DE19708273C1

DE19708273C1 - Industrial steam-turbine housing design

Info

Publication number: DE19708273C1
Application number: DE1997108273
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Lochner; Ingolf Dr Ing Scholz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: WO1998038413A1

Abstract

The invention relates to a turbine casing (1) for a steam turbine, comprising a steam connection (13) discharging into a steam collector area for oncoming and upcoming steam (AD, ZD). Said steam collector (12) is arranged inside the casing wall (11). The turbine casing can be pre-manufactured to a high degree. Initially, there is no direct connection to the inside of the casing (15). The steam collector (12) and the inside of the casing (15) are connected by means of a correspondingly located duct (19, 19', 19'') only once the desired steam parameters have been set. The form and the position of the steam collector area (12) inside the wall of the casing (11) as well as the position of the steam connection (13) on the turbine casing (1) continually remain the same, irrespective of the design of the steam turbine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinengehäuse einer Dampfturbine, insbesondere einer Industrieturbine, mit einem in einen Dampfsammelraum mündenden Dampfanschluß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Turbinengehäuse ist z. B. aus der US-Patentschrift 3,966,355 bekannt.The invention relates to a turbine housing Steam turbine, in particular an industrial turbine, with a steam connection opening into a steam collecting space according to the Preamble of claim 1. Such a turbine housing is z. B. is known from US Pat. No. 3,966,355.

In einer Dampfturbine wird als Strömungsmedium dienender Dampf bis zur Kondensation arbeitsleistend entspannt. Eine derartige Dampfturbine oder Strömungsmaschine mit einer me chanischen Leistung von z. B. 6 bis 8 MW wird üblicherweise als Industrieturbine eingesetzt. Ebenso wie eine Kraftwerks turbine ist auch eine Industrieturbine häufig mit mindestens einem Dampfanschluß zum Abführen von Anzapfdampf zu einem Verbraucher oder zum Zuführen von Zudampf versehen. Dabei mündet der durch eine Gehäusewand des Turbinengehäuses ge führte Dampfanschluß in den Turbineninnenraum, in dem an der entsprechenden Stelle ein Dampfsammelraum gebildet ist. Der Dampfsammelraum liegt dabei üblicherweise zwischen benachbar ten Einbau- oder Leitapparaten mit Halterungen für Leitschau felreihen. Er ist von einem dem Dampfanschluß gegenüberlie genden Abschnitt eines innerhalb des Turbinengehäuses ange ordneten und während des Betriebs der Dampfturbine rotieren den Turbinenläufers begrenzt, der aus einer eine Anzahl von Laufschaufelreihen tragenden Turbinenwelle gebildet ist.In a steam turbine it serves as a flow medium Steam relaxes to work until condensation. A such a steam turbine or turbomachine with a me chanic performance of z. B. 6 to 8 MW is usually used as an industrial turbine. Just like a power plant turbine is also an industrial turbine often with at least a steam connection for discharging bleed steam to one Provide consumers or for supplying steam. Here opens out through a housing wall of the turbine housing ge led steam connection into the turbine interior in which at the appropriate place a vapor collection space is formed. Of the Steam collection space is usually between adjacent built-in or guide devices with brackets for guide show rows of rocks. It is located opposite the steam connection Section specified within the turbine housing arranged and rotate during the operation of the steam turbine the turbine rotor, which consists of a number of Turbine shaft carrying blade rows is formed.

