DE4243283A1 - Wirkungsgradverbesserung bei Entnahmekondensationsturbinen durch Entnahmedruckregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wirkungsgradverbesse­ rung an einer Entnahmekondensationsturbine durch Entnahmedruck­ regelung im Kühldampfvolumenstrom des Niederdruckteils der Tur­ bine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Entnahmekondensationsturbinen ist es bekannt, Dampfvolumen­ ströme für Heizzwecke und/oder sonstige chemische Prozesse zwischen Hoch- und Niederdruckteil abzuleiten, wobei der in der Turbine verbleibende Dampf dem Niederdruck-(ND)-Teil zugeführt wird. Es ist üblich, ein steuerbares Drosselventil in die Über­ strömleitung einzufügen. Der abzunehmende Dampfstrom wird durch externe Regelungsvorgänge vorgegeben. Bei bekannten Entnahme­ druckregeleinrichtungen wird der im Entnahmezweig gemessene Ent­ nahmedruck durch Öffnen und Schließen eines Überströmventils auf den Sollwert eingestellt. Steigender Druck gegenüber dem Sole­ wert öffnet, fallender Druck schließt das Überströmventil. Die­ se Regelung setzt voraus, daß der ND-Teil (II) und das Über­ strömventil für den maximal auftretenden Volumenstrom (maximale Dampfmenge und minimaler Entnahmedampfdruck) ausgelegt sein müs­ sen. Daraus folgt, daß der ND-Teil im Normalbetrieb im Teillast­ bereich arbeitet und mit einem reduzierten Wirkungsgrad betrie­ ben werden muß. Dies gilt besonders bei schlechter Teillastver­ halten des dem Hochdruck-(HD)-Teil folgenden Turbinenteils (II), z. B. bei einer Drosselregelung, die mit einem Gefälleverlust verbunden ist, der wiederum einen Verlust an elektrischer Ener­ gie zur Folge hat.

Die Auswirkungen des schlechten Wirkungsgrades verringert das Regelungsverfahren nach DE-PS 31 16 710, bei dem der hinter der Entnahmestelle in der Turbine verbleibende Dampfstrom mit Hilfe der Abdampftemperatur am Ausgang der Niederdruck-Turbine mög­ lichst, gering gehalten und die Abdampftemperatur soweit zuläs­ sig so hoch wie möglich eingestellt wird.

Die im Patent DE-PS 29 32 725 beschriebene Erfindung einer Einrichtung für die Dampfentnahme bei Entnahmekondensationstur­ binen vermeidet die bekannten Nachteile der Drosselwirkung in der Überströmleitung durch eine bauliche Besonderheit des Ven­ tilkörpers, der als massiver, vollkommen symmetrischer Körper mit kleinem Umfang einer nur einfach vorhandenen Ventilsitz­ fläche mit geringfügig größerem Durchmesser als der Durchmesser der Turbinenwelle ausgebildet ist.

Die der Erfindung zugrundeliegend Entnahmedruckregelung unterscheidet sich hinsichtlich der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß wesentlich von bekannten Regelungsverfahren wie folgt:

