DE19953123A1 - Schubausgleich einer Turbogruppe - Google Patents
Schubausgleich einer TurbogruppeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
- F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
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Abstract
Turbogruppe eines Dampfkraftwerks, bestehend im wesentlichen aus einer auf einer gemeinsamen Welle (1) angeordneten einflutigen Hochdruck- (4) und einer einflutigen Mitteldruckturbine (3), jeweils mit einem Schubausgleichskolben (5), (6), einer Leitung (8) zwischen dem Austritt der Hochdruckturbine (4) und dem Eintritt der Mitteldruckturbine (3), in welcher Leitung (8) ein Zwischenüberhitzer (12) vorhanden ist, der Anordnung des Schubausgleichskolbens (5) der Hochdruckturbine (4) am eintrittsseitigen Ende der Hochdruckturbine (4) und einem Axiallager (13), welches sich zwischen dem eintrittsseitigen Ende der Mitteldruckturbine (3) und dem Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubausgleichskolben (6) für die Mitteldruckturbine (3) austrittsseitig an der Hochdruckturbine (4) angeordnet ist und direkt mit Hochdruckabdampf gespeist ist.
Description
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Turbogruppe eines Dampfkraftwerkes
gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Wellen von Dampfturbinen ab Reaktionen von ca. 20% weisen bei Betrieb einen
gewissen axialen Schub auf. Dieser axialer Schub muss durch eine entsprechende
Lagerung der Welle ausgeglichen bzw. aufgenommen werden. In der klassischen
Bauweise von Dampfturbinen werden die Wellen mit Schubausgleichskolben und
Axiallagern ausgestattet. Die Schubausgleichskolben, welche in jeder Teilturbine
vorhanden sind, gleichen den Schub bei jedem Lastfall so aus, dass die Belastung
des Axiallagers innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Bei der klassischen Schaltung
eines Dampfkraftwerks mit je einer einflutigen Hochdruck- und einer einflutigen
Mitteldruckturbine und mit zwei Niederdruckturbinen werden die Schübe der
Hochdruck- und Mitteldruckturbine mit einem einzelnen Schubausgleichskolben
ausgeglichen, wobei die Schubausgleichskolben in dem entsprechenden Turbinenteil
jeweils vor dem eintrittsseitigen Ende der Turbine integriert sind. Der
Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine wird dabei genauso wie die
Mitteldruckturbine selbst mit dem Abdampf der Hochdruckturbine gespeist. Der
Abdampf aus der Hochdruckturbine wird vor dem Eintritt in die Mitteldruckturbine
bzw. in den Schubausgleichskolben der Mitteldruckurbine aber in einem
Zwischenüberhitzer um ca. 200 K weiter erhitzt. Dies hat den Nachteil, dass der
Durchmesser des Schubausgleichskolbens der Mitteldruckturbine durch die erhöhte
Temperatur am Eintritt des Schubausgleichskolbens begrenzt ist. Durch diese
Begrenzung wird der Durchmesser auf maximal 1200 mm festgelegt. Bei der
Weiterentwicklung von einflutigen Mitteldruckturbinen werden jedoch höhere
Kolbendurchmesser benötigt. Es ist zwar in der klassischen Schaltung möglich, den
Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine mit dem Abdampf der
Hochdruckturbine zu kühlen, dies erfordert aber eine spezielle Regelvorrichtung, um
die Zufuhr des Abdampfes zum Schubausgleichskolben zu regeln.
Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden. Aufgabe der
Erfindung ist es, einen Schubausgleich bei einer Turbogruppe der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei welchem der Schubausgleichskolben zum Ausgleich
des axialen Schubes der Mitteldruckturbine grössere Durchmesser im Vergleich mit
den im Stand der Technik üblicherweise heute verwendeten aufweist.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Turbogruppe eines Dampfkraftwerkes gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass der Schubausgleichskolben
für die Mitteldruckturbine austrittseitig an der Hochdruckturbine angeordnet ist und
direkt mit Hochdruckabdampf gespeist ist.
Durch diese Anordnung wird der axiale Schub der Mitteldruckturbine im Bereich der
Hochdruckturbine ausgeglichen. Vorteilhaft wird der Schubausgleichskolben dann
mit Dampf gespeist, welcher eine um ca. 200 K verringerte Temperatur hat. Es sind
keine besonderen Regelvorrichtungen nötig, um den Hochdruckturbinenabdampf in
den Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine einzuleiten und ihn damit
abzukühlen. Der Durchmesser des Schubausgleichskolbens der Mitteldruckturbine
kann dadurch bei Weiterentwicklungen vorteilhaft vergrössert werden. Weiter ist es in
der erfindungsgemässen Turbogruppe auch möglich, den Schubausgleichskolben
der Mitteldruckturbine kleiner zu dimensionieren und den Schub durch ein
verstärktes Axiallager auszugleichen. Vorteilhaft wird durch diese Ausführungsform
der Leckageverlust des Schubausgleichskolbens dadurch sehr gering gehalten.
Die weiteren Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Turbogruppe
eines Dampfkraftwerks mit einer auf einer Welle angeordneten einflutigen
Hochdruckturbine, einer einflutigen Mitteldruckturbine, jeweils mit einem
Schubausgleichskolben und zwei Niederdruckturbinen.
Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.
Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Turbogruppe
eines Dampfkraftwerks. Auf einer Welle 1 befinden sich zwei Niederdruckturbinen 2,
eine einflutige Mitteldruckturbine 3 und eine einflutige Hochdruckturbine 4. Die
Anzahl der Niederdruckturbinen 2 ist lediglich beispielhaft gewählt und kann
variieren. Zwischen der Hochdruckturbine 4 und der Mitteldruckturbine 3 bzw. den
Niederdruckturbinen 2 befindet sich ein Axiallager 13. Der axiale Schub der
Hochdruckturbine 4 und der Mitteldruckturbine 3, welcher bei Dampfturbinen bei
Reaktionen ab 20% auftritt, werden durch jeweils einen Schubausgleichskolben 5, 6
ausgeglichen. Der Schubausgleichskolben 5 der Hochdruckturbine 4 befindet sich
auf der Seite der Hochdruckturbine 4, an welcher eine Frischdampfzufuhr 7 erfolgt.
Die Frischdampfzufuhr 7 versorgt sowohl die Hochdruckturbine 4 als auch den
Schubausgleichskolben 5. Auf der anderen Seite der Hochdruckturbine 4, an welcher
sich eine Ableitung 8 der Hochdruckturbine 4 befindet, ist erfindungsgemäss der
Schubausgleichskolben 6 der Mitteldruckturbine 3 angeordnet. Die Ableitung 8
befördert den entspannten Dampf über einen Zwischenüberhitzer 12 zum Eintritt der
Mitteldruckturbine 3. Der Schubausgleichskolben 6 der Mitteldruckturbine 3 wird über
eine Einspeisung 10 direkt durch die Leitung 8 mit der Hochdruckturbine 4
verbunden und so direkt mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 4 versorgt. Die
Einspeisung 10 wird in der Leitung 8 vor dem Zwischenüberhitzer 12 angeordnet und
der Dampf ist somit um ca. 200 K kühler als der Dampf, mit welchem die
Mitteldruckturbine 3 gespeist wird. Am Ausgang des Schubausgleichskolbens 6
befindet sich die Ableitung 11, welche den Dampf, welcher den
Ausgleichsgleichskolben 6 verlässt, einer sich am Ausgang der Mitteldruckturbine 3
befindenden Leitung 9 zuführt. Der Abdampf des Schubausgleichskolbens 5 der
Hochdruckturbine 4 wird in die Leitung 8 vor dem Zwischenüberhitzer 12 eingespeist.
Der Mitteldruckturbine 3 wird durch die Leitung 8 der Dampf, welcher vorher den
Zwischenüberhitzer 12 passiert hat, zugeführt und gibt den entspannten Dampf
durch die Leitungen 9 an die zwei Niederdruckturbinen 2 weiter.
Da eintrittsseitig an der Mitteldruckturbine 3 nun der Schubausgleichskolben fehlt
und dort der Druck nach dem Zwischenüberhitzer 12 herrscht, aber auf der anderen
Seite des Axiallagers 13 beide Schubausgleichskolben 5, 6 einen vermehrten Schub
erzeugen, muss beidseitig des Axiallagers 13 eine Entlastungsleitung 15 angebracht
werden.
Durch den Ausgleich des axialen Schubs der Mitteldruckturbine 3 an der
Hochdruckturbine 4 werden verschiedene Vorteile erreicht. Da der
Schubausgleichskolben 6 nun direkt mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 4,
welcher den Zwischenüberhitzer 12 noch nicht passiert hat, gespeist wird, kann der
Durchmesser dieses Schubausgleichskolbens 6 vergrössert werden, da die
Temperatur entsprechend geringer ist. Diese Vergrösserung des Durchmessers geht
über die heute üblicherweise verwendeten 1200 mm hinaus. Weiterentwicklungen
der Mitteldruckturbine 3, welche die Leistung erhöhen, sind damit möglich. Es ist
auch denkbar, den Schubausgleichskolben 6 weiterhin kleiner als 1200 mm zu
dimensionieren, damit die Leckageverluste des Schubausgleichskolbens 6 vorteilhaft
gering zu halten und gleichzeitig aber das Axiallager 13 entsprechend zu verstärken.
Vorteilhaft entfallen auch die Regelvorrichtungen, welche nach dem bekannten Stand
der Technik beim Anfahren nötig waren, um den Schubausgleichskolben 6 der
Mitteldruckturbine 3 mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 6 abzukühlen.
1
Welle
2
Niederdruckturbine
3
Einflutige Mitteldruckturbine
4
Einflutige Hochdruckturbine
5
Schubausgleichskolben der Hochdruckturbine
4
6
Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine
3
7
Frischdampfzufuhr
8
Ableitung von Hochdruckturbine
4
9
Leitung von Mitteldruckturbine
3
zur Niederdruckturbine
2
10
Einspeisung des Schubausgleichskolben
6
11
Ableitung des Schubausgleichskolbens
6
12
Zwischenüberhitzer
13
Axiallager
14
Leitung vom Schubausgleichskolben
5
zur Leitung
8
15
Entlastungsleistung
Claims (6)
1. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks bestehend im wesentlichen aus einer auf
einer gemeinsamen Welle (1) angeordneten einflutigen Hochdruck- (4) und
einer einflutigen Mitteldruckturbine (3) jeweils mit einem
Schubausgleichskolben (5), (6), einer Leitung (8) zwischen dem Austritt der
Hochdruckturbine (4) und dem Eintritt der Mitteldruckturbine (3), in welcher
Leitung (8) ein Zwischenüberhitzer (12) vorhanden ist, der Anordnung des
Schubausgleichskolbens (5) der Hochdruckturbine (4) am eintrittsseitigen
Ende der Hochdruckturbine (4) und einem Axiallager (13), welches sich
zwischen dem eintrittsseitigen Ende der Mitteldruckturbine (3) und dem
Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schubausgleichskolben (6) für die Mitteldruckturbine (3) austrittseitig an
der Hochdruckturbine (4) angeordnet ist und direkt mit Hochdruckabdampf
gespeist ist.
2. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schubausgleichskolben (6) der Mitteldruckturbine (3) austrittseitig eine
Leitung (11) aufweist, welche mit einer Leitung (9) verbunden ist, die den
entspannten Dampf der Mitteldruckturbine (3) abführt.
3. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor und nach dem Axiallager (13) eine Entlastungsleitung (15) angeordnet ist.
4. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser des Schubausgleichskolbens (6) der Mitteldruckturbine (3)
grösser als 1200 mm ist.
5. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser des Schubausgleichskolbens (6) der Mitteldruckturbine (3)
kleiner als 1200 mm ist, und das Axiallager (13) zwischen dem
Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) und dem eintrittsseitigen
Ende der Mitteldruckturbine (3) verstärkt ist.
6. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kraftwerk zusätzlich noch mindestens eine auf der gemeinsamen Welle
(1) angeordnete Niederdruckturbine (2) aufweist, welche durch den Abdampf
der Mitteldruckturbine (3) gespeist ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999153123 DE19953123A1 (de) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Schubausgleich einer Turbogruppe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999153123 DE19953123A1 (de) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Schubausgleich einer Turbogruppe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19953123A1 true DE19953123A1 (de) | 2001-05-10 |
Family
ID=7927927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999153123 Withdrawn DE19953123A1 (de) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Schubausgleich einer Turbogruppe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19953123A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110158790A1 (en) * | 2009-12-31 | 2011-06-30 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to steam turbine operation |
EP2400113A3 (de) * | 2010-06-23 | 2017-07-19 | General Electric Company | System zur Schubsteuerung bei Dampfturbine |
DE10356521B4 (de) | 2002-12-06 | 2018-05-30 | General Electric Co. | Aktive Schubsteuereinrichtung für kombinierte Dampfturbinen mit großer Dampfextraktion |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-11-04 DE DE1999153123 patent/DE19953123A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
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US8425180B2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-04-23 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to steam turbine operation |
RU2554161C2 (ru) * | 2009-12-31 | 2015-06-27 | Дженерал Электрик Компани | Паротурбинная энергетическая установка (варианты) |
EP2348190A3 (de) * | 2009-12-31 | 2017-11-08 | General Electric Company | Dampfturbinenkraftwerk |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |