EP1178183A2 - Low pressure steam turbine with multi channel diffuser - Google Patents
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- EP1178183A2 EP1178183A2 EP01117519A EP01117519A EP1178183A2 EP 1178183 A2 EP1178183 A2 EP 1178183A2 EP 01117519 A EP01117519 A EP 01117519A EP 01117519 A EP01117519 A EP 01117519A EP 1178183 A2 EP1178183 A2 EP 1178183A2
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine axial durchströmte Niederdruckdampfturbine mit einem axial/radialen Mehrkanal-Diffusor und Abdampfgehäuse zur verlustarmen Führung des Beschaufelungsabdampfs.The invention relates to a low-pressure steam turbine with an axial flow axial / radial multi-channel diffuser and exhaust steam housing for low-loss guidance of the blading evaporation.
Ein Diffusor dieser Art ist in der DE 44 22 700 beschrieben. Der dort offenbarte Diffusor weist im Anschluss an die letzte Laufschaufelreihe einer Niederdruckdampfturbine einen axialen Strömungseintritt und einen radialen Strömungsaustritt auf. Der Diffusor ist im Hinblick auf eine Optimierung der Turbinenleistung durch einen grösstmöglichen Druckrückgewinn ausgelegt. Hierzu sind die ersten Teilstücke des inneren und äusseren Diffusorringes jeweils bezüglich der Nabe beziehungsweise dem Schaufelträger in einem Knickwinkel ausgerichtet. Diese Massnahme dient einer Vergleichmässigung des Totaldruckprofils über der Kanalhöhe des Diffusors im Bereich der letzten Laufschaufelreihe. Weiter weist der Diffusor ein radial nach aussen gekrümmtes Leitblech auf, das ihn in einen inneren und einen äusseren Kanal aufteilt. Im äusseren und inneren Kanal sind dabei Strömungsrippen angeordnet, die radial beziehungsweise diagonal angeströmt werden. Das Leitblech dient der Umlenkung sowie auch der Führung der Abströmung. Die Strömungsrippen bezwecken die Abstützung des Leitblechs und insbesondere eine Reduzierung des Dralls in der Verzögerungszone, wodurch auch sie der Optimierung des Druckrückgewinns beitragen. Realisierte Strömungsrippen können jedoch nur bei einer bestimmten Betriebslast eine optimale Drallreduzierung herbeiführen. Bei einer unterschiedlichen Betriebslast ist die Drallreduzierung nicht unbedingt optimal. Ein Diffusor mit dieser Massnahme erzielt deshalb nur bei einer bestimmten Betriebslast einen optimalen Druckrückgewinn. Ferner sind die Strömungsrippen und ihre Befestigung an den Leitblechen mit einem relativ grossen konstruktiven Aufwand verbunden. Zudem interferiert die supersonische Spaltströmung mit der restlichen, subsonischen Strömung.A diffuser of this type is described in DE 44 22 700. The one revealed there The diffuser has one following the last row of blades Low pressure steam turbine has an axial flow inlet and a radial one Flow outlet on. The diffuser is designed to optimize the Turbine output designed by the greatest possible pressure recovery. For this are the first sections of the inner and outer diffuser ring with respect to the hub or the blade carrier at an articulation angle aligned. This measure serves to make the Total pressure profile over the channel height of the diffuser in the area of the last one Blade row. Furthermore, the diffuser has a radially outward curve Baffle that divides it into an inner and an outer channel. in the outer and inner channels are arranged flow ribs that are radial or flow diagonally. The baffle serves the Redirection and also the management of the outflow. The flow ribs are intended to support the guide plate and in particular to reduce it of the twist in the delay zone, which also optimizes the Contribute to pressure recovery. However, realized flow ribs can only be used for bring about an optimal swirl reduction for a certain operating load. at a different operating load does not necessarily reduce the swirl optimal. A diffuser with this measure therefore only achieves one certain operating load an optimal pressure recovery. Furthermore, the Flow ribs and their attachment to the baffles with a relative great design effort. In addition, the supersonic interferes Crevice flow with the remaining subsonic flow.
