DE2159870A1

DE2159870A1 - Steam turbine casing

Info

Publication number: DE2159870A1
Application number: DE19712159870
Authority: DE
Inventors: Earl Hallenbeck New York N.Y. Brinkman (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-12-14
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1972-06-29
Also published as: CH541714A; GB1319387A; FR2118567A5; CA943353A; US3659956A

Description

Anmelder: General Electric Company, Schenectady, New York, USAApplicant: General Electric Company, Schenectady, New York, USA

DampfturbinengehäuseSteam turbine casing

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dampfturbinengehäuse, insbesondere auf eine Konstruktion zur Befestigung stationärer Düsenkammern in einem Dampfturbinengehäuse, damit relative thermische Bewegungen zwischen den einzelnen Teilen möglich sind, wenn heißer Dampf über eine Einströmungsleitung in die Düsenkammer geleitet wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine verschweißte Einströmungsleitung -und Düsenkammerkonstruktion für von einem Kernreaktor erzeugten Dampf.The invention relates to a steam turbine casing, in particular to a construction for fastening stationary nozzle chambers in a steam turbine housing, so that relative thermal movements between the individual parts are possible when hot Steam is passed into the nozzle chamber via an inflow line. Continue to refer the invention is based on a welded inflow line and nozzle chamber construction for steam generated by a nuclear reactor.

Die Schwierigkeiten bei der Zuführung von Dampf von einem Dampf-Generator oder einem-Nacherhitzer in ein stationäres Düsengehäuse sowie die Sch wierigkeiten bei der Zuführung von Dampf auf die sich drehenden Schaufelblätter mittels kreisbogenförmiger Düsenkammern sind im Dampfturbinenbau allgemein bekannt. Bekannte Konstruktionen weisen Einrichtungen zur thermischen Dehnung und Kontraktion der Dampfentströmungsleitung bezüglich des Turbinengehäuses in Form von Manschetten oder Wülsten, Ausdehnungsrohrleitungen oder -Schleifen oder auch mehrerer ringförmiger, verschiebbarer Verbindungsstücke auf. Die Schwierigkeit besteht hierbei immer darin, ein Rohr oder eine Leitung durch eine Öffnung in dem Dampfturbinengehäuse (oder durch zwei Öffnungen, wenn eine Doppelgehäuseausführung vorliegt) zu einer in dem Gehäuse untergebrachten Düsenkammer zu führen. Hierbei müssen dann Einrichtungen zur Abdichtung der Öffnung um das Rohr vorgesehen sein, um auf diese Weise eine thermische Ausdehnung und Kontraktion der Düsenkammer bezüglich desThe difficulties in supplying steam from a steam generator or a reheater in a stationary nozzle housing as well as the difficulties with the supply of steam on the rotating blades by means of circular arc-shaped nozzle chambers are well known in steam turbine construction. Known constructions have facilities for thermal expansion and contraction of the steam discharge line with respect to the turbine housing in the form of collars or beads, expansion pipes or - Loops or several ring-shaped, movable connecting pieces. the The difficulty here is always to pass a pipe or line through an opening in the steam turbine casing (or through two openings if a double casing design present) to lead to a nozzle chamber housed in the housing. Here means must then be provided to seal the opening around the pipe in order to this way a thermal expansion and contraction of the nozzle chamber with respect to the

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Gehäuses zu schaffen und die Düsenkammer in dem Gehäuse zu halten bzw. zu stützen.To create housing and to hold or support the nozzle chamber in the housing.

