DE2307887A1 - Stroemungsmaschine - Google Patents

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz)

Strömungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, im wesentlichen bestehend aus einem Rotor und einem Gehäuse, deren Teile durch ein heisses Arbeitsmedium während des Betriebes erwärmt werden, und die nach Leistungsabschaltung derselben und Stillsetzung des Arbeitsmediumerzeugers durch Wärmeabgabe an Luft gekühlt werden.

Turbogruppen für den Einsatz in Industrie und zur Energieerzeugung unterliegen einer starken wirtschaftlichen Belastung. D.h. gleichgültig auf Grund welcher Ursache sind von der Seite des Betreibers Stillstandzeiten äusserst unerwünscht und sollten möglichst vermieden werden, sofern sie nicht betriebsnotwendig auftreten.

Im Falle eines Schadens oder einer Revision der Turbogruppe sollren daher im Interesse des Kraftwerks-Betreibers oder

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des Industriewerkes reine "systembedingte Verlustzeiter." vermieden werden. Nach Leistungsabschaltung der Maschine sind aber die wesentlichen Teile derselben, wie Gehäuse, Leitschaufelträger und Rotor derart erwärmt, dass eine Abdeckung oder Oeffnung der Maschine nicht unmittelbar nach der Leistungsabschaltung vorgenommen werden kann.

Je nach Grosse der Strömungsmaschine bzw. der Turbogruppe ergeben sich daraus Verlustzeiten, die aus der Wartezeit bis zu einem, die Oeffnung erlaubenden, Abkühlungsgrad der vorgenannten Teile resultiert.

Bei der Abkühlung der Maschine mit Umgebungsluft ist einerseits wegen der minimalen Strömungsgeschwindigkeit eine geringe Kühlwirkung erzielbar, und andererseits wird durch die auf Grund des natürlichen Zuges in vorgegebener Richtung steinende Luft eine ungleichmässige Kühlung bewirkt. Diese ungleichmässige Kühlung zeigt ihre Auswirkung durch Verkrümmungen der Turbinenbauteile. Dabei kann es leicht zu Schaden an denselben kommen, da die Roteren solcher Strömungsmaschinen während der Abkühlphase dauernd gedreht werden müssen.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin zu sehen ist, einerseits die Verlustzeiten entscheidend zu vermindern

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und dabei Verkrümmungen an den Gehäuse- oder anderen Maschienenteilen weitgehend auszuschliessen.

Die Lösung der Aufgabe ist dadurch ausgezeichnet, dass mittels eines Gebläses eine über Leitbleche zwangsgeführte πΐτ einem verdampfbaren Zusatzmedium angereicherte Luft in das Gehäuse und den Strömungskanal eingebracht wird und das Gehäuse und den Strömungskanal in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums durchströmt.

Durch die zwangsweise Einführung der mit einem verdampfbaren Zusatzmedium angereicherten Kühlluft in das Gehäuse und den Strömungsweg, wird eine gleichmässige Abkühlung der Bauteile der Strömungsmaschine erreicht, wobei die Wartezeit z.B. bei Dampfturbinen-Anlagen bis zur Oeffnung der Turbine auf Grund des verbesserten Kühleffektes um ca. 3-4 Tage verringert werden kann. Durch die Kühlung, ähnlich dem Gegenstromprinzip, werden die weniger heissen Bauteile der Turbine mit relativ kalter, mit Feuchtigkeit angereicherter Luft und die sehr heissen Teile der Turbine mit bereits erwärmter Luft in Berührung gebracht, so dass selbst während der Abkühlung V; arme spannungen oder sogenannte Kälteschocks an den Bauteilen der Turbine weitgehend vermieden werden.

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Eine vorteilhafte Lösung für eine Dampfturbinenanlage ist dadurch gegeben, dass die angereicherte Luft dem Kondensator der Dampfturbinenanlage entnommen wird, wobei die Luft durch Wassereinspritzung nahezu mit Wasserdampf gesättigt ist.

