DE917070C

DE917070C - Procedure for starting up and loading steam and gas turbines

Info

Publication number: DE917070C
Application number: DEE5958A
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1951-10-08
Filing date: 1952-09-02
Publication date: 1954-08-23
Also published as: CH295189A; FR1071709A; BE513869A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren und Belasten von Dampf- und Gasturbinen, bei dem der Temperaturzustand von Turbinenteilen zu Regelzwecken ausgenutzt wird.The invention relates to a method for starting up and loading steam and gas turbines, in which the temperature state of turbine parts is used for control purposes.

Bekanntlich können an gewissen Teilen von Dampf- und Gasturbinen, wenn solche Maschinen rasch anzufahren oder zu belasten sind, Temperaturen auftreten, die über die Warmstreckgrenze der Werkstoffe hinausgehende Wärmespannungen hervorrufen. In einem solchen Falle beginnt dann der Werkstoff an den betreffenden Maschinenteilen zu fließen, was Anlaß zu bleibenden Deformationen und, zusammenhängend damit, zu Undichtheiten und anderen Betriebsstörungen geben kann.It is known that on certain parts of steam and gas turbines, if such machines to be started up quickly or to be loaded, temperatures occur which are above the hot yield point the materials cause excess thermal stress. In such a case then begins the material to flow on the relevant machine parts, which gives rise to permanent deformations and, in connection therewith, lead to leaks and other malfunctions can.

Wohl läßt sich solchen Erscheinungen innerhalb gewisser Grenzen durch konstruktive Maßnahmen begegnen. Vorliegende Erfindung bezweckt jedoch, das Problem auf andere Weise zu lösen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nämlich in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen mindestens zwei Meßeteilen der Turbine die Temperatur des Treibmittels am Eintritt in die Turbine so geregelt, daß die betreffende Temperaturdifferenz in solchen Grenzen bleibt, daß keine dauernden Deformationen von Turbinenteilen auftreten. Die Erfindung stützt sich unter anderem auf die bekannte Tatsache, daß sich in den Gehäuseteilen von Dampf- und Gasturbinen beim Anfahren und Belasten um so größere Temperaturdifferenzen ergeben, je größer die Temperaturdifferenz zwischen dem eintretenden Treibmittel und dem anfangs relativ kalten Turbinengehäuse ist.Such phenomena can, within certain limits, be avoided by constructive measures to encounter. However, the present invention aims to solve the problem in other ways. According to the method according to the invention, depending on the temperature difference the temperature of the propellant at the inlet between at least two measuring parts of the turbine regulated in the turbine in such a way that the relevant temperature difference remains within such limits, that no permanent deformation of turbine parts occurs. The invention is supported among other things on the well-known fact that in the housing parts of steam and gas turbines when starting up and loading, the greater the temperature difference, the greater the temperature difference between the incoming propellant and the initially relatively cold turbine housing is.

Bei Dampf- und Gasturbinen, deren Gehäuse in einer axialen Ebene geteilt und mittels Flanschen verschraubt ist, können beim Arbeiten mit hohen Drücken und Temperaturen besonders die BoI-zen der zu verschraubenden Gehäuseflansche einer hohen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt werden, indem sich übermäßig hohe Differenzen zwischen ihrer Temperatur und derjenigen der Gehäuseflansche einstellen können. Um dem Rechnung zu tragen, ist es zweckmäßig, zur Regelung der Temperatur des Treibmittels am Eintritt in die Maschine die Differenz zwischen den an einer Stelle der Gehäuseflansche und in einem der zum Verschrauben der Gehäuseflansche bestimmten Bolzen gemessenen Temperaturen zu verwenden. In der Zeichnung ist, zum Teil in vereinfachter Darstellungsweise, eine beispielsweise Ausführungsform einer Dampfturbinenanlage zur Durchführung des ernndungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, an Hand welcher auch das Verfahren beispielsweise erläutert wird. Dabei zeigtIn the case of steam and gas turbines, the housing of which is divided in an axial plane and by means of flanges is screwed, when working with high pressures and temperatures, especially the bolts the housing flanges to be screwed are exposed to high temperature loads, by having excessively large differences between their temperature and that of the housing flanges can adjust. To take this into account, it is useful to regulate the temperature of the propellant at the inlet the machine the difference between the at one point of the housing flanges and in one of the Screw the housing flanges together using specific bolts at measured temperatures. The drawing shows an example of an embodiment, partly in a simplified manner a steam turbine system for carrying out the method according to the nomination, on the basis of which the method is also explained, for example. It shows

Fig. ι eine mit überhitztem Dampf und Kondensation arbeitende Dampfturbinenanlage,Fig. Ι one with superheated steam and condensation working steam turbine plant,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen senkrecht zur Turbinenlängsachse gelegten Schnitt durch einen Teil des in der waagerechten Ebene geteilten Turbinengehäuses, wobei einer der zum Verschrauben der Gehäuseflansche dienenden Bolzen in Ansicht gezeichnet ist;
Fig. 3 ist eine Draufsicht der Fig. 2, und2 shows, on a larger scale, a section perpendicular to the longitudinal axis of the turbine through part of the turbine housing divided in the horizontal plane, one of the bolts used for screwing the housing flanges being drawn in view;
Fig. 3 is a plan view of Figs. 2, and

Fig. 4 zeigt die Abänderung einer Einzelheit. In Fig. ι bezeichnet 1 einen Dampfkessel, dem Speisewasser durch eine Leitung 2 zuströmt, und 3 einen Dampfüberhitzer, aus dem der überhitzte Dampf durch eine Leitung 4 in eine Turbine 5 gelangt. Im weiteren bezeichnet 6 einen der Turbine 5 nachgeschalteten Kondensator, 7 eine Kondensatpumpe, 8 einen zum Vorwärmen des Speisewassers dienenden Wärmeaustauscher, 9 eine Speisepumpe und 10 einen Drehzahlregler, der auf ein in die Dampfleitung 4 eingebautes Regelventil 11 einwirkt.Fig. 4 shows the modification of a detail. In Fig. Ι 1 denotes a steam boiler, the Feed water flows through a line 2, and 3 a steam superheater, from which the superheated Steam passes through a line 4 into a turbine 5. In the following, 6 denotes one of the turbine 5 downstream condenser, 7 a condensate pump, 8 one for preheating the feed water serving heat exchanger, 9 a feed pump and 10 a speed controller that on a control valve 11 built into the steam line 4 acts.

An der Stelle y4 des oberen Gehäuseflansches 12 der Turbine 5 ist die eine Lötstelle eines Thermoelementes 13 gelegen, und in einem der Bolzen 14, die zum Verschrauben der Gehäuseflansche 12 und 15 dienen, ist die eine Lötstelle eines zweiten Thermoelementes 16 gelegen. Die elektromotorischen Kräfte der Thermoelemente 13 und 16 werden in einer Hilfseinrichtung 17 bekannter Bauart so ausgenutzt, daß von dieser Einrichtung aus ein Ventil 18, das in eine die Speiseleitung 2 mit der Dampfleitung 4 unmittelbar verbindende Bypassleitung 19 ©ingebaut ist, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den erwähnten Kräften und somit von der Differenz zwischen den von den Thermoelementen 13 und 16 gemessenen Temperaturen mehr oder weniger geöffnet wird. Auf diese Weise läßt sich die Temperatur des in die Turbine 5 eintretenden Treibmittels durch Einführen einer mehr oder weniger großen, durch die Bypassleitung 19 .strömenden und vom Ventil 18 geregelten Wassermenge in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz, die von den Thermoelementen 13 und 16 ermittelt wird, beeinflussen. Ist diese Temperaturdifferenz zu groß, so daß Gefahr besteht, daß die Bolzen 14, die keiner direkten Berührung durch Dampf oder Gas ausgesetzt sind und daher beim Anfahren und Belasten der Turbine weniger rasch höhere Temperaturen als die Gehäuseflansche 12 und 15 annehmen, durch stärkere Wärmedehnungen der letzteren überbeansprucht werden, so wird die dem Betriebsdampf beigemengte Wassermenge vergrößert, was sich im Sinne einer Verlangsamung der Temperaturzunahme der Gehäuseflansche und somit einer Verkleinerung der Differenz zwischen den in den Flanschen 12 und 15 und in den Bolzen 14 herrschenden Temperaturen auswirkt. Durch Regelung der durch die Leitung 19 strömenden Wassermenge läßt sich die betreffende Temperaturdifferenz somit in derart niedrigen Grenzen halten, daß keine dauernden Deformationen der Teile 12, 14 und 15 im besonderen und von Turbinenteilen im allgemeinen auftreten.At point y4 of the upper housing flange 12 the turbine 5 is one soldering point of a thermocouple 13 located, and in one of the bolts 14, which are used to screw the housing flanges 12 and 15 are used, the one soldering point of a second thermocouple 16 is located. The electromotive Forces of the thermocouples 13 and 16 are in an auxiliary device 17 of known type so exploited that from this device from a valve 18, which is in a the feed line 2 with the Steam line 4 directly connecting bypass line 19 © is built in, depending on the Difference between the mentioned forces and thus of the difference between those of the Thermocouples 13 and 16 measured temperatures is more or less opened. on In this way, the temperature of the propellant entering the turbine 5 can be introduced by introducing it a more or less large one, flowing through the bypass line 19 and from the valve 18 regulated amount of water depending on the temperature difference generated by the thermocouples 13 and 16 is determined, affect. If this temperature difference is too great, so that there is a risk of that the bolts 14, which are not exposed to direct contact by steam or gas and therefore, when starting up and loading the turbine, higher temperatures than the housing flanges 12 and 15 accept through stronger thermal expansions of the latter are overstrained, so that of the operating steam added amount of water increases what in the sense of a slowing down of the temperature increase of the housing flanges and thus a Reduction of the difference between those in the flanges 12 and 15 and in the bolts 14 Temperatures. By regulating the amount of water flowing through line 19 the temperature difference in question can thus be kept within such low limits that no permanent deformation of parts 12, 14 and 15 in particular and of turbine parts in the general occurrences.

Dem Betriebsdampf der Dampfturbine läßt sich vor dessen Eintritt in die Turbine in der in Fig. 4 gezeigten Weise als Kühlmittel auch Dampf beimengen, der an einer Zwischenstelle 20 eines Dampf Überhitzers 21 entnommen wird, die vor der Austrittsstelle dieses Überhitzers 21 liegt.Before it enters the turbine, the operating steam from the steam turbine can be shown in the manner shown in FIG shown manner as a coolant also add steam, which at an intermediate point 20 of a Steam superheater 21 is removed, which is located in front of the outlet point of this superheater 21.

Die Regelung der Temperatur des Treibmittels am Eintritt in die Turbine kann auch von Hand erfolgen.The regulation of the temperature of the propellant at the inlet to the turbine can also be done by hand take place.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß ebenfalls bei Gasturbinen anwenden. Ferner läßt sich eine Regelung der Temperatur des Treibmittels am Eintritt in die Kraftmaschine auch dadurch erreichen, daß das Treibmittel durch Wärmeentzug gekühlt oder die demselben zugeführte Wärmemenge beeinflußt wird.The invention can also be used in a corresponding manner in gas turbines. Furthermore, a regulation the temperature of the propellant at the entry into the engine also achieve that the propellant is cooled by extraction of heat or the amount of heat supplied to it is influenced will.

Claims

PATENT CLAIMS:

I. Process for starting up and loading steam and gas turbines, in which the The temperature state of turbine parts is used for control purposes, characterized in that that depending on the temperature difference between at least two measuring points of the turbine, the temperature of the Propellant at the inlet to the turbine is regulated in such a way that the temperature difference in question remains within such limits that no permanent deformation of turbine parts appear.

2. The method according to claim 1, characterized in that that in order to control the temperature of the propellant, a coolant is added to it will.

3. The method according to claims 1 and 2 for use in steam turbine systems with Steam boiler, characterized in that as a coolant for adding to the operating

Steam is taken from the boiler feed line before it enters the steam turbine Water is used.

4. The method according to claims 1 and 2 for use in steam turbine systems with Steam superheater, characterized in that as a coolant for adding to the operating steam before it enters the steam turbine steam extracted at an intermediate point of the steam superheater is used.

5. The method according to claim 1, characterized in that that to regulate the temperature of the propellant this is cooled by heat exchange.

6. The method according to claim 1, characterized in that that the same supplied to regulate the temperature of the propellant Amount of heat is influenced.

7. The method according to claim 1 for use in turbines, the housing in a axial plane is divided and screwed by means of flanges, characterized in that to control the temperature of the propellant, the difference between the temperature at a Place the housing flanges and the temperature in one of the screwing the housing flanges specific bolt is used.

8. The method according to claim 1, characterized in that that the temperatures, the difference of which triggers control processes, are measured by means of thermocouples.

1 sheet of drawings