EP0508067B1 - Device for regulating the cross-sectional flow area of a turbomachine - Google Patents
Device for regulating the cross-sectional flow area of a turbomachine Download PDFInfo
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- EP0508067B1 EP0508067B1 EP92102795A EP92102795A EP0508067B1 EP 0508067 B1 EP0508067 B1 EP 0508067B1 EP 92102795 A EP92102795 A EP 92102795A EP 92102795 A EP92102795 A EP 92102795A EP 0508067 B1 EP0508067 B1 EP 0508067B1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
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- F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
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- F05D2250/41—Movement of components with one degree of freedom
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Definitions
- the invention relates to a device for the regulated loading of the diffuser of axially flowed through turbomachines, in particular of extraction steam turbines, with a control slide arranged at least two inlet windows for the working medium and arranged upstream of the diffuser.
- the nozzle group control is particularly suitable for systems in which high partial load efficiency is required.
- the first turbine stage which is usually equipped with a constant pressure or Curtis blading, also called a control stage, has a plurality of admission sectors, the steam inflow from the steam generator to each of the admission sectors having one special control valve is set. It is customary to open one control valve after the other with increasing output of the steam turbine. For a given load condition, therefore, a more or less large number of control valves is generally fully open and therefore does not cause throttling. Only one of the control valves will be partially open and cause an additional throttle loss. This loss can, however, be kept to a modest extent, because it only affects the partial mass flow flowing through the respective control valve.
- Devices for regulating the cross-section through which a turbomachine flows are also used in steam extraction turbines. They allow a variable steam mass flow to be branched out of the turbine, for example for process purposes.
- controlled withdrawals are known in which the entire mass flow after flowing through a turbine part led out of the turbine, regulated and then reintroduced into the subsequent sub-turbine.
- overflow control valves are flanged onto the turbine housing, with which the steam quantity flowing into the subsequent turbine part is controlled and the extraction pressure is thereby kept constant.
- devices with which the free cross-section through which flow is changed in the guide apparatus for regulating the steam mass flow are also known in the form of adjustable guide vanes.
- the guide vanes can be rotated about their own longitudinal axis in order to reduce the cross section.
- the fulcrum can be on the front edge of the blade, within the blade profile or on the rear edge of the blade.
- the cross-section through which the flow is flowing can be completely blocked on the occasion of an adjustment.
- the aerodynamically important blade geometry is also retained.
- the inflow and outflow of the guide vanes are changed to a greater or lesser extent, which impairs the operation of at least the immediately following rotor blades.
- the working medium here low-pressure steam
- the working medium enters the guide blading directly via axial rotary valves with a large number of lockable entry windows.
- the invention has for its object to provide a simple adjusting device for nozzle group control, while avoiding the above-mentioned number of control valves, with which the inflow conditions to the guide device and the outflow conditions from the guide device remain unchanged.
- a channel element is arranged between the control slide and the guide apparatus, with a plurality of inflow channels which connect the inlet windows of the control slide to the nozzles of the guide apparatus, the control slide being rotatable by 180 ° in the circumferential direction for increasing opening and closing of the inflow channels .
- each individual nozzle of the diffuser is acted on via its own inflow channel.
- the advantages of the invention can be seen in particular in the high efficiency that can be achieved.
- a large number of lossless operating points can be driven, and on the other hand, there is an optimal inflow for the nozzles in question.
- the extraction turbine shown in FIG. 1 is a single-shaft, two-part turbine with internally controlled extraction 1, for example for process steam. It consists of a high pressure turbine 3 in the back pressure type and a low pressure turbine 3 'in the condensation type. The latter is necessary to compensate for the fluctuations in the power requirement of the company if, for example, the frequency must also be maintained in addition to the regulated steam pressure in the extraction 1.
- the rotor blades of the two partial turbines are arranged on a common rotor 4.
- the blade carriers 6, 6 ' are suspended in the largely cylindrical turbine housing 5 so that they can be moved by heat.
- the live steam flows into the diffuser 7 of the high-pressure turbine 3 via an inlet housing 2 connected to the turbine housing 5, from where it acts on the control stage blading of the control wheel 8.
- This control stage blading usually works according to the constant pressure principle and is carried out in one stage in the case shown.
- the steam then flows through the reaction blading of the high-pressure turbine 3, which is only shown symbolically, and reaches the high-pressure exhaust steam 9.
- the steam to be expanded remains within the turbine housing 5.
- the steam not removed in 1 flows through the low-pressure turbine 3 '. From the outlet, the steam reaches the exhaust steam housing, not shown, and from there into a condenser, on the cooled pipes of which the now relaxed steam is deposited.
- the new regulating device can be used both on the high-pressure turbine 3 for fresh steam regulation and on the low-pressure turbine 3 'for regulating the extraction.
- the guide apparatus 7 on the high-pressure turbine consists of a nozzle box, which is integrated in a channel element 10 designed as a ring.
- the individual nozzles in this case 42 in number, can either be inserted and caulked in the channel ring or welded into the channel ring.
- the two-part channel ring which will generally be designed with a horizontal partial plane, is on the one hand suspended in the inlet housing 2 and, on the other hand, surrounds the compensating piston 11 of the high-pressure turbine with its radially inner diameter. On its inner circumference, it is provided with a labyrinth 12 over its axial extent in order to form the piston seal.
- the channel ring 10 is provided over its circumference with two symmetrically arranged sectors of inflow channels 13. These inflow channels, of which each sector has 20 pieces, each open into a nozzle of the guide apparatus (FIG. 5). This ensures optimal inflow to the nozzles. In the present case, only the inflow channel 13a opening when the machine starts up extends over two nozzle divisions in order to keep the mechanical stresses on the control wheel within limits. The dimensions of the inflow channels are unchanged.
- the adaptation to the swallowing capacity of the blading is advantageously done via the geometry of the nozzles. For example, their width can be adapted to the prevailing conditions over the circumference and / or their radial height.
- the inflow channels 13 are guided radially out of the channel ring.
- the actual inlet openings of the channels of the upper sector and the lower sector are offset from one another in the axial direction (FIG. 1) and are accordingly located on two different levels.
- this two-part radial slide which is also formed with a horizontal partial plane, is a ring which surrounds the channel ring 10 with its inner diameter and seals against it.
- the ring must be able to operate in the closed state, i.e. without the inflow of steam into the inflow channels, to be able to absorb the maximum pressure drop without great deformation. Since the permanently open entry windows are acted upon by the working medium even in the non-flowed state, the radial slide is equipped with sealing strips (not shown) for sealing purposes in its axial extension on both sides of the entry window.
- the aforementioned rotation of the radial slide by 180 ° can be done in a simple manner according to FIG. 3.
- the slide On one of its end faces, the slide is provided over the circumference with a toothing 17 (only partially shown) into which a pinion inserted from the outside and driven through the upper part of the inlet housing 2 engages.
- the radial slide valve which is only shown schematically, is provided by four roller bolts 18, which are evenly distributed over the circumference.
- valve points i.e. almost lossless operating points
- the new solution thus corresponds to the effect of 20 of the control valves mentioned at the beginning.
- the simultaneous loading of opposite inflow channels enables the subsequent turbine part to be warmed up evenly and avoids any additional bearing load.
- FIG. 1 and FIG. 7 show an exemplary embodiment of the invention in the area of internally regulated steam extraction. Since there are significantly lower vapor pressures and thus pressure drops in this area, a simplified variant can be used. This has the additional advantage that the axial flow direction of the steam is not interrupted at the point of withdrawal. In addition, it is characterized by a short axial length.
- the channel element here is a channel disk 19, in which the control device 20 of the control stage is integrated.
- the two-part channel disk which will also generally be designed with a horizontal partial plane, is on the one hand suspended in the turbine housing 5 and, on the other hand, surrounds the low-pressure rotor 4 of the turbine with its radially inner diameter. On its inner circumference, it is provided with a labyrinth over its axial extent to form a seal.
- the channel disk 19 is provided with two symmetrically arranged sectors of inflow channels 21 over its circumference. These inflow channels, each sector having 20 pieces, each lead into a nozzle of the control apparatus 20. Only the inflow channels 21a opening or closing last, in the present case, extend over two nozzle divisions in order to keep the mechanical loads on the downstream control wheel within limits.
- the inflow channels 21 are guided axially or obliquely axially out of the channel disk 19.
- the actual inlet openings of the channels of the upper sector and the lower sector are offset from one another in the radial direction and are therefore located in two different radial planes.
- the non-extracted steam passes through a control slide 23 provided with two entry windows 22.
- this two-part axial slide which is also formed with a horizontal partial plane, is a disk which rests against the end face of the channel disk, is guided there and seals against it.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur regulierten Beaufschlagung des Leitapparates von axial durchströmten Turbomaschinen, insbesondere von Entnahmedampfturbinen, mit einem stromaufwärts des Leitapparates angeordneten, mindestens zwei Eintrittsfenster für das Arbeitsmedium aufweisenden Kontrollschieber,The invention relates to a device for the regulated loading of the diffuser of axially flowed through turbomachines, in particular of extraction steam turbines, with a control slide arranged at least two inlet windows for the working medium and arranged upstream of the diffuser.
Bei Dampfturbinen ist die Düsengruppenregelung besonders geeignet für Anlagen, bei denen hohe Teillastwirkungsgrade verlangt werden. Die in der Regel mit einer Gleichdruck- oder einer Curtis-Beschaufelung ausgerüstete erste Turbinenstufe, auch Regelstufe genannt, weist dabei mehrere Beaufschlagungssektoren auf, wobei der Dampfzufluss aus dem Dampferzeuger zu jedem der Beaufschlagungssektoren mit einem besonderen Regelventil eingestellt wird. Hierbei ist es üblich, mit zunehmender Leistung der Dampfturbine in stetiger Weise ein Regelventil nach dem andern zu öffnen. Bei einem gegebenen Lastzustand ist deshalb im allgemeinen eine mehr oder weniger grosse Anzahl Regelventile voll geöffnet und verursacht somit keine Drosselung. Nur eines der Regelventile wird teilweise geöffnet sein und einen zusätzlichen Drosselverlust bewirken. Dieser Verlust kann indes in bescheidenem Rahmen gehalten werden, weil er nur den durch das betreffende Regelventil strömende Teilmassenstrom betrifft. Und diese Teilmenge wird umso geringer sein, je grösser die Anzahl der Beaufschlagungssektoren ist. Hieraus ergibt sich, dass idealerweise unendlich viele Regelventile und Beaufschlagungssektoren vorzusehen sind. In der Praxis sind denn auch Maschinen bekannt, die bis zu 10 Beaufschlagungssektoren und dazugehörige Regelventile aufweisen und damit eine sehr feinstufige Regelung gestatten. Am weitesten verbreitet ist indes die Anordnung mit 4 Segmenten; auf diese Weise arbeiten heute nahezu alle Zwischenüberhitzerturbinen. So ist es möglich, bei 4 Ventilen eine Düsenflächenverteilung von 20%, 20%, 30%, 30% über den Umfang vorzunehmen. Damit können während des Maschinenbetriebes Ventilpunkte mit etwa folgenden Leistungen gefahren werden: 30%, 60%, 90%, 100%. Bei den heute üblichen, hohen Dampftemperaturen sind meistens die zuerst öffnenden Düsenflächen symmetrisch im Unterteil und Oberteil des Gehäuses angeordnet, damit beim Anfahren asymmetrische Temperaturverteilungen vermieden werden.In the case of steam turbines, the nozzle group control is particularly suitable for systems in which high partial load efficiency is required. The first turbine stage, which is usually equipped with a constant pressure or Curtis blading, also called a control stage, has a plurality of admission sectors, the steam inflow from the steam generator to each of the admission sectors having one special control valve is set. It is customary to open one control valve after the other with increasing output of the steam turbine. For a given load condition, therefore, a more or less large number of control valves is generally fully open and therefore does not cause throttling. Only one of the control valves will be partially open and cause an additional throttle loss. This loss can, however, be kept to a modest extent, because it only affects the partial mass flow flowing through the respective control valve. And this subset will be the smaller, the greater the number of impact sectors. The result of this is that ideally an infinite number of control valves and pressurization sectors are to be provided. In practice, machines are known which have up to 10 pressurization sectors and associated control valves and thus permit very fine-level control. The arrangement with 4 segments is the most common; almost all reheater turbines work in this way today. With 4 valves it is possible to distribute the nozzle area over the circumference by 20%, 20%, 30%, 30%. This means that valve points with approximately the following outputs can be moved during machine operation: 30%, 60%, 90%, 100%. At today's high steam temperatures, the first opening nozzle surfaces are usually arranged symmetrically in the lower and upper part of the housing, so that asymmetrical temperature distributions are avoided when starting up.
Vorrichtungen zum Regulieren des durchströmten Querschnitts einer Turbomaschine gelangen auch bei Dampf- Entnahmeturbinen zur Anwendung. Sie gestatten das Abzweigen eines variablen Dampfmassenstromes, beispielsweise zu Prozesszwecken, aus der Turbine. Bei konventionellen, axial durchströmten Dampfturbinen sind solche geregelte Entnahmen bekannt, bei welchen der ganze Massenstrom nach Durchströmen eines Turbinenteils aus der Turbine herausgeleitet, geregelt und anschliessend wieder in die nachfolgende Teilturbine eingeführt wird. Für jede intern geregelte Entnahme sind mehrere nacheinander öffnende Überström-Stellventile am Turbinengehäuse angeflanscht, mit denen die in den anschliessenden Turbinenteil strömende Dampfmenge gesteuert und dadurch der Entnahmedruck konstant gehalten wird.Devices for regulating the cross-section through which a turbomachine flows are also used in steam extraction turbines. They allow a variable steam mass flow to be branched out of the turbine, for example for process purposes. In the case of conventional steam turbines with axial flow, such controlled withdrawals are known in which the entire mass flow after flowing through a turbine part led out of the turbine, regulated and then reintroduced into the subsequent sub-turbine. For each internally controlled withdrawal, several successively opening overflow control valves are flanged onto the turbine housing, with which the steam quantity flowing into the subsequent turbine part is controlled and the extraction pressure is thereby kept constant.
Desweiteren sind Vorrichtungen, mit denen der freie durchströmte Querschnitt im Leitapparat zur Regulierung des Dampfmassenstromes verändert wird, ebenfalls in Form von verstellbaren Leitschaufeln bekannt. Dabei können beispielsweise die Leitschaufeln um ihre eigene Längsachse gedreht werden, um den Querschnitt zu reduzieren. Der Drehpunkt kann an der Schaufelvorderkante, innerhalb des Schaufelprofils oder an der Schaufelhinterkante liegen. Bei all diesen Varianten kann anlässlich einer Verstellung der durchströmte Querschnitt vollständig versperrt werden. Auch die strömungstechnisch wichtige Schaufelgeometrie bleibt erhalten. Jedoch wird bei diesen Lösungen die Zuströmung und die Abströmung der Leitschaufeln mehr oder weniger stark verändert, was die Arbeitsweise zumindest der direkt nachfolgenden Laufschaufeln beeinträchtigt.Furthermore, devices with which the free cross-section through which flow is changed in the guide apparatus for regulating the steam mass flow are also known in the form of adjustable guide vanes. For example, the guide vanes can be rotated about their own longitudinal axis in order to reduce the cross section. The fulcrum can be on the front edge of the blade, within the blade profile or on the rear edge of the blade. With all these variants, the cross-section through which the flow is flowing can be completely blocked on the occasion of an adjustment. The aerodynamically important blade geometry is also retained. However, with these solutions, the inflow and outflow of the guide vanes are changed to a greater or lesser extent, which impairs the operation of at least the immediately following rotor blades.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt aus dem Zeitschriftenartikel "Zur Entwicklung von Niederdruck-Dampfsteuerorganen, derzeitiger Stand und zukünftige Möglichkeiten", Machinenbautechnik, Berlin, 38 (1989), Seiten 17 ff. In einer ersten Variante tritt das Arbeitsmittel, hier Niederdruckdampf,über Radial-Drehschieber mit einer grossen Anzahl von versperrbaren Eintrittsfenstern in eine ringförmige, dem Leitgitter vorgelagerte Kammer ein. In einer zweiten Variante tritt gelangt das Arbeitsmittel über Axial-Drehschieber mit einer grossen Anzahl von versperrbaren Eintrittsfenstern unmittelbar in die Leitbeschaufelung ein. Beide Lösungen eignen sich für Drosselregelung, wobei vom voll geöffneten Zustand bis zur völligen Absperrung die Drehschieber jeweils um eine Fensterteilung zu verschieben sind.Devices of the type mentioned are known from the magazine article "For the development of low-pressure steam control elements, current status and future possibilities", Machinenbautechnik, Berlin, 38 (1989),
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben erwähnten Anzahl von Regelventilen eine einfache Verstellvorrichtung für Düsengruppenregelung zu schaffen, mit welcher die Zuströmbedingungen zum Leitapparat und die Abströmbedingungen vom Leitapparat unverändert bleiben.The invention has for its object to provide a simple adjusting device for nozzle group control, while avoiding the above-mentioned number of control valves, with which the inflow conditions to the guide device and the outflow conditions from the guide device remain unchanged.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zwischen Kontrollschieber und Leitapparat ein Kanalelement angeordnet ist mit einer Mehrzahl von Zuströmkanälen, welche die Eintrittsfenster des Kontrollschiebers mit den Düsen des Leitapparates verbinden, wobei der Kontrollschieber zur zunehmenden Öffnung respektiv Schliessung der Zuströmkanäle in Umfangsrichtung um 180° drehbar ist.According to the invention, this is achieved in that a channel element is arranged between the control slide and the guide apparatus, with a plurality of inflow channels which connect the inlet windows of the control slide to the nozzles of the guide apparatus, the control slide being rotatable by 180 ° in the circumferential direction for increasing opening and closing of the inflow channels .
Es ist zweckmässig, wenn jede einzelne Düse des Leitapparates über einen eigenen Zuströmkanal beaufschlagt wird.It is expedient if each individual nozzle of the diffuser is acted on via its own inflow channel.
Die Vorteile der Erfindung sind, abgesehen von der Einfachheit der Massnahme, insbesondere im erzielbaren hohen Wirkungsgrad zu sehen. Zum einen kann eine grosse Anzahl verlustloser Betriebspunkte gefahren werden, und zum andern liegt für die jeweils beaufschlagten Düsen eine optimale Zuströmung vor.Apart from the simplicity of the measure, the advantages of the invention can be seen in particular in the high efficiency that can be achieved. On the one hand, a large number of lossless operating points can be driven, and on the other hand, there is an optimal inflow for the nozzles in question.
In der Zeichnung ist zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer axialdurchströmten Entnahme-Dampfturbine dargestellt.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown using an extraction steam turbine through which there is an axial flow.
Es zeigen:
- Fig.1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine Entnahme-Damptturbine;
- Fig.2
- einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsvariante der Erfindung im Hochdruck-Eintrittsteil der Turbine gemäss Linie 2-2 in Fig.1;
- Fig.3
- einen Querschnitt durch den Hochdruck-Eintrittsteil der Turbine gemäss Linie 3-3 in Fig.1;
- Fig.4
- einen Teilquerschnitt durch die Regelvorrichtung gemäss Detail Z in Fig.2, jedoch in geschlossenem Zustand;
- Fig.5
- die teilweise Abwicklung eines Zylinderschnittes in der Ebene gemäss Linie 5-5 in Fig.1 auf halber Höhe der Leitbeschaufelung;
- Fig.6
- die Abwicklung des Verstellelementes im Hochdruck-Eintrittsteil der Turbine;
- Fig.7
- einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung im Niederdruck-Eintrittsteil der Turbine gemäss Linie 7-7 in Fig.1.
- Fig. 1
- a schematic longitudinal section through a removal steam turbine;
- Fig. 2
- a cross section through a first embodiment of the invention in the high pressure inlet part of the turbine according to line 2-2 in Figure 1;
- Fig. 3
- a cross section through the high pressure inlet part of the turbine according to line 3-3 in Figure 1;
- Fig. 4
- a partial cross section through the control device according to detail Z in Figure 2, but in the closed state;
- Fig. 5
- the partial development of a cylindrical cut in the plane according to line 5-5 in Figure 1 halfway up the guide blading;
- Fig. 6
- the handling of the adjusting element in the high-pressure inlet part of the turbine;
- Fig. 7
- a cross section through a second embodiment of the invention in the low-pressure inlet part of the turbine according to line 7-7 in Fig.1.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise die eigentlichen Einlassorgane, die Lager mitsamt ihren Lagergehäusen, die diversen Anzapfungen, der Abdampfteil sowie das angetriebene Element, beispielsweise ein Generator. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit Pfeilen bezeichnet.Only the elements essential for understanding the invention are shown. The system does not show, for example, the actual inlet elements, the bearings and their bearing housings, the various taps, the exhaust part and the driven element, for example a generator. The direction of flow of the working fluid is indicated by arrows.
Bei der in Fig 1. dargestellten Entnahmeturbine handelt es sich um eine einwellige zweiteilige Turbine mit intern geregelter Entnahme 1 für beispielsweise Prozessdampf. Sie besteht aus einer Hochdruckturbine 3 in Gegendruckbauart und einer Niederdruckturbine 3' in Kondensationsbauart. Letztere ist zum Ausgleich der Schwankungen im Leistungsbedarf des Betriebes erforderlich, wenn beispielsweise ausser dem geregelten Dampfdruck in der Entnahme 1 auch noch die Frequenz gehalten werden muss.The extraction turbine shown in FIG. 1 is a single-shaft, two-part turbine with internally controlled extraction 1, for example for process steam. It consists of a
Die Laufbeschauflungen der zwei Teilturbinen sind auf einem gemeinsamen Rotor 4 angeordnet. Im weitgehend zylindrischen Turbinengehäuse 5 sind die Schaufelträger 6, 6' wärmebeweglich eingehängt. Ueber ein mit dem Turbinengehäuse 5 verbundenes Einlassgehäuse 2 strömt der Frischdampf in den Leitapparat 7 der Hochdruckturbine 3 ein, von wo er die Regelstufenbeschauflung des Regelrades 8 beaufschlagt. Diese Regelstufenbeschauflung arbeitet üblicherweise nach dem Gleichdruckprinzip und ist im gezeigten Fall einstufig ausgeführt. Der Dampf durchströmt anschliessend die nur symbolisch dargestellte Reaktionsbeschaufelung der Hochdruckturbine 3 und gelangt in den Hochdruckabdampf 9. Im Gegensatz zur eingangs erwähnten Lösung mit Überström-Stellventilen verbleibt der weiter zu entspannende Dampf innerhalb des Turbinengehäuses 5. Der nicht in 1 entnommene Dampf durchströmt die Niederdruckturbine 3'. Aus deren Austritt gelangt der Dampf in das nicht gezeigte Abdampfgehäuse und von dort in einen Kondensator, an dessen gekühlten Rohren der nunmehr entspannte Dampf niedergeschlagen wird.The rotor blades of the two partial turbines are arranged on a
Soweit sind Entnahme-Kondensationsturbinen bekannt. Die neue Regulierungsvorrichtung kann sowohl an der Hochdruckturbine 3 für die Frischdampfregulierung als auch an der Niederdruckturbine 3' für die Entnahmeregulierung angewendet werden.So far extraction condensation turbines are known. The new regulating device can be used both on the high-
Gemäss Fig.1 besteht an der Hochdruckturbine der Leitapparat 7 aus einem Düsenkasten, welcher in ein als Ring ausgebildetetes Kanalelement 10 integriert ist. Je nach Dampfdaten können die einzelnen Düsen, im vorliegenden Fall 42 an der Anzahl, entweder in den Kanalring eingeschoben und verstemmt oder aber in den Kanalring eingeschweisst sein. Der zweiteilige Kanalring, welcher in der Regel mit horizontaler Teilebene ausgeführt sein wird, ist einerseits im Einlassgehäuse 2 eingehängt und umgibt andererseits mit seinem radial inneren Durchmesser den Ausgleichkolben 11 der Hochdruckturbine. An seinem Inneren Umfang ist er über seine axiale Erstrekkung mit einem Labyrinth 12 zwecks Bildung der Kolbendichtung versehen.According to FIG. 1, the
Gemäss Fig.2 ist der Kanalring 10 über seinem Umfang mit zwei symmetrisch angeordneten Sektoren von Zuströmkanälen 13 versehen. Diese Zuströmkanäle, von denen jeder Sektor 20 Stück aufweist, münden jeweils in eine Düse des Leitapparates (Fig.5). Dadurch ist die optimale Zuströmung zu den Düsen gewährleistet. Nur der beim Anfahren der Maschine zuerst öffnende Zuströmkanal 13a erstreckt sich im vorliegenden Fall über zwei Düsenteilungen, um die mechanischen Beanspruchungen des Regelrades in Grenzen zu halten. Die Zuströmkanäle sind in ihren Abmessungen unverändert. Die Anpassung an die Schluckfähigkeit der Beschaufelung geschieht mit Vorteil über die Geometriewahl der Düsen. So kann beispielsweise deren Weite über den Umfang und/oder deren radiale Höhe an die jeweils vorliegenden Verhältnisse angepasst werden. Am eintrittseitigen Ende werden die Zuströmkanäle 13 radial aus dem Kanalring herausgeführt. Dabei sind die eigentlichen Einlassöffnungen der Kanäle des oberen Sektors und des unteren Sektors in axialer Richtung zueinander versetzt (Fig.1), befinden sich demnach in zwei unterschiedlichen Ebenen.2, the
In die Zuströmkanäle 13 gelangt der Dampf über einen mit zwei Eintrittsfenstern 15 versehenen Kontrollschieber 14. Dieser, ebenfalls mit horizontaler Teilebene ausgebildete zweiteilieger Radialschieber ist im einfachsten Fall ein Ring, der mit seinem inneren Durchmesser den Kanalring 10 umgibt und gegen ihn dichtet. Der Ring muss während des Maschinenbetriebes in der Lage sein, in geschlossenenem Zustand, d.h. ohne Dampfeinströmung in die Zuströmkanäle, das maximal auftretende Druckgefälle ohne grosse Verformung aufnehmen zu können. Da die permanent offenen Eintrittsfenster auch im nichtdurchströmten Zustand vom Arbeitsmittel beaufschlagt sind, ist der Radialschieber zu Dichtzwecken in seiner axialen Erstreckung beidseitig der Eintrittsfenster mit (nicht dargestellten) Dichtstreifen ausgerüstet. Die beiden Eintrittsfenster 15, welche gegeneinander die gleiche axiale Versetzung aufweisen wie die korrespondierenden Einlassöffnungen der Zuströmkanäle 13, erstrecken sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich, der jenem der 20 zugehörigen Zuströmkanäle entspricht. Hieraus ergibt sich, dass der Radialschieber von der voll geschlossenen bis zur voll geöffneten Stellung um 180° verdrehbar sein soll. Da eine Dichtung bei geschlossener Stellung nicht nur seitlich der Eintrittsfenster erforderlich ist, sondern auch in Umfangsrichtung, ist der Kanalring gemäss Fig.4 in der Ebene der kooperierenden Eintrittsfenster und angrenzend an die Zuströmkanäle 13a mit einer entsprechenden Zackendichtung 16 ausgerüstet, um die Leckageströmung zu begrenzen.The steam enters the
Die erwähnte Verdrehung des Radialschiebers um 180° kann auf einfache Art gemäss Fig.3 erfolgen. An einer seiner Stirnseiten ist der Schieber über den Umfang mit einer (nur teilweise dargestellten) Verzahnung 17 versehen, in die ein durch das Oberteil des Einlassgehäuses 2 eingeführtes, von aussen angetriebenes Ritzel eingreift. Die nur schematisch gezeigte Lagerung des Radialschiebers erfolgt über vier über dem Umfang gleichmässig verteilte Rollbolzen 18.The aforementioned rotation of the radial slide by 180 ° can be done in a simple manner according to FIG. 3. On one of its end faces, the slide is provided over the circumference with a toothing 17 (only partially shown) into which a pinion inserted from the outside and driven through the upper part of the
Anlässlich der Verdrehung aus dem geschlossenen Zustand (Fig.4) öffnen zunächst die beiden gegenüberliegenden Zuströmkanäle 13a und mit zunehmender Drehung des Radialschiebers werden jeweils weitere einander gegenüberliegende Zuströmkanäle 13 vom Arbeitsmittel durchströmt. Im vorliegenden Fall können somit mit der Anlage 20 sogenannte Ventilpunkte, d.h., annähernd verlustlose Betriebspunkte gefahren werden. Die neue Lösung entspricht damit der Wirkung von 20 der eingangs erwähnten Stellventilen. Darüberhinaus ermöglicht die stets gleichzeitige Beaufschlagung von gegenüberliegenden Zuströmkanälen eine gleichmässige Aufwärmung des anschliessenden Turbinenteils und vermeidet jede zusätzliche Lagerbelastung.On the occasion of the rotation from the closed state (FIG. 4), the two opposite inflow channels 13a first open, and with increasing rotation of the radial slide, further
Der rechte Teil der Fig.1 und die Fig.7 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich der intern geregelten Dampfentnahme. Da in diesem Bereich wesentlich niedrigere Dampfdrücke und somit auch Druckgefälle vorliegen, kann eine vereinfachte Variante zum Zuge kommen. Diese weist zusätzlich noch den Vorteil auf, dass die axiale Flussrichtung des Dampfes an der Entnahmestelle nicht unterbrochen ist. Darüberhinaus zeichnet sie sich durch eine kurze axiale Baulänge aus.The right part of FIG. 1 and FIG. 7 show an exemplary embodiment of the invention in the area of internally regulated steam extraction. Since there are significantly lower vapor pressures and thus pressure drops in this area, a simplified variant can be used. This has the additional advantage that the axial flow direction of the steam is not interrupted at the point of withdrawal. In addition, it is characterized by a short axial length.
Das Kanalelement ist hier eine Kanalscheibe 19, in welche der Leitapparat 20 der Regelstufe integriert ist. Die zweiteilige Kanalscheibe, welche ebenfalls in der Regel mit horizontaler Teilebene ausgeführt sein wird, ist einerseits im Turbinengehäuse 5 eingehängt und umgibt andererseits mit ihrem radial inneren Durchmesser den Niederdruckrotor 4 der Turbine. An ihrem inneren Umfang ist sie über ihre axiale Erstreckung mit einem Labyrinth zwecks Bildung einer Dichtung versehen.The channel element here is a
Die Kanalscheibe 19 ist über ihren Umfang mit zwei symmetrisch angeordneten Sektoren von Zuströmkanälen 21 versehen. Diese Zuströmkanäle, von denen jeder Sektor 20 Stück aufweist, münden jeweils in eine Düse des Leitapparates 20. Nur die zuerst öffnenden respektiv zuletzt schliessenden Zuströmkanäle 21a erstrecken sich im vorliegenden Fall über zwei Düsenteilungen, um die mechanischen Beanspruchungen des stromabwärtigen Regelrades in Grenzen zu halten.The
Am eintrittseitigen Ende werden die Zuströmkanäle 21 axial oder schrägaxial aus der Kanalscheibe 19 herausgeführt. Dabei sind die eigentlichen Einlassöffnungen der Kanäle des oberen Sektors und des unteren Sektors in radialer Richtung zueinander versetzt, befinden sich demnach in zwei unterschiedlichen Radialebenen.At the inlet end, the
In die Zuströmkanäle 21 gelangt der nichtentnommene Dampf über einen mit zwei Eintrittsfenstern 22 versehenen Kontrollschieber 23. Dieser, ebenfalls mit horizontaler Teilebene ausgebildete zweiteiliege Axialschieber ist im einfachsten Fall eine Scheibe, die an der Stirnseite der Kanalscheibe anliegt, dort geführt wird und gegen diese dichtet. Die beiden Eintrittsfenster 22, welche gegeneinander die gleiche radiale Versetzung aufweisen wie die korrespondierenden Einlassöffnungen der Zuströmkanäle 21, erstrecken sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich, der jenem der 20 zugehörigen Zuströmkanäle entspricht. Hieraus ergibt sich, dass der Axialschieber von der voll geschlossenen bis zur voll geöffneten Stellung um 180° verdrehbar sein muss.In the
Claims (4)
- Arrangement for controlled admission to the nozzle assembly (7,20) of axial flow turbomachines, in particular of extraction steam turbines (3,3'), having a control valve (14,23) which is located upstream of the nozzle assembly and has at least two inlet windows (15,22) for the working medium, characterized in that a duct element (10,19) is located between control valve (14,23) and nozzle assembly (7,20), which duct element has a plurality of inlet flow ducts (13,21) which connect the inlet windows (15,22) of the control valve (14,23) to the nozzles of the nozzle assembly (7,20), the control valve being rotatable by 180°C in the peripheral direction for the increasing opening or closing of the inlet flow ducts.
- Arrangement according to Patent Claim 1, characterized in that the duct element is a duct ring (10) and the control valve is a radial valve (14), the radially inner diameter of the duct ring (10) surrounding the balance piston (11) of the turbine (3) and being surrounded on its radially outer diameter by the radial valve (14) and the at least two inlet windows (15) in the radial valve being offset in the axial direction relative to one another.
- Arrangement according to Patent Claim 1, characterized in that the duct element is a duct disc (21) and the control valve is an axial valve (23), the at least two inlet windows (22) in the axial valve (23) being offset in the radial direction relative to one another.
- Arrangement according to Patent Claim 1, characterized in that working medium is admitted to each nozzle of the nozzle assembly (7,20) via its own inlet flow duct (13,21).
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