Der ND-Teil (II) mit dem Überströmventil (2) wird für einen Teillastvolumenstrom ausgelegt. Dieser Auslegungspunkt ist in Abhängigkeit von der Fahrweise der Dampfturbine gewählt. Auf­ grund der Änderungen des Dampfvolumenstromes im ND-Teil einer Entnahmekondensationsturbine ist die Wirkleistung der Turbine in Grenzen veränderlich, da der ND-Teil der Turbine mit gerin­ gerem Dampfvolumenstrom arbeitet, als es seine maximale Dampf­ volumenstromaufnahmefähigkeit zuläßt.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, das Überströmventil im wichtigsten Dauerlastpunkt vollgeöffnet zu betreiben. Bei Volumenströmen kleiner und gleich diesem Lastpunkt unter­ scheidet sich das Verhalten der Turbine nicht wesentlich von einer herkömmlich geregelten Maschine. Bei größeren Volumen­ strömen steigt der Druck vor dem Überströmventil an da es be­ reits 100% geöffnet ist und das Schluckvermögen des ND-Teils für den Auslegungsdruck überschritten ist. Das im Teil (I) zu verarbeitende isotrope Gefälle verringert sich, das Gefälle für Teil (II) erhöht sich. Da der Volumenstrom für beide Tur­ binenteile sich jedoch kaum vom Auslegungsvolumenstrom unter­ scheidet, und auch die Drosselverluste in den Überströmventilen aufgrund der vollen Öffnung gering bleiben, bleibt der Gesamt­ wirkungsgrad der Turbine nahezu unverändert hoch. Lediglich der die Turbine verlassende Entnahmedampfstrom muß mit Hilfe des zusätzlichen Regelventils (3) auf den Sollwert, der an Meßstel­ le (4) gemessen wird, gedrosselt werden. Dies geschieht erfin­ dungsgemäß mit Hilfe der Turbinenregelung im Split-Range-Be­ trieb. Der Turbinenregler öffnet bei steigendem Entnahmedruck zunächst das Überströmventil (2), steigt der Druck auch bei voll geöffnetem Ventil über den Sollwert an, so wird das Regel­ ventil (3) so weit geschlossen, daß der Entnahmesolldruck ein­ gehalten wird. Bei Betriebspunkten unterhalb des Auslegungs­ punktes ist dieses Regelventil (3) 100% geöffnet.

Erfindungsgemäß sind mit der Öffnung des Überströmventils, der Festlegung des Auslegungspunktes und der Einstellung des Regel­ ventils (3) in einem funktionalen Wirkzusammenhang folgende technische Vorteile verknüpft:

• 1. Das Turbinenteil (II) wird für den Bestpunkt ausgelegt, so daß sich für diesen Punkt auch der beste Wirkungsgrad ergibt. Auch bei höheren Lasten bleibt der Wirkungsgrad erhalten. Das Teillastverhalten der Turbine verbessert sich erheblich.
• 2. Die Drosselverluste innerhalb der Maschine sind gering und ab dem Bestlastpunkt annähernd konstant.
• 3. Die Überstromquerschnitte und die Regelventile von Turbinen­ teil (I) zum Turbinenteil (II) werden für einen kleineren Volu­ menstrom ausgelegt. Das führt zu kleineren Querschnitten und geringeren Kosten.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung schematisch dargestellt. In der Zeichnung haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:
I Hochdruck-Turbine (HD-Teil)
II Niederdruck-Turbine (ND-Teil)
1 Regelventil für Frischdampf von Turbinenteil I (HD-Teil)
2 Entnahmedruckregelventil von Turbinenteil II (ND-Teil)
3 Zusätzliches Entnahmedruckregelventil
4 Meßstelle für Entnahmedruckregelung.

Claims (3)

1. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung an einer Entnahme­ kondensationsturbine durch Entnahmedruckregelung mit Hilfe ei­ nes Überströmventils (2) im Turbinen-Niederdruckteil (II), der in Wirkzusammenhang mit dem Überströmventil (2) für einen Teil­ lastvolumenstrom bei einem teilgeöffneten Überströmventil aus­ gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei ansteigendem Druck vor dem Überströmventil (2) des ND-Teils (II) der den HD-Teil (I) der Turbine verlassende Entnahmedampfstrom durch ein Zusatz­ regelventil (3) an der Meßstelle (4) auf den Entnahmesolldruck mit Hilfe der Turbinenregelung eingeregelt und das Überströmven­ til (2) zuerst voll geöffnet und danach das Zusatzregelventil (3) auf den Entnahmesolldruck eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (2) im Auslegungspunkt voll geöffnet ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Regelventil (3) unterhalb des Auslegungspunktes voll geöffnet ist.