DE69225690T2 - Doppelstromdampfturbinen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Doppelströmungs-Dampfturbinen und auf Verfahren zum Minimieren oder Eliminieren von Festteilchen-Erosionsbeschädigung in Doppelströmungs-Dampfturbinen. Ein Beispiel von einer Doppelströmungs-Dampfturbine ist in US-A-5,024,579 beschrieben.
• In Dampfturbinen ist die Festteilchen-Erosionsbeschädigung an sowohl stationären als auch umlaufenden Komponenten in der Strömungsbahn ein sehr signifikantes Problem geworden. Das Problem wird verschlimmert, wenn die mittlere Betriebsdauer der Dampfturbinen verlängert wird. Es ist bekannt, daß eine Hauptquelle von einer derartigen Erosionsbeschädigung die Existenz von Eisenoxidteilchen in dem Dampf ist, die aus dem Abblättern von Oxiden, die auf den inneren Oberflächen von den Dampfboilerrohren und den Dampfleitungen gebildet sind, bei erhöhten Temperaturen entstehen, wobei diese Teilchen auf die Düsen und Schaufeln entlang den Strömungsbahnen aufprallen. Diese Festteilchen-Erosionsbeschädigung in Dampfturbinen ist ein Hauptbeitrag zu Problemen, die mit dem Betrieb und der Wartung von Dampfturbinen verbunden sind, beispielsweise denjenigen, die von Versorgungseinrichtungen verwendet werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Diese Probleme umfassen den Verlust von andauernder Effizienz, erzwungenen Ausfallzeiten, verlängerten Wartungs-Ausfallzeiten, Wartungskosten, Kosten für Austauschteile und verkürzte Inspektions-Intervalle. In der Tat ist die Festteilchen-Erosionsbeschädigung ein so wesentlicher Faktor bei der Verwendung von Dampfturbinen für die Erzeugung elektrischer Energie geworden, daß dieser Erscheinung häufig Kosten von ein Dollar pro Kilowattstunde pro Jahr zugeordnet werden.
• Es sind selbstverständlich Anstrengungen gemacht worden, um dieses Problem zu minimieren oder zu eliminieren. Ein Lösungsversuch bestand darin, die Quelle der Festteilchen selbst zu eliminieren, indem beispielsweise eine diffundierte Chromschicht auf den inneren Oberflächen von den Boilerleitungen ausgebildet wurde, um die Bildung der Oxide zu hemmen. Diese Lösung kann zwar in neuen Dampfturbinen effektiv sein, sie ist aber aus praktischen und Kostenüberlegungen nicht anwendbar auf in Betrieb befindliche Einheiten. Andere versuchte Lösungen beinhalten ein saures Reinigen von Überhitzern und Wiedererwärmern, um Abblätterungen von den Rohroberflächen zu beseitigen, und das Chromatieren von Boilerrohren. Derartige Methoden zum Eliminieren des Problems an seiner Quelle haben sich jedoch als teuer erwiesen und sind häufig nicht praktikabel.
• Ein anderer Lösungsansatz für das Festteilchen-Erosionsproblem bestand darin, Strömungsbahnkonstruktionen zu erzeugen, die einer derartigen Erosion wiederstehen können. Kürzliche Studien haben gezeigt, daß der Ort und die Intensität der auf die Düsen und Schaufeln aufprallenden Teilchen die Hauptgründe der Erosion sind. Beispielsweise erodieren in dem Wiedererwärmungsabschnitt von einer Turbinendampfbahn die Düsen von der Saugfläche, insbesondere entlang ihren Hinterkanten, als eine Folge der Teilchenkollision mit einer Vorderkante von der Schaufel und einen Rückprall in die Saugfläche der Düsenhinterkante. Es ist auch bekannt, daß die Düsenerosion, die durch derartige Teilchenrückprallerscheinungen hervorgerufen wird, in signifikanter Weiser reduziert oder eliminiert werden kann, indem der axiale Spielraum zwischen den Düsen und den Schaufeln vergrößert wird. Dieser vergrößerte Spielraum bietet mehr Zeit für Dampf, die Teilchen zu beschleunigen, wenn sie sich von den Düsen zu den Schaufeln bewegen, und für den Dampf, nach einer Kollision mit den Schaufelvorderkanten die Teilchen zurück in Richtung auf die Schaufeln zu richten. Somit sind Dampfturbinen bisher mit einer vergrößerten Rückversetzung der Düsen relativ zu den Schaufeln gestaltet worden. Das heißt, die Leiteinrichtungen von Dampfturbinen, wo die Festteilchenerosion ein Problem ist oder als Problem erwartet wird, sind relativ zu den Schaufeln stromaufwärts bewegt worden, um den axialen Abstand dazwischen zu vergrößern und somit das Problem zu minimieren oder zu eliminieren.
