DE19823251C1 - Steam turbine low-pressure stage cooling method e.g. for power station turbines - Google Patents

Steam turbine low-pressure stage cooling method e.g. for power station turbines

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Abstract

The invention relates to a method and device for cooling at least one low-pressure stage (4) of a steam turbine (1) comprising a steam admission area (2) and a steam exhaust area (3). The steam turbine (1) is connected to at least one condenser (5) or is configured as a back pressure turbine. Condensate and/or steam from a cooling system (6) is injected as a cooling medium into the low-pressure stage (4) via a dosing device (7). Said condensate and/or steam is injected according to a temperature value which is measured in the low-pressure stage (4) and according to a parameter which is directly or indirectly correlated to the mass flow rate through the low-pressure stage (4). In an advantageous manner, such a method for cooling a low-pressure stage (4) of a steam turbine (1) reduces the exposure of the steam turbine (1) blades to the risk of erosion resulting from the beating of drops and is easier to control than control systems which are only dependent on temperature.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung wenigstens einer Niederdruckstufe ei­ ner Dampfturbine mit einem Dampfeinlaß- und einem Dampfaus­ laßbereich, wobei die Dampfturbine mit wenigstens einem Kon­ densator verbunden ist und wobei als Kühlmedium Kondensat und/oder Dampf aus einem Kühlsystem über eine Dosiereinrich­ tung in die Niederdruckstufe eingespritzt werden.The present invention relates to a method and a Device for cooling at least one low pressure stage ei ner steam turbine with a steam inlet and a steam outlet lassbereich, the steam turbine with at least one Kon is connected and with condensate as the cooling medium and / or steam from a cooling system via a metering device tion are injected into the low pressure stage.

Es ist bekannt, beispielsweise aus dem Buch "Strömungsmaschi­ nen" von K. Menny, Teubner-Verlag, Stuttgart, 1985, Abschnitt 3. 4. 6, "Naßdampfstufen", daß in sogenannten Naßdampfstufen, insbesondere in Niederdruckstufen von ein- und mehrflutigen Dampfturbinen, eine Kondensation des Aktionsdampfes statt­ findet. Bei einer Entspannung des Dampfes in der Dampfturbine liegt bei einem Unterschreiten der Grenzkurve zum Naßdampfge­ biet, beispielsweise bei Kondensationsturbinen, ein unter­ kühlter Dampf vor, dessen Temperatur niedriger als die zum Dampfpunkt gehörige Sättigungstemperatur ist. Bei einer be­ stimmten Unterkühlung setzt eine spontane Kondensation ein, bei der kleine Nebeltröpfchen entstehen, die sich in Form ei­ nes Wasserfilms beziehungsweise einzelner Wassersträhnen auf den Leitschaufeln absetzen können. Von deren Hinterkanten löst sich der Wasserfilm ab und bildet Sekundärtropfen mit einem Durchmesser bis zu etwa 400 mm. Diese sich ablösenden Dampftropfen können bei Aufprall auf die Laufschaufeln zu ei­ nem Materialabtrag führen, insbesondere dann, wenn die Trop­ fen einen Durchmesser in der Größenordnung von 50 bis 400 mm haben (sogenannte Tropfenschlagerosion). Zur Vermeidung die­ ser Tropfenschlagerosion wird häufig der Wasserfilm direkt an der Leitschaufeloberfläche abgesaugt. Hierzu weist eine hohle Leitschaufel Schlitze auf, die ihr Inneres mit dem Kondensa­ tor der Dampfturbine verbinden. It is known, for example from the book "Turbomachinery nen "by K. Menny, Teubner-Verlag, Stuttgart, 1985, section 3. 4. 6, "wet steam stages" that in so-called wet steam stages, especially in low pressure stages of single and multi-flow Steam turbines, a condensation of the action steam instead finds. When the steam in the steam turbine relaxes is below the limit curve for wet steam offers, for example in the case of condensation turbines, under cooled steam, the temperature of which is lower than that of Steam point is the saturation temperature. With a be correct hypothermia, spontaneous condensation sets in, in which small droplets of fog arise, which are in the form of an egg water film or individual strands of water can deposit the guide vanes. From the rear edges the water film comes off and forms secondary drops a diameter up to about 400 mm. These peeling off Vapor drops can hit the blades in the event of an impact lead to material removal, especially when the trop have a diameter of the order of 50 to 400 mm have (so-called drop erosion). To avoid the This drop impact erosion is often caused by the water film sucked off the guide vane surface. For this purpose, a hollow Guide vane slits on the inside with the condenser Connect the gate of the steam turbine.  

Es ist auch bekannt, daß in einer im sogenannten Ventilati­ onsbetrieb arbeitenden Niederdruck-Turbine eine Dampfatmo­ sphäre vorherrscht, deren statischer Druck dem in einem mit der Niederdruck-Turbine verbundenen Kondensatbehälter herr­ schenden Druck entspricht. Die Reibung der Turbinenschaufeln an dem Dampf (sogenannte Ventilation) kann zu beachtlicher Wärmeentwicklung führen, wodurch die Turbine stark, mögli­ cherweise sogar unzulässig hoch, aufgeheizt werden kann. Um dies zu vermeiden, werden Kühlmaßnahmen angewandt, bei denen beispielsweise in den Dampfauslaßbereich oder, falls die auf­ zuwendende Kühlleistung besonders hoch sein muß, in den Dampfeinlaßbereich der Turbine Kondensat unter Zerstäubung eingespritzt wird. Das Kondensat verdampft unter Temperatur­ absenkung, wodurch die ventilierende Turbine gekühlt wird. Erfolgt die Einspritzung im Dampfauslaßbereich, so beschränkt sich die Kühlwirkung häufig auf Teile der Turbine in der Nähe des Dampfauslasses; erfolgt die Einspritzung im Dampfeinlaß­ bereich, kann Kondensat, das sich im Bereich des Dampfein­ lasses agglomeriert, durch Schwallbildung die Beschaufelung der Turbine gefährden.It is also known that in a so-called Ventilati low pressure turbine operating a steam atmosphere sphere prevails, the static pressure of which in one with the condensate tank connected to the low-pressure turbine equivalent pressure. The friction of the turbine blades on the steam (so-called ventilation) can be too considerable Heat generation, which makes the turbine strong, poss even impermissibly high, can be heated. Around To avoid this, cooling measures are used in which for example in the steam outlet area or, if the on cooling power must be particularly high in the Steam inlet area of the turbine condensate with atomization is injected. The condensate evaporates under temperature lowering, which cools the ventilating turbine. If the injection takes place in the steam outlet area, so limited the cooling effect often affects parts of the turbine nearby the steam outlet; the injection takes place in the steam inlet area, condensate may be present in the area of the steam Let agglomerate, the blading through surge formation endanger the turbine.

Gemäß einem, beispielsweise aus der EP 602 040 B1 bekannten Verfahren zur Kühlung einer Niederdruck-Dampfturbine im Ven­ tilationsbetrieb wird daher über eine zwischen dem Dampfaus­ laß und dem Dampfeinlaß der Dampfturbine liegende Anzapfung Dampf in die Dampfturbine eingespeist. Auf diese Weise kommt die Kühlung in der Turbine zunächst den radial außen liegen­ den Enden der Schaufeln zugute, die durch die Reibung an dem in der Turbine befindlichen Dampf am höchsten belastet sind. Die Kühlwirkung ist somit weitgehend auf die Bereiche der Turbine beschränkt, in denen sie erwünscht ist. Die Abkühlung anderer Komponenten der Turbine, beispielsweise der Turbinen­ welle, wird vermieden.According to one known for example from EP 602 040 B1 Process for cooling a low-pressure steam turbine in the Ven Tilation operation is therefore one between the steam off leave and the steam turbine steam inlet tap Steam is fed into the steam turbine. That way comes the cooling in the turbine is initially located radially on the outside the ends of the blades, which are caused by the friction on the Steam in the turbine is most heavily contaminated. The cooling effect is therefore largely on the areas of Turbine limited in which it is desired. The cooling other components of the turbine, for example the turbines wave is avoided.

Einer mit der Anzapfung verbundenen Zapfleitung wird außer Dampf zusätzlich Kondensat zugestellt, insbesondere indem durch eine Kondensat-Überleitung Kondensat in die Dampf-Über­ leitung und/oder in die Anzapfleitung eingespritzt wird. Das Kondensat wird vorzugsweise mit dem Dampf in einer Zerstäu­ berdüse gemischt und aus dieser Zerstäuberdüse in die Zapfleitung eingespritzt. Durch ein in feine Tröpfchen ver­ teiltes Kondensat, deren Tröpfchendurchmesser kleiner als etwa 0,1 mm sind, wird eine besonders hohe Kühlwirkung er­ zielt.A tap connected to the tap is excluded Steam additionally supplied condensate, in particular by  through a condensate transfer condensate into the steam transfer line and / or is injected into the bleed line. The Condensate is preferably atomized with the steam mixed over the nozzle and from this atomizer nozzle into the Tap line injected. By ver in fine droplets divided condensate, the droplet diameter of which is smaller than are about 0.1 mm, he will have a particularly high cooling effect aims.