Ohne zusätzlichen Aufwand kann gemäss dieser Einrichtung die Turbine bei Dampfturbinenanlagen sehr rasch abgekühlt werden, da die bereits verhandenen Wasser-Einspritzvorrichtungen am Niederdruckgehäuse in Tätigkeit gesetzt werden und somit im Kondensatorraum einen Wasserschleier erzeugen.

Nachfolgend wird an Hand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispieles der Erfindungsgegenstand näher erläutert, aus der zusammen mit der Beschreibung weitere Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen sind.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Fliesschema einer Dampfturbinenanlage, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den schematisch dargestellten Mitteldruckteil.

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Im Fliesschema der Fig. 1 besteht die Dampfturbinenanlage aus einem Kochdruckteil 1, einem Mitteldruckteil 2 und zwei Niederdruckteilen 3, 3', wobei die nicht dargestellten Läufer der Turbinenteile 1-3' an einer Welle 4 miteinander gekuppelt sind. Dem Hochdruckteil 1 wird über die Leitung 5 Frischdampf zugeleitet. Der aus dem Hochdruckteil austretende Dampf strömt über die Leitung 6 bzw. 6' und den Zwischenüberhitzer 7 zum Mitteldruckteil 2. Dieser ist zweiflutig ausgebildet, so dass zu den beiden Niederdruckteilen 3, 3' jeweils eine Ueberströmleitung 8 bzw. 8' geführt wird. Der Abdampf der Niederdruckteile 3 und 3' wird über eine Zusammenfassungsleitung 9 zum Kondensator 10 geleiter.

Am Kondensator 10 ist ein Stutzen 11 zum Anschluss eines Gebläses 12 vorgesehen. Ferner ist am Kondensatorgehäuse 10 ein Bypass 13 angeschlossen, der mit einem Drosselorgan 14 ausgerüstet ist. Der Bypass 13 ist mit seinem anderen Ende mit der Leitung 6 für den Abdampf des Hochdruckteiles 1 der Dampfturbine verbunden.

In der Dampfzuführleitung 6' zum Mitteldruckteil 2 und auch an der Zuleitung 5 des Frischdampfes zum Hochdruckteil 1 sind verschliessbare Oeffnungen 15 bzw. 15' oder Ventile vorgesehen.

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Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Mitteldruckteil 2
der Dampfturbine, wobei das Gehäuse 17, der Leitschaufelträger 19 und der Läufer 20, sowie die Zudampf- lö bzw. 16' und Abdampfstutzen 18 bzw. 18' schematisch skizziert sind. Für
einander entsprechende Teile wurden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 eingesetzt.

Die Pfeile zeigen den Strömungsweg des mit Feuchtigkeit angereicherten Luftstromes 21 an. Am Gehäuse 17 des Mitteidruckteiles 2 sind ebenfalls Oeffnungen 15" vorgesehen, durch -die der das Aussengehäuse 17 kühlende Anteil des Luftstromes 2"I" entweichen kann. Die Dampfzufuhrleitungen 6 sind über elastisch bzw. dehnfähige, hier nur angedeutete Verbindungen 22 mit dem Leitschaufelträger 19 im Aussengehäuse 17 des Mitteldruckteiles 2 verbunden.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Kühleinrichtung näher beschrieben.

Der von dem Gebläse 12 geförderte Luftstrom wird über den
Stutzen 11 in den Kondensator 10 der abgestellten Dampfturbine eingeblasen. Im Kondensator 12 wird die Kühlluft 21 mit Feuchtigkeit angereichert. Die Feuchtigkeitsaufnahme des Luftstromes 21 wird durch dauernde Wassereinspritzung im

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Niederdruckteil 3 unterstützt, so dass im Innenraum des Kondensators 12 ein Sprühregen hervorgerufen wird.