In der EP 581 978, insbesondere in der Figur 4 jener Schrift, ist ein Mehrkanal-Abgasdiffusor für eine axial durchstömte Gasturbine mit axialem Strömungseintritt und radialem Strömungsaustritt offenbart. Dieser Mehrkanal-Diffusor weist entlang seiner Länge drei Zonen auf. Die erste Zone ist in der Art eines Glockendiffusors ausgebildet und erstreckt sich einkanalig von der letzten Laufschaufelreihe bis zur Austrittsebene mehrerer Strömungsrippen. Die Diffusorringe weisen auch hier Knickwinkel auf, die so festgelegt sind, dass eine Homogenisierung des Totaldruckprofils erreicht wird. Die zweite Zone weist stromabwärts von den Strömungsrippen strömungsführende Leitringe auf, welche mehrere Kanäle bilden. Die dritte Zone dient der starken Umlenkung der Abgasströmung in radiale Richtung und mündet anschliessend in den Kamin der Gasturbine. Zu diesem Zweck sind die Leitringe der zweiten Zone über die Länge der dritten Zone weitergeführt, wobei sie dort gekrümmt sind. Die zweite Zone weist geringe Umlenkung, jedoch hohe Difffusorwirkung auf, die dritte Zone grosse Umlenkung, jedoch nur sehr bescheidene Diffusorwirkung auf.EP 581 978, in particular in FIG. 4 of that document, contains a multi-channel exhaust gas diffuser for an axially flow-through gas turbine with an axial flow inlet and radial flow exit disclosed. This multi-channel diffuser points along three zones in length. The first zone is like a bell diffuser trained and extends single-channel from the last row of blades to Exit plane of several flow fins. The diffuser rings also point here Buckling angles, which are set so that a homogenization of the Total pressure profile is reached. The second zone faces downstream from the Flow ribs on flow-conducting guide rings, which have several channels form. The third zone is used to strongly divert the exhaust gas flow into radial Direction and then flows into the chimney of the gas turbine. To this The purpose is the guide rings of the second zone over the length of the third zone continued, where they are curved there. The second zone shows slight Redirection, but high diffuser effect on, the third zone large redirection, however only very modest diffuser effect.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung für eine Niederdruckdampfturbine
einen axial/radialen Mehrkanal-Diffusor mit Abdampfgehäuse zu schaffen, der im
Vergleich zu den Diffusoren des Standes der Technik einen verbesserten
Druckrückgewinn erzielt, wodurch der Wirkungsgrad der Niederdruckdampfturbine
erhöht wird. Ferner soll der Mehrkanal-Diffusor für möglichst viele
Betriebsbedingungen der Dampfturbine gleichsam optimiert sein und mit einem
reduzierten konstruktiven Aufwand verbunden sein. Schliesslich soll das
Abdampfgehäuse im Hinblick auf die Turbinenleistung auf den Diffusor
abgestimmt sein.
Diese Aufgabe ist durch einen axial/radialen Dreikanal-Diffusor mit
Abdampfgehäuse gemäss Anspruch 1 gelöst. Der Dreikanal-Diffusor weist drei
Teildiffusoren auf, einen inneren, mittleren und äusseren Teildiffusor, die durch
einen inneren Diffusorring, einen äusseren Diffusorring und zwei zwischen den
Diffusorringen angeordneten Leitbleche gebildet sind. Ein erstes Teilstück des
inneren Diffusorrings ist dabei bezüglich der Nabe in einem nach innen, zur
Rotorachse hin gerichteten Knickwinkel und ein erstes Teilstück des äusseren
Diffusorrings ist in einem bezüglich dem Schaufelkanal auf der Höhe der letzten
Laufschaufelreihe nach aussen, von der Rotorachse weg gerichteten Knickwinkel
angeordnet.It is the object of the present invention to provide an axial / radial multi-channel diffuser with an exhaust steam housing for a low-pressure steam turbine, which achieves an improved pressure recovery compared to the diffusers of the prior art, as a result of which the efficiency of the low-pressure steam turbine is increased. Furthermore, the multi-channel diffuser should be optimized for as many operating conditions of the steam turbine as possible and be connected with a reduced design effort. Finally, the exhaust steam housing should be matched to the diffuser in terms of turbine performance.
