DE2231015A1 - Erste stufe einer zweiflutigen niederdruck-dampfturbine grosser leistung - Google Patents

Description

• Erste Stufe einer zweiflutigen Niederdruck-Dampfturbine grosser Leistung Die Erfindung betrifft eine erste Stufe einer zweiflutigen Niederdruck-Dampfturbine grosser Leistung, bei welcher der Dampf gemeinsam für beide Turbinenteile durch einen Ringkanal zwischen den Schaufeiträgern radial nach innen strömt und unter Umlenbwng in die axiale Richtung sich auf die beiden Schaufelkanäle verteilt.
• Bei Dampfturbinen dieser Bauart ist es bekannt, den Dampf zwischen den beiden Schaufelträgern radial zuzuführen, ihn durch einen stillstehenden Umlenkring auf die beiden Turbinenteile aufzuteilen und in die axiale Richtung umzulenken. Die erste Turbinenstufe ist im wesentlichen gleich ausgeführt wie die übrigen Stufen, nämlich mit radial gerichteten Schaufeln. Dabei sind die Schaufeln der ersten Leitreihe mit dem Y?uss im Schaufeiträger und mit dem Kopf im Umlenkring eingesetzt.
• Diese Ausführung weist verschiedene Nachteile auf: Das Erstrekkungsverhältnis der Schaufel länge zur Profilsehnenlänge der ersten Stufe ist im allgemeinen, bedingt durch die Mehrflutigkeit, sehr klein und ungünstig. Die Rand- und Spielverluste sind notwendigerweise relativ gross. - Bei gegebener Geometrie der Endschaufeln und minimaler Baulänge des Rotors wird die Neigung der äusseren Kanal begrenzung gegenüber der Rotorachse desto steiler, Je kürzer die Schaufeln der ersten Stufe sind. Dies hat zunehmende Strömungsverluste zur Folge. Die Schaufellänge der ersten Stufe liesse sich Jedoch nur vergrössern, wenn der Abströmwinkel gleichzeitig verkleinert werden könnte. Dieser liegt aber im allgemeinen bereits an der herstellungsmässig möglichen unteren Grenze. - Herstellung und Montage des Umlenkringes verursachen beträchtliche Kosten, ohne eine wesentliche Verbesserung der Strömung durch die Anordnung des Umlenkringes zu gewährleisten. - Ein relativ grosser. Axialabstand zwischen den Leitreihen der beiden ersten Stufen ist unvermeidlich, was zu entsprechenden Strömungsverlusten durch Wandreibung an den Schaufelträgern und am Umlenkrlng führt und die nowendige Stüvzlange des Rotors vergrossert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verbesserung des Stufenwirkungsgrades zumindest der ersten Stufe einer zweiflutigen Niederdruck-Dampfturbine den axialen Abstand zwischen den beiden Turbinenteilen zu verkleinern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine für, beide Turbinenteile gemeinsame erste Leitreihe mit axial gerichteten Schaufeln im Strömungsweg des radial zuströmenden Dampfes, und durch erste Laufreihen in beiden Turbinenteilen mit radial gerichteten Schaufeln im Strömungsweg des in die axiale Richtung umgelenkten Dampfes.
• Durch die Vereinigung der beiden ersten Leitreihen und ihre Anordnung an einer Stelle, wo sie keinen zusätzlichen Platz benötigen, wird an axialer Rotorlänge gespart. Da nur mehr eine Leitreihe von ungefähr doppelter Länge vorhanden ist, werden die Rand-und Spielverluste vermindert sowie die Montagearbeit herabbesetzt. - Im Ringkanal erfolgt eine Teilexpansion, was wegen der Volumenvergrösserung zu einer Verlängerung der Laufschaufeln der ersten Reihe führt. Dies ergibt eine flachere Kanalkontur, das Erstreckungsverhältnis der Schaufel länge zur Profilsehnenlänge wird grösser und daher günstiger und die Randverluste auch der Laufreihe werden relativ kleiner. - Der Umlenkring ist überflüssig, demgemäss entfallen auch die Verluste, die durch den dampfgefüllten Hohlraum zwischen Welle und Umlenkring bewirkt werden, und die Wellenkontur wird einfacher, was Einsparungen beim Ueberdrehen der Welle bringt.
• - Es wird eine Reihe von freien huslegungsparametern gewonnen, so können z.B. Leit- und Laufsebaufellänge im wesentlichen unabhängig voneinander dinensioniert werden, was einecptimale Gestaltung des Schaufelkanals erlaubt. Dieser Umstand ist besonders bei den wenigstufigen Niederdruckturbinen von Bedeutung.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vcreinfacht dargestellt. Der Dampf strömt in Richtung des Pfeilers 1 radial nach innen durch den Ringkanal 2, der von den beiden Schaufelträgern 3,d' gebildet wird. Er trifft zuerst auf die über den Umfang verteilten Bolzen 4, welche die SchauSelträger in der gewünschten Distanz zusammenhalten. Hierauf durchstromt der Dampf die axial angeordneten Leitschaufeln 5, die in die Schaufelträger eingesetzt sind, und strömt weiter durch den Ringkanal 2, der durch Erweiterung in den Ringraum 6 übergeht, welcher frei von allen Einbauten ist. Hier wird der Dampf nach beiden Seiten in die axiale Richtung umgelenkt und trifft auf die Schaufeln 7,7' der ersten Laufreihe, die in die glatte Welle Labyrinthe eingesetzt und durch diel4, 14' gegen die Schaufelträger 3 bzw. )' abgedichtet sind. Auf seinem Strömungswege erfährt der Dampf zwischen den Leitschaufeln 5 und den Laufschaufeln 7,7' eine Teilexpansion, die 20 % oder mehr des Stufengefälles betragen kann.
• Der Abstand der Schaufelträger kann auch durch die Leitschaufeln selbst gehalten werden, doch bietet deren starrer Einbau gewisse Schwierigkeiten. Es ist zweckmässiger, sie frei dehnbar einzusetzen oder nur in einem Schaufelträger 3' mit dem Stahldraht 17 zu fixieren und im anderen Schaufeiträger 3 axial verschiebbar zu machen, wie es für das in'der Zeichnung rechte Ende der Leitschaufel 5 angedeutet ist. Auch ist es vorteilhaft, die Leitschaufeln möglichst nahe der Welle anzuordnen, um den Strömungsweg bis zu den ersten Laufreihen zu verkürzen und damit die Reibungsverluste zu verkleinern.
• Der Dampf tritt mit einer relativ geringen Geschwindigkeit in das Leitrad ein, wobei die Strömung im wesentlichen radial ist.
• Bei der Umlenkung des Dampfes im Leitrad entsteht ein spezifischer Drallstrom, der im Ringkanal längs einer Stromlinie annähernd konstant bleibt. Es ist von Vorteil, einen derartigen spezifischen Drallstrom zu erzeugen, dass die UmSangkomponente der Strömungsgeschwindigkeit an der Welle ungefähr gleich deren Umfangsgeschwindigkeit ist, wodurch die Reibungsverluste an der Welle zu einem Minimum werden.
• Zum Fixieren der Staulinie in die Symmetrieebene zwischen den beiden Turbinenteilen 9,9', die mit den Laufsehaufeln 7,7' beginnen, kann der Wellenkamm 10 vorgesehen werden. Falls die Stabilität der Strömung im Ringkanal 2 problematisch ist, hilft u.U. der Führungsring 11, der in der Mitte der Leitschaufeln 5 angebracht ist und zweckmässigerweise eine strömungsgünstige Form hat. Er erzeugt eine Totwasserzone 12, welche den Danipf in zwei Teilströme trennt und so dessen Aufteilung auf die beiden Turbinenteile erleichtert.

Claims (7)

1. Patentansprüche

   g Erste Stufe einer zweiflutigen Niederdruck-Dampfturbine grosser Leistung, bei welcher der Dampf gemeinsam für beide Turbinenteile durch einen Ringkanal zwischen den Schaufelträgern radial nach innen strömt und unter Umlenkung in die axiale Richtung sich auf die beiden Schaufelkanäle verteilt, g e -k e n n z e i c h n e t durch eine für beide Turbinenteile (9,9') gemeinsarreerste Leitreihe mit axial gerichteten Schaufeln (5) im Strömungsweg des radial zuströmenden Dampfes, und durch erste Laufreihen in beiden Turbinenteilen (9,9') mit radial gerichteten Schaufeln (7,7') im Strömungsweg des in die axiale Richtung umgelenkten Dampfes.
2. 2. Erste Stufe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einbautenfreien Ringraum (6) zwischen den Leitschaufeln (5) und den Laufsohaufeln (7,7').
3. 3. Erste Stufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (5) in die Schaufelträger (5,5') eingesetzt sind.
4. 4. Erste Stufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelträger (),3') durch einen Kranz von distanzierenden Bolzen (4) zusammengehalten sind.
5. 5. Erste Stufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (5) in mindestens einem Schaufel träger f3,1') axial verschiebbar sind.
6. 6. Erste Stufe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wellenkamm (lo) in der Mitte zwischen den beiden Turbinenteilen (9,9').
7. 7. Erste Stufe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Führungsring (11) mit strömungsgünstigem Querschnitt in der Mitte der Leitschaufeln (5).