DE332959C - Druckstufenturbine mit mehr als einer Druckstufe im Hochdruckteil - Google Patents

Description

Bei mehrstufigen Druckstufenturbinen sind alle Stufen für die gleiche Dampfmenge berechnet, und diese Turbinen erreichen den höchsten Wirkungsgrad bei Vollast, d. h. bei der der Berechnung zugrunde gelegten Dampf menge. Bei Teillast und- Überlast sinkt der Wirkungsgrad, weil zufolge kleinerer bzw. größerer Dampfmenge die Strömungsverhältnisse mit der Ausführung nicht übereinstimmen. Das Absperren der Dampfkanäle der einzelnen Stufen entsprechend der Belastung hat sich als zu kostspielig erwiesen, besonders auch deshalb, weil zufolge des großen Abstandes der Stufen, welcher durch den Einbau der Regelungsorgane erforderlich ist, die Austrittsgeschwindigkeit nach den Stufen verloren geht und dadurch der Wirkungsgrad verschlechtert wird. So ist man dazu übergegangen, nur die erste Druckstufe, auf welche selbst mehrere Geschwindigkeitsstufen (ohne Druckumsetzung) folgen können, zu regeln, was heute besonders bei Geschwindigkeitsstufenturbinen üblich ist.

Die Überlastung der mehrstufigen Druck-Stufenturbinen erfolgt heute durch Zuführung von zusätzlichem Frischdampf in die Niederdruckstufen, für welchen die Dampfkanäle nicht berechnet sind. Der Druck des Frischdampfes fällt auf denjenigen der Stufe, in welche er zugeführt wird, wobei das Wärme-Gefälle der Hochdruckstufen für die zusätzliche Dampfmenge nicht ausgenutzt wird. Es sinkt daher der Wirkungsgrad der Turbine um so mehr, je mehr sie überlastet wird. Bei Geschwindigkeitsstufenturbinen oder bei Drucks tufenturbinen mit nur einer Druckstufe im Hochdruckteil ist es allerdings möglich, Zusatzkanäle für die Überlastung anzubringen, und es wird dann das Hochdruckwärmegefälle mehr öder weniger gut verwertet. Solche Turbinen arbeiten auch bei Überlast vorteilhaft. Es ist aber ferner bekannt, daß Geschwindigkeitsstufen bei mittleren und großen Leistungen einen schlechteren Wirkungsgrad besitzen als Druckstufen; trotzdem finden die Geschwindigkeitsstufen heute im Hochdruckteil vielfach Anwendung, und es dürfte der Grund dazu wohl das günstige Arbeiten bei Überlast sein. Die Verwendung nur einer Druckstufe im Hochdruckteil ist im allgemeinen zufolge des hohen Anfangsdruckes unvorteilhaft, und es wird daher bei Druckstufenturbinen der zusätzliche Frischdampf bei Überlast am Ende der Hochdruckstufen zugeführt unter Verzicht auf eine Ausnutzung des Hochdruckwärmegefälles.

Vorliegende Erfindung ermöglicht nun auch bei Druckstufenturbinen mit mehr als einer Druckstufe im Hochdruckteil eine günstige Dampfausnutzung bei Überlast. Nach der Erfindung wird nämlich bei einer solchen mehl·-

stufigen Dampfturbine, welche neben den für die normale Dampfmenge berechneten Leitkanälen noch Zusatzkanäle aufweist, der durch die Zusatzkanäle geführte Dampf nach Durchströmen einer der ersten Druckstufen nicht unmittelbar durch die folgende Druckstufe geleitet, sondern zuerst nach außen abgelenkt und wieder von außen nach innen einer der folgenden Druckstufen zugeführt. In dieser ίο Stufe kann dann das Wärmegefälle weiter verwertet werden; es können auch mehrere Stufen übersprungen werden. Zwischen zwei Überlaststufen kann ferner ein Absperrorgan eingebaut sein, welches erst bei Überlast geöffnet wird. Fig. ι der beiliegenden Zeichnung zeigt eine Druckstufenturbine mit zwei Druckstufengruppen, wie sie bis heute allgemein üblich ist. Die erste Gruppe (im Hochdruckteil) ist teilweise, die zweite (im Niederdruckteil) voll beaufschlagt. Zur Überlastiing wird Frischdampf aus dem Kanal 1 durch die Umführung 2 der zweiten Stufengruppe zugeführt, das Wärmegefälle der ersten Stufengruppe wird also nicht ausgenutzt.

Fig. 2 zeigt die teilweise Beaufschlagung der ersten Gruppe. Die Leitkanäle sind in Fig. 1 punktiert angegeben, da der Schnitt durch den nicht beaufschlagten Teil gedacht ist.