This object is achieved by an axial / radial three-channel diffuser with an evaporator housing according to
In dem erfindungsgemässen axial/radialen Dreikanal-Diffusor erstrecken sich insbesondere die zwei Leitbleche über die gesamte Länge des Diffusors. Sie sind zwischen dem inneren und äusseren Diffusorring ungleichmässig verteilt, sodass die Flächenverteilung auf die drei Teildiffusoren in der Eintrittsfläche des Diffusors ungleichmässig ist. Dabei entfällt in der Eintrittsebene der Grossteil der Eintrittsfläche auf den inneren und mittleren Teildiffusor und ein Kleinteil der Eintrittsfläche auf den äusseren Teildiffusor. Weiter bilden die Anfangstangenten der beiden Leitbleche zusammen mit den geradlinig approximierten nabenseitigen und gehäuseseitigen Grenzen des Beschaufelungskanals über der Endstufe der Niederdruckdampfturbine zumindest näherungsweise einen gemeinsamen Schnittpunkt in der Meridianebene. Schliesslich sind die Leitbleche möglichst nahe der letzten Laufschaufelreihe angeordnet, wobei der Abstand zwischen der letzten Laufschaufelreihe und den Vorderkanten der Leitbleche durch den für alle Betriebsbedingungen zulässigen Mindestabstand bestimmt ist. Extend in the axial / radial three-channel diffuser according to the invention especially the two baffles along the entire length of the diffuser. they are between the inner and outer diffuser ring unevenly distributed, so that the area distribution on the three partial diffusers in the inlet surface of the diffuser is uneven. The majority of Entry area on the inner and middle partial diffuser and a small part of the Entry surface on the outer partial diffuser. The initial tangents continue to educate of the two guide plates together with the rectilinearly approximated hub-side and housing-side limits of the blading duct above the final stage of the Low-pressure steam turbine at least approximately a common one Intersection in the meridian plane. After all, the baffles are as possible located near the last row of blades, the distance between the last row of blades and the leading edges of the baffles through for everyone Operating conditions allowable minimum distance is determined.
Hiermit sind die Merkmale des Diffusors in seiner Interaktionszone mit der letzten Stufe dargelegt.This is the characteristics of the diffuser in its interaction zone with the last one Level outlined.
Die Diffusionszone des Diffusors ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet. Das Verhältnis der Austrittsfläche zur Eintrittsfläche der einzelnen Teildiffusoren ist grösser zwei für den mittleren Teildiffusor und grösser drei für den äusseren Teildiffusor. Für den inneren Teildiffusor ist das entsprechende geometrische Flächenverhältnis in einem Bereich von 1.5 bis 1.8.The diffusion zone of the diffuser is characterized by the following features. The ratio of the exit area to the entry area of the individual partial diffusers is greater than two for the middle partial diffuser and greater than three for the outer Part diffuser. For the inner partial diffuser, the corresponding is geometric Area ratio in a range from 1.5 to 1.8.
Weiter ist für den mittleren Teildiffusor das Verhältnis seiner Länge zu seiner Kanalhöhe in der Eintrittsfläche mindestens gleich vier. Für den äusseren Teildiffusor ist das Verhältnis von Länge zu Kanalhöhe in der Eintrittsfläche mindestens gleich 10 und für den inneren Teildiffusor ist das entsprechende Verhältnis mindestens gleich 2.5. Aufgrund dieser relativ grossen Längen-zu-Kanalhöhen-Verhältnisse sind die Umlenkungen der Teildiffusoren entsprechend relativ sachte.The ratio of its length to its length is further for the middle partial diffuser Channel height in the entrance area at least four. For the outside Partial diffuser is the ratio of length to channel height in the entry area is at least equal to 10 and for the inner partial diffuser is the corresponding one Ratio at least 2.5. Because of these relatively large length-to-channel height ratios the deflections of the partial diffusers are corresponding relatively gentle.
Das Verhältnis der Austrittsfläche zur Eintrittsfläche des gesamten Diffusors beträgt circa zwei.The ratio of the exit area to the entry area of the entire diffuser is about two.