• In bezug auf Doppelströmungs-Wiedererwärmungsturbinen ist jedoch die Ausbildung einer zusätzlichen Rücksetzung reichlich mit Schwierigkeiten versehen, insbesondere wenn eine bestehende Wiedererwärmungswanne modifiziert oder nachgerüstet wird, um für eine derartige zusätzliche Rücksetzung zu sorgen. Praktische Probleme, wie beispielsweise Mängel bei ursprünglichen Schweißstellen, die Verwendung von Füllstücken, um eine Schweißverformung in der ursprünglichen Ausführung zu begrenzen, und ein allgemeines Unvermögen, verschiedene Komponenten von der Doppelströmungswanne zu verändern, ohne andere Probleme hervorzurufen, beispielsweise eine Umverlegung externer Kühlleitungen oder ein Durcheinanderbringen von Rotorauswucht-Zugangsöffnungen, stellen eine gewaltige Aufgabe dar, wenn eine zusätzliche Düsenrücksetzung in Doppelströmungs-Wiedererwärmungswannen gewünscht wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Doppelströmungs-Dampfturbine geschaffen, wie sie durch Anspruch 1 definiert ist. In einem Ausführungsbeispiel schafft der Erfinder eine Einrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer zusätzlichen Rücksetzung, d. h. einen vergrößerten axialen Spielraum zwischen den Leiteinrichtungen und Rotoren der ersten Stufen in einer Doppelströmungs-Dampfturbine. Insbesondere schafft das Ausführungsbeispiel eine dreiteilige Wiedererwärmungswannenkonstruktion für die ersten Stufen von einer Doppelströmungs- Dampfturbine, und diese Konstruktion ist verwendbar, um für eine zusätzliche Rücksetzung in sowohl neuen Doppelströmungs- Dampfturbinen als auch im Gebrauch befindlichen Doppelströmungs-Dampfturbinen, die durch Festteilchenerosion beschädigt worden sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Wiedererwärmungswanne, als zwei von ihren drei Teilen, erste und zweite diskrete ringförmige Leiteinrichtungen, die jeweils von inneren und äußeren Fingen und mehreren auf dem Umfang im Abstand angeordneten Düsen gebildet sind, die sich radial zwischen den inneren und äußeren Ringen erstrecken. Das dritte Teil der dreiteiligen Wiedererwärmungswanne gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält einen inneren Zylinder, der sich, im montierten Zustand, axial zwischen den ersten und zweiten Leiteinrichtungen erstreckt. Es wird deutlich, daß jede Leiteinrichtung von mehreren bogenförmigen Segmenten gebildet ist, die Ende gegen Ende zusammengesetzt sind, um die vollständige ringförmige Leiteinrichtung zu bilden. Somit weist jede ringförmige Leiteinrichtung zwei oder mehr bogenförmige Leiteinrichtungssegmente auf, die miteinander verbunden sind. In ähnlicher Weise ist der innere Zylinder von zwei oder mehr bogenförmigen Segmenten gebildet, die Ende gegen Ende miteinander verbunden sind, um den Zylinder zu bilden. Vorzugsweise jedoch erstreckt sich jedes Segment über etwa 180º, wodurch jede Leiteinrichtung aus zwei bogenförmigen Leiteinrichtungssegmenten gebildet ist, und der innere Zylinder ist aus zwei bogenförmigen inneren Zylindersegmenten gebildet. Es wird deshalb verständlich, daß die Wiedererwärmungswanne aus einer dreiteiligen Konstruktion gebildet ist, zwei diskreten Leiteinrichtungen, die im Abstand axial voneinander entlang einem dritten Teil, d. h. dem inneren Zylinder, angeordnet sind, ungeachtet dessen, daß jedes der Teile aus zwei oder mehr Segmenten gebildet ist.
• Um eine dreiteilige Wiedererwärmungswanne gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusammenzusetzen, ist jedes der Leiteinrichtungssegmente an seinen gegenüberliegenden Enden mit Keilen versehen, d. h. die Keile sind etwa 180º auseinander neben den Endflächen von den diskreten Segmenten angeordnet. Falzsitze oder Nuten sind in den radial äußersten Oberflächen von den inneren zylindrischen Segmenten ausgebildet, um die passenden Falze oder Keile aufzunehmen. Durch Verbolzen getrennter Verriegelungskeile in den Nuten können die Segmente zusammengesetzt werden. Übliche Dampfdichtungen sind ebenfalls an den Verbindungsstellen der Leiteinrichtungssegmente und den inneren Zylindersegmenten vorgesehen.
• Die hier beschriebene dreiteilige Wiedererwärmungswanne kann für eine Verwendung in einer neuen Turbine dimensioniert werden, um für eine vorbestimmte Rücksetzung (vergrößert im Vergleich zu üblichen Rücksetzungen) zu sorgen, und sie kann auch zum Wiederaufarbeiten bzw. Nachschleifen von im Betrieb befindlichen Turbinen verwendet werden, die durch Festteilchenerosion beschädigt sind, um für eine zusätzliche Rücksetzung im Vergleich mit der Rücksetzung zu sorgen, die ursprünglich in der Turbine vorgesehen war. Somit wird für neue Turbinen die Wiedererwärmungswanne in drei diskreten Teilen ausgebildet, d. h. diskreten ersten und zweiten ringförmigen Leiteinrichtungen und einem diskreten inneren Zylinder, wobei die Teile von Anfang an dimensioniert sind, um für die notwendige zusätzliche Rücksetzung zu sorgen, um das Festteilchen-Erosionsproblem in der neuen Doppelströmungs-Dampfturbine zu minimieren oder zu eliminieren.
• Die dreiteilige Wiedererwärmungswannenkonstruktion gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin besonders brauchbar beim Nachschleifen bzw. Wiederaufarbeiten von im Betrieb befindlichen Doppelströmungs-Dampfturbinen, die durch Festteilchenerosion oder auf andere Weise beschädigt worden sind. Um dies zu erreichen, wird die Wiedererwärmungswanne der in Gebrauch befindlichen Turbine aus der Turbine herausgenommen. Das heißt, die übliche einstückige Gußwanne, die zweistückige verschraubte Wanne oder die zweistückige Sattelwanne, was gerade zutrifft, wird aus der beschädigten Turbine herausgenommen. Eine neue Wiedererwärmungswanne, die aus vollständig neuen Teilen gebildet ist, die in der hier beschriebenen dreiteiligen Konstruktion geformt sind, kann anstelle der beschädigten Wiedererwärmungswanne installiert werden. Diese neuen Teile einschließlich der neuen diskreten ersten und zweiten Leiteinrichtungen und des neuen inneren Zylinders können so dimensioniert sein, daß sie für die zusätzliche Rücksetzung sorgen und in die bestehende Turbine passen. Es kann zwar der Einbau von völlig neuen Teilen von der dreistückigen Konstruktion Anwendung finden, aber Kostengründe und andere Überlegungen können anzeigen, daß wenigstens einige Elemente von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne nachgeschliffen und in der nachgeschliffenen Wannenkonstruktion erneut verwendet werden können.
• Um dies zu erreichen, wird jeder bogenförmige Abschnitt von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne im allgemeinen entlang radial und axial verlaufenden Trennlinien in drei Stücke geschnitten, nämlich in einen inneren zylindrischen Abschnitt und zwei Leiteinrichtungssegmente, wobei jedes Leiteinrichtungssegment innere und äußere Ringabschnitte und radial verlaufende Düsen zwischen den inneren und äußeren Ringabschnitten aufweist. Die Düsen von den entfernten Leiteinrichtungssegmenten können dann nachgeschliffen werden, um die durch Festteilchenerosion hervorgerufene Beschädigung zu reparieren. Insbesondere kann jede Düse repariert werden, indem ihr Material zugesetzt wird, beispielsweise durch Schweißen oder durch den Einbau von einem vorgeformten Ansatzstück, und indem anschließend das zugefügte Material durch maschinelle Bearbeitung auf die entsprechende Form gebracht wird, so daß das ursprüngliche Düsendesign erhalten werden kann.
• Weiterhin werden die stromabwärtigen Flächen von sowohl den inneren als auch äußeren Ringabschnitten von jedem Leiteinrichtungssegment mit zusätzlichem Material versehen, das beispielsweise durch Schweißen hinzugefügt wird. Das hinzugefügte Material wird später durch maschinelle Bearbeitung auf die entsprechende Form gebracht. Auf diese Weise wird der axiale Abstand zwischen den Hinterkanten von den nachgeschliffenen Düsen und den stromabwärtigen Flächen von den inneren und äußeren Ringabschnitten vergrößert. Umgekehrt wird Material auf der stromaufwärtigen Fläche von den äußeren Ringabschnitten entfernt. Es wird deutlich, daß durch Hinzufügen von Material zu den stromabwärtigen Flächen von den inneren und äußeren Ringabschnitten und durch Entfernen von Material von der stromaufwärtigen Fläche von den äußeren Ringabschnitten das resultierende Ergebnis des zugefügten und weggenommenen Materials darin besteht, die Düse in einem größeren axialen Abstand von den Rotorschaufeln und ohne Änderung der Wannenbefestigungsstellen anzuordnen. Somit können die im allgemeinen radial nach außen vorstehenden Umfangsflansche von den Leiteinrichtungssegmenten in den ursprünglichen entsprechenden Vertiefungen von dem Mantel aufgenommen werden, der einen Teil des Dampfeinlaßtorus bildet, ohne daß diese Aussparungen neu angeordnet werden müssen.
• Der innere zylindrische Abschnitt von der beschädigten Wiedererwärmungswanne wird durch einen neu gefertigten inneren zylindrischen Ring ersetzt, der aus wenigstens zwei bogenförmigen inneren Segmenten gebildet ist. Jedes innere Segment enthält eine Falzpassung oder Nut, die sich radial nach außen öffnet, um passende Falze oder Keile aufzunehmen, die von den inneren Ringabschnitten von den Leiteinrichtungssegmenten radial nach innen vorstehen. Um die Falze oder Keile zu formen, werden die inneren Ringabschnitte von der entfernten Wiedererwärmungswanne entlang ihren innenseitigen Oberflächen weiter bearbeitet, um Material zu entfernen. Infolgedessen werden, wenn die nachgeschliffenen Leiteinrichtungen und der neue innere Zylinder auf die in Betrieb befindliche Turbine angewendet werden, die Flansche der äußeren Ringabschnitte von den Leiteinrichtungssegmenten in den Vertiefungen des Mantels angeordnet und lokalisieren dadurch die Düsen von den Leiteinrichtungen in vorbestimmten, vergrößerten axialen Abständen von den Schaufeln der Rotoren der ersten Stufe. Indem dann die inneren Ringsegmente mit den zusammenpassenden Keilen und Nuten zusammengefügt werden, wird eine neu nachgeschliffene Wiedererwärmungswanne geschaffen. Es wird deutlich, daß andere notwendige Elemente der neuen inneren Segmente gleichfalls vorgesehen sein können, beispielsweise radial nach innen vorstehende Schwalbenschwänze zur Aufnahme der passenden Teile für die Dichtungspackungen von > dem Turbinenrotor.
• Durch Verwendung einer dreiteiligen Konstruktion können die zusätzlichen Rücksetzungen für die Leiteinrichtungen der ersten Stufe von Doppelströmungs-Dampfturbinen für neue Turbinen und auch für in Betrieb befindliche Turbinen vorgesehen sein, die durch Festteilchenerosion oder auf andere Weise beschädigt sind. Diese dreiteilige Konstruktion bietet zahlreiche Vorteile. Sie gestattet eine Rücksetzung von beiden Leiteinrichtungen in einer Doppelströmungsturbine, die zuvor schwierig, wenn nicht unmöglich, zu erreichen war, ohne eine Verformung zu bewirken. Weiterhin ist die dreiteilige Konstruktion weniger kostspielig zu fertigen, wenn neue Turbinen mit zusätzlicher Rücksetzung in ihren Wiedererwärmungswannen gefer tigt werden. Was wichtig ist, es können auch bestehende Doppelströmungs-Dampfturbinen auf einfache, leichte und relativ billige Weise mit Wiedererwärmungscaannen mit zusätzlicher Rücksetzung ohne Probleme in Verbindung mit thermischer Verformung bei der Verwendung nachgerüstet werden. Derartige Probleme umfassen thermische Expansion der verschiedenen Elemente der Wanne bei unterschiedlichen Raten, Probleme, die mit strukturellen Restbeanspruchungen und Oxidaufbau und thermischer Verwerfung verbunden sind. Von einem zeitlichen Standpunkt können die Leiteinrichtungssegmente im wesentlichen gleichzeitig nachgeschliffen werden, wodurch die Abschalt Zeit der Turbine verkürzt wird.
• Deshalb werden gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Doppelströmungs-Dampfturbine mit einer Achse und einer Wiedererwärmungswanne diskrete erste und zweite bogenförmige Leiteinrichtungssegmente geschaffen, die axial im Abstand voneinander und um die Turbinenachse herum angeordnet sind. Jedes Leiteinrichtungssegment hat einen äußeren Ringabschnitt, einen inneren Ringabschnitt und mehrere Düsen, die auf dem Umfang im Abstand voneinander um die Achse herum und zwischen den Ringabschnitten angeordnet sind, wodurch die Düsen der mit axialem Abstand angeordneten Segmente Strömungsbahnen in im allgemeinen axial entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander bilden. Ein diskretes inneres Bogensegment ist um die Achse herum angeordnet und erstreckt sich axial zwischen den inneren Ringabschnitten von den axial im Abstand angeordneten Leiteinrichtungssegmenten. Es sind Mittel vorgesehen, die zwischen jedem der Leiteinrichtungssegmente und dem inneren Segment zusammenarbeiten, um die Leiteinrichtungssegmente und das innere Segment aneinander zu befestigen, wodurch die Leiteinrichtungssegmente und das innere Segment innerhalb der Turbine aneinander befestigt werden können.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einer Doppelströmungs-Dampfturbine mit zwei entgegengesetzt gerichteten Schaufelreihen der ersten Stufe und einer beschädigten Doppelströmungs-Wiedererwärmungswanne, die mehrere axial im Abstand angeordnete Leiteinrichtungsabschnitte und einen inneren zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich zwischen den Leiteinrichtungsabschnitten erstreckt, ein Verfahren zum Nachrüsten einer Wiedererwärmungswanne mit vergrößerter Rücksetzung der Leiteinrichtungen relativ zu den zwei Schaufelreihen der erste Stufe auf dem Rotor geschaffen, das die Schritte enthält, daß die beschädigte Wiedererwärmungswanne aus der Turbine entfernt wird, eine Wiedererwärmungswanne mit vergrößerter Rücksetzung bereitgestellt wird, die wenigstens drei diskrete Teile enthält umfassend (i) erste und zweite bogenförmige Leiteinrichtungssegmente, die jeweils innere und äußere Ringabschnitte und mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Düsen dazwischen aufweisen, und (ii) ein inneres Segment, und die Wiedererwärmungswanne mit vergrößerter Rücksetzung in der Turbine zusammengesetzt wird, indem die Leiteinrichtungssegmente und das innere Segment aneinander befestigt werden, wobei die Leiteinrichtungssegmente mit axialem Abstand zueinander entlang dem inneren Segment angeordnet werden, wodurch die vergrößerte Rücksetzung relativ zu den entsprechenden axial benachbarten Rotoren der ersten Stufe gebildet wird.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das obige Verfahren beim Nachschleifen bzw. Wiederaufarbeiten in Betrieb befindlicher Dampfturbine die weiteren Schritte enthalten, daß die diskreten ersten und zweiten bogenförmigen Leiteinrichtungssegmente dadurch gebildet werden, daß die Leiteinrichtungsabschnitte von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne von ihrem inneren zylindrischen Abschnitt getrennt wird, und die getrennten Leiteinrichtungsabschnitte nachgeschliffen bzw. wiederaufgearbeitet werden, um die ersten und zweiten Leiteinrichtungssegmente zu bilden, wodurch die zusammengesetzte Wiedererwärmungswanne mit vergrößerter Rücksetzung Leiteinrichtungssegmente enthält, die aus den Leiteinrichtungsabschnitten von der entfernten beschädigten Wiedererwärmungswanne gebildet sind. Das Nachschleifen bzw. Wiederaufarbeiten enthält vorzugsweise das Hinzufügen und Beseitigen von Material von den Leiteinrichtungssegmenten.
• Es ist demzufolge eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, neue und verbesserte Einrichtungen und Verfahren zu schaffen, um in Doppelströmungs--Dampfturbinen eine Wiedererwärmungswanne auszubilden, die eine zusätzliche Rücksetzung von den Rotoren der ersten Stufe bietet, um eine Festteilchenerosion in den ersten Stufen zu minierem oder zu eliminieren.
• Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und Zeichnungen deutlicher, in denen:
• Fig. 1 eine Teilendansicht von einem Abschnitt von einer bekannten Wiedererwärmungswanne ist, die einen Teil von einer Doppelströmungs-Dampfturbine bildet;
• Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht mit Teilen im Querschnitt ist und schematisch eine dreiteilige Wiedererwärmungswannenkonstruktion gemäß der Erfindung darstellt;
• Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 ist und eine dreiteilige Wiedererwärmungswanne für eine Doppelströmungs- Dampfturbine darstellt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist; und
• Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht von einem Leiteinrichtungsabschnitt ist, der aus einer im Betrieb befindlichen Turbine entfernt ist, und die Hinzufügungen und Entfernungen von Material darstellt, die zum Nachrüsten der im Betrieb befindlichen Turbine mit einer modifizierten Wiedererwärmungswanne notwendig sind, die eine zusätzliche Rücksetzung gemäß der Erfindung aufweist.
• Es wird nun im Detail auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung Bezug genommen, von der ein Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
• In Fig. 1 ist in einer Endansicht ein Abschnitt von einer üblichen Wiedererwärmungswanne T, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, für eine Doppelströmungs-Dampfturbine dargestellt. Die Wiedererwärmungswanne 10 enthält zwei oder mehr bogenförmige Abschnitte, wobei die eine Endfläche von einem der Abschnitte in einer Endansicht dargestellt ist. Wenn die Abschnitte mit einem oder mehr anderen Abschnitten in einer Kreisanordnung zusammengesetzt sind, bilden sie eine ringförmige Wanne um die Achse der Doppelströmungs-Dampfturbine. Jeder Abschnitt der Wanne 10 enthält einen äußeren Ringabschnitt 12, einen inneren zylindrischen Abschnitt 14, der axial im Abstand angeordnete Enden hat, die innere Oberflächenabschnitte 16 bilden, und mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Düsen 18, die sich im allgemeinen radial zwischen den inneren und äußeren Abschnitten 12 und 16 erstrecken. In dieser bekannten Konstruktion kann jeder bogenförmige Wannenabschnitt ein integrales einstückiges Gußteil oder zwei Gußteile aufweisen, die im wesentlichen Spiegelbilder voneinander bilden und entlang einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Turbinenachse ist, durch Bolzen miteinander verbunden sind. Es gibt im Stand der Technik auch eine zweistückige Sattelkonstruktion, wo die eine Leiteinrichtung und der innere Zylinder einstückig miteinander sind und die axial gegenüberliegende Leiteinrichtung ein getrenntes Stück ist, das an dem inneren Zylinder befestigt ist.
• In Fig. 1 sind die Düsen 18 in einem vorbestimmten axialen Abstand "a" relativ zu den Schaufeln 17 des Rotors 19 der ersten Stufe dargestellt. Wie weiterhin in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Endfläche der Wanne 10 mit Keilnuten 20 und 22 versehen, um nicht gezeigte Dichtungen aufzunehmen, wenn die bogenförmigen Abschnitte von der Wanne zusammengesetzt sind, um eine Dampfleckage durch die in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Verbindungen der kreisförmigen Wanne zu verhindern. Der innere Zylinder 14 ist weiterhin mit zwei sich nach innen erstreckenden, axial im Abstand angeordneten Schwalbenschwänzen 25 versehen für eine Verbindung mit den Rotordichtungspackungen, die in ähnlicher Weise nicht gezeigt sind. Wie zuvor bereits angegeben wurde, kann eine Festteilchenerosion, insbesondere in bezug auf die Hinterkante der Düsen 18 minimiert oder eliminiert werden, indem der axiale Abstand "a" zwischen den Düsen und Schaufeln der ersten Stufe vergrößert wird, d. h. die Rücksetzung der Düsen relativ zu den Schaufeln vergrößert wird.
• Es wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen, in denen eine dreiteilige Wiedererwärmungswannenkonstruktion gemäß der Erfindung dargestellt ist. Die ersten zwei Teile bilden zwei Leiteinrichtungen, die allgemein mit 26 und 28 bezeichnet sind. Jede Leiteinrichtung enthält mehrere bogenförmige Leiteinrichtungssegmente, die zusammengesetzt sind, um die ringförmige Leiteinrichtung zu formen. Das heißt, jedes Segment 26a und 28a bildet einen Teil von einer ringförmigen Anordnung ähnlicher Segmente, die die Leiteinrichtungen 26 und 28 bilden. Die Leiteinrichtungen sind selbstverständlich auf gegenüberliegenden Seiten von einem Torus 30 angeordnet, der Dampf an die Doppelströmungsturbine liefert. Jedes Segment 26a und 28a enthält einen äußeren Ringabschnitt 30, einen inneren Ringabschnitt 32 und mehrere Düsen 34, die auf dem Umfang im Abstand voneinander um das Segment herum angeordnet sind und sich im allgemeinen radial zwischen den äußeren und inneren Ringabschnitten 30 bzw. 32 erstrecken.
• Das dritte Teil der dreiteiligen Konstruktion von einer Wiedererwärmungswanne gemäß der Erfindung enthält einen inneren Zylinder 36, der aus mehreren, vorzugsweise zwei, bogenförmigen inneren Zylindersegmenten 36a gebildet ist. Jedes innere Segment 36a hat eine axiale Ausdehnung, die sich zwischen Leiteinrichtungssegmenten 26a und 28a erstreckt, und wenn sie in einer ringförmigen Anordnung zusammengesetzt sind, bilden die inneren Segmente 36a mit dem äußeren Mantel S und den Leiteinrichtungen 26 und 28 den Dampfeinlaßtorus 30, um den Schaufeln 38 der Rotoren der ersten Stufen durch die Düsen 34 hindurch Dampf zuzuführen.
• Jeder äußere Ringabschnitt 30 hat einen radial nach außen vorstehenden Flansch 40 zur Aufnahme in einer entsprechenden Vertiefung 42 von dem Mantel, die, neben anderen Zwecken, dazu dient, die Düsen relativ zu den Schaufeln zu lokalisieren. Die stromabwärtigen oder Hinterkanten von den äußeren und inneren Ringabschnitten 30 bzw. 32 tragen auf entsprechende Weise Dichtungsblätter 44 und 46 für einen Eingriff mit Rotoren bzw. Flanschen auf den Rotorkörpern 39.
• Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß jedes der drei Teile, die die hier beschriebene Wannenkonstruktion bilden, d. h. die Leiteinrichtungen 26 und 28 und der innere Zylinder 36, ein diskretes Teil ist. Zusätzlich hat jeder bogenförmige Abschnitt von der Wiedererwärmungswanne gleichfalls ein dreiteiliges Design, d. h. die bogenförmigen Segmente 26a und 28a und das bogenförmige innere Zylindersegment 36a. Das heißt, die Segmente sind nicht integral, haben eine hervorragende Identität und bilden die Wiedererwärmungswanne nur nach der endgültigen Montage.
• Es sind Mittel vorgesehen, die zwischen jedem der Leiteinrichtungssegmente und den inneren Segmenten zusammenarbeiten zum Befestigen der Leiteinrichtungssegmente und der inneren Segmente aneinander. Ein derartiges Befestigungsmittel enthält einen radial nach innen gerichteten Nutkeil 50, der an jedem der gegenüberliegenden Enden von jedem Leiteinrichtungssegment neben seiner Verbindungsstelle mit einem angrenzenden Segment ein Bohrungsloch 52 trägt. Das Befestigungsmittel enthält auch auf jedem inneren Segment 36 eine sich radial nach außen öffnende Vertiefung 54, in der ein Keil 56 angeordnet ist, der das Ende von der Falzpassung 58 und den Falz 50 überdeckt. Somit sind die Flansche 40 von den äußeren Ringabschnitten der Leiteinrichtungen 26 und 28 nach der Montage in entsprechenden Vertiefungen 42 im Mantel S angeordnet, während die inneren Ringabschnitte von den Leiteinrichtungen 26 und 28 nach der Montage durch das Zusammenwirken der Keile 56, Nuten 54, der Falzpassung 58 und des Falzes 50 angeordnet sind. Die Verriegelungskeile 56 sind durch zwei Bolzen und Bolzenlöcher 52 in ihrer Lage gehalten, die alle Stücke von der Wanne T miteinander verbinden.
• Wenn eine Wiedererwärmungswanne in einer in Betrieb befindlichen Turbine durch Festteilchenerosion oder auf andere Weise beschädigt worden ist, die ihre Auswechselung erfordert, und es gewünscht wird, eine Austauschwanne mit zusätzlicher Rücksetzung vorzusehen, kann eine vollständig neue dreiteilige Wiedererwärmungswanne verwendet werden, die so dimensioniert ist, daß für dieses zusätzliches Rücksetzen gesorgt ist. Es ist jedoch gefunden worden, daß ein derartiger Austausch extrem teuer und häufig unpraktikabel ist.
• Deshalb kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Rücksetzmodifikation der Wiedererwärmungswanne von einer in Betrieb befindlichen Doppelströmungs-Dampfturbine erreicht werden, indem wenigstens Teile von der beschädigten Wiedererwärmungswanne nachgeschliffen bzw. wiederaufgearbeitet und diese nachgeschliffenen Abschnitte in der Austausch-Wiedererwärmungswanne mit dem zusätzlichen Rücksatz verwendet werden. Um dies zu erreichen, wird zunächst die beschädigte Wiedererwärmungswanne aus der Turbine herausgenommen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Leiteinrichtungsabschnitte von der herausgenommenen Wiedererwärmungswanne in der folgenden Weise nachgeschliffen und in der Austausch-Wiedererwärmungswanne mit zusätzlichem Rücksetzen erneut verwendet werden. Die beschädigten Leiteinrichtungsteile von den bogenförmigen Abschnitten der herausgenommenen Wiedererwärmungswanne werden entlang im allgemeinen axialen und radialen Trennlinien aufgeschnitten, wie es durch die gestrichelten Linien A und R in Fig. 1 angegeben ist, um die beschädigten Leiteinrichtungsteile von den inneren zylindrischen Teilen zu trennen und, wenn sie nachgeschliffen sind, neue Leiteinrichtungssegmente zu bilden für eine Verwendung in der neuen Wiedererwärmungswanne mit zusätzlichem Rücksatz. Die Düsen von jedem abgetrennten Leiteinrichtungsteil können dann nachgeschliffen werden, um die durch die Festteilchen hervorgerufene Erosion zu eliminieren. Insbesondere kann Schweißmaterial zu den Düsen hinzugefügt werden, wenn es notwendig ist, beispielsweise entlang ihren Hinterkanten. Die Düsen werden dann durch maschinelle Bearbeitung in die geeignete Konfiguration gebracht.
• Um für das zusätzliche Rücksetzen der Düsen der nachgeschliffenen Wanne relativ zu den Schaufeln zu sorgen, während gleichzeitig die Verwendung der Vertiefungen 42 in den Mänteln als Lokalisierungsvertiefungen ermöglicht wird, wird Material in bezug auf die äußeren und inneren Ringabschnitte 30 bzw. 32 von den entfernten Leiteinrichtungssegmenten hinzugefügt und entfernt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Genauer gesagt, kann Material zu den stromabwärtigen oder hinteren Kanten von den äußeren Ringabschnitten hinzugefügt werden, wie es durch die gestrichelten Linien 70 dargestellt ist, beispielsweise indem Schweißmaterial hinzugefügt wird. Nachdem das Material hinzugefügt worden ist, können die Oberflächen auf die gewünschte Konfiguration gearbeitet werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die schwalbenschwanzförmigen Vertiefungen 72 zum Halten der Dichtungsblätter 44 in ähnlicher Weise neu angeordnet werden, indem neue Vertiefungen in das hinzugefügte Material gearbeitet werden, so daß nach der Montage die Dichtungsblätter 44 mit den Rotoren ausgerichtet sind. Die Menge an Material, das von den stromaufwärtigen Stirnflächen der äußeren Ringabschnitte 36 entfernt wird, ist durch die Fläche zwischen den gestrichelten Linien 74 und den ausgezogenen Umfangslinien angegeben.
• Auch zu den stromabwärtigen oder hinteren Kanten von den inneren Ringabschnitten 32 wird Material hinzugefügt, wie es durch die gestrichelten Linien 76 in Fig. 4 angegeben ist. Neue Befestigungen 77 für die Dichtungsblätter 46 werden ebenfalls in dem Material ausgebildet, das bei 76 hinzugefügt ist, so daß, wenn die Leiteinrichtungssegmente 26a und 28a montiert sind, die Dichtungsblätter 46 über den Flanschen auf den Rotoren in einer Dichtungsrelation damit liegen. Weiterhin ist durch die gestrichelten Linien 78 in Fig. 4 das Material entlang der radial nach innen gerichteten Fläche von den inneren Ringabschnitten 32 dargestellt, das entfernt worden ist. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, lassen die Teilelinien A genügend Material entlang der Unterseite von den inneren Ringabschnitten 32, so daß Material maschinell beseitigt werden kann, um die Falze 50 auf den inneren Ringabschnitten 32 zu bilden.
• Indem also auf den stromabwärtigen Stirnflächen von den inneren und äußeren Ringabschnitten Material hinzugefügt wird und auf den stromaufwärtigen Stirnflächen von dem äußeren Ringabschnitt und der inneren Oberfläche von dem inneren Ringabschnitt 30 Material entfernt wird, können die Hinterkanten der Düsen axial stromaufwärts von den Vorderkanten der Schaufeln neu angeordnet werden. Dies wird darüber hinaus erreicht, ohne daß die Lokalisierungsvertiefungen 42 in dem äußeren Mantel neu angeordnet werden müssen. Ferner ist das innere Segment 36 ein neues Stück und ist bearbeitet, damit es die Falze 50 aufnimmt, die von den radial inneren Flächen von den inneren Ringabschnitten 32 von den Leiteinrichtungssegmenten 26 und 28 vorstehen. Wenn also die drei Teile von der nachgeschliffenen Wanne, d. h. die zwei nachgeschliffenen Leiteinrichtungen 26 und 28 und der neue innere Zylinder 36, zusammengesetzt werden, werden die Düsen der nachgeschliffenen Leiteinrichtungen einen zusätzlichen Rücksatz von den Vorderkanten der Schaufeln haben.
• Die Erfindung wurde zwar in Verbindung damit beschrieben, was gegenwärtig als das praktischste und bevorzugte Ausführungsbeispiel gehalten wird, es ist aber verständlich, daß die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern es ist im Gegenteil beabsichtigt, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen einzuschließen, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (16)

1. Doppelströmungs-Dampfturbine mit einer Achse, Rotoren einer ersten Stufe, die axial im Abstand zueinander angeordnet sind, einer Wiedererwärmungswanne (T), die zwischen den Rotoren der ersten Stufe angeordnet ist und erste (26) und zweite (28) bogenförmige Leiteinrichtungen aufweist, die axial im Abstand zueinander und um die Turbinenachse herum angeordnet sind, wobei jede Leiteinrichtung einen äußeren Ringabschnitt (30), einen inneren Ringabschnitt (32) und mehrere Düsen (34) aufweist, die in Umfangsrichtung im Abstand zueinander um die Achse herum und zwischen den Ringabschnitten angeordnet sind, wobei die Düsen der axial im Abstand angeordneten Leiteinrichtungen Strömungsbahnen in im allgemeinen axial entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander bilden, wobei die Düsen Hinterkanten aufweisen, die axial im Abstand von den Rotoren angeordnet sind, ein innerer Ringabschnitt (36) um die Achse herum angeordnet ist und sich axial zwischen den inneren Ringabschnitten der axial im Abstand angeordneten Leiteinrichtungen erstreckt und stationäre Teile der Turbine axial im Abstand angeordnete Befestigungsmittel für die ersten bzw. zweiten Leiteinrichtungen trägt, wobei die ersten und zweiten Leiteinrichtungen diskrete Leiteinrichtungssegmente (26a, 28a) aufweist, von denen jedes Segment den äußeren Ringabschnitt, den inneren Ringabschnitt und die Düsen dazwischen enthält, wobei der innere Ringabschnitt ein diskretes bogenförmiges inneres Ringsegment (36a) aufweist und Mittel (50, 54, 56, 52) zwischen jedem der Leiteinrichtungssegmente und dem inneren Segment zusammenarbeiten können zum Befestigen der Leiteinrichtungssegmente und des inneren Segmentes aneinander, wodurch die Leiteinrichtungssegmente und das innere Segment innerhalb der Turbine aneinander befestigt sind, gekennzeichnet durch Mittel zum Ausbilden eines Abstandes zwischen den Hinterkanten der Düsen der Segmente und den Rotoren, der so ist, daß eine Festteilchen-Erosionsbeschädigung der Hinterkanten im wesentlichen vermieden ist, während der axiale Abstand zwischen den Rotoren konstant gehalten wird, wobei die Mittel Material (70,76) enthalten, das zu den Leiteinrichtungssegmenten auf ihren Seiten in axialer Übereinstimmung mit den Rotoren hinzugefügt ist und mit den stationären Befestigungsmitteln zusammenarbeiten kann, um den Abstand auszubilden.

2. Turbine nach Anspruch 1, wobei das Material auf jedem der äußeren und inneren Ringabschnitte der Leiteinrichtungssegmente angeordnet ist.

3. Turbine nach Anspruch 2, wobei das Material Schweißmaterial aufweist.

4. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zusammenarbeitenden Mittel zwischen jedem der inneren Ringabschnitte und dem inneren Segment angeordnet sind.

5. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zusammenarbeitenden Mittel Nutkeile (50, 56) und Nuten (54) aufweisen, die zwischen den Leiteinrichtungssegmenten und dem inneren Segment gebildet sind.

6. Turbine nach Anspruch 5, wobei die Nutkeile auf den inneren Ringabschnitten ausgebildet sind, um im allgemeinen radial nach innen vorzustehen, und die Keilnuten auf dem inneren Segment an axial im Abstand angeordneten Stellen ausgebildet sind und sich im allgemeinen radial nach außen öffnen, um die Nutkeile aufzunehmen.

7. Turbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere von den ersten Leiteinrichtungssegmenten, den zweiten Leiteinrichtungssegmenten und den bogenförmigen inneren Segmenten vorgesehen sind, wobei die mehreren ersten Leiti einrichtungssegmente angeordnet sind, um eine ringförmige Anordnung von ihnen zu bilden, Mittel zum Verbinden der ersten Leiteinrichtungssegmente miteinander in ihrer ringförmigen Anordnung vorgesehen sind, die mehreren zweiten Leiteinrichtungssegmente angeordnet sind, um eine ringförmige Anordnung von ihnen zu bilden, Mittel zum Verbinden der zweiten Leiteinrichtungssegmente miteinander in der ringförmigen Anordnung von ihnen vorgesehen sind, die mehreren bogenförmigen inneren Segmente angeordnet sind, um eine ringförmige Anordnung von ihnen zu bilden, und Mittel vorgesehen sind zum Verbinden der bogenförmigen inneren Segmente miteinander in ihrer ringförmigen Anordnung.

8. Verfahren zum Nachrüsten einer Wiedererwärmungswanne mit einem vergrößerten Rücksatz der Leiteinrichtungen relativ zu den Rotoren der ersten Stufe von einer Doppelströmungs- Dampfturbine mit Rotoren der ersten Stufe und einer beschädigten Doppelströmungs-Wiedererwärmungswanne (T), die mehrere axial im Abstand angeordnete Leiteinrichtungsabschnitte (26, 28) und einen inneren zylindrischen Abschnitt (36) aufweist, der sich zwischen den Leiteinrichtungsabschnitten erstreckt, enthaltend die Schritte:

Herausnehmen der beschädigten Wiedererwärmungswanne aus der Turbine,

Bereitstellen einer Wiedererwärmungswanne mit vergrößertem Rücksatz, die wenigstens drei diskrete Teile aufweist und

(i) erste (26a) und zweite (28a) bogenförmige Leiteinrichtungssegmente, die jeweils innere (32) und äußere (30) Ringabschnitte und mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Düsen (34) dazwischen aufweist, und (ii) ein inneres Segment (36a) enthält, und

Montieren der Wiedererwärmungswanne mit vergrößertem Rücksatz in der Turbine, indem die Leiteinrichtungssegmente und das innere Segment aneinander befestigt werden, wobei die Leiteinrichtungssegmente mit axialem Abstand zueinander entlang dem inneren Segment angeordnet werden, um dadurch für den vergrößerten Rücksatz relativ zu den entsprechenden axial benachbarten Rotoren der ersten Stufe zu sorgen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die diskreten ersten und zweiten bogenförmigen Leiteinrichtungssegmente dadurch gebildet werden, daß die Leiteinrichtungsabschnitte der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne von ihrem inneren zylindrischen Abschnitt getrennt werden und die getrennten Leiteinrichtungsabschnitte nachgeschliffen bzw. wiederaufgearbeitet werden, um die ersten und zweiten Leiteinrichtungssegmente zu bilden, wodurch die montierte Wiedererwärmungswanne mit vergrößertem Rücksatz Leiteinrichtungssegmente enthält, die aus den Leiteinrichtungsabschnitten der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne gebildet sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei einer der Nutkeile (50) und Nuten (52) in den nachgeschliffenen Leiteinrichtungssegmenten gebildet wird und der andere der Keile (56) und Keilnuten (58) in dem diskreten inneren Ringsegment gebildet wird, wodurch die nachgeschliffenen Leiteinrichtungssegmente und die diskreten inneren Ringsegmente aneinander befestigt werden können.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die diskreten ersten und zweiten bogenförmigen Leiteinrichtungssegmente und das diskrete innere Ringsegment von den Leiteinrichtungsabschnitten und dem zylindrischen Abschnitt von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne unterschiedlich sind.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Leiteinrichtungsabschnitte, die von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne getrennt sind, die inneren und äußeren Ringabschnitte aufweisen, wobei die inneren und äußeren Ringabschnitte jeweils stromaufwärtige und stromabwärtige Endflächen haben, und wobei ferner der Schritt vorgesehen ist, daß zu den stromabwärtigen Endflächen der äußeren Ringabschnitte Material (70) hinzugefügt wird, um die stromabwärtigen Endflächen der äußeren Ringabschnitte in axialer Richtung von den Düsen zu verlängern.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in dem Material, das zu den stromabwärtigen Endflächen der äußeren Ringabschnitte hinzugefügt ist, Verbindungsaussparungen (72) ausgebildet werden, um Rotorschaufeldichtungen an den Leiteinrichtungen zu befestigen.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei von den stromaufwärtigen Endflächen der äußeren Ringabschnitte Material (74) entfernt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zu den stromabwärtigen Endflächen der inneren Ringabschnitte Material (76) hinzugefügt wird, um die stromabwärtigen Endflächen der inneren Ringabschnitte axial von den Düsen zu verlängern.

16. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Leiteinrichtungsabschnitte, die von der entfernten und beschädigten Wiedererwärmungswanne getrennt sind, die inneren und äußeren Ringabschnitte aufweisen, und wobei ferner der Schritt vorgesehen ist, daß Elemente zum Verbinden der Leiteinrichtungssegmente mit dem inneren Segment ausgebildet werden, indem von den inneren Ringabschnitten Material (78) entfernt wird.