Fig. 3 und 4 zeigen in einer beispielsweisen Ausführungsform die erste Druckstufengruppe im Sinne vorliegender Erfindung umgeändert. Der Zufluß zum Uberlastkanal der ersten Stufe wird erst freigegeben bei Überlastung der Turbine. Es werden dann die Ventile 3 und 4 geöffnet, und der Frischdampf erhält Zutritt zu den Überlastkanälen; derselbe durchströmt das Ventil 3, den Kasten 5 der ersten Stufe sowie das Laufrad der ersten Stufe; hierauf wird der Dampf abgelenkt, und dieser strömt dann durch den Führungskanal 6 in den Raum 7, durch das Ventil 4 in den Raum 8 und in den Kanal 9 zu dem Überlastkasten 10 der dritten Stufe und schließlich von hier weiter durch das dritte Laufrad zu den Niederdruckstufen. Es ist leicht ersichtlich, daß bis zum öffnen der Ventile 3 und 4 die normalen Dampfkanäle 11 und 12 in keiner Weise durch die Überlastkanäle beeinflußt werden, und daß da- ' her der hohe Wirkungsgrad der Druckstufen gesichert bleibt. Bei Überlast arbeitet der Zusatzdampf in zwei Stufen, und da bei Überlast zufolge Steigen des Druckes vor der Niederdruckgruppe das Wärmegefälle der Hochdruckstufen kleiner wird, so ist es möglich, dasselbe in zwei Stufen wirtschaftlich auszunutzen.

Die zweite Uberlaststufe kann auch weggelassen und der Dampf nach Durchströmen der ersten überlaststufe unmittelbar der Niederdruckgruppe zugeführt werden, sofern es die Verhältnisse gestatten, ebenso kann bei mehreren Stufen im Hochdruckteil der Zusatzdampf mehr als zwei Stufen zugeleitet werden, je nach Bedürfnis. Die Überlastkanäle können auch in mehr als einer Druckstufengruppe angeordnet werden und, sofern es die Verhältnisse - verlangen, in zwei oder mehr Gruppen unterteilt werden, wobei es nicht nötig ist, daß alle Gruppen dieselben Stufen beaufschlagen. Die Erfindung ermöglicht ein wirtschaftliches Arbeiten bei Überlast, sie gestattet aber auch, die Wirtschaftlichkeit bei Teillast zu erhöhen. Wie bereits erwähnt, sind die Leitkanäle einer Druckstufenturbine für die normale, d. h. die Vollastdampfmenge, berechnet. Bei Teillast fällt nun bekanntlich der Admissionsdruck und damit das ausgenutzte Wärmegefälle. Vorliegende Erfindung gestattet nun auch, bei Teillast mit vollem Admissionsdruck zu arbeiten, indem der Hoehdruckteil für eine kleinere Dampfmenge berechnet wird als der Niederdruckteil, und als es der normalen Volllast entspricht, z. B. für 70 Prozent der nominellen Normalleistung. Der Hochdruck arbeitet dann bei 70 Prozent der normalen Belastung am günstigsten und dementsprechend bei allen kleineren Belastungen günstiger als bei Berechnung des Hochdruckteiles für 100 Prozent, weil er mit höherem Druck arbeitet. Sobald die Belastung 70 Prozent übersteigt, wird Frischdampf gemäß vorliegender Erfindung durch Zusatzkanäle den Druckstufen zugeleitet, welche bei 100 Prozent der Belastung voll beaufschlagt sind. Bei Vollast arbeitet dann der Hochdruckteil zufolge der günstigen Führung des Dampfes in den Zusatzkanälen günstig, und da der Niederdruck für 100 Prozent gebaut ist, so wird der Dampfverbrauch bei Volllast auch günstig ausfallen, so daß die Turbine von 70 Prozent bis 100 Prozent Belastung ungefähr denselben guten Dampfverbrauch aufweisen dürfte und so bei allen Belastungen unter Vollast einen besseren als bei den heutigen Ausführungen. Für Überlast wird dann eine zweite Gruppe von Zusatzkanälen angeordnet, um auch da den Vorteil der vorliegenden Erfindung zu genießen.

Die Zufuhr des zusätzlichen Frischdampfes muß nicht unbedingt durch die erste Stufe erfolgen; auch kann die Turbine aus beliebig viel Druckstufen und Druckstufengruppen be- α stehen. Die Betätigung der Zusatzventile kann von Hand oder selbsttätig erfolgen.

Claims (4)

1. Patent- Ansprüche:

   i. Druckstufenturbine mit mehr als einer Druckstufe im Hochdruckteil, bei welcher neben den für dieselbe Dampfmenge berechneten Leitkanälen noch Zusatzkanäle vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Zusatzkanäle geleitete Dampf nach Durchströmen einer der ersten Druckstufen zuerst nach außen abgelenkt

   wird und von außen nach innen einer der folgenden Druckstufen zuströmt.
2. 2. Druckstufenturb'ne nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei vorn Zusatzdampf durchströmten Druckstufen ein Absperrorgan eingebaut ist.
3. 3. Druckstufenturbine nach Anspruch i,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkanäle in mehrere Gruppen unterteilt sind.
4. 4. Druckstufenturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Stufengrappen die einzelnen Stufengruppen für verschiedene Dampfmengen berechnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.