Schliesslich ist das Abdampfgehäuse des Diffusors so ausgelegt, dass die Grösse der Fläche der Trennebene zwischen der oberen und unteren Hälfte des Abdampfgehäuses auf die Grösse der Austrittsflächen der Teildiffusoren abgestimmt ist.Finally, the evaporator housing of the diffuser is designed so that the size the area of the parting plane between the upper and lower half of the Evaporator housing to the size of the outlet surfaces of the partial diffusers is coordinated.
Die zwei Leitbleche dienen der Trennung des Diffusorkanals in drei Teildiffusoren, in denen die Beschaufelungsabströmung geführt wird. Die bewirkte Strömungsführung ist dabei je besser je mehr Teildiffusoren bei gleichem Gesamtdiffusor vorhanden sind. Hingegen entstehen mehr Reibungsverluste und höhere Versperrungen je mehr Leitbleche angeordnet sind. Die hier gewählte Anzahl, drei Teildiffusoren und zwei Leitbleche, hat den Vorteil, dass eine optimierte Strömungsführung bei vertretbaren Reibungsverlusten an den Oberflächen der Leitbleche sowie Versperrungen bewirkt wird.The two baffles are used to separate the diffuser channel into three partial diffusers, in which the blading outflow is guided. That caused Flow control is the better, the more partial diffusers for the same Total diffuser are available. On the other hand, there are more friction losses and higher blockages the more baffles are arranged. The one chosen here Number, three partial diffusers and two baffles has the advantage that one optimized flow control with reasonable friction losses on the Surfaces of the baffles and blockages is effected.
Die Leitbleche und Teildiffusoren bewirken eine Führung und Stabilisierung der
Beschaufelungsabströmung sowie eine Umlenkung in eine radiale Richtung. Da
die Leitbleche sich über die gesamte Länge des Diffusors erstrecken, wird diese
Führung weiter unterstützt.
Die radiale Erstreckung der Teildiffusoren dient weiter der Reduktion der
Tangentialgeschwindigkeit auf natürliche Weise. Die Teildiffusoren sind dadurch
für alle Betriebsbedingungen bezüglich der Reduktion der
Tangentialgeschwindigkeit optimal. Ferner ist der konstruktive Aufwand für die
Leitbleche relativ klein und für die Reduktion der Tangentialgeschwindigkeit sind
keine weiteren konstruktiven Massnahmen wie Umlenkungs- und
Strömungsrippen notwendig.The baffles and partial diffusers guide and stabilize the blading outflow and deflect it in a radial direction. Since the baffles extend over the entire length of the diffuser, this guidance is further supported.
The radial extension of the partial diffusers also serves to naturally reduce the tangential speed. The partial diffusers are therefore optimal for all operating conditions with regard to the reduction of the tangential speed. Furthermore, the design effort for the guide plates is relatively small and no further design measures such as deflection and flow ribs are necessary to reduce the tangential speed.
Die Strömungsführung und -stabilisierung wird weiter insbesondere durch die
Verteilung der Diffusoreintrittsfläche auf die drei Teildiffusoren herbeigeführt. Ein
Grossteil der Eintrittsfläche entfällt auf den inneren und mittleren Kanal, wodurch
der Grossteil der Strömung von der Beschaufelung zum Abdampfgehäuse geführt
wird. Der Kleinteil der Eintrittsfläche entfällt auf den äusseren Kanal, durch den die
supersonische Spaltströmung sowie die von der Spaltströmung beeinflusste
Strömung aus der Turbine aufgenommen wird und meridional umgelenkt und vom
Grossteil der Strömung abgeschirmt zum Abdampfgehäuse geführt wird. Durch
diese Abschirmung werden Strömungsinterferenzen zwischen dem Grossteil der
Strömung und der hochenergetischen Spaltströmung vermieden, welche die
Diffusorwirkung beeinträchtigen würden.
Der minimale Abstand zwischen der letzten Schaufelreihe und den Vorderkanten
der Leitbleche trägt weiter zur optimalen Abschirmung der Spaltströmung und zur
Vermeidung von Strömungsinterferenzen und Stromlinienkonvergenzen bei.
