DE2164511A1 - - Google Patents
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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
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Description
Regeleinrichtung zur Entwässerung von DampfturbinenControl device for the drainage of steam turbines
(Die Priorität der USA-Stamraanmeldung Serial Eo. 11-4,000 vom 9.2.1971 wird beansprucht)(The priority of the United States stamra filing Serial Eo. 11-4,000 from 9.2.1971 is claimed)
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.In the case of steam turbines, damage to the turbine housing and the blades can occur if condensation water collects inside the turbine. This water cools the housing on one side, which causes thermal stresses. and warping of the housing is possible. This accumulation of condensate within the turbine does not occur as long as the turbine output is above a given level, since under normal load conditions considerable amounts of steam flow through the turbine and the turbine housing and the surrounding parts are heated evenly . When the load is reduced, the steam throughput is also reduced. The heat supplied to the turbine housing is thus reduced, so that the housing cools down and the steam can condense. Usually, however, such condensation phenomena only occur when the turbine is operating at less than $ 20> full load.
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.In the case of conventional! Turbines, the operating personnel are instructed to the | 5 drainage valves on the turbine in one Load range ton idle to open 20 # of full load. However, if the operating personnel does not observe these regulations or is prevented in any other way, they can easily do the damage to the turbine.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, mit der selbsttätig die Entwässerungsventile der Turbine im Gefahrenfall geöffnet werden.The present invention is therefore based on the object of creating a control device with which the Turbine drain valves open in the event of danger will.
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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. .The control device according to the invention consists in that a power unit for the turbine power and controllable drives for the individual valves in the drainage pipes are provided, and that valve-opening control signals when a predetermined turbine power is not reached from the power measurement unit to the valve drives are given. This ensures that the drainage valves open automatically when the specified underperformance is reached. .
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.The valve drives can consist of compressed air actuated control cylinders connected to the compressed air supply lines There are valves, the compressed air valves being adjustable via magnetic coils controlled by the power measuring device are. The power measuring device itself can consist of one connected to the turbine interior and pressure switches acted upon by steam pressure. But it is also possible that the power measurement unit is controlled depending on the output generator power or on the speed of the turbine.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.A schematic drawing shows the structure and mode of operation an exemplary embodiment explained in more detail.
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.According to the exemplary embodiment shown, the steam turbine 1 has an outer casing 10 and an inner casing 12. Inside the inner housing 12, the rotor 14 is shown in a partial cross section. This rotor is connected to the main shaft 16 and held by bearings not shown in detail.
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-The steam flows through a feed line 18 through a Steam box 20 enters the turbine and here acts on the nozzle box 22 in the inner housing 12. From the nozzle box 22 flows the steam through the nozzles 24 and then through a first sight:. feletufe 26 and a second and third blade stage 28 and 30, before entering the «not shown in more detail»
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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.provided condenser flows off. The second and third Blade stages 28 and 30 are opposite the guide vanes with the corresponding guide vane carriers 34 and 36, the are separated from each other.
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.As already mentioned, it is highly undesirable for condensation water to collect on the bottom of the inner housing 12 in such a turbine, with condensate collecting in particular in the chambers between the guide vane supports 34 and 36. However, if the power drops below $ 20> the rated power, less steam will flow into the turbine; as a result, less heat is also supplied to the inner housing 12, so that the inner housing cools down and the steam condenses, the condensate being deposited in the chambers 38. This water causes the lower parts of the inner housing 12 to cool down, as a result of which this housing can warp due to the thermal stresses that occur. This can lead to a distortion of the entire machine, so that there is a risk of the rotor blades rubbing against the guide vanes.
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.In order to avoid such accumulations of condensate, drainage lines 40 proceed from the chambers 38, each of which with a valve 42, 44 or 46 are provided. According to the invention should these valves now when falling below a given load can be opened automatically. These are for these valves are provided with controllable drives 48, 50 and 52, which consist of air-operated control cylinders. It goes without saying that it is also electrical or constructed in a different way Drive possible. Each cylinder 48, 50 and 52 is connected to a pressure air source via a valve 54, 56 or 58 60 connected.
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 LeistungUnder normal operating conditions, i. H. when the performance of the turbine is above full load, the compressed air valves 54, 56 and 58 are closed and thus also the corresponding ones Drain valves. If now the performance
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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.If the full load drops below 20 % , the pressure within the inner housing 12 of the turbine also drops. This pressure drop can be determined, for example, by a pressure switch 62 which is connected to one of the chambers 38 via a pressure line. This pressure switch 62 can, however, also be acted upon by the pressure at any other point in the turbine. If this pressure switch 62 closes when there is a pressure drop, an electrical circuit in which 3 solenoid coils 64 are switched on is closed, so that the magnets attract and the valves 54, 56 and 58 are opened / earthed. By opening this compressed air valve and the control cylinders 48, 50 and 52 are supplied with compressed air, so that the v drainage valves 42, 44 and 46 open, and run the deposited inside the housing 12 can condensate. When the turbine output rises again above the predetermined minimum, this pressure increase is also noted by the pressure switch 62, so that the switch opens again, the coils 64 switch off and thus the valves 54, 56 and 58 as well as 42, 44 and 46 close.
Zusätzlich ist ein handbetätigter Schalter 66 parallel zum Druckschalter 62 vorgesehen, um eine weitere Sicherheit zu schaffen. ■In addition, a manually operated switch 66 is provided in parallel with the pressure switch 62 in order to provide additional security create. ■
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.ρ Instead of a pressure measurement inside the turbine for plaguing a power reduction, it is also possible to provide external power measuring devices, as shown schematically with the unit 68 are indicated. These external power measuring devices, for example, the output electrical Measure the power of the generator or be controlled as a function of the speed of the shaft 16 of the turbine. In these cases the relay 70 is closed at a corresponding power reduction, so that the sinks 64 also attract, whereby the valves 42, 44 and 46 open in the manner described.
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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.-With the control device described is a safe and automatic drainage of the turbine guaranteed. But it is also possible not to have such a control device only for draining the turbine inner casing, but also for Drainage of the steam supply line or the reheater lines to use.-
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