Je nach Durchmesser der Turbinenwelle und/oder Länge der sich radial ausdehnenden Leit- und Laufschaufeln sind zum Aus gleich des Abstands zwischen den fixierten Enden der Leit schaufeln und der Innenwand des Turbinengehäuses in der Art von Adaptern Leitschaufelhalterungen verschiedener Abmessun gen vorgesehen. Für unterschiedliche Wellendurchmesser und Schaufellängen ergeben sich somit Dampfsammelräume mit unter schiedlicher Form und unterschiedlichem Volumen. Im Grenzfall mit Befestigung der Leitschaufeln direkt an der Gehäuseinnen wand ist die Schaffung eines effektiven Dampfsammelraums im Innenraum des Turbinengehäuses zwischen zwei Leitapparaten oder Leitschaufelrädern einer vorgegebenen Druckstufe äußerst problematisch.Depending on the diameter of the turbine shaft and / or length of the Radially expanding guide and rotor blades are out of the question equal to the distance between the fixed ends of the guide shovel and the inner wall of the turbine housing in style of adapters guide vane mounts of various dimensions gene provided. For different shaft diameters and Blade lengths thus result in steam collecting spaces with under different shape and volume. In the borderline case with fastening of the guide vanes directly to the inside of the housing wall is the creation of an effective steam collecting space in the Interior of the turbine housing between two diffusers or guide vane wheels of a given pressure level extremely problematic.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein konstruk tiv besonders einfaches Turbinengehäuse anzugeben, daß insbe sondere hinsichtlich eines effektiven Dampfsammelraums für Dampfturbinen unterschiedlicher Auslegung oder Leistungsgröße einen besonders hohen Vorfertigungsgrad ermöglicht.The invention is therefore based on the object, a construct tiv particularly simple turbine housing to indicate that in particular especially with regard to an effective steam collecting space for Steam turbines of different designs or sizes enables a particularly high degree of prefabrication.

Diese Aufgabe wird bei einem Turbinengehäuse der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This task is at the beginning of a turbine housing ge named type according to the invention solved by the characterizing Features of claim 1.

Durch Anordnung des Dampfsammelraums innerhalb der Gehäuse wand lediglich des Gehäuseunterteils ist es möglich, für Dampfturbinen unterschiedlicher Auslegung oder Leistungsgröße stets die gleiche Gehäuseform zu verwenden. Dabei muß bei der Konstruktion und/oder Fertigung des Turbinengehäuses zunächst keine direkte Verbindung vom Dampfsammelraum zum Gehäusein nenraum bestehen. Daher ist es möglich, die Verbindung zum Gehäuseinnenraum an geeigneter Stelle erst dann herzustellen, wenn die gewünschte Auslegung der Dampfturbine feststeht.By arranging the steam collection space within the housing wall of only the lower part of the housing, it is possible for Steam turbines of different designs or sizes always use the same housing shape. The must Design and / or manufacture of the turbine housing initially no direct connection from the steam collection chamber to the housing exist. It is therefore possible to connect to Only produce the interior of the housing at a suitable point when the desired design of the steam turbine has been determined.

Die Position eines zur Verbindung des Dampfsammelraums mit dem Gehäuseinnenraum vorgesehenen Kanals oder eine entspre chende Öffnung kann somit vorteilhafterweise in Abhängigkeit von gewünschten Dampfparametern des über den Dampfanschluß zu führenden Anzapf- oder Zudampfes praktisch beliebig festge legt werden. Als Dampfparameter sind dabei insbesondere der Dampfdruck und die Dampftemperatur von Bedeutung. So kann die durch diesen Kanal oder durch diese Öffnung realisierte Ver bindung zwischen dem Dampfsammelraum und dem Gehäuseinnenraum in der gewünschten Druckstufe der Dampfturbine, z. B. zwi schen zwei Leitschaufelrädern oder Leitschaufeldeckeln, her gestellt werden.The position of one to connect the steam plenum to the channel provided interior or a correspond opening can thus advantageously be dependent of the desired steam parameters via the steam connection leading tapping or steaming practically arbitrarily be placed. The steam parameters are in particular the Steam pressure and steam temperature are important. So it can Ver realized through this channel or through this opening bond between the steam collection space and the housing interior in the desired pressure level of the steam turbine, e.g. B. between two guide vane wheels or guide vane covers be put.

Unabhängig von der Position des Kanals zur Verbindung des Dampfsammelraums mit dem Gehäuseinnenraum ist die Position des Dampfanschlusses an der Gehäuseaußenwand vorteilhafter weise stets gleich. Auch kann die Form des Dampfsammelraums innerhalb der Gehäusewand stets gleich und an die Kontur der Gehäusewand angepaßt sein. Dabei mündet der Dampfanschluß zweckmäßigerweise über einen im Querschnitt konischen Zwi schenraum in den z. B. im Längsschnitt L-förmigen Dampfsam melraum.Regardless of the position of the channel to connect the Vapor collection space with the housing interior is the position the steam connection on the outer wall of the housing more advantageous always the same. Also, the shape of the steam room always the same within the housing wall and to the contour of the Be adapted to the housing wall. The steam connection opens expediently via a conical cross-section space in the z. B. in longitudinal section L-shaped steam seed melraum.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß bei Anordnung eines Dampfsammelraums für An zapfdampf oder Zudampf einer Dampfturbine in der Wand des Turbinengehäuses ein Einheitsgehäuse für eine Anzahl von Dampfturbinen unterschiedlicher Auslegung mit hohem Vorferti gungsgrad geschaffen ist. Die Herstellung der eigentlichen Verbindung für Anzapfungen oder Zudampfeinleitungen in Abhän gigkeit von der jeweiligen Druckstufe ist variabel und kann daher nachträglich vorgenommen werden. Dabei ist die Position des in der Gehäuseaußenwand vorgesehenen Dampfanschlusses für eine außerhalb des Turbinengehäuses vorgesehene Rohrleitung zum Abführen des Anzapfdampfes oder zum Zuführen von Zudampf stets gleich und somit für alle möglichen Dampfturbinen vor gefertigt.The advantages achieved with the invention are in particular the fact that when arranging a steam collecting space for An Tap steam or steam from a steam turbine in the wall of the Turbine housing a unit housing for a number of Steam turbines of various designs with high prefabrication degree of efficiency is created. The making of the actual Connection for tapping or steam introduction depending ability of the respective pressure level is variable and can therefore be made retrospectively. Here is the position of the steam connection provided in the outer wall of the housing for a pipeline provided outside the turbine housing for removing the bleed steam or for supplying steam always the same and therefore for all possible steam turbines manufactured.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich nung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are based on a drawing tion explained in more detail. In it show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Einströmgehäuseab schnitt eines Turbinengehäuses mit einem Dampf sammelraum, Fig. 1 shows a longitudinal section through a Einströmgehäuseab section of a turbine casing with a vapor collection chamber,

Fig. 2 einen durch die Linie II-II angedeuteten Quer schnitt durch das Einströmgehäuse gemäß Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section indicated by the line II-II through the inflow housing according to FIG. 1 and

Fig. 3a-c einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer Dampfturbine mit alternativen Anordnungen von Verbindungen zwischen Dampfsammelraum und Ge häuseinnenraum. Fig. 3a-c shows a longitudinal section through a section of a steam turbine with alternative arrangements of connections between the steam collection space and Ge housing interior.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt ein Einströmgehäuse 1a als Gehäuseabschnitt eines Turbinengehäuses 1 einer Dampfturbine. Ein derartiges Turbi nengehäuse 1 kann z. B. aus diesem Einströmgehäuse 1a oder Einströmabschnitt und einer Anzahl von Verlängerungsabschnit ten sowie einem Entnahmeabschnitt und einer Anzahl von Über gangsabschnitten bei einer Kondensationsturbine und/oder ei nem Abströmabschnitt bei einer Gegendruckturbine aufgebaut sein. Fig. 1 shows an inflow housing 1 a as a housing section of a turbine housing 1 of a steam turbine. Such a turbine housing 1 can, for. B. from this inflow housing 1 a or inflow section and a number of extension sections and a removal section and a number of transition sections in a condensation turbine and / or egg outflow section in a counter-pressure turbine.

Das Einströmgehäuse 1a ist aus einem Gehäuseoberteil 2 und einem Gehäuseunterteil 3 zusammengesetzt. Ein Stellventilge häuse 4 kann Teil des Gehäuseoberteils 2 oder an dieses an geflanscht sein. Das Einströmgehäuse 1a weist an seiner einem Anschlußflansch 5 zum nächsten Gehäuseabschnitt gegenüberlie genden Seite einen Dichtschalenbereich 6 auf. Im Bereich ei ner Wellendurchführung 7 durch das Einströmgehäuse 1a sind eine Entwässerungsbohrung 8 und Bohrungen 9, 10 zur Leck dampfabsaugung in der Wand 11 des Gehäuseunterteils 3 vorge sehen. In der Gehäusewand 11 des Gehäuseunterteils 3 ist ein Dampfsammelraum 12 vorgesehen, der in einen Dampfanschluß 13 übergeht. Der durch die Gehäuseaußenwand 14 des Gehäuseunter teils 3 geführte Dampfanschluß 13 dient zum Anschluß eines (nicht dargestellten) Rohres zum Abführen von Anzapfdampf AD oder zum Zuführen von Zudampf ZD. The inflow housing 1 a is composed of an upper housing part 2 and a lower housing part 3 . A Stellventilge housing 4 can be part of the upper housing part 2 or flanged to this. The inflow housing 1 a has on its one connecting flange 5 to the next housing section opposite side a sealing shell area 6 . In the area egg ner shaft bushing 7 through the inflow housing 1 a are a drainage hole 8 and holes 9 , 10 for leakage steam suction in the wall 11 of the lower housing part 3 see easily. In the housing wall 11 of the lower housing part 3 , a steam collecting space 12 is provided, which merges into a steam connection 13 . The steam connection 13 guided through the outer wall 14 of the lower housing part 3 serves to connect a pipe (not shown) for removing bleed steam AD or for supplying steam ZD.

Fig. 2 zeigt das Einströmgehäuse 1a mit dem in der Gehäuse wand 11 angeordneten Dampfsammelraum 12 im Querschnitt. Der Dampfsammelraum 12 ist in der Art einer Kammer in die Gehäu sewand 11 eingearbeitet. Dabei ist dessen bogenförmige Kontur an die runde Kontur der Gehäusewand 11 des Einströmgehäu ses 1a angepaßt. Ein Zwischenraum 14 zwischen dem Dampfan schluß 13 und dem im Längsschnitt gemäß Fig. 1 L-förmigen Dampfsammelraum 12 erweitert sich ausgehend vom Dampfan schluß 13 in Richtung zum Gehäuseinnenraum 15 konisch in ei nen flachen und länglichen Bereich 16 des Dampfsammel raums 12. Fig. 2 shows the inflow housing 1 a with the wall 11 arranged in the housing vapor collection chamber 12 in cross section. The steam collecting space 12 is incorporated in the manner of a chamber in the sewing wall 11 . The arcuate contour is adapted to the round contour of the housing wall 11 of the Einströmgehäu ses 1 a. A space 14 between the Dampfan circuit 13 and the longitudinal section shown in FIG. 1 L-shaped steam collection chamber 12 extends starting from the Dampfan circuit 13 in the direction of the housing interior 15 conical in egg nen flat and elongated area 16 of the steam collection chamber 12th

Die Fig. 1 und 2 repräsentieren konstruktiv den Vorferti gungsgrad für eine Anzahl von Dampfturbinen unterschiedlicher Auslegung. Deren Einströmgehäuse 1a ist in soweit gleich, daß noch keine Verbindung zwischen dem Dampfsammelraum 12 und dem Gehäuseinnenraum 15 der Turbine vorhanden ist. Diese Verbin dung wird erst dann hergestellt, wenn die gewünschten Dampf parameter für den Anzapfdampf AD bzw. den Zudampf ZD festge legt sind. Erst wenn die gewünschten Dampfparameter und damit die gewünschte Druckstufe der Dampfturbine feststeht, wird an geeigneter Stelle eine zwischen dem Dampfsammelraum 12 und dem Gehäuseinnenraum 15 verbleibende Zwischen- oder Trenn wand 17 sowohl konstruktiv als auch fertigungstechnisch ge öffnet. In den Fig. 3a bis c sind Verbindungen des Dampf sammelraums 12 zum Gehäuseinnenraum 15 in unterschiedlichen Druckbereichen der Dampfturbine dargestellt. Figs. 1 and 2 represent the constructive prefabrication addition level for a number of steam turbines of different design. Their inflow housing 1 a is the same in so far that there is still no connection between the steam collection chamber 12 and the housing interior 15 of the turbine. This connection is only established when the desired steam parameters for the bleed steam AD or the steam ZD are specified. Only when the desired steam parameters and thus the desired pressure level of the steam turbine has been determined is an intermediate or separating wall 17 remaining between the steam collecting space 12 and the housing interior 15 open at a suitable point both in terms of construction and in terms of production technology. In FIGS. 3a-c connections are shown plenum 12 to the interior of the housing 15 in different pressure ranges of the steam turbine of the steam.