Die der Zapfleitung zugeführte Menge an Dampf bzw. Dampf-Kon­ densat-Gemisch liegt etwa in der Größenordnung von 1 % des Dampfstroms bei Leistungsbetrieb der Dampfturbine. Der zur Kühlung verwendete Dampf stammt aus einem Kondensatbehälter, welcher der Sammlung, Aufwärmung und Entgasung des Kondensats dient. Dampf aus dem Kondensatbehälter, dem in der Regel zum Zwecke der Entgasung des Kondensats Heizdampf zugeführt wird, ist aufgrund der Koexistenz von Dampf und Kondensat gesät­ tigt, eventuell sogar mit fein verteiltem Kondensat versetzt, und eignet sich daher besonders zur Einspritzung in die ven­ tilierende Turbine. Weiterhin kann Dampf einer Dampf-Ablei­ tung entnommen werden, durch die beim Ventilationsbetrieb der Dampf an der Niederdruck-Turbine vorbei geleitet wird. Eine solche Dampf-Ableitung führt beispielsweise den Dampf von ei­ ner der Niederdruck-Dampfturbine vorgeschalteten Hochdruck- Dampfturbine beziehungsweise von einer Anordnung aus einer Hochdruck-Dampfturbine und einer Mitteldruck-Dampfturbine und die Niederdruck-Dampfturbine herum zu einer Heizeinrichtung oder dergleichen, wo möglicherweise der Dampf abgekühlt und kondensiert wird. Zum Erhalt eines Dampf-Kondensat-Gemisches kann der der Anzapfung zuzustellende Dampf einer solchen Heizeinrichtung entnommen werden. Der Dampf kann ebenfalls einer der Niederdruck-Dampfturbine vorgeschalteten Hochdruck- oder Mitteldruck-Dampfturbine direkt oder indirekt, bei­ spielsweise einem von dieser gespeisten Vorwärmer oder der­ gleichen, entnommen werden. Ein solcher Dampf hat üblicher­ weise einen hinreichend hohen Eigendruck, so daß ohne geson­ derte Pumpen oder dergleichen eine Einspeisung in die venti­ lierende Dampfturbine erfolgen kann.The amount of steam or steam con densat mixture is approximately in the order of 1% of Steam flow during power operation of the steam turbine. The for Steam used for cooling comes from a condensate container, which is the collection, heating and degassing of the condensate serves. Steam from the condensate tank, which is usually used for Heating steam is supplied for the purpose of degassing the condensate, is sown due to the coexistence of steam and condensate , possibly even mixed with finely divided condensate, and is therefore particularly suitable for injection into the ven rotating turbine. Furthermore, steam can be a steam discharge tion can be removed by the ventilation operation Steam is directed past the low pressure turbine. A such steam discharge leads, for example, the steam from egg ner high-pressure upstream of the low-pressure steam turbine Steam turbine or from an arrangement of one High pressure steam turbine and a medium pressure steam turbine and the low pressure steam turbine around to a heater or the like where the steam may have cooled and is condensed. To obtain a steam-condensate mixture can be the steam to be tapped into such Heating device can be removed. The steam can also one of the high-pressure steam turbine upstream of the low-pressure steam turbine or medium pressure steam turbine directly or indirectly, at for example one of these preheaters or the same. Such a steam is more common have a sufficiently high intrinsic pressure, so that without geson  derte pumps or the like feed into the venti lating steam turbine can be done.

Eine Steuerung des aus der EP 0 602 040 B1 bekannten Kühlver­ fahrens erfolgt über eine zwischen der Anzapfung und dem Dampfauslaßbereich liegende Temperaturmeßstelle, wobei in Ab­ hängigkeit von der gemessenen Temperatur die Zustellung des Dampfes, beziehungsweise die Zustellung des Dampf-Kondensat- Gemisches zur Anzapfung geregelt wird.A control of the cooling device known from EP 0 602 040 B1 driving takes place between the tapping and the Steam outlet area lying temperature measuring point, in Ab depending on the measured temperature the delivery of the Steam, or the delivery of the steam condensate Mixture for tapping is regulated.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Temperaturwert zur Steuerung und/oder Regelung eines solchen Kühlverfahrens in­ sofern zu träge ist, als daß sich mit ihm eine Kühlmittel­ menge, insbesondere in der Nähe eines vorgegebenen Tempera­ turgenzwertes, weder zufriedenstellend dosieren, noch eine rechtzeitige Deaktivierung der Einspritzung an Dampf bezie­ hungsweise an Dampf-Kondensat-Gemisch erreichen läßt, so daß insbesondere durch die auch noch nach ausreichender Kühlung eingeleiteten Mengen an Kondensat insbesondere die Laufschau­ feln der Turbine einer weiteren Gefährdung, insbesondere durch die eingangs beschriebene Tropfenschlagerosion, ausge­ setzt sind.However, it has been found that the temperature value for Control and / or regulation of such a cooling process in if it is too sluggish for a coolant to come with it amount, especially near a given tempera turgenzwert, neither satisfactorily dose, nor one timely deactivation of steam injection can be reached on steam-condensate mixture, so that in particular, even after sufficient cooling introduced amounts of condensate in particular the running show f the turbine of a further hazard, in particular by the drop impact erosion described at the beginning sets are.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung wenigstens einer Niederdruckstufe ei­ ner ein- oder mehrflutigen Dampfturbine derart weiterzubil­ den, daß eine Kühlung bei Ventilation sicher gewährleistet ist sowie eine Gefährdung der Beschaufelung der Dampfturbine durch Tropfenschlagerosion vermindert wird.Accordingly, it is an object of the invention, a method and a Device for cooling at least one low pressure stage ei ner to continue single or multi-flow steam turbine to ensure that cooling with ventilation is guaranteed and a risk to the blading of the steam turbine is reduced by drop impact erosion.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by a method Claim 1 and by a device according to claim 11 ge solves. Advantageous refinements and developments are described in the respective dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung wenigstens einer Niederdruckstufe einer ein- oder mehrflutigen Dampftur­ bine mit einem Dampfeinlaßbereich und mit einem Dampfauslaß­ bereich, wobei die Dampfturbine mit wenigstens einem Konden­ sator verbunden ist, wird als Kühlmedium Kondensat und/oder Dampf aus einem Kühlsystem über eine Dosiereinrichtung in die Niederdruckstufe eingespritzt und zwar in Abhängigkeit von einem in der Niederdruckstufe gemessenen Temperaturwert und von einem direkt oder indirekt mit dem Massendurchsatz durch die Niederdruckstufe korrelierenden Parameter. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung umfaßt dazu wenigstens einen im Be­ reich der Niederdruckstufe angeordneten Temperatursensor, mindestens eine Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung eines direkt oder indirekt mit dem Massendurchsatz durch die Niederdruckstufe korrelierenden Parameters sowie eine Leit­ einheit zur Steuer- und/oder Regelung des Kühlsystems und der Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von dem in der Niederdruck­ stufe gemessenen Temperaturwert und in Abhängigkeit von dem mit dem Massendurchsatz korrelierenden Parameter. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine Kühlung einer Niederdruckstufe einer Dampfturbine bei Ventilation sicher gewährleistet sowie eine Gefährdung der Beschaufelung der Dampfturbine durch Tropfenschlagerosion vermindert.At least in the cooling method according to the invention a low pressure stage of a single or multi-flow steam door  bine with a steam inlet area and with a steam outlet area, the steam turbine having at least one condenser sator is connected, condensate and / or is used as the cooling medium Steam from a cooling system via a metering device into the Low pressure stage injected depending on a temperature value measured in the low pressure stage and from directly or indirectly with the mass throughput the parameters correlating the low pressure level. The invent device according to the invention comprises at least one in the loading temperature sensor arranged in the low pressure stage, at least one device for measuring and / or determining one directly or indirectly with the mass flow through the Low pressure level correlating parameters and a guide unit for the control and / or regulation of the cooling system and Dosing device depending on that in the low pressure level measured temperature value and depending on the parameters correlating with mass flow. The one with the Advantages achieved by the invention are in particular that cooling of a low pressure stage of a steam turbine Ventilation safely guaranteed and a risk to the Blading of the steam turbine by drop impact erosion reduced.

Erfindungsgemäß bevorzugt umfaßt die Einrichtung zur Bestim­ mung des korrelierenden Parameters wenigstens zwei Sensoren, insbesondere Drucksensoren, welche vor und nach der Nieder­ druckstufe, insbesondere im Dampfeinlaßbereich und im Dampf­ auslaßbereich der Dampfturbine, angeordnet sind. Eine solche Anordnung von Drucksensoren hat den Vorteil, daß der direkt oder indirekt mit dem Massendurchsatz durch die Niederdruck­ stufe korrelierende Parameter aus mit den Drucksensoren meß­ baren Druckwerten ermittelbar ist, insbesondere aus dem Druckverhältnis zwischen dem Druck vor der Niederdruckstufe zu dem Druck hinter der Niederdruckstufe.According to the invention, the device for determining comprises determination of the correlating parameter at least two sensors, especially pressure sensors, which before and after the Nieder pressure level, especially in the steam inlet area and in the steam outlet area of the steam turbine, are arranged. Such Arrangement of pressure sensors has the advantage that the direct or indirectly with the mass flow through the low pressure measure correlated parameters with the pressure sensors can be determined, in particular from the Pressure ratio between the pressure before the low pressure stage to the pressure behind the low pressure stage.

Zur Minimierung der Kosten für die Sensorik ist es günstig, den wenigstens einen nach der Niederdruckstufe im Dampfaus­ laßbereich der Dampfturbine angeordneten Drucksensor in dem mit der Dampfturbine verbundenen Kondensator anzuordnen be­ ziehungsweise einen üblicherweise betriebsbedingt dort schon angeortneten Sensor so auszulegen, daß er auch die zur Be­ stimmung des Parameters notwendigen Druckwerte ermitteln kann.To minimize the costs for the sensors, it is advantageous the at least one after the low pressure stage in the steam outlet  let range of the steam turbine arranged pressure sensor in the to be connected to the steam turbine condenser or one usually already there for operational reasons arranged sensor so that it can also be used for loading determine the necessary pressure values in accordance with the parameter can.

Zur Verbesserung der Aktivierung der Einspritzung dient es, das Kühlmediums bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenz­ wertes der Temperatur und/oder des Parameters einzuspritzen.To improve the activation of the injection, the cooling medium when a specified limit is exceeded value of the temperature and / or the parameter to be injected.

Zur Verbesserung der Deaktivierung der Einspritzung wird vor­ zugsweise das Kühlmedium bei Unterschreiten eines vorgegebe­ nen Grenzwertes des Parameters nicht mehr eingespritzt.To improve the deactivation of the injection is before preferably the cooling medium when a predetermined value is undershot no longer injected a limit value of the parameter.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Einspritzung des Kühlmediums erfolgen Aktivierung und Deaktivierung der Ein­ spritzung vorzugsweise automatisch.According to an advantageous development of the injection of the Cooling medium is activated and deactivated on spraying preferably automatically.

Zur Vereinfachung der Bestimmung des Parameters ist es gün­ stig, daß beispielsweise der wenigstens eine Temperatursenor und die Drucksensoren über wenigstens eine elektrische Ver­ bindung mit der Leiteinheit verbunden sind und wenigstens ei­ nen Teil ihrer Daten und Meßwerte an die elektronische Leiteinheit übermitteln. Diese zeichnet sich erfindungsgemäß bevorzugt dadurch aus, daß in ihr aus zur Steuerung und/oder Regelung der Dampfturbine vorhandenen und/oder ankommenden Daten und Meßwerten auch der mit dem Massendurchsatz korre­ lierende Parameter ermittelt wird.It is fine to simplify the determination of the parameter stig that, for example, the at least one temperature sensor and the pressure sensors via at least one electrical ver binding are connected to the control unit and at least egg part of their data and measured values to the electronic Transmit control unit. This distinguishes itself according to the invention preferably characterized in that for control and / or Regulation of the steam turbine existing and / or incoming Data and measured values also correct with the mass throughput determining parameters is determined.

Zur Vereinfachung der Steuer- und/oder Regelung des Kühlsy­ stems und der Dosiereinrichtung werden in der elektronischen Leiteinheit vorzugsweise auch Signale zur automatischen Steuerung und/oder Regelung des Kühlsystems und der Dosier­ einrichtung erzeugt und über wenigstens eine Steuerleitung übertragen. To simplify the control and / or regulation of the cooling system stems and the dosing device are in the electronic Control unit preferably also signals for automatic Control and / or regulation of the cooling system and the dosing device generated and via at least one control line transfer.  

