DE2140490A1 - Einrichtung zur kuehlung des rotors einer dampfturbine - Google Patents

Einrichtung zur kuehlung des rotors einer dampfturbine

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DE2140490A1
DE2140490A1 DE19712140490 DE2140490A DE2140490A1 DE 2140490 A1 DE2140490 A1 DE 2140490A1 DE 19712140490 DE19712140490 DE 19712140490 DE 2140490 A DE2140490 A DE 2140490A DE 2140490 A1 DE2140490 A1 DE 2140490A1
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Germany
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steam
cooling
turbine
rotor
flows
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Pending
Application number
DE19712140490
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English (en)
Inventor
Hans Bellati
Robert Dipl Ing Leuthold
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Kühlung des Rotors einer Dampfturbine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung des Rotors des Hochdruckteils einer Dampfturbine im Bereich des Frischdampf-Eintritts in die Turbinenbeschaufelung durch Zuführung von Xühldampf, für den ein nach einem Regelventil abgezweigter Teil des Frischdampfes nach einer Temperaturabsenkung verwendet wird.
  • Die stark zunehmende Grdsse der Einheitsleistung von Dampfturbinen zwingt den Konstrukteur, die ihm heute zur Verfügung stehen den Werkstoffe maximal auszunUtzen. Turbinenteile, die mit dem heissen Dampfstrom in Berührung kommend z. B. der Rotor, werden aus warmfesten Stählen hergestellt9 den Festigkeitseigenschaften von der Betriebs temperatur und der Verwendungszeit abhängen.
  • Während die Verwendungszeit durch die vorgesehene Lebensdauer der Anlage bestimmt wird, lässt sich durch eine Beeinflussung der Temperatur, falls eine solche möglich ist, ein Gewinn für die Auslegung hinsichtlich der zugrundelegenden Festigkeitswerte erreichen. Gelingt für einen Bauteil eine Senkung der Betriebstemperatur, so erreicht man damit eine Erhöhung der Festigkeit, was direkt ein Kriterium dafür sein kann, ob eine bestimmte Konstruktion verwirklicht werden kann oder nicht.
  • Ist eine Kühlung im Hochdruckteil einer Dampfturbine nötig, so kann dafür Dampf mit tieferer Temperatur als jener-des Frischdampfes aus dem Kessel bezogen werden. Dieses Vorgehen hat aber mehrere Nachteile: Der Turbinenbauer ist vom Kessellieferanten abhängig, was schon bei der Planung zu Schwierigkeiten führen kann; es müssen Absperr- und Regelorgane für das Kühldampfsystem eingebaut'werden, die mit der Turbinenregelung verkettet sein müssen; Störungen bei diesen Organen können zu Havarien führen, sie vermindern also die Betriebssicherheit.
  • FUr die Bereitstellung des Kühldampfes ist auch eine andere Möglichkeit bekannt, die darin besteht, vom Frischdampf eine Teilmenge abzuzweigen und vor der Verwendung zu kühlen. Es ist dafür ein eigenes Kühlsystem mit den zugehörigen Absperr- und Regelorganen notwendig, woraus sich ähnliche Nachteile wie im vorhergehenden Fall ergeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Kühlung des Rotors notwendigen Kühldampf bei der entsprechenden Temperatur zu beschaffen, ohne Absperr-, Mess- und Regeleinrichtungen dafür zu benötigen, und ihn auf optimale Weise auszunützen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der abgezweigte Teil des Frischdampfes einen Wärmetauscher durchströmt, der in einen Austrittsstutzen des Hochdruckteils der Turbine oder in eine daran anschliessende Leitung eingebaut ist, und hierauf als Kühldampf einem den Rotor unschliessenden Ringraum zugeführt wird.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Ringraum durch Labyrinthdichtungen abgeschlossen ist, über die der Kühldampf dem Schaufelkanal der Turbine zuströmt. Eine zweckmässige Ausführung besteht darin, dass der Xühldampf frühestens nach der ersten Schaufelreihe in den Sdhaufelkanal strömt. - -Der Wärmetausche) ist so ausgelegt, dass der KühldamDf bei Volllast die vorgesehene Temperatur erreicht. Die Wärmemenge, die dem Kühldampf bei der Abkühlung von der Frischdampf- auf die KÜhldampf-Temperatur entzogen wird, ist nicht verloren, sondern wird im Prozess selbst wieder verwertet, indem kälterer Dampf damit aufgeheizt wird. Die geringste, noch ausreichende Kühldampfinenge wird bei der ersten Inbetriebnahme der Turbine, währen der ja ohnehin mehrmaliges 4wfahren und Abstellen notwendig ist, eingestellt und braucht später nicht mehr geändert zu werden.
  • Der den Rotor umschliessende Ringraum ermöglicht eine gleichmässige Kühlung über den ganzen Umfang.
  • Die Anordnung von Labyrinthdichtungen, die der Kühldampf überströmt, ergibt mehrere Vorteile: Der Kühldampf strömt mit grösstmöglicher Geschwindigkeit entlang dem Rotor, wodurch ein guter Wärmeübergang erzielt wird und daher die Menge kleingehalten werden kann; die Dichtsegmente können gleichzeitig zur Abschirmung des Rotors. gegen den heissen Dampfeintrittsteil der Turbine dienen; bei ungleichem Druckverlauf in den beiden Schaufelkanälen einer doppelflutigen Turbine wird durch die Labyrinthe verhindert dass der Kühldampf nur auf eine Seite strömen kann, wodurch eine Seite aufgeheizt statt gekühlt und die andere Seite durch Dampf mit einer unkontrollierten Mischtemperatur gekühlt würde.
  • Der Kühldampf kann, nachdem er eine Aufgabe der Rotorkühlung erfüllt hat, beispielsweise mit dem Frischdampf gemischt werden und gemeinsam mit diesem der ersten Schaufelreihe zuströmen. Dabei kann es schwierig sein, das notwendige Druckgefälle für den Kühldampf herzustellen. Zweckmäs-siger ist es, den Kühldampf erst weiter strönungsabwärts, frühestens nach der ersten Schaufelreihe in den Schaufelkanal einzuführen, wodurch sich von selbst das netige Druckgefälle ergibt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine doppelflutige Hochdruckdampfturbine im Vertikalschnitt zeigt. Wie daraus hervorgeht, strömt der Frische dampf über das Schnellschlussventil l-und das Regelventil 2, das auch eine V,entilgruppe sein kann, der Turbine 9 zu. Nach dem Ventil 2 wird ein Teil der Frischdampfmenge abgezweigt, der durch die Blende 3 bemessen wird. Diese Teilmenge gelangt in den Wärmetauscher 5, der in den Abdampfstutzen 6 der Turbine eingebaut ist, wo sie um den vorgesehenen Betrag abgekühlt wird, umanschliessend als Kühldampf dem Ringraum 7 zuzuströmen. Dieser umschliesst den Rotor 4 nahe seiner heissesten Stelle und ist seitlich durch Labyrinthdichtungen 8 abgeschlossen, durch die der Kühldampf unter Kühlung des Rotors zum czhaufelkanal strömt, in den er nach der ersten Leitreihe- eintritt, und sich dort mit dem Frischdampf mischt.
  • Der Wärmetauscher 5 kann auch in einen anderen Austrittsstutzen der Turbine, z. B. in einen Anzapf- oder sonstigen Entnahmestutzen oder in eine an einen. Austrittsstutzen anschlsessende Leitung eingebaut sein.

Claims (3)

  1. Patentansorüche
    Einrichtung zur Kühlung des Rotors des Hochdruckteils einer Dampfturbine im Bereich des Frischdampf-Eintritts in die Tur binenbeschaufelung durch Zuführung von Kühldampf, für den ein nach einem Regelventil abgezweigter Teil des Frischdampfes nach einer Temperaturabsenkung verwendet wird, dadurch gekennzeich net, dass der abgezweigte Teil des Frischdampfes einen Wärmetausch (5) durchströmt, der in einen Austrittsstutzen des Hochdruckteils der Turbine (9) oder in eine daran anscnliessende Leitung eingebaut ist, und hierauf als Kühldampf einem den Rotor (4) umsehliessenden Ringraum (7) zugeführt wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (7) durch Labyrinthdichtungen (8) abgeschlossen ist, silber die der Kühldampf dem Schaufelkanal der Turbine zuströmt.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühldampf frühestens nach der ersten Schaufelpeihe in den Schaufelkanal strömt.
DE19712140490 1971-07-26 1971-08-12 Einrichtung zur kuehlung des rotors einer dampfturbine Pending DE2140490A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0088944A1 (de) * 1982-03-16 1983-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Axial beaufschlagte Dampfturbine, insbesondere in zweiflutiger Ausführung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0088944A1 (de) * 1982-03-16 1983-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Axial beaufschlagte Dampfturbine, insbesondere in zweiflutiger Ausführung
DE3209506A1 (de) * 1982-03-16 1983-09-22 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Axial beaufschlagte dampfturbine, insbesondere in zweiflutiger ausfuehrung

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