DE4243283C2 - Wirkungsgradverbesserung bei Entnahme-Kondensationsturbinen durch Entnahmedruckregelung - Google Patents

Wirkungsgradverbesserung bei Entnahme-Kondensationsturbinen durch Entnahmedruckregelung

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DE4243283C2
DE4243283C2 DE19924243283 DE4243283A DE4243283C2 DE 4243283 C2 DE4243283 C2 DE 4243283C2 DE 19924243283 DE19924243283 DE 19924243283 DE 4243283 A DE4243283 A DE 4243283A DE 4243283 C2 DE4243283 C2 DE 4243283C2
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung an einer Entnahme- Kondensationsturbine durch Entnahmedruckregelung im Kühldampfvolumenstrom des Niederdruckteils der Turbine.
Bei Entnahme-Kondensationsturbinen nach der US-PS 4042809 ist es bekannt, Dampfvolumenströme 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 Überströmleitung einzufügen. Der abzunehmende Dampfstrom wird durch externe Regelungsvorgänge vorgegeben. Bei bekannten Entnahmedruckregeleinrichtungen wird der im Entnahmezweig gemessene Entnahmedruck durch Öffnen und Schließen eines Überströmventils auf den Sollwert eingestellt. Steigender Druck gegenüber dem Sollwert öffnet, fallender Druck schließt das Überströmventil. Diese Regelung setzt voraus, dass der ND-Teil (II) und das Überströmventil für den maximal auftretenden Volumenstrom (maximale Dampfmenge und minimaler Entnahmedampfdruck) ausgelegt sein müssen. Daraus folgt, dass der ND-Teil im Normalbetrieb im Teillastbereich arbeitet und mit einem reduzierten Wirkungsgrad betrieben werden muss. Dies gilt besonders bei schlechtem Teillastverhalten 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 Energie zur Folge hat.
Die Auswirkung des schlechten Wirkungsgrades verringert das Regelungsverfahren nach DE 31 16 710 C2, bei dem der hinter der Entnahmestelle in der Turbine verbleibende Dampfstrom mit Hilfe der Abdampftemperatur am Ausgang der Niederdruck-Turbine möglichst gering gehalten und die Abdampftemperatur soweit zulässig so hoch wie möglich eingestellt wird.
Die im Patent DE 29 32 725 C2 beschriebene Erfindung einer Einrichtung für die Dampfentnahme bei Entnahme-Kondensationsturbinen vermeidet die bekannten Nachteile der Drosselwirkung in der Überströmleitung durch eine bauliche Besonderheit des Ventilkörpers, der als massiver, vollkommen symmetrischer Körper mit kleinem Umfang einer nur einfach vorhandenen Ventilsitzfläche mit geringfügig größerem Durchmesser als der Durchmesser der Turbinenwelle ausgebildet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende 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. Aufgrund der Änderung des Dampfvolumenstromes im ND-Teil einer Entnahmekondensationsturbine ist die Wirkleistung der Turbine in Grenzen veränderlich, da der ND-Teil der Turbine mit geringerem Dampfvolumenstrom arbeitet, als es seine maximale Dampfvolumenstromaufnahmefähigkeit zulässt.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, das Überströmventil im wichtigsten Dauerlastpunkt vollgeöffnet zu betreiben.
Bei Volumenströmen kleiner und gleich diesem Lastpunkt unterscheidet sich das Verhalten der Turbine nicht wesentlich von einer herkömmlich geregelten Maschine. Bei größeren Volumenströmen steigt der Druck vor dem Überströmventil an da es bereits 100% geöffnet ist und das Schluckvermögen des ND-Teils für den Auslegungsdruck überschritten ist. Das im Teil (I) zu bearbeitende isotrope Gefälle verringert sich, das Gefälle für Teil (II) erhöht sich. Da der Volumenstrom für beide Turbinenteile sich jedoch kaum vom Auslegungsvolumenstrom unterscheidet, und auch die Drosselverluste in den Überströmventilen aufgrund der vollen Öffnung gering bleiben, bleibt der Gesamtwirkungsgrad der Turbine nahezu unverändert hoch. Lediglich der die Turbine verlassende Entnahmedampfstrom muss mit Hilfe des zusätzlichen Regelventils (3) auf den Sollwert gedrosselt werden, wobei an der Messstelle (4) der Istwert gemessen wird. Dies geschieht erfindungsgemäß mit Hilfe der Turbinenregelung im Split-Range-Betrieb. 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 Regelventil (3) so weit geschlossen, dass der Entnahmesolldruck eingehalten wird. Bei Betriebspunkten unterhalb des Auslegungspunktes ist dieses Regelventil (3) 100% geöffnet.
Erfindungsgemäß sind mit der Öffnung des Überströmventils, der Festlegung des Auslegungspunktes und der Einstellung des Regelventils (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 Turbinenteil (I) zum Turbinenteil (II) werden für einen kleineren Volumenstrom 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 an einer Entnahme-Kondensationsturbine durch Entnahmedruckregelung mit Hilfe eines Überströmventils (2) im Turbinen- Niederdruckteil (II), der in Wirkzusammenhang mit dem Überströmventil (2) für einen Teillastvolumenstrom bei einem teilgeöffneten Überströmventil (2) ausgelegt ist, so dass bei ansteigendem Druck vor dem Überströmventil (2) des Niederdruckteils (II) der den Hochdruckteil (I) der Turbine verlassende Entnahmedampfstrom durch ein Zusatzregelventil (3) an einer Messstelle (4) auf den Entnahmesolldruck mit Hilfe der Turbinenregelung eingeregelt und das Überströmventil (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 dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatz-Regelventil (3) unterhalb des Auslegungspunktes voll geöffnet ist.
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