Zur Verbesserung der Kühlwirkung, insbesondere hinsichtlich des Kühlvolumens werden vorzugsweise in der elektronischen Leiteinheit auch Signale für eine automatische Regelung der Kühlmittelmenge erzeugt.To improve the cooling effect, especially with regard to of the cooling volume are preferably in the electronic Control unit also signals for automatic control of the Coolant amount generated.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der automatischen Steuer- und/oder Regelungen ist wenigstens die Kühlmittel­ menge mittels eines Kennfeldes automatisch regelbar ist, wo­ bei das Kennfeld erfindungsgemäß bevorzugt in der Leiteinheit gespeichert ist.According to an advantageous development of the automatic Control and / or regulation is at least the coolant quantity can be regulated automatically by means of a map, where in the map preferably according to the invention in the control unit is saved.

Zur Verbesserung der Kühlwirkung transportiert vorzugsweise der Dampf wenigstens im Bereich der Einspritzung des Kühl­ mediums auch zugleich das Kondensat, wobei die Dosiereinrich­ tung, welche insbesondere mindestens ein Dosierventil auf­ weist, vorzugsweise benachbart zu der zu kühlenden Nieder­ druckstufe angeordnet ist.Transported to improve the cooling effect preferably the steam at least in the area of the injection of the cooling medium also the condensate at the same time, the metering device device, which in particular has at least one metering valve points, preferably adjacent to the low to be cooled pressure stage is arranged.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung erläutert.Further advantages and details of the invention will become apparent from of a preferred embodiment shown in the drawing Example of the invention explained.

Die Zeichnung zeigt ein Kraftwerkssystem mit einer Nieder­ druck-Dampfturbine schematisch als Ausschnitt aus einer Kraftanlage mit einer Niederdruck-Dampfturbine 1, einem Kon­ densator 5, einem dem Kondensator 5 nachgeordneten Kondensat­ behälter 18, einem Kühlsystem 6, einer Dosiereinrichtung 7 und einer Leiteinheit 10; weitere Bestandteile der Kraftan­ lage, beispielsweise ein Generator und eine mit der Nieder­ druck-Dampfturbine starr gekuppelte Hochdruck-Dampfturbine, sind nicht dargestellt. Die dargestellten Komponenten der Kraftanlage sind untereinander durch Dampfverbindungsleitun­ gen 14 beziehungsweise Kondensatleitungen 15 verbunden.The drawing shows a power plant system with a low-pressure steam turbine schematically as a segment of a power plant with a low pressure steam turbine 1, a Kon capacitor 5, a capacitor 5 downstream condensate tank 18, a cooling system 6, a metering device 7 and a lead unit 10; other components of the power plant, for example a generator and a high-pressure steam turbine rigidly coupled to the low-pressure steam turbine, are not shown. The components of the power plant shown are connected to one another by steam connecting lines 14 and condensate lines 15 .

Zwischen der nicht dargestellten Hochdruck-Dampfturbine und der Niederdruck-Dampfturbine 1 befindet sich in der Dampfver­ bindungsleitung 14a ein Umschalter 16, der üblicherweise mit Klappen gebildet wird, mit dessen Hilfe der von der Hoch­ druck-Dampfturbine abströmende heiße Aktionsdampf durch eine weitere Dampfverbindungsleitung 14b zu einem Heizwärmetau­ scher 17 ableitbar ist. Je nach Einstellung des Umschalters 16 wird somit die Niederdruck-Dampfturbine 1 nicht mit heißem Aktionsdampf beaufschlagt. Der an der Niederdruck-Dampftur­ bine 1 vorbeigeführte Aktionsdampf wird in dem Heizwärmetau­ scher 17 kondensiert und fließt als Kondensat dem Kondensat­ behälter 18 zu.Between the high-pressure steam turbine, not shown, and the low-pressure steam turbine 1 is in the Dampfver connection line 14 a a switch 16 , which is usually formed with flaps, with the help of the hot action steam flowing out of the high-pressure steam turbine through a further steam connection line 14 b shear 17 to a Heizwärmetau is derivable. Depending on the setting of the switch 16 , the low-pressure steam turbine 1 is therefore not acted upon by hot action steam. The action steam guided past the low-pressure steam bine 1 is condensed in the heating heat shear 17 and flows as condensate to the condensate container 18 .

Die Niederdruck-Dampfturbine 1 ist mit der Hochdruck-Dampf­ turbine starr gekuppelt, so daß die gleichfalls nicht darge­ stellten Rotoren beider Dampfturbinen synchron laufen. Wird der von der Hochdruck-Dampfturbine abströmende Aktionsdampf an der Niederdruck-Dampfturbine 1 vorbeigeführt, d. h. diese rotiert im Leerlauf; so tritt in der Niederdruck-Dampfma­ schine 1 aufgrund des darin herrschenden statischen Druckes, der dem Druck des Dampfes in dem dem Kondensator 5 nachgeord­ neten Kondensatbehälter 18 entspricht, Reibung auf.The low-pressure steam turbine 1 is rigidly coupled to the high-pressure steam turbine, so that the rotors of both steam turbines, also not shown, run synchronously. If the action steam flowing out of the high-pressure steam turbine is guided past the low-pressure steam turbine 1 , that is to say it rotates at idle speed; so occurs in the low pressure steam engine 1 due to the prevailing static pressure therein, which corresponds to the pressure of the steam in the condenser 5 nachgeord Neten condensate container 18 , friction.

Zur Einspritzung eines Kühlmediums, vorzugsweise Kondensat und/oder Dampf, in wenigstens eine Niederdruckstufe 4 der Dampfturbine 1 ist zwischen einem Dampfeinlaßbereich 2, der der Beaufschlagung mit Aktionsdampf dient, und einem Dampf­ auslaßbereich 3, durch den der in der Niederdruck-Dampftur­ bine 1 entspannte Dampf zu dem Kondensator 5 geführt wird, ein Dosierventil 13 angeordnet, das mit einer Dosiereinrich­ tung 7 und dem Kühlsystem 6 verbunden ist. In dem Kondensat­ behälter 18 wird das Kondensat mittels Dampf beheizt, der durch eine Heizdampfleitung 14c von der nicht dargestellten Hochdruck-Dampfturbine zugeführt wird. Oberhalb des Konden­ satspiegels befindet sich in dem Kondensatbehälter 18 ein mit Dampf gefüllter Dampfraum 19. Diesem Dampfraum 19 wird Dampf entnommen und durch eine Dampfüberleitung 20 der Dosierein­ richtung 7 zugeführt. Weiterhin wird der Dosiereinrichtung 7 durch eine Kondensatüberleitung 21 Kondensat aus dem Konden­ satbehälter 18 mittels einer Kondensatpumpe 23 zugeführt. For the injection of a cooling medium, preferably condensate and / or steam, into at least one low-pressure stage 4 of the steam turbine 1 is between a steam inlet area 2 , which serves to act on the action steam, and a steam outlet area 3 , through which the bine 1 relaxed in the low-pressure steam door Steam is fed to the condenser 5 , a metering valve 13 is arranged, the device with a Dosiereinrich 7 and the cooling system 6 is connected. In the condensate container 18 , the condensate is heated by means of steam, which is supplied through a heating steam line 14 c from the high-pressure steam turbine, not shown. A steam space 19 filled with steam is located in the condensate container 18 above the condensate mirror. Steam is removed from this steam chamber 19 and fed through a steam transfer line 20 to the metering device 7 . Furthermore, the metering device 7 is supplied with condensate from the condensate tank 18 by means of a condensate pump 23 through a condensate transfer line 21 .

Dampf und Kondensat werden in der Dosiereinrichtung 7 zu ei­ nem Dampf-Kondensat-Gemisch aufbereitet und anschließend über das Dosierventil 13, welches benachbart zu der zu kühlenden Niederdruckstufe 4 angeordnet ist, eingespritzt, und zwar er­ findungsgemäß bevorzugt in Abhängigkeit von einem mittels Temperatursensor 9 in der Niederdruckstufe 4 gemessenen Tem­ peraturwert und von einem von je im Dampfeinlaßbereich 2 und Dampfauslaßbereich 3 angeordneten Drucksensoren 8 und 9 ge­ messenen Druckwerten ermittelten mit dem Massendurchsatz durch die Niederdruckstufe 4 korrelienden Parameter. Die Ak­ tivierung der Einspritzung des Kühlmediums erfolgt bei Über­ schreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Temperatur und/oder des Parameters. Die Deaktivierung der Einspritzung des Kühlmediums erfolgt bei Unterschreiten eines vorgegeben Grenzwertes des Parameters. Dosiereinrichtung 7 und Dosier­ ventil 13 sind über Steuerleitungen 12, der Temperatursensor 11 und die Drucksensoren 8 und 9 über wenigstens eine elek­ trische Verbindung 22, mit der elektronischen Leiteinheit 10 verbunden. Diese zeichnet sich erfindungsgemäß bevorzugt da­ durch aus, daß aus zur Steuerung und/oder Regelung der Dampf­ turbine (1) vorhandenen und/oder ankommenden Daten und Meß­ werten auch der mit dem Massendurchsatz korrelierende Parame­ ter ermittelt wird und/oder Signale zur automatischen Steue­ rung und/oder Regelung des Kühlsystems (6) und der Dosier­ einrichtung (7) sowie zur automatischen Regelung einer Kühl­ mittelmenge erzeugt werden. Hierdurch läßt sich in vorteil­ hafter Weise die Einspeisung automatisieren und regeln, wobei insbesondere hinsichtlich der Menge von eingespeistem Dampf- Kondensat-Gemisch dies vorzugsweise mittels eines in der Leiteinheit (10) gespeicherten Kennfeldes erfolgt. Somit ist eine geregelte Kühlung der Niederdruck-Dampfturbine 1 bei Ventilationsbetrieb, ohne Arbeitsleistungsabgabe durchführ­ bar.Steam and condensate are processed in the metering device 7 to egg nem steam-condensate mixture and then injected via the metering valve 13 , which is arranged adjacent to the low-pressure stage 4 to be cooled, in accordance with the invention preferably as a function of a temperature sensor 9 in the low pressure stage 4 measured temperature value and from one of the pressure sensors 8 and 9 arranged in each of the steam inlet area 2 and steam outlet area 3 pressure values determined with the mass flow rate through the low pressure stage 4 correlating parameters. The activation of the injection of the cooling medium takes place when a predetermined limit value of the temperature and / or the parameter is exceeded. The injection of the cooling medium is deactivated when the parameter falls below a predetermined limit. Metering device 7 and metering valve 13 are connected to the electronic control unit 10 via control lines 12 , the temperature sensor 11 and the pressure sensors 8 and 9 via at least one electrical connection 22 . According to the invention, this is preferably characterized by the fact that from the control and / or regulation of the steam turbine ( 1 ) existing and / or incoming data and measured values, the parameter correlating with the mass throughput is also determined and / or signals for automatic control and / or control of the cooling system ( 6 ) and the metering device ( 7 ) and for automatic control of a quantity of coolant are generated. As a result, the feed can be automated and regulated in an advantageous manner, and in particular with regard to the amount of steam-condensate mixture fed in, this is preferably done by means of a map stored in the control unit ( 10 ). Thus, controlled cooling of the low-pressure steam turbine 1 in ventilation mode can be carried out without giving up work.

Sofern kein Kondensatbehälter 18 für eine Entnahme von Dampf beziehungsweise Kondensat zur Verfügung steht, kann Dampf beispielsweise dem Heizwärmetauscher 17 oder einem nicht dargestellten der Hochdruck-Dampfturbine zugeordneten Vorwär­ mer entnommen werden.If no condensate container 18 is available for the removal of steam or condensate, steam can be removed, for example, from the heat exchanger 17 or a preheater (not shown) associated with the high-pressure steam turbine.

Die Kühlung einer Niederdruckstufe (4) einer Dampfturbine (1) nach der Erfindung vermindert in vorteilhafter Weise insbe­ sondere eine Gefährdung der Beschaufelung der Dampfturbine (1) durch Tropfenschlagerosion und ist leichter regelbar als nur von der Temperatur abhängige Regelsysteme.The cooling of a low-pressure stage ( 4 ) of a steam turbine ( 1 ) according to the invention advantageously reduces in particular a particular risk to the blading of the steam turbine ( 1 ) by drop impact erosion and is easier to regulate than only temperature-dependent control systems.

Claims (18)

1. Verfahren zur Kühlung wenigstens einer Niederdruckstufe (4) einer Dampfturbine (1) mit einem Dampfeinlaßbereich (2) und einem Dampfauslaßbereich (3), wobei die Dampfturbine (1) mit wenigstens einem Kondensator (5) verbunden ist und wobei als Kühlmedium Kondensat und/oder Dampf aus einem Kühlsystem (6) über eine Dosiereinrichtung (7) in die Niederdruckstufe (4) eingespritzt werden, und zwar in Abhängigkeit von einem in der Niederdruckstufe (4) gemessenen Temperaturwert und von einem direkt oder indirekt mit dem Massendurchsatz durch die Niederdruckstufe (4) korrelierenden Parameter.1. A method for cooling at least one low-pressure stage ( 4 ) of a steam turbine ( 1 ) with a steam inlet region ( 2 ) and a steam outlet region ( 3 ), the steam turbine ( 1 ) being connected to at least one condenser ( 5 ) and with condensate and / or steam is injected from a cooling system ( 6 ) via a metering device ( 7 ) into the low-pressure stage ( 4 ), depending on a temperature value measured in the low-pressure stage ( 4 ) and one directly or indirectly with the mass flow through the low-pressure stage ( 4 ) correlating parameters. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Massendurchsatz korrelierende Parameter mittels wenigstens eines vor und wenigstens eines hinter der Niederdruckstufe (4) angeordneten Sensors (8, 9), insbesondere Drucksensors, bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the correlating with the mass flow parameter by means of at least one upstream and at least one downstream of the low pressure stage ( 4 ) arranged sensor ( 8 , 9 ), in particular pressure sensor, is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der korre­ lierende Parameter aus von den Drucksensoren (8, 9) gemesse­ nen Druckwerten ermittelt wird, insbesondere aus dem Druck­ verhältnis zwischen dem Druck vor der Niederdruckstufe (4) zu dem Druck nach der Niederdruckstufe (4).3. The method according to claim 2, characterized in that the correcting parameter is determined from the pressure sensors ( 8 , 9 ) measured pressure values, in particular from the pressure ratio between the pressure before the low pressure stage ( 4 ) to the pressure after the low pressure stage ( 4 ). 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivie­ rung der Einspritzung des Kühlmediums bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Temperatur und/oder des Parame­ ters erfolgt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the activation tion of the injection of the cooling medium when a predetermined limit value of the temperature and / or the parameter ters. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deakti­ vierung der Einspritzung des Kühlmediums bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Parameters erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Deakti Vation of the injection of the coolant when falling below of a predetermined limit value of the parameter.   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Aktivierung und Deaktivierung der Einspritzung des Kühlmediums automa­ tisch erfolgen.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that activation and deactivation of the injection of the cooling medium automa done table. 7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dampfturbine (1) eine elektronische Leiteinheit (10) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Teil der von mindestens einem Temperatursensor (11) und den Drucksensoren (8, 9) stammenden Daten und Meß­ werten an die elektronische Leiteinheit (10) übermittelt wer­ den.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the steam turbine ( 1 ) has an electronic control unit ( 10 ), characterized in that we least at least part of the data from at least one temperature sensor ( 11 ) and the pressure sensors ( 8 , 9 ) and measured values to the electronic control unit ( 10 ) who the. 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leit­ einheit (10) aus zur Steuerung und/oder Regelung der Dampf­ turbine (1) vorhandenen und/oder ankommenden Daten und Meß­ werten auch der mit dem Massendurchsatz korrelierende Para­ meter ermittelt wird und/oder Signale zur automatischen Steuerung und/oder Regelung des Kühlsystems (6) und der Do­ siereinrichtung (7) sowie zur automatischen Regelung einer Kühlmittelmenge erzeugt werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the control unit ( 10 ) for controlling and / or regulating the steam turbine ( 1 ) existing and / or incoming data and measured values also the correlating with the mass flow rate parameter is determined and / or signals for automatic control and / or regulation of the cooling system ( 6 ) and the Do siereinrichtung ( 7 ) and for automatic control of an amount of coolant are generated. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die automatische Regelung der Kühlmittelmenge mittels eines in der Leiteinheit (10) gespeicherten Kennfeldes erfolgt.9. The method according to claim 8, characterized in that at least the automatic control of the amount of coolant takes place by means of a map stored in the control unit ( 10 ). 10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der Einspritzung des Kühlmediums der Dampf zu­ gleich das Kondensat transportiert.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least the steam in the area of the injection of the cooling medium immediately transported the condensate. 11. Vorrichtung zur Kühlung wenigstens einer Niederdruckstufe (4) einer Dampfturbine (1) mit einem Dampfeinlaßbereich (2) und einem Dampfauslaßbereich (3), wobei die Dampfturbine mit wenigstens einem Kondensator (5) verbunden ist und wobei als Kühlmedium Kondensat und/oder Dampf aus einem Kühlsystem (6) über eine Dosiereinrichtung (7) in die Niederdruckstufe (4) einspritzbar ist, umfassend
  • 1. wenigstens einen im Bereich der Niederdruckstufe (4) ange­ ordneten Temperatursensor (11),
  • 2. mindestens eine Einrichtung (8, 9) zur Bestimmung eines di­ rekt oder indirekt mit dem Massendurchsatz durch die Nie­ derdruckstufe (4) korrelierenden Parameters sowie
  • 3. eine Leiteinheit (10) zur Steuer- und/oder Regelung des Kühlsystems (6) und der Dosiereinrichtung (7) in Abhängig­ keit von dem mit dem Temperatursenor (11) gemessenen Tempe­ raturwert und in Abhängigkeit von dem mit dem Massendurch­ satz korrelierenden Parameter.
11. Device for cooling at least one low-pressure stage ( 4 ) of a steam turbine ( 1 ) with a steam inlet region ( 2 ) and a steam outlet region ( 3 ), the steam turbine being connected to at least one condenser ( 5 ) and with condensate and / or steam as the cooling medium from a cooling system ( 6 ) via a metering device ( 7 ) into the low-pressure stage ( 4 ), comprising
  • 1. at least one in the area of the low pressure stage ( 4 ) arranged temperature sensor ( 11 ),
  • 2. at least one device ( 8 , 9 ) for determining a directly or indirectly with the mass flow rate through the low pressure stage ( 4 ) correlating parameter and
  • 3. a control unit ( 10 ) for controlling and / or regulating the cooling system ( 6 ) and the metering device ( 7 ) in dependence on the temperature value measured with the temperature sensor ( 11 ) and in dependence on the parameter correlating with the mass flow rate .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tung zur Bestimmung des korrelierenden Parameters wenigstens zwei Sensoren (8, 9) umfaßt, welche vor und hinter der Nie­ derdruckstufe (4) angeordnet sind.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Einrich device for determining the correlating parameter comprises at least two sensors ( 8 , 9 ) which are arranged in front of and behind the low pressure stage ( 4 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der wenig­ stens eine vor der Niederdruckstufe (4) angeordnete Sensor (8) im Dampfeinlaßbereich (2) der Dampfturbine (1) angeordnet ist.13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the least least one in front of the low pressure stage ( 4 ) arranged sensor ( 8 ) in the steam inlet region ( 2 ) of the steam turbine ( 1 ) is arranged. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der wenig­ stens eine hinter der Niederdruckstufe (4) angeordnete Sensor (8) im Dampfauslaßbereich (2) der Dampfturbine (1), insbeson­ dere in dem mit der Dampfturbine (1) verbundenen Kondensator (5), angeordnet ist. 14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the little least one behind the low pressure stage ( 4 ) arranged sensor ( 8 ) in the steam outlet region ( 2 ) of the steam turbine ( 1 ), in particular in that with the steam turbine ( 1 ) connected capacitor ( 5 ) is arranged. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (8, 9) Drucksensoren sind.15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the sensors ( 8 , 9 ) are pressure sensors. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der wenig­ stens eine Temperatursenor (11) und die Drucksensoren (8, 9) mit der Leiteinheit (10) über wenigstens eine elektrische Verbindung (22) verbunden sind.16. The device according to one of claims 11 to 15, characterized in that the least least a temperature sensor ( 11 ) and the pressure sensors ( 8 , 9 ) with the control unit ( 10 ) via at least one electrical connection ( 22 ) are connected. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leit­ einheit (10) ein Kennfeld, insbesondere zur automatischen Re­ gelung einer Kühlmittelmenge, gespeichert ist.17. The device according to one of claims 11 to 16, characterized in that in the control unit ( 10 ) a map, in particular for the automatic re regulation of a quantity of coolant, is stored. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosier­ einrichtung (7), welche insbesondere mindestens ein Dosier­ ventil (13) aufweist, benachbart zu der zu kühlenden Nieder­ druckstufe (4) angeordnet ist.18. Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that the metering device ( 7 ), which in particular has at least one metering valve ( 13 ), is arranged adjacent to the low-pressure stage ( 4 ) to be cooled.
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