DE905137C - Verfahren zur Bereitschaftshaltung von Dampfturbinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bereitschaftshaltung von Dampfturbinen Es ist bekannt, Bereitschaftsmaschinen im sogenannten Schleppbetrieb zu fahren, wobei der Generator als Motor am Netz bleibt und die Turbine antreibt. Die dabei in der Turbine entstehende Reibungswärme wird durch Kühldampf oder Wasser abgeführt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe Dampf- und Stromverbrauch und die starke Beanspruchung der Turbine durch Wärmespannungen infolge des vom Lastbetrieb abweichenden Temperaturverlaufes.
• Man hat auch schon vorgeschlagen, Bereitschaftsmaschinen während der Bereitschaftshaltung mit Dampf, der bereits Arbeit geleistet hat, mit einer niederen, für die Ölförderung der Hauptölpumpe ausreichenden Drehzahl anzutreiben, wobei der Generator vom Netz abgeschaltet ist.
• Die niedere Temperatur des bereits zur Arbeitsleistung herangezogenen Dampfes hat zur Folge, daß die Bereitschaftsmaschine nach ihrer Abschaltung im Hochdruckteil plötzlich abgeschreckt und im Mittel- bzw. Niederdruckteil infolge der ungünstigen Ausnutzung des Wärmegefälles unzulässig hoch erwärmt wird. Dadurch treten erhebliche Wärmespannungen im Turbinengehäuse und bei Gegendruckmaschinen zusätzlich in der Abdampfleitung auf, die zu Störungen und Schäden führen können. Ferner werden infolge der Längenänderung der Welle bzw. der Gehäuse Relativbewegungen hervorgerufen, die sich auf die Spiele zwischen Schaufeln und Leitapparaten so ungünstig auswirken können, daß die Gefahr des Anlaufens besteht. Außerdem sind durch die Relativbewegungen die Hoch- und Niederdruckstopfbuchsen stark gefährdet.
• Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zur Bereitschaftshaltung der Turbine Dampf, z. B. Frischdampf oder zwischeniib°rhitzter Dampf, von gleicher oder annähernd gleicher Temperatur wie beim Lastbetrieb zugeführt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird dem Mitteldruck- bzw. Niederdruckteil Dampf geringerer Temperatur oder Einspritzwasser zugeführt.
• Das Wasser oder der Dampf werden dabei durzh eine oder mehrere Düsen, die in verschiedenen, den gewünschten Temperaturen entsprechenden Stuf,@n liegen, eingeführt.
• Die Temperaturen werden dadurch in den virschiedenen Bereichen gleich den Temperaturen im Lastbetrieb gehalten, wodurch die Turbine geschont wird.
• Zur :besseren Ausnutzung -des Dampfes wird nur ein Teil der vorhandenen Düsen beaufschlagt, oder es werden besondere Düsen vorgesehen, wodurch der Dampfverbrauch während der Bereitschaftszeit wesentlich kleiner als der Leerlaufverbrauch der Maschine als Betriebsmaschine ist. Die niedrige Drehzahl wird dabei so gewählt, daß .die Maschine im schwingungsfreien Bereich liegt.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist gegenüber den bekannten Verfahren wegen :des sehr geringen Energieverbrauches am wirtschaftlichsten. Die Bereitschaftsmaschine kann cin kürzester Zeit hochgefahren und auf Vollast gebracht werden.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführung veranschaulicht.
• Fig. i zeigt die Schaltung .der Bereitschaftsturbine in schematischer Darstellung; Fig.2 und 3 zeigen konstruktive Einzelheiten der Bereitschaftsturbine.
• Es bezeichnet i die Bereitschaftsturbine, 2 den dazugehörigen Drehzahlregler, 3,,den von -der Turbine angetriebenen Generator, .a, den Kondensator der Turbine, 5 die zugehörige Kondensatpumpe, 6 die zugehörige Kühlwasserpumpe, 7 einen Speisewasservorwärmer, 8 die zugehörige Kondensatpumpe, 9 die Kühlwasserdruckleitung einer Betriebsturbine, i o den Warmwassersammler des Kühlturmes, i i eine Hilfskondensatpumpe, 12 eine Abzweigleitung, die entweder zu dem Kondensator der Betriebsmaschine, dem Heißwasserspeicher oder zu einem Hilfsbehälter geführt wird. An der Turbine ist ein Sicherheitsregler 13 mit zugehörigem Schnellschlußventil 14 vorgesehen. Das Schnellschlußventil ist in bekannter Weise mit einem Vorhubkegel und Handrad für den Anfahrbetrieb versehen. Dem Dampfstrahler 15 der Bereitschaftsturbine ist .der Hilfskondensator 16 zugeordnet. In der Fig. 2 bedeutet 17 den Düsenkasten der Bereitschaftsturbine mit den Düsen und Düsengruppen. Hierbei ist beispielsweise die Düsengruppe 18 für den Bereitschaftsbetrieb vorgesehen. In der Fig. 3 bedeutet i9 eine Regelvorrichtung für die Steuerung einer besonderen Düse bzw. Düsengruppe 2o für den Bereitschaftsbetrieb.
• Der während der Bereitschaftshaltung in die Turbine i einströmende Dampf wird nur durch einen Teil der Düsen, z. B. Düsengruppe 18 (Fig. 2) oder Sonderdüse 2o (Fig. 3), geleitet, der nötig ist, um die niedere, in einem schwingungsfreien Gebiet liegende Drehzahl zu halten. Beim Übergang vom Lastbetrieb auf den Bereitschaftsbetrieb werden die Hauptsteuerventile unter Einwirkung der Drehpunktverstellvorrichtung 21 des Reglerhebels geschlossen und das Steuerventil für den Bereitschaftsbetrieb geöffnet. Beim Übergang vom Bereitschaftsbetrieb auf Lastbetrieb werden diese Organe im entgegengesetzten Sinne verstellt.
• Die Einrichtung kann auch so getroffen sein, daß beim Bereitschaftsbetrieb die Sonderdüsen zusätzliche Laufschaufeln beaufschlagen. Als erste Stufe für den Bereitschaftsdienst kann aber auch ein besonderes Rad vorgesehen sein.
• Die erforderliche niedere Drehzahl kann eingeregelt werden, z. B. über einen Spannungsgenerator, der über Relais auf die Verstellung der Steuerung so einwirkt, daß nur durch die erste oder kleinste Düsengruppe Dampf zur Turbine strömt. Es kann aber auch ein Kontakttachometer vorgesehen sein, das entsprechend auf den Regler 2 der Turbine einwirkt. Gemäß Fig. 3 kann durch den Drehzahlregler i9, der für einen niederen Drehzahlbe-reic@h eingerichtet ist, die Dampfzuführung zu der Düsengruppe 2o geregelt werden.
• Das für- die Kühlung des Mittel- bzw. N iederdruckteiles der Turbine erforderliche Kondensat kann hierbei aus dem Kondensator4, einem Sammelbehälter, einem Hilfskondensator oder aus der l<-ondensatleitung entnommen und z. B. bei 24 der Turbine eingespritzt werden. Der N iederdruclcstopfbuchse der Bereitschaftsturbine wird während des Bereitschaftsbetriebes Sperrdampf niederer Spannung und niederer Temperatur zugeführt.
• Das Kühlwasser für den Kondensator 4. wird aus der Druckleitung 9 oder aus dem Warmwassersammler io. entnommen. Im letzteren Falle strömt das Kühlwasser durch eigenes Gefälle aus dem Warmwassersammler io ,des Kühlturmes durch die Kühlrohre des Kondensators .4 und die ohne motorischen Antrieb rückwärts laufende Kühlwasserpumpe 6 in den Saugkanal. Hierdurch ergibt sich außer den eingangs genannten betrieblichen Vorteilen noch der weitere Vorteil, daß während der Bereitschaftshaltung die Kühlwasserpumpe 6 außer Betrieb bleibt, was eine wesentliche Ersparnis an Kraftbedarf bedeutet.
• Bei diesem Betriebsverfahren wird der durch die Turbine geschickte Dampf in dem Kondensator 4 niedergeschlagen, Kondensatpumpe 5. und Kühlwasserpumpe 6 werden während der Bereitschaftshaltung stillgesetzt. Zur Absaugung des Kondensats wird die umschaltbare Kondensatpumpe 8 des Niederdruckvorwärmers 7 verwendet, welche das Kondensat bei geschlossenem Schieber 22 und geöffnetem Schieber 23. über den Hilfskondensator 16 des Dampfstrahlers 15 in die Hauptleitung zum Heißwasserspeicher führt.
• Die bei diesem Betriebsverfahren anfallenden geringen Kondensatmengen können aber auch im Kondensator 4 bei steigendem Wasserspiegel angesammelt und je nach Bedarf kurzzeitig von der vorhandenen Kondensatpumpe 5. in bestimmten zeitlichen Abständen abgesaugt werden. Um ein solches zeitweises An- und Abstellen der Kondensatpumpe 5: während der Bereitschaftszeit zu vermeiden, kann, wie in Fig. i dargestellt, das Absaugen des Kondensats durch eine Hilfskondensatpumpe i i mit kleiner Förderleistung erfolgen. Dabei wird das Kondensat in den Heißwasserspeicher oder zur Ersparnis an Förderleistung .in den Kondensator einer Betriebsmaschine bzw. in einen geeigneten Zwischenvorwärmer oder einen besonderen Zwischenbehälter gefördert. Zur Niederschlagung des Dampfes des Dampfstrahlers 15 wird das Kondensat zwischen Hilfskondensator 16 des Dampfstrahlers 15, und Kondensator .4. umgewälzt.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bereitschaftshaltung von Dampfturbinen in lastschwachen Betriebszeiten bei elektrisch abgeschaltetem Generator unter Schonung des gesamten Aggregats, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbine Dampf, z. B. Frischdampf oder zwischenüberhitzter Dampf, von gleicher oder annähernd gleicher Temperatur wie beim Lastbetrieb zugeführt wird, so daß die Temperaturen der Turbine beim Bereitschaftsbetrieb gleich oder annähernd gleich ihren Temperaturen beim Lastbetrieb sind, wobei die Bereitschaftsturbine mit niederer Drehzahl in Umlauf gehalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Turbinenhochdruckteil Frischdampf oder zwischenüberhitzter Dampf und dem Mitteldruck- bzw. Nieder druckteil Dampf geringerer Temperatur oder Einspritzwasser zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Turbine zugeführte Dampf nur durch den Teil der Düsen geleitet wird, der nötig ist, um die Temperaturen zu halten.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzwasser aus dem Kondensator, einem etwa vorhandenen Hilfskondensator bzw. Sammelbehälter oder aus der Kondensatleitung entnommen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserpumpe (6-i des Kondensators (4) der Bereitschaftsturbim (i) während der Bereitschaftszeit stillgesetzt und das zum Niederschlagen der kleinen Dampfmenge erforderliche Kühlwasser direkt aus dem Kühlwassernetz (9) entnommen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser au dem Warmwassersammler (to) .der Betriebsmaschinen entnommen wird und auf Grund des eigenen Gefälles den Kondensator (4) und dis Kühlwasserpumpe (6) der Bereitschaftsturbine (i) rückwärts durchläuft.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckstopfbuchse Sperrdampf niederer Spannung und niederer Temperatur zugeführt wird. B.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkondensatpumpe (8) des N iederdruckvorw ärmers (7) umschaltbar angeordnet ist und das im Kondensator (4) anfallende Kondensat über den Hilfskondensator (i6) des Dampfstrahlers (i5) in die zum Heißwasserspeicher führende Hauptleitung führt.
9. 9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei stillgesetzter Kondensatpumpe (5) eine Hilf skondensatpumpe (i i) verwendet wird, welche das aus dem in die Turbine eingeführten Betriebsdampf entstandene Kondensat durch die Abzweigleitung (i2) in den Heißwasserspeicher oder zur Ersparnis an Förderleistung in den Kondensator einer Betriebsmaschine bzw. in einen geeigneten Zwischenvorwärmer oder einen besonderen Zwischenbehälter fördert und andererseits das zur Niederschlagung des Dampfes des Dampfstrahlers (i5) notwendige Kondensat zwischen dem Turbinenkondensator (4) und dem Hilfskondensator (i6) des Dampfstrahlers (i5) umwälzt. io.
10. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichhaltung der niederen Drehzahl besondere, nur während der Betriebsbereitschaftshaltung in Betrieb befindliche Regelorgane vorgesehen sind. i i.
11. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, 2 und 3:, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine besondere Düse (2o) oder deren mehrere sowie ein besonderes Steuerorgan (i9) für diese vorgesehen sind, die nur während der Bereitschaftshaltung eingeschaltet sind.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehpunktverstellvorrichtung (2i) für den Hebel des Reglers (2) vorgesehen ist, die beim Übergang vom Lastbetrieb auf den Bereitschaftsbetrieb die Hauptsteuerventile schließt und das Steuerventil für den Bereitschaftsbetrieb öffnet, beim Übergang vom Bereitschaftsbetrieb auf den Lastbetrieb dagegen diese Organe im entgegengesetzten Sinne verstellt. 13. .
13. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Stufe Sonderdüsen für den Bereitsehaftsbetrieb vorgesehen sind, welche zusätzliche Laufschaufeln beaufschlagen.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Bereitschaftsdienst als erste Stufe ein besonderes Rad vorgesehen ist.