschverbindung 4, 5 fern. Andererseits werden mechanische Belastungen aufgrund eines hohen Frischdampfdrucks p_FD von den Wänden 12, 13 ferngehal­ ten. Dabei stellt sich in einem zwischen jedem Schutzrohr 3 und den Gehäusewänden 12, 13 des Ventilgehäuses 2 und des Einströmabschnitts 1 geschaffenen Ringraum 14 der beim Be­ trieb der Dampfturbine im Innern des Einströmabschnitts 1 des Turbinengehäuses herrschende Kammerdruck p_K ein.

Die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt 1 und dem Ven­ tilgehäuse 2 erfolgt durch Flächenpressung zweier metalli­ scher Dichtflächen aufeinander, die sich ohne Zwischenlage von zusätzlichem Dichtmaterial gegenüberstehen. Dazu ist in der Art einer Nut- und Feder-Verbindung im Randbereich jeder Durchströmöffnung 7 des Einströmabschnitts 1 eine umlaufende Schulterkontur 15 geschaffen, in die eine korrespondierende Kragenkontur 16 des Ventilgehäuses 2 eingreift.

Fig. 2 zeigt die durch die Schulterkontur 15 geschaffene Dichtfläche 17 des Verbindungsflansches 4 des Einströmab­ schnitts 1. Die Innenkontur der Dichtfläche 17 entspricht der Öffnungskontur der einzelnen im Ausführungsbeispiel kreisför­ migen Durchströmöffnungen 7, so daß diese von der Dichtflä­ che 17 jeweils vollständig umschlossen sind. Dabei ist die radiale Stegbreite F der Dichtfläche 17 bei jeder Durchström­ öffnung 7 in deren Außenbereichen kleiner als die radiale Stegbreite F'/2 im Bereich zwischen benachbarten Durchström­ öffnungen 7.

Zweckmäßigerweise ist die Außenkontur 18 der Dichtfläche 17 im Bereich zwischen den Durchströmöffnungen 7 tailliert aus­ gestaltet und dabei weitestgehend an die Gesamtkontur der An­ ordnung der Durchströmöffnungen 7 angepaßt. An diese Außen­ kontur 18 angepaßt ist vorteilhafterweise auch die Anordnung von Schraubenlöchern 19, 20 zur Aufnahme der Schraubenbol­ zen 6. Dabei sind die Schraubenlöcher 19, 20 mit jeweils gleichem radialen Abstand zur entsprechenden Durchströmöff­ nung 7 angeordnet, so daß jede Durchströmöffnung 7 annähernd vollständig von Schraubenlöchern 19, 20 umgeben ist. Dies gewährleistet nach einer Verschraubung eine besonders zuver­ lässige Abdichtung jeder einzelnen Durchströmöffnung 7 und damit der gesamten Flanschverbindung 4, 5.

Zur Erzielung einer besonders hohen Flächenpressung zwischen der Dichtfläche 17 des Einströmabschnitts 1 und der korre­ spondierenden Dichtflächen des Ventilgehäuses 2 weisen die Schraubenlöcher 19 und 20 einen unterschiedlichen Durchmes­ ser d₁ bzw. d₂ auf. Entsprechend sind die jeweiligen Schrau­ benbolzen 6 unterschiedlich dick. Die Schraubenlöcher 20 mir vergleichsweise großem Durchmesser d₂ sind zweckmäßigerweise lediglich im Bereich zwischen den Durchströmöffnungen 7 und damit in den Taillenbereichen der Außenkontur 18 der Dicht­ fläche 17 vorgesehen. Dabei sind in den beiden äußeren Tail­ lenbereichen jeweils beidseitig drei sich jeweils gegenüber­ stehende Schraubenlöcher 20 mit großem Durchmesser d₂ symme­ trisch angeordnet, während im mittleren Taillenbereich der Außenkontur 18 der Dichtfläche 17 beidseitig jeweils nur zwei sich jeweils gegenüberliegende Schraubenlöcher 20 desselben Durchmessers d₂ vorgesehen sind.

Claims (10)

1. Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses einer Dampftur­ bine, mit einem im Innern angeordneten Düsengehäuse (8) und mit mindestens einer Durchströmöffnung (7) im Bereich einer Flanschverbindung (4, 5) zu einem Ventilgehäuse (2) für Stellventile (3), wobei im Bereich der Flanschverbindung (4, 5) durch die Durchströmöffnung (3) ein im Ventilgehäu­ se (2) gehaltenes Schutzrohr (9) geführt ist.

2. Einströmabschnitt nach Anspruch 1, wobei das Schutzrohr (9) als Diffusor ausgebildet ist.

3. Einströmabschnitt nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Dü­ sengehäuse (8) gegen das Schutzrohr (9) durch mindestens ei­ nen wärmebeweglich angeordneten Dichtring (10) abgedichtet ist.

4. Einströmabschnitt nach Anspruch 3, wobei das Düsengehäuse (8) aufgehängt ist.

5. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Bereich der Flanschverbindung (4, 5) auf der Außenseite des Schutzrohrs ein Ringraum (14) gebildet ist.

6. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flanschverbindung (4, 5) eine jede der Durchströmöffnun­ gen (7) umschließende Dichtfläche (17) aufweist.

7. Einströmabschnitt nach Anspruch 6, wobei die Dichtfläche (17) zwischen benachbarten Durchströmöffnungen (7) eine tail­ lierte Außenkontur (18) aufweist.

8. Einströmabschnitt nach Anspruch 7, bei dem die Flanschver­ bindung (4, 5) eine an die Außenkontur (18) der Dichtfläche (17) angepaßte Anordnung von Schraubenlöchern (19, 20) zur Aufnahme von Schrauben (6) aufweist.

9. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei entlang der Dichtfläche (17) jeder Durchströmöffnung (7) eine Anzahl von Schraubenlöchern (19, 20) mit mindestens zwei un­ terschiedlichen Durchmessern (d₁, d₂) vorgesehen ist.

10. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im Randbereich jeder Durchströmöffnung (7) eine Schulterkon­ tur (15) zur Auflage einer korrespondierenden Kragenkontur (16) des Ventilgehäuses (2) vorgesehen ist.