Obwohl bereits viele Konstruktionen zur Durchführung der vorerwähnten Funktionen bekannt sind, so daß die Teile später wieder auseinander genommen werden können, hat das Aufkommen von Kernreaktoren zur Erzeugung von Energie zur Dampfherstellung dazugeführt bzw. es wünschenswert erscheinen lassen, aus einem Stück bestehende oder verschweißte Konstruktionen zu verwenden, um dadurch das mögliche Eindringen von Dampf in das Kraftwekr durch Lecks zu verhindern. Es sind daher auch schon verschweißte Konstruktionen vorgeschlagen worden, bei diesen bekannten Ausführungen liegen aber die Schweißstellen oder Schweißnähte an stark beanspruchten oder unzugänglichen Stellen, wo eine gerade beginnende Riß- oder Bruchbildung nicht ohne weiteres festgestellt werden kann.Although already many constructions to carry out the aforementioned functions are known, so that the parts can be taken apart again later, this has The advent of nuclear reactors for the generation of energy for steam production was added or make it appear desirable, one-piece or welded To use constructions to thereby prevent the possible penetration of steam into the power station by preventing leaks. Welded constructions have therefore already been proposed been, but in these known designs are the welds or Weld seams in heavily used or inaccessible places where a just beginning The formation of cracks or fractures cannot easily be determined.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dampfturbinengehäuse mit einer sichereren und besseren, verschweißten Einströmungsrohr- und Düsenkammerkonstruktion zu schaffen. Weiterhin soll die Erfindung eine bessere verschweißte Stoßverbindung zur Halterung der Dampfturbinen-Düsenkammer schaffen, bei der thermische Bewegungen bezüglich des Gehäuses ohne Überbeanspruchung der Schweißstelle oder Schweißnaht möglich sind.The object of the invention is therefore to provide a steam turbine housing with a safer and create better welded inflow tube and nozzle chamber construction. Farther The invention aims to provide a better welded butt joint for holding the steam turbine nozzle chamber create in which thermal movements with respect to the housing are possible without overstressing the weld or weld seam.

Gemäß der Erfindung ist ein speziell ausgebildetes Flanschteil mit der Turbinengehäuse-Öffnung vorgesehen, Das Flanschteil stellt einen Teil der Ausdehnungsrohrschleife dar und weist einen Teil des Dampfeinströmungsrohrs selbst auf. Das zur Düsenkammer führende Rohr ist an der radial verlaufenden Innenkante des Flanschteils mittels einer innen liegenden Schweißnaht angebracht, während die Dampfzuführungsleitung mit der radial verlaufenden Außenkante des Flanschteils mittels einer außen legenden Schweißnaht verbunden ist.According to the invention, there is a specially designed flange part with the turbine housing opening provided, the flange part is part of the expansion pipe loop and comprises part of the steam inflow tube itself. The pipe leading to the nozzle chamber is on the radially extending inner edge of the flange part by means of an inner one Weld seam attached while the steam supply line with the radially extending The outer edge of the flange part is connected by means of an external weld seam.

Die Erfindung schafft also ein Dampfturbinengehäuse, bei dem die Einströmungsleitung und die Düsenkammer derart verschweißt sind, daß efne nachgiebige Halterung für die Düsenkammer geschaffen ist. Die nachgiebigen Teile der Konstruktion, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, befinden sich an einer frei zugänglichen Schweißstelle; die Hauptschweißnaht, die die Düsenkammer mit dem Turbinengehäuse verbindet, ist so angeordnet, daß ein Eindringen von Dampf in das Kraftwerk durch Lecks, sollte ein derartiger Fehler einmal auftreten, unterbunden ist.The invention thus creates a steam turbine housing in which the inflow line and the nozzle chambers are welded such that a resilient support for the nozzle chamber is created. The flexible parts of the construction, the high loads are exposed to a freely accessible welding point; the main weld, which connects the nozzle chamber with the turbine housing is arranged so that a Ingress of steam into the power plant through leaks, should such a fault occur, is prevented.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:Further advantages and details of the invention are based on the following description explained in detail in conjunction with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht des oberen Teils einer Gegenstrom-Dampfturbine, Fig. 2 eine Ansicht der oberen Hälfte des Turbinengehäuses in Fig. 1 in axialer Richtung entlang der Linien 11-11, undFig. 1 is a vertical sectional view of the upper part of a countercurrent steam turbine, FIG. 2 shows a view of the upper half of the turbine housing in FIG. 1 in the axial direction along lines 11-11, and

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer der in Fig₀ 1 und 2 dargestellten, verschweißten Stoßstellen,,3 is an enlarged sectional view of one of the _{welded joints shown in FIGS. 0} 1 and 2,