Das Verhältnis von Länge zu Kanalhöhe jedes Teildiffusors von 2.5 und mehr
ermöglicht eine sachte Umlenkung von der axialen, oder diagonalen, zur radialen
Strömungsrichtung, was die Ablösung der verzögerten Strömung, selbst bei einem
Verhältnis der Austrittsfläche zu Eintrittsfläche von 1.6, verhindert.The flow guidance and stabilization is further brought about, in particular, by the distribution of the diffuser inlet area over the three partial diffusers. A large part of the inlet area is accounted for by the inner and middle channel, whereby the major part of the flow is led from the blading to the exhaust steam housing. The small part of the inlet area is accounted for by the outer channel, through which the supersonic gap flow as well as the flow influenced by the gap flow is taken up from the turbine and deflected meridionally and is shielded from the majority of the flow to the evaporation housing. This shielding avoids flow interference between the majority of the flow and the high-energy gap flow, which would impair the diffuser effect.
The minimum distance between the last row of blades and the leading edges of the baffles further helps to optimally shield the gap flow and to avoid flow interference and streamline convergences.
The ratio of length to channel height of each partial diffuser of 2.5 and more enables a gentle deflection from the axial, or diagonal, to the radial flow direction, which prevents the delayed flow from separating, even with a ratio of the outlet area to the inlet area of 1.6.
Die Führung und Stabilisierung der Beschaufelungsabströmung durch die drei Teildiffusoren, die Abschirmung der hochenergetischen Spaltströmung sowie die sachte Umlenkung aufgrund der Länge der Kanäle im Verhältnis zu ihren Kanalhöhen bewirken insgesamt eine Vergleichmässigung und Absenkung des Totaldruckprofils auf der Höhe der letzten Laufschaufelreihe. Die dadurch bewirkte Mehrleistung führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Niederdruckdampfturbine.The guidance and stabilization of the blading outflow through the three Partial diffusers, the shielding of the high-energy gap flow and the gentle deflection due to the length of the channels in relation to theirs Canal heights bring about an overall smoothing and lowering of the Total pressure profile at the level of the last row of blades. The caused by this More power leads to an increase in the efficiency of the Low pressure steam turbine.
Die Auslegung des erfindungsgemässen Diffusors basiert auf einem inversen Designverfahren, bei dem zunächst die vorherrschenden Strömungsfelder ermittelt werden. Daran anschliessend werden daraus die jeweils idealen Strömungsfelder errechnet und die Geometrie des Diffusors aufgrund dieser idealen Strömungsfelder bestimmt wird. Insbesondere wurde dieser Dreikanal-Diffusor bei Grenzlastbedingungen ausgelegt. Bei Grenzlast wurde ein Strömungsfeld ermittelt, für das ein Dreikanal-Diffusor mit einer Ausrichtung der Anfangstangente seiner Leitbleche gemäss der Erfindung den höchsten Druckrückgewinn erzielt. Durch experimentelle Beweisführung ist die aus dieser Auslegung resultierende Geometrie im gesamten Betriebsbereich der Turbine den Diffusoren des Standes der Technik überlegen. Diese Auslegung erbringt ferner den Vorteil, dass eine höhere Turbinenleistung bei einem gleichem Kondensatordruck erzielt wird oder dass die gleicheTurbinenleistung bei höherem Kondensatordruck erzielt wird und dadurch ein kleineres, preisgünstigeres Kühlsystem für die Dampfturbine erforderlich ist.The design of the diffuser according to the invention is based on an inverse Design process in which the predominant flow fields be determined. Then the ideal ones are created Flow fields are calculated and the geometry of the diffuser based on this ideal flow fields is determined. In particular, this three-channel diffuser designed for limit load conditions. At limit load was a Flow field determined for which a three-channel diffuser with an orientation of Initial tangent of his guide plates according to the invention the highest Pressure recovery achieved. Through experimental evidence, this is from this Design resulting geometry in the entire operating range of the turbine Superior diffusers of the prior art. This interpretation also provides the advantage that a higher turbine output with the same Capacitor pressure is achieved or that the same turbine output at higher Condenser pressure is achieved and thus a smaller, cheaper Cooling system for the steam turbine is required.
In besonderen Ausführungen der Erfindung sind nachfolgend weitere besondere
Merkmale der Interaktionszone des Diffusors offenbart.
In einer ersten besonderen Ausführung der Erfindung liegen die
Anfangstangenten der Leitbleche in einem Winkelbereich um die ersten
Knickpunkte der Leitbleche und um eine Referenzanfangstangente, die zumindest
näherungsweise durch den ersten Knickpunkt des Leitblechs und durch den
Schnittpunkt der geradlinigen approximierten Grenzen des Schaufelkanals führen.In special embodiments of the invention, further special features of the interaction zone of the diffuser are disclosed below.
In a first particular embodiment of the invention, the initial tangents of the guide plates lie in an angular range around the first kink points of the guide plates and around a reference initial tangent, which at least approximately lead through the first kink point of the guide plate and through the intersection of the rectilinearly approximated boundaries of the blade channel.
In einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung entfällt auf den äusseren Teildiffusor ein Anteil der gesamten Strömungseintrittsfläche des Diffusors im Bereich von 10-12 %. Die restliche Eintrittsfläche ist zu 55-60% auf den inneren Teildiffusor und zu 30-35% auf den mittleren Teildiffusor verteilt.In a further special embodiment of the invention, the outer one is used Partial diffuser a share of the total flow inlet area of the diffuser in the Range of 10-12%. The remaining entry area is 55-60% on the inside Partial diffuser and 30-35% distributed in the middle part diffuser.
In einer weiteren Ausführung beträgt der Abstand zwischen den Vorderkanten der
Leitbleche und der Hinterkante der letzten Laufschaufel 4% der gesamten Höhe
der Laufreihe.
In einer weiteren Ausführung sind die Vorderkanten der Leitbleche am
Strömungseintritt des Diffusors profiliert ausgebildet, wodurch eine sanfte
Beschleunigung beim Eintritt in die Teildiffusoren bewirkt wird.In a further embodiment, the distance between the leading edges of the guide plates and the trailing edge of the last moving blade is 4% of the total height of the running row.
In a further embodiment, the front edges of the guide plates are profiled at the flow inlet of the diffuser, which causes a gentle acceleration when entering the partial diffusers.
In weiteren Ausführungen zeichnet sich die Diffusionszone des Diffusors wie folgt
aus.
Die Leitbleche sind jeweils durch Streben oder Stützen getragen, die sich vom
inneren und äusseren Diffusorring zu den beiden Leitblechen erstrecken. Der
mittlere Teildiffusor bleibt dabei frei von Stützen und weist dadurch minimale
Strömungsstörungen und Verluste auf.In other versions, the diffusion zone of the diffuser is characterized as follows.
The baffles are each supported by struts or supports that extend from the inner and outer diffuser ring to the two baffles. The middle partial diffuser remains free of supports and therefore has minimal flow disturbances and losses.
In einer weiteren, besonderen Ausführung der Abdampfzone des Diffusors ist am Ende Leitblech zwischen dem inneren und mittleren Teildiffusor in einer radialen Verlängerung ein Abdampfleitblech angeordnet. Dieses Abdampfleitblechblech bewirkt eine bessere Strömungsverteilung im Abdampfgehäuse, wodurch die Strömungsverluste minimiert sowie der Kondensator gleichmässiger beaufschlagt wird. In a further, special embodiment of the evaporation zone of the diffuser is on End baffle between the inner and middle partial diffuser in a radial Extending an evaporation baffle. This exhaust steam baffle causes a better flow distribution in the evaporation housing, whereby the Flow losses are minimized and the condenser is charged more evenly becomes.
Es zeigen:
Figur 1 zeigt einen Dreikanal-Diffusor als Teil einer Niederdruckdampfturbine. Er
führt die Beschaufelungsabströmung in ein Abdampfgehäuse 20. Von der
Niederdruckdampfturbine ist der Rotor 1 mit Rotorachse 2 und eine Laufschaufel
3 der letzten Laufschaufelreihe gezeigt. Der Dreikanal-Diffusor ist von einem
inneren Diffusorring 4 und einem äusseren Diffusorring 5 begrenzt. Der äussere
Diffusorring 4 ist mit dem Schaufelträger 7 verbunden. Der innere und äussere
Diffusorring 4 und 5 weisen im Bereich der Hinterkante der Laufschaufel 3
Knickwinkel N beziehungsweise Z auf, wobei, wie in den Figuren 1a und 1b
dargestellt, der Winkel N durch das erste Teilstück 4' des inneren Diffusorrings 4
und einer Verlängerung der Nabe 6 und der Winkel Z durch die Verlängerung des
letzten Teilstückes 7' des Schaufelträgers 7 und dem ersten Teilstück 5' des
äusseren Diffusorrings 5 gebildet werden. Diese Knickwinkel betragen
beispielsweise 10-20° und tragen dazu bei, dass ein möglichst homogenes
Totaldruckprofil am Austritt der letzten Laufschaufelreihe erzielt wird.Figure 1 shows a three-channel diffuser as part of a low-pressure steam turbine. It leads the blading outflow into an
Der Diffusor weist in seinem Innern zwei Leitbleche 8 und 9 auf, die den Diffusor
in drei Teilkanäle, einen inneren Teildiffusor 10, einen mittleren Teildiffusor 11 und
einen äusseren Teildiffusor 12 aufteilen. Die Leitbleche sind dabei durch Stützen
13 getragen, die sich von dem inneren und äusseren Diffusorring 4 und 5 zu den
Leitblechen erstrecken. Aus Festigkeitsgründen sind die in Strömungsrichtung
ersten Stützen 13 dicker als die zweiten Stützen und jeweils mit rundem
Querschnitt ausgebildet. Der mittlere Teildiffusor 10 ist insbesondere frei von
Stützen.
Die Leitbleche sind über der Kanalhöhe des Diffusors mit Rücksicht auf das
Totaldruckprofil so verteilt, dass eine strömungsmechanisch optimale
Flächenverteilung auf die drei Teilkanäle erzielt wird. Das erste Leitblech 8 ist so
angeordnet, dass der innere Teildiffusor 10 eine Strömungseintrittsfläche besitzt,
die beispielsweise circa 60% der Strömungseintrittsfläche des gesamten Diffusors
ist. Das zweite Leitblech 9 ist weiter so angeordnet, dass der mittlere Teildiffusor
11 beispielsweise eine Strömungseintrittsfläche von circa 30% der gesamten
Strömungseintrittsfläche besitzt. Hierdurch entfällt der Grossteil der
Gesamteintrittsfläche auf die beiden ersten Kanäle 10 und 11. Der äussere
Teildiffusor 12 besitzt hingegen eine Strömungseintrittsfläche von beispielsweise
circa 10% der gesamten Strömungseintrittsfläche.
Die Diffusoraustrittsfläche ist so ausgelegt, dass das Verhältnis der Austrittsfläche
zur Eintrittsfläche des gesamten Diffusors, also seiner oberen und unteren Hälfte,
circa 2 beträgt.
Bei den einzelnen Teildiffusoren verhalten sich die geometrischen Verhältnisse
von Austritts- zu Eintrittsfläche wie folgt.
Für den inneren Teildiffusor 10 beispielsweise beträgt das Verhältnis der
Austrittsfläche S12 in der oberen Hälfte des Diffusors zur Eintrittsfläche S11 circa
1.3. The inside of the diffuser has two
The baffles are distributed over the channel height of the diffuser in consideration of the total pressure profile in such a way that an aerodynamically optimal surface distribution over the three subchannels is achieved. The
The diffuser exit area is designed such that the ratio of the exit area to the entry area of the entire diffuser, that is to say its upper and lower half, is approximately 2.
In the case of the individual partial diffusers, the geometric relationships from the outlet to the inlet surface are as follows.
For the inner
Das Verhältnis von Austrittsfläche S13 in der unteren Hälfte des Diffusors ist zur
Eintrittsfläche S11 grösser und beträgt circa 1.6. Die Austrittsfläche S13 des
inneren Teildiffusors 10 liegt deshalb in der unteren Hälfte des Diffusors weiter
aussen als in der oberen Hälfte. (Sie ist, obwohl sie eigentlich in der unteren
Hälfte des Diffusors liegt, auch in dieser Figur sowie in Figur 4 mit S13
eingezeichnet.)
Für den mittleren Teildiffusor 11 beträgt das Verhältnis der Austrittsfläche S22 zur
Eintrittsfläche S21 circa 2.1.
Für den äusseren Teildiffusor beträgt das Verhältnis von Austrittsfläche S32 zur
Eintrittsfläche S31 circa 3.3 . Solche Flächenverhältnisse sind die Voraussetzung
dafür, dass der Wirkungsgrad der Turbine wesentlich gesteigert werden kann.The ratio of exit area S13 in the lower half of the diffuser to entrance area S11 is larger and is approximately 1.6. The exit surface S13 of the inner
For the central
For the outer partial diffuser, the ratio of outlet area S32 to inlet area S31 is approximately 3.3. Such area ratios are the prerequisite for significantly increasing the efficiency of the turbine.
Der Diffusor ist im Hinblick auf eine sanfte Führung der Strömung mit einer
geringen Krümmung im Verhältnis zur Kanalhöhe ausgelegt. Die drei
Teildiffusoren weisen hierzu ein grosses Längen-zu-Kanalhöhen-Verhältnis. Dies
ist für den inneren Teildiffusor 10 beispielsweise grösser 2.7 in der unteren Hälfte
des Diffusors. Für den mittleren und äusseren Teildiffusor 11 und 12 sind die
Verhältnisse im gezeigten Beispiel grösser 4.4 beziehungsweise grösser zwölf.
Der innere und äussere Diffusorring sowie die beiden Leitbleche weisen in ihrem
Querschnitt aus fertigungstechnischen Gründen mehrere gerade Teilstücke auf,
die aufgrund der grossen Längen-zu-Kanalhöheverhältnisse in sanften
Neigungswinkeln zueinander stehen. Diese sanften Neigungswinkel ermöglichen
eine verbesserte Führung der Beschaufelungsabströmung. Es werden dadurch
insbesondere Strömungsinterferenzen und Strömungsablösungen vermieden.
Durch die verhältnismässig grosse radiale Erstreckung des Diffusors und der
Teildiffusoren wird auch ein natürlicher Abbau der Tangentialgeschwindigkeiten
ohne die Hilfe von zusätzlichen Strömungsrippen oder anderen Massnahmen zur
Verminderungen der Tangentialgeschwindigkeiten erzielt.The diffuser is designed with a view to smoothly guiding the flow
low curvature in relation to the channel height. The three
Partial diffusers have a large length-to-channel height ratio. This
is for the inner
Die drei Teildiffusoren weisen aufgrund ihrer radialen Erstreckung eine sanfte
Umlenkung auf. Die Gesamtumlenkung jedes Teildiffusors ist durch die Winkel 1,
2 und 3 in der Mittellinie 15 der einzelnen Teildiffusoren 10, 11
beziehungsweise 12 bezeichnet. Diese Winkel betragen beispielsweise circa 70°,
36°, beziehungsweise 47°.The three partial diffusers have a gentle deflection due to their radial extension. The total deflection of each partial diffuser is indicated by the angles 1 , 2 and 3 in the
Die Leitbleche 8 und 9 sind näherungsweise so ausgebildet, dass die
Verlängerung ihrer Anfangstangenten den Schnittpunkt A bilden. Dabei verläuft
auch die geradlinig approximierte nabenseitige und gehäuseseitige Grenze des
Schaufelkanals durch diesen Schnittpunkt A. Die Anfangstangenten der
Leitbleche 8 und 9 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bezüglich der
Rotorachse 2 in Winkeln ε1 beziehungsweise ε2 ausgerichtet. In Varianten der
Erfindung bilden der Schnittpunkt A zwischen den geradlinig approximierten
nabenseitigen und gehäuseseitigen Grenzen des Beschaufelungskanals über
Endstufe der Turbine und die Anfangstangenten der Leitbleche 8 und 9 einen
zumindest näherungsweise gemeinsamen Schnittpunkt. In den Varianten bildet
die Anfangstangente des Leitblechs 8 mit der geradlinig approximierten
nabenseitigen Grenze einen Winkel im Bereich von ε1+8°. Die Anfangstangente
des Leitblechs 9 bