DE3628058A1 - Verfahren zum anfahren einer dampfturbine aus dem kalten zustand - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeenergietech­ nik, insbesondere Verfahren zum Anfahren von Dampfturbinen aus dem kalten Zustand.

Besonders zweckmäßig ist das erfindungsgemäße Anfahr­ verfahren für sowohl neu zu entwerfende als auch im Betrieb befindliche Dampfturbinen einzusetzen, die zur Er­ zeugung elektrischer Leistung bestimmt sind.

Es ist ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zustand bekannt, bei dem zuerst die Dicht­ heit der Vakuumanlage durch Ausfüllen ihres Kondensators mit Wasser mit einer vorhergehenden Verstärkung der Kon­ densatorstühle in der Zeitperiode vor dem Kesselanheizen geprüft wird. Nach der Dichteprüfung der Vakuumanlage wird das Wasser aus dem Kondensator herausgeleitet und der Kon­ densator von den Zusatzstühlen befreit. Hiernach wird die Läuferdurchdrehvorrichtung angefahren, ein Vakuum im Kon­ densator erzeugt und eine teilweise Steigerung der Dreh­ zahlen erreicht. Bei Teildrehzahlen wird eine durch­ wärmung von Läufern und Zylindergehäusen mit aus dem Kessel zuströmenden Dampf bis auf den Wärmezustand vorge­ nommen, der der oberen Temperaturgrenze der Kaltbrüchig­ keit des Metalls entspricht, aus welchem die Läufer hergestellt sind. Gleichzeitig mit der Durchwärmung wird auch eine mittelbare Kontrolle des Wärmezustandes der Läufer nach der Metalltemperatur von Zylindergehäusen durch­ geführt. Hiernach läßt man den Wellenzug bis auf die Nenndrehzahlen auf Touren kommen (siehe beispielsweise "Wärmemäßige Anleitung zum Anfahren aus unterschiedlichen Wärmezustän­ den und zum Stillsetzen eines Blockaggregats von 300 MW Leistung mit der Turbine K-300-240 LMS", CPO ORGRES, 1975, Moskau, SS. 11 und 12).

Bei diesem Anfahrverfahren wird die Vakuumdichte nur bis zum Höhenstand der Wasserfüllung geprüft. Alle ober­ halb des Wasserfüllstandes befindlichen Bauteile bleiben ungeprüft. Außerdem wird der Wellenzug bei einem solchen Anfahren erst nach beendetem Halten auf Teildrehzahlen bis auf die Nenndrehzahlen gebracht, was die Anfahrzeit des Turbinensatzes wesentlich verlängert und zu erhöhten An­ laßverlusten an Brennstoff führt sowie demzufolge eine unzureichende Erzeugung der elektrischen Leistung während des Laufs mit Teildrehzahlen verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zustand zu entwickeln, bei dem die Durchwärmung von Läufern und Zylindergehäusen, die Bildung eines Vakuums im Kon­ densator und Steigerung der Drehzahlen des Wellenzuges bis auf die Nenndrehzahlen derart verlaufen, daß dadurch die Anfahrzeit des Turbinensatzes wesentlich verkürzt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Ver­ fahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zu­ stand, bei dem Anlassen der Läuferdurchdrehvorrichtung, Bildung eines Vakuums innerhalb des Kondensators, eine Dichteprüfung der Vakuumanlage, eine Durchwärmung von Läu­ fern und Zylindergehäusen durch Zufuhr von Dampf mit Überdruck bis auf den Wärmezustand der Läufer, welcher der oberen Temperaturgrenze der Kaltbrüchigkeit des Metalls der Läufer entspricht, und Erhöhung der Umlauffrequenz des Wellenzugs bis auf die Nenndrehzahl erfolgen, erfindungs­ gemäß nach dem Anlassen der Läuferdurchdrehvorrichtung noch vor der Vakuumbildung innerhalb des Kondensators die Durchwärmung der Läufer und Zylindergehäuse mit aus einer fremden Dampfquelle bei Überdruck zuströmenden Dampf durchgeführt und gleichzeitig die Prüfung der Dichtheit der Vakuumanlage vorgenommen wird, wonach das Vakuum inner­ halb des Kondensators gebildet und die Umlauffrequenz bis auf die Nenndrehzahlen gesteigert wird.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführte Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kalten Zustand ermöglicht eine zusätzliche Stromerzeugung durch eine bedeutende Verkürzung der Anfahrzeit beim Anfahren der Dampfturbine und erlaubt es folglich, auch die Brenn­ stoffverluste während des Anfahrens herabzusetzen.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung, in der ein Teil der wärmetechnischen Schaltung einer Dampfturbi­ ne schematisch dargestellt ist, die Mittel- und Nieder­ druckzylinder mit der Vakuumanlage enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren der Dampf­ turbine soll hier anhand des Anfahrens einer Dampfturbine ausführlich beschrieben werden, die einen Wellenzug 1 mit einem an diesem angeordneten Mitteldruckzylinder und einem Niederdruckzylinder 2 bzw. 3 aufweist (der Kes­ sel und der Hochdruckzylinder sind in der Schaltung nicht mitabgebildet). An den Stirnwänden der Zylinder 2 und 3 sind Außenstopfbuchsen 4 angebracht.

Der Niederdruckzylinder 3 kommuniziert mit einem Kon­ densator 5, welcher seinerseits an den Ejektor 6 ange­ schlossen ist. Der Niederdruckzylinder 3 ist mit Sicher­ heitsventilen 7 ausgerüstet.

Durch den Kondensator 5 wird das mit einer Pumpe 8 über eine Wasserleitung 9 geförderte Wasser hindurchge­ pumpt.

Aus dem Kondensator 5 wird das Kondensat mittels Kon­ densatpumpen 10 über den Stopfbuchsenvorwärmer 11 ausge­ pumpt, der einen eigenen Ejektor 12 besitzt.

Aus dem Stopfbuchsenvorwärmer 11 tritt das Kondensat über die Absperrarmatur 13 in ein Regenerationssystem bzw. Rücklaufsystem des Kondensats durch eine Rohrleitung 14 in den Kondensator 5 zurück.

Das Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches aus den Außen­ stopfbuchsen 4 erfolgt über Rohrleitungen 15 in den Stopf­ buchsenvorwärmer 11.

Der Dampf aus der nicht abgebildeten fremden Dampf­ quelle gelangt über eine Rohrleitung 16 zu den Außen­ stopfbuchsen 4 und durch eine Rohrleitung 17 über eine Absperrarmatur 18 und einen Regler 19 in eine Leitung 20 zur Entnahme des Dampfes aus dem Mitteldruckzylinder 2. Die Stelle des Anschlusses der Rohrleitung 17 an die Lei­ tung 20 liegt zwischen der Absperrarmatur 21 der Dampf­ entnahmeleitung 20 und dem Mitteldruckzylinder 2.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren der Dampf­ turbine aus dem kalten Zustand wird wie folgt durchge­ führt.

Zum Durchwärmen des Wellenzuges 1 und der Zylinder­ gehäuse 2, 3 bei angelassener Wellendurchdrehvorrich­ tung (aus der Zeichnung nicht ersichtlich) wird der Dampf aus einer (nicht abgebildeten) fremden Dampfquelle über die Rohrleitung 16 den Außenstopfbuchsen 4 der Zylinder 2, 3 zugeführt, bei abgestelltem Ejektor 6 werden die Umwälz­ pumpen 8 und die Kondensatpumpen 10 eingeschaltet. Dabei tritt auch der Stopfbuchsenvorwärmer 11 mit seinem Ejektor 12 gleichzeitig mit dem Einschalten der Rücklaufleitung 14 und Öffnen der Absperrarmatur 13 in Funktion.

Somit ist die Vakuumanlage zur Aufnahme des Heiz­ dampfes aus der fremden Dampfquelle vorbereitet. Zur Zu­ fuhr des Dampfes wird zunächst die Absperrarmatur 18 in der Rohrleitung 17 bei geschlossener Absperrarma­ tur 21 geöffnet und durch den Regler 19 ein Gesamtdruck in den Zylinder 2, 3 eingestellt und konstant gehalten, wobei der zulässige Wert dieses Gesamtdrucks durch die Festigkeit des Kondensators 5 bedingt ist. Falls der Ge­ samtdruck den zulässigen Wert übersteigt, sprechen die Sicherheitsventile 7 am Niederdruckzylinder 3 an.

So beginnt die Durchwärmung, in deren Verlauf die in den Zylindern 2, 3 befindliche Luft durch den Dampf in den Kondensator 5 verdrängt wird, während in der ganzen Vakuumanlage der partielle Dampfdruck zunimmt. Sobald der partielle Dampfdruck die Größe des atmosphärischen Drucks übertrifft, geschieht selbsttätig die Prüfung der Dicht­ heit der Vakuumanlage mit dem Dampf. Undichte Stellen wer­ den durch Dampfaustritt aus ihnen ermittelt. Dabei erreicht der partielle Dampfdruck eine konstante Größe.

Da der partielle Dampfdruck im beheizten Mitteldruck­ zylinder 2 maximal ist, kommt die Sättigungstemperatur, die diesem Druck entspricht, der Temperatur der Kaltbrüchig­ keit des Werkstoffes des Läufers in diesem Zylinder 2 nahe.

Während der Durchwärmung wird eine mittelbare Kontrol­ le des Wärmezustandes der Läufer durchgeführt. Die Durch­ wärmung endet, sobald die Metalltemperatur des im Mittel­ druckzylinder 2 untergebrachten Läufers den Wert der Sät­ tigungstemperatur erreicht.

Hiernach wird der Ejektor 6 eingeschaltet und Vakuum im Kondensator 5 gebildet. Nach der erfolgten Vakuumbildung wird das Anheizen des in der Zeichnung nicht mitabgebildeten Kessels für den Kondensator 5 durch­ geführt. Nachdem die erforderlichen Dampfwerte am Eintritt in die Turbine erreicht sind, wird der Dampf aus dem Kes­ sel in den Mitteldruckzylinder 2 geleitet, und man läßt den Wellenzug 1 auf Touren kommen unter vorhergehender Schließung der Rohrleitung 17 durch die Absperrarmatur 18. Da der Wellenzug 1 vor der Beschleunigung auf höhere Dreh­ zahlen durchwärmt wird, kann die Steigerung der Um­ lauffrequenz bis auf Nenndrehzahlen unmittelbar ab der Umlauffrequenz erfolgen, die durch die Läuferdurch­ drehvorrichtung sichergestellt wird, d. h. ohne Verzögerung für die Durchwärmung des Wellenzugs 1 bei dessen Drehung mit Teildrehzahlen.

Claims (1)

1. Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine aus dem kal­ ten Zustand, bei dem Anlassen der Läuferdurchdrehvorrich­ tung, Bildung eines Vakuums innerhalb des Kondensa­ tors (5), eine Dichteprüfung in der Vakuumanlage, eine Durchwärmung von Läufern und Zylindergehäusen (2, 3) durch Zufuhr von Dampf mit Überdruck bis auf den Wärmezustand der Läufer, welcher der oberen Temperaturgrenze der Kalt­ brüchigkeit des Metalls der Läufer entspricht, und Stei­ gerung der Umlauffrequenz des Wellenzugs (1) bis auf die Nenndrehzahlen erfolgen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Anlassen der Läuferdurch­ drehvorrichtung die Durchwärmung der Läufer und Zylinderge­ häuse (2, 3) noch vor der Vakuumbildung innerhalb des Kon­ densators (5) mit dem Dampf durchgeführt wird, der aus ei­ ner fremden Dampfquelle bei einem aus den Festigkeitsbe­ dingungen des Kondensators (5) zulässigen Überdruck zu­ strömt, und gleichzeitig die Dichteprüfung der Vakuumanlage erfolgt, wonach die Vakuumbildung innerhalb des Konden­ sators (5) und Steigerung der Umlauffrequenz des Wellenzugs (1) bis auf die Nenndrehzahlen durchgeführt werden.