So zeigt Fig. 3a einen direkt hinter die Regelstufe 18 der Dampfturbine geführten Kanal 19 in der Zwischenwand 17 zur Verbindung des Dampfsammelraums 12 mit dem Gehäuseinnen raum 15. Der Kanal 19 liegt somit in Strömungsrichtung des über die Regelstufe 18 in den Gehäuseinnenraum 15 der Dampf turbine einströmenden Frischdampf FD vor dem ersten Leit schaufelrad oder Leitschaufeldeckel 20. An diesen Reihen sich weitere Leitschaufelräder 20 mit dazwischenliegenden Lauf schaufelrädern 21 des Turbinenläufers 22 an, die ab der drit ten Leit- und Laufschaufelreihe 20 bzw. 21 bereits im nach folgenden Gehäuseabschnitt 1b angeordnet sind.Thus, FIG. 3a shows a directly guided behind the regulating stage 18 of the steam turbine passage 19 in the intermediate wall 17 for connecting the vapor collection chamber 12 with the housing inner space 15. The channel 19 is thus in the direction of flow of the live steam FD flowing in via the control stage 18 into the housing interior 15 of the steam turbine in front of the first guide vane or guide vane cover 20 . At these rows, other guide vane wheels 20 with intermediate run vane wheels 21 of the turbine runner 22 , which are already arranged in the following housing section 1 b from the third guide and moving vane row 20 or 21 .

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3b ist ein Kanal 19' hinter der aus dem ersten Leitschaufelrad 20 und dem ersten Laufschaufelrad 21 gebildeten ersten Druckstufe vorgesehen und in der dortigen Position durch die Zwischenwand 17 ge führt. Der Dampfdruck von aus diesem Bereich der Dampfturbine abgeführtem Anzapfdampf AD ist im Vergleich zum Dampfdruck bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3a vergleichsweise ge ring.In the embodiment variant according to FIG. 3b, a channel 19 'is provided behind the first pressure stage formed from the first guide vane wheel 20 and the first rotor vane wheel 21 and leads in the position there through the intermediate wall 17 . The steam pressure of bleed steam AD discharged from this area of the steam turbine is comparatively ge ring in comparison with the steam pressure in the embodiment variant according to FIG. 3a.

Analog kann der Dampfturbine Anzapfdampf AD mit im Vergleich zur Ausführungsvariante gemäß Fig. 3b weiter verringertem Dampfdruck entnommen werden, wenn gemäß Fig. 3c der Kanal oder Verbindungskanal 19'' hinter den ersten beiden Leit- und Laufschaufelrädern 20 bzw. 21 in den Gehäuseinnenraum 15 mün det. Dort liegt der Verbindungskanal 19'' im Übergangsbereich zwischen dem Einströmgehäuse 1a und dem sich daran direkt an schließenden Gehäuseabschnitt 1b des Turbinengehäuses 1.Analog 3b further reduced vapor pressure, the steam turbine extraction steam AD with compared with the embodiment according to FIG. Be removed when according to Fig. 3c, the channel or connection channel 19 '' behind the first two vanes and impellers 20 and 21 Mün in the housing interior 15 det. There is the connection channel 19 '' in the transition area between the inflow housing 1 a and the to it directly to closing the housing section 1 b of the turbine housing. 1

Claims

1. Turbine housing of a steam turbine with an upper housing part ( 2 ) and with a lower housing part ( 3 ) and with a steam connection ( 13 ) opening into a steam collection chamber ( 12 ), the steam collection chamber ( 12 ) with the housing interior ( 15 ) via a in one Intermediate wall ( 17 ) of the housing wall ( 11 ) provided channel ( 19 , 19 ', 19 '') can be connected, characterized in that the steam collecting space ( 12 ) is only provided in the lower housing part ( 3 ), and that the connection between the Steam collection chamber ( 12 ) and the housing interior ( 15 ) can be produced at different locations in the axial direction along the steam collection chamber ( 12 ), the corresponding position of the channel ( 19 , 19 ', 19 '') being determined by at least one steam parameter of the connection via the steam connection ( 13 ) guided steam (AD, ZD) is determined.

2. Turbine housing according to claim 1, wherein the steam connection ( 13 ) mün det in a cross-sectionally conical space ( 14 ), which is part of the contour of the housing wall ( 11 ) adapted th steam collecting space ( 12 ).

3. Steam turbine, in particular industrial turbine, with a turbine housing ( 1 ) according to claim 1 or 2.