DE2164511A1 - - Google Patents

Description

Regeleinrichtung zur Entwässerung von Dampfturbinen

(Die Priorität der USA-Stamraanmeldung Serial Eo. 11-4,000 vom 9.2.1971 wird beansprucht)

Bei Dampfturbinen können Schäden am !Turbinengehäuse und an den Schaufeln auftreten, wenn sich Kondenswasser im Innern der turbine sammelt. Durch dieses Wasser wird das Gehäuse einseitig gekühlt, wodurch thermische Spannungen hervorge- . rufen werden und ein Verziehen des Gehäuses möglich ist. Diese Kondensatansammlung innerhalb der !Turbine tritt solange nicht auf, wie die Turbinenleistung oberhalb eines ν arge ge-*· benen Pegels liegt, da unter normalen Lastbedingungen erhebliehe Dampfmengen durch die Turbine strömen und das !Turbinengehäuse sowie die umliegenden !Teile gleichmäßig auf~ geheizt werden. Bei einer Lastminderung verringert sich aber auch der Dampfdurchsatz..Die dem !Turbinengehäuse zugeführte Wärme wird somit reduziert, so daß das Gehäuse abkühlt und der Dampf kondensieren kann. Üblicherweise treten derartige Kondensationserscheinungen jedoch nur auf, wenn die !Turbine mit weniger als 20 $> Vollast arbeitet.

Bei herkömmlichen !Turbinen ist das Bedienungspersonal.angewiesen, die |5ntwässerungsventile an der !Turbine in einem Lastbereich ton Leerlauf bis 20 # der Vollast zu öffnen. Wenn jedoch das Bedienungspersonal diese Vorschriften nicht beachtet odey sonstwie verhindert ist, kann es leicht zu den beschriebenen Schäden an der Turbine kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, mit der selbsttätig die Entwässerungsventile der Turbine im Gefahrenfall geöffnet werden.

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Die Regeleinrichtung nach der Erfindung besteht dabei darin, daß eine Leistungsineßeinriehtung für die Turbinenleistung und steuerbare Antriebe für die einzelnen Ventile in den Entwässerungsleitungen vorgesehen sind, und daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen Turbinenleistung ventilöffnende Steuersignale von der Leistungsmeßeinriöhtung auf die Ventilantriebe gegeben werden. Damit ist also sichergestellt, daß die Entwässerungsventile selbsttätig ab einer vorgegebenen Minderleistung öffnen. .

Die Ventilantriebe können dabei aus druckluftbetätigten Steuerzylindern mit in die Druckluftzuführungsleitungen eingeschalteten Ventilen bestehen, wobei die Druckluftventile über von der Leistungsmeßeinrichturig angesteuerten Magnetspulenverstellbar sind. Die Leistungsmeßeinrichtung selbst kann aus einem mit dem Turbineninnenraum in Verbindung stehenden und vom Dampfdruck beaufschlagten Druckschalter bestehen. Es ist aber auch möglich, daß die Leistungsmeßeinriehtung abhängig von der abgegebenen Generatorleistung oder von der Drehzahl der Turbine gesteuert ist.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die¹ Dampfturbine ein Außengehäuse 10 und ein Innengehäuse 12 auf. Innerhalb des Innengehäuses 12 ist der Läufer 14 in einem Teilquerschnitt gezeigt. Dieser Läufer ist mit der Hauptwelle 16 verbunden und über nicht näher dargestellte Lager gehalten.

Der Dampf strömt über eine Zuführungsleitung 18 durch einen Dampfkasten 20 in die Turbine ein und beaufschlagt hier den Düsenkasten 22 im Innengehäuse 12. Vom Düsenkasten 22 strömt der Dampf durch die Düsen 24 und dann durch eine erste Schau- :. feletufe 26 sowie eine zweite und dritte Schaufelstufe 28 und 30, bevor er über die Dampfauslässe 32 in den« nicht näher dar-

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gestellten Kondensator abströmt. Den zweiten und dritten Schaufelstufen 28 und 30 stehen die Leitschaufeln mit den entsprechenden Leitschaufelträgern 34 und 36 gegenüber, die voneinander getrennt sind.

Wie bereits erwähnt, ist es höchst unerwünscht, daß bei einer derartigen Turbine sich Kondenswasser am Boden des Innengehäuses 12 sammelt, wobei sich insbesondere in den Kammern zwischen den Leitschaufelträgern 34 und 36 Kondensat ansammeln wird. Wenn jedoch die Leistung unter einen Wert von 20 $> der Nennleistung absinkt, strömt weniger Dampf in die Turbine ein; dadurch wird auch weniger Wärme dem Innengehäuse 12 zugeführt, so daß das Innengehäuse abkühlt und der Dampf kondensiert, wobei sich das Kondensat in den Kammern 38 niederschlägt. Dieses Wasser bedingt eine Abkühlung der unteren Teile des Innengehäuses 12, wodurch sich dieses Gehäuse durch die auftretenden thermischen Spannungen verziehen kann. Dies kann zu einer Verziehung der gesamten Maschine führen, so daß die Gefahr eines Anschleifens der Lauf-Schaufeln an den Leitschaufeln besteht.

Um derartige Kondensatansammlungen zu vermeiden, gehen von den Kammern 38 Entwässerungsleitungen 40 aus, die jeweils mit einem Ventil 42, 44 oder 46 versehen sind. Erfindungsgetnäß sollen diese Ventile nunmehr bei Unterschreiten einer vorgegebenen Last selbsttätig geöffnet werden. Dazu sind für diese Ventile steuerbare Antriebe 48, 50.und 52 vorgesehen, die aus druekluftbetätigten Steuerzylindern bestehen. Selbstverständlich ist auch ein elektrischer oder anders aufgebauter Antrieb möglich. Jeder Zylinder 48, 50 und 52 ist dabei über ein Ventil 54, 56 oder 58 mit einer Drucklüftquelle 60 verbunden.

Unter normalen Betriebsbedingungen, d. h. wenn die Leistung der Turbine über 20 56 der Vollast liegt, sind die Druckluftventile 54, 56 und 58 geschlossen und damit auch die entsprechenden Entwässerungsventile. Wenn jetzt die Leistung

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unter 20 % der Vollast absinkt, sinkt auch der Druck innerhalb des Innengehäuses 12 der Turbine. Dieser Druckabfall kann beispielsweise durch einen Druckschalter 62 ermittelt werden, der Über eine Druckleitung.mit einer der Kammern 38 in Verbindung steht. Dieser Druckschalter 62 kann jedoch auch vom Druck an ;jeder anderen Stelle der Turbine beaufschlagt werden. Wenn nun bei einem Druckabfall dieser Druckschalter 62 schließt, so wird ein elektrischer Kreis, in dem 3 Magnetspulen 64 eingeschaltet sind, geschlossen, so daß dadurch die .Magnete anziehen und die Ventile 54» 56 und 58 geöffnet v/erden. Durch das Öffnen dieser Druckluftventile werden auch die Steuerzylinder 48, 50 und 52 mit Druckluft beaufschlagt, so _v daß sich die Entwässerungsventile 42, 44 und 46 öffnen und das im Innern des Gehäuses 12 niedergeschlagene Kondensat ablaufen kann. Wenn die Turbinenleistung wieder über das vorgegebene Minimum ansteigt, wird dieser Druckanstieg ebenso von dem Druckschalter 62 vermerkt, so daß der Schalter wieder öffnet, die Spulen 64 abschalten und somit auch die Ventile 54, 56 und 58 sowie 42, 44 und 46 schließen.

Zusätzlich ist ein handbetätigter Schalter 66 parallel zum Druckschalter 62 vorgesehen, um eine weitere Sicherheit zu schaffen. ■

ρ Anstelle einer Druckmessung innerhalb der Turbine zur Peststellung einer Leistungsabsenkung ist es auch möglich, externe Leistungsmeßeinrichtungen vorzusehen, wie sie schematisch mit der Einheit 68 angedeutet sind. Diese externen Leistungsmeßeinrichtungen können beispielsweise die abgegebene elektrische Leistung des Generators messen oder drehzahlabhängig von der Welle 16 der Turbine gesteuert werden. In diesen Fällen wird bei einer entsprechenden Leistungsabsenkung das Relais 70 geschlossen, so daß ebenfalls die Spülen 64 anziehen, wodurch die Ventile 42, 44 und 46 in der beschriebenen Weise öffnen.

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Mit der beschriebenen Regeleinrichtung ist eine sichere und selbsttätig wirkende Entwässerung der Turbine gewährleistet. Es ist aber auch möglich, eine derartige Regeleinrichtung nicht nur zum Entwässern des Turbineninnengehäuses, sondern auch zur Entwässerung der Dampfzuführungsleitung oder der Zwischenüberhitzerleitungen zu verwenden.-

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1.^Regeleinrichtung zur Entwässerung Von Dampfturbinen mit

   ^-^ mindestens einer ventilgesteuerten Entwässerungsleitung, die vom Innengehäuse der Turbine ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsmeßeinrichtung' (62) fiir die !Eurbinenleistung und steuerbare Antriebe (48, 50, 52) für die einzelnen Ventile (42, 44, 46) in den Entwässerungsleitungen..(40) vorgesehen, sind und daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen. Turbinenleistung ventilöffnende Steuersignale von der Leistungsraeßeinrichtung '(62) auf die Ventilantriebe (48, 50,. 52) gegeben werden.

   2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilantriebe aus druckluftbetätigten Steuerzylindern (48, 50, 52) mit in die DruckluftZuführungsleitungen eingeschalteten Ventilen (54, 56, 58) bestehen und daß die Druckluftventile (54, 56, 58) über von der leistungsmeßeinrichtung (62) angesteuerten Magnetspulen (64) verstellbar sind.

   5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsmeßeinrichtung aus einem mit dem Turbineninnenraum (12) in Verbindung stehenden und vom Dampfdruck beaufschlagten Druckschalter (62) besteht.

   4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leistungsmeßeinrichtung (68) abhängig von der abgegebenen Generatorleistung ist.

   5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsraeßeinrichtung aus einem Drehzahlmesser besteht.

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