Der in den Kondensator 10 eingeblasene Luftstrom 21 strömt teilweise über die Zusammenfassungsleitung S zu den Niederdrücken 3, 3' und über die Üeberströmleitung 6 bzw. 8' zum Mitteldruckteil 2 der Dampfturbine. Dabei wercen die Beschaufelungskanäle aller Turbinenteile im Gegenstroin vom Luftstrom 21 durchflossen. An einer geeigneten Stelle der Dampfzufuhrleitung 6' des Mitteidruckteiles 2 der Dampfturbine wird der erwärmte Luftstrom 21 durch die Oeffnungen ins Freie entlassen.

Ein Teilstrcm 21' der Kühlluft fliesst vom Kondensator 10 über den Bypass 13 und die Abdampfleitung 6 zum Abdampfstutzen des Hochdruckteiles 1 der Dampfturbine. In den Bypass 13 wird vorteilhaft ein Drosselorgan 14 eingese-tzt, um das Verhältnis Kühlluftströme 21 und 21' einerseits für der. Hitteldruck- 2 und die Niederdruckteile 3 bzw. 3^f und andererseits für den Hochdruckteil 1 variieren zu können. Die Ströraungswege des Hochdruckteiles werden vom Luftstrom 21' ebenfalls im Gegenstrom durchflossen und gekühlt. Der Teiistrom 21' tritt nach Wärmeaufnahme im Hochdruckteil der Dampfturbine durch Oeffnungen 15' an der Frischdampfleitung

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Auf dem Weg vom Kondensator 10 zu den Oeffnungen 15 und 15' an den Eintrittsseiten der Leitungen 5 und 6 des Hochdruckteiles 1 bzw. des Mitteldurckteiles 2 entzieht die Kühlluft dem Läufer 20 und dem Leitschaufelträger 19 Energie und wird dadurch erwärmt, wobei die Feuchtigkeit abnimmt. Damit an diesem Abkühlungsprozess auch die Aussengehäuse 17 beteiligt sind, werden sowohl am Aussengehäuse des Hochdruckteiles 1 und des Mitteldruckteiles 2 Oeffnungen 15" vorgesehen. Dadurch wird auch zwischen dem Leitschaufelträger 19 und dem Aussengehäuse 17 der einzelnen Dampfturbinenteile ein gerichteter Luftstrom 21" zur Kühlung aufrechterhalten.

Das beschriebene Kühlprinzig gestattet bei geringem Aufwand Kraftwerksblöcke bis zu 1000 MW unmittelbar nach einer Abschaltung aus dem Vollastbetrieb innerhalb 24 bis 30 Stunden soweit abzukühlen, dass der komplette Wellenstrang U sriilgesetzt und mit dem Oeffnen der einzelnen Gehäuse zu Inspektionszwecken begonnen werden kann.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   Γ)Strömungsmaschine, im wesentlichen bestehend aus einem Rotor und einem Gehäuse, deren Teile durch ein heisses Arbeitsmedium während des Betriebes erwärmt werden, und die nach Leistungsabschaltung derselben und Stillsetzung des Arbeitsmediumserzeugers durch Wärmeabgabe an Luft gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Gebläses eine über Leitbleche zwangsgeführte mit einem verdampfbaren Zusatzmedium angereicherte Luft in das Gehäuse und den Strömungskanal eingebracht wird und das Gehäuse und den Strömungskanal in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums durchströmt
2. 2. Strömungsmaschine nach Patentanspruch 1 für eine Dampfturbinenanlage , dadurch gekennzeichnet, dass die angereicherte Luft dem Kondensator der Dampfturbinenanlage entnommen wird, wobei die Luft durch Wassereinspritzung nahezu mit Wasserdampf gesättigt ist.
3. 3. Strömungsmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium einen niedereren Verdampfungspunkt aufweist,

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   Strömungsmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die angereicherte Luft über einen regelbaren Bypass direkt in einen Hochdruckteil einer Strömungsmaschine eingeführt wird.

   Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI & CIE.

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