In Fig. I ist die Erfindung anhand einer Gegenstrom-Dampfturbine mit einteiligem Gehäuse dargestellt; selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Konstruktion auch bei einfachen Dampfturbinen ohne Gegenströmung sowie gewünschtenfalls auch für die Innengehäuse von Dampfturbinen mit doppeltem Mantel verwendbar,, Das in Fig. 1 dargestellte Turbinengehäuse 1 wird mit Dampf über vier Einströmungsleitungen versorgt, von denen eine mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist. Ein Rotor 3 mit Turbinenschaufe!stufen 4 ist drehbar in dem Gehäuse 1 untergebracht. Weiterhin sind mehrere feststehende Turbinenleitstufen 5 in dem Gehäuse untergebracht, mittels denen die Dampfströmung über die Turbinenschadfaln 4 geleitet wird.In Fig. I the invention is based on a countercurrent steam turbine with a one-piece housing shown; of course, the construction according to the invention is also with simple Steam turbines without counterflow and, if desired, also for the inner casing can be used by steam turbines with a double jacket, the turbine housing shown in FIG 1 is supplied with steam via four inflow lines, one of which is connected to the Reference numeral 2 is designated. A rotor 3 with turbine blades! Stages 4 is rotatable in the Housing 1 housed. Furthermore, there are several fixed turbine nozzle stages 5 in the Housed housed, by means of which the steam flow passed over the turbine damage 4 will.

In dem Gehäuse ist eine Düsenkammer 6 untergebracht und so mit diesem verbunden, daß sie Dampf von jeder der Einströmgungsleitungen 2 aufnehmen kann. Die Düsenkammer in Fig. 1 ist eine doppelseitige oder eine Ausführung mit Rückführung, obwohl,genauso gut eine Ausführungsform mit nur einer Strömungsrichtung verwendet werden könnte, die die Strömung nur in axialer Richtung leitet.A nozzle chamber 6 is housed in the housing and is connected to it in such a way that it can absorb steam from each of the inflow ducts 2. The nozzle chamber in Fig. 1 is a double-sided or recirculating type, though, as well as one Embodiment with only one direction of flow could be used, which is the flow only conducts in the axial direction.

Gemäß der Erfindung enthält ein aus einem Stück bestehendes Flanschteil 7, daß außerhalb des Gehäuses von einer einteiligen Ausdehnungsrohrleitung 8 abgesetzt ist, die Öffnung im Gehäuse 1 _β According to the invention, a one-piece flange part 7, which is offset outside the housing by a one-piece expansion pipe 8, the opening in the housing 1 _β

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Ansicht in axialer Richtung in Fig. 2 beschrieben. Die obere Hälfte des Gehäuses 1 ist mit zwei Einströmungsrohren 2 mit entgegengesetzt ausgerichteten, angeflanschten Anschlußstücken 9 für die Dampfzuführungsleitung versehen. Die untere, nicht dargestellte Hälfte des Gehäuses 1 ist entsprechend ausgeführt und weist ebenfalls zwei Einströmungsleitungen auf.Further details of the invention are based on the view in the axial direction in Fig. 2 described. The upper half of the housing 1 is provided with two inflow pipes 2 oppositely aligned, flanged connection pieces 9 for the steam supply line Mistake. The lower, not shown half of the housing 1 is designed accordingly and also has two inflow lines.

Jede der Düsenkammern 6 ist so ausgelegt, daß der Dampf in einem Bogen von 90 , in der vorliegenden Ausführungsform in entgegengesetzten Richtungen, geleitet wird _p Die Einzelheiten der Düsenkammer 6 sind nicht Gegenstand der Erfindung, außer, daß sie von einem Rohrteil 10 gehalten und über dieses Teil versorgt wird. Weitere Einrichtungen zur Halterung der Düsenkammer, beispielsweise Ansätze 11, können vorgesehen sein, um Bewegungen in axialer oder anderen Richtungen zu unterbinden, wohingegen thermische Bawegungen oder Verschiebungen möglich sind.Each of the nozzle chambers 6 is designed so that the steam is led in an arc of 90, in the present embodiment, in opposite directions _p The details of the nozzle chamber 6 the subject are not the invention other than that they held by a tubular part 10 and this part is supplied. Further devices for holding the nozzle chamber, for example extensions 11, can be provided in order to prevent movements in axial or other directions, whereas thermal movements or displacements are possible.

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Die Öffnung durch das Turbinengehäuse 1 weist ein nach außen abgebogenes Flanschteil mit einem äußeren Umfangsrand 12 und einem inneren Umfangsrand 13 auf. Das Flanschteil 7 stellt ein Bestandteil des Gehäuses 1 dar und ist so ausgebildet, daß es ein leicht ge% bogenes Wandteil 8 des aus einem Stück bestehenden Gehäuses einschließt, das von der Mitte des Flansches 7 abzweigt und so angeordnet ist, daß es als eine auf Biegung beanspruchbare Stelle oder eine Ausdehnungsrohrschleife oder -Leitung dient. Das Teil 7 zwischen den Rändern 12 und 13 dient als Zwischenteil der Dampfteinströmungsleifung zu der Düsenkammer 6,The opening through the turbine housing 1 has an outwardly bent flange part with an outer peripheral edge 12 and an inner peripheral edge 13. The flange part 7 is part of the housing 1 and is designed so that it includes a slightly ge% curved wall part 8 of the one-piece housing which branches off from the center of the flange 7 and is arranged so that it is on as one Bending stressable point or an expansion pipe loop or line is used. The part 7 between the edges 12 and 13 serves as an intermediate part of the steam inflow line to the nozzle chamber 6,

Weitere Einzelheiten sind der vergrößerten Darstellung in Fig. 3 zu entnehmen, wo eine typische Stoßstelle dargestellt ist„ Es ist selbstverständlich, daß die dargestellten Wandstärken für eine große Wandturbine in der Größenordnung von 7,5 cm (3") und der Innendurchmesser der dargestellten Öffnung in der Größenordnung von 6P cm (2") liegen können. Das Flanschteil 7 ist maschinell aus einem einteiligen Rohguß-Gehäuseteil hergestellt,, Die Ausdehnungsrohrschleife 8 ist in Form eines nach außen gebogenen Wandteils^v14 mit einem entsprechendem Radius, z.B. in der Größenordnung von 12,5 cm (5") ausgebildet, dann etwas verdünnt und nach innen in Form des Wandteils 15 auf die Öffnung zu gebogen. Die zylindrische Oberfläche der Innenseite des Flanschteils 7 ist maschinell für den Dampfdurchlaß bearbeitet; die Innen- und Außenkanten 12 und 13 sind für die Aufnahme von Schweißgut vorbereitet. Further details are shown in the enlarged view in FIG. 3 where a typical joint is shown "It is to be understood that the wall thicknesses shown for a large wall turbine in the order of 7.5 cm (3") and the inner diameter of the opening shown can be on the order of 6P cm (2 "). The flange part 7 is machined from a one-piece raw cast housing part, the expansion pipe loop 8 is in the form of an outwardly curved wall part ^v 14 with a corresponding radius, for example on the order of 12.5 cm (5 "), then slightly thinned and bent inwardly towards the opening in the form of the wall part 15. The cylindrical surface of the inside of the flange part 7 is machined for the passage of steam, the inner and outer edges 12 and 13 are prepared to receive weld metal.

Nachdem das Ende des Düsenrohrs 10 in die richtige Lage bezüglich des Innenrandes 13 gebracht ist, wird eine "three o'clock"-Schweißnaht 16 auf der Innenseite des Rohrs (die im folgenden als "innere Schweißnaht" bezeichnet ist) vorzugsweise mittels einer automatischen Unterpulver-Schweißeinrichtung ausgeführt.After the end of the nozzle tube 10 is in the correct position with respect to the inner edge 13 is brought, a "three o'clock" weld 16 is made on the inside of the pipe (the hereinafter referred to as "inner weld seam") preferably by means of an automatic Executed submerged arc welding device.

Nachdem die innere Schweißnaht 16 gereinigt und einwandfrei befunden ist, wird das Einströmungsrohr 2 auf den Außenrand 12 des Flanschteils 7 ausgerichtet und von der Außenseite des Rohrs her eine Schweißnaht oder eine "äußere Schweißung¹¹ 17 durchgeführt, womit der Zusammenbau beendet ist. Die fertigen Schweißnähte oder Verschweißungen 16 und 17 sind bekanntlich breiter auf der Seite, von der her sie ausgeführt sind. Die durch die Wärme beeinflußte Schweißzone 16 erstreckt sich somit nicht in die Ausdehnungsrohrleitung 8, da die Schweißnaht an der Verbindungsstelle 16a in einigem Abstand von der Ausdehnungsschleife 8 liegt.After the inner weld 16 has been cleaned and found to be faultless, the inflow pipe 2 is aligned with the outer edge 12 of the flange part 7 and a weld or an "outer weld ¹¹ 17 is carried out from the outside of the pipe, thus completing the assembly. The finished welds or, as is known, welds 16 and 17 are wider on the side from which they are made .

Im Betrieb findet die Ausdehnung und Kontraktion des zur Düsenkammer führenden Rohrteils 10 bezüglich des Turbinengehäuses 1 in Form einer Biegebeanspruchung in der Ausdeh-The expansion and contraction of the pipe part leading to the nozzle chamber takes place during operation 10 with respect to the turbine housing 1 in the form of a bending stress in the expansion

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nungsschleife 8 statt. Der bei weitem am meisten beanspruchte Teil der Expansionsleitung weist ursprüngliches Gehäusemetall auf und ist frei von den durch Wärme beeinflußten Schweißzonen 16 und 17.loop 8 takes place. By far the most stressed part of the expansion line has original case metal and is free from those affected by heat Welding zones 16 and 17.

Die innere Schweißnaht 16 ist in einem geraden Teil der Rohrleitung zu* Düsenkammer im Abstand von den stärker belasteten Teilen der Ausdehnungsrohrschleife 8 angeordnet. Sollte an der inneren Schweißung 16 ein Defekt auftreten, so strömt der Dampf durch die undichte Stelle in das Innere des Gehäuses 1 und nicht in das Kraftwerk, wie es bei vielen bisher ausgeführten Konstruktionen der Fall sein würde.The inner weld 16 is in a straight part of the pipeline to * the nozzle chamber arranged at a distance from the more heavily loaded parts of the expansion pipe loop 8. Should a defect occur at the inner weld 16, the steam flows through the leak in the interior of the housing 1 and not in the power station, as is the case with many previously executed constructions would be the case.

BeimEinströmen in die Düsenkammer strömt der Dampf von dem Einströmungsrohr 2 durch das Flanschteil 7', das ein Teil des Gehäuses selbst ist, bevor es in das Rohrteil 10 strömt. Irgendwelche thermischen Beanspruchungen, die an dieser kritischen Verbindungsstelle auftreten können, sind damit wieder in dem Gehöusemetall angeordnet und nicht in einer durch Wärme beeinflußten Schweißzone „When flowing into the nozzle chamber, the steam flows from the inflow pipe 2 through the Flange part 7 ', which is part of the housing itself, before it flows into the pipe part 10. Any thermal stresses occurring at this critical junction can, are thus arranged again in the housing metal and not in one welding zone influenced by heat "

Claims

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Claims

.! Steam turbine housing with a nozzle chamber accommodated in the interior of the housing, characterized by a flange part (7) which forms a unit with the housing (1) and has inner and outer annular edges (12, 13), which has an opening in the housing (1) limited, by a pipe part (10) protruding from the nozzle chamber for supplying the steam to the nozzle chamber (6), which is connected to the inner edge (13) of the flange part (7) by means of an internal weld seam (16), and by a steam Inflow pipe (2) which is connected at one end to the outer edge (12) of the flange part (7) by means of an external weld seam (17), so that the inflow pipe (2), the flange part (J) and the pipe part (10) form a steam inflow channel to the nozzle chamber (6).

2. Steam turbine housing according to claim 1, characterized in that the flange part (7) by means of a curved connecting wall part (14, 15) from the wall of the turbine housing (1) is bent outward so that it serves as an expansion pipe loop (8) for the steam inflow channel.

3. Steam turbine housing according to claim 1, characterized in that the flange part (7) approximately in the middle of the turbine housing (1) by means of a one-piece wall part curved cross-section is connected, whereby de connection point of the housing wall part and the flange part (7) is flexible.

4. Steam turbine housing with at least one circular arc-shaped housing arranged in the interior of the housing Nozzle chamber, with lines for supplying the steam to the nozzle chamber from a steam source, characterized by an inflow pipe part (2) which extends outside of the housing (1) and is in communication with the steam source, by a Pipe part (10) which is arranged in the housing and for holding and supplying the nozzle chamber (6) is connected to this, and by an intermediate part (7) which is between the pipe part (10) and the inflow pipe (2) by means of inside (16) and outside (17) sweeping welds is connected, the intermediate part (8) being part of the housing (1) and an opening in the housing (1) limited so that through the intermediate part (7) approximately in the Middle a complete expansion pipe loop (8) is created, the relative displacements between the housing (1) and the feed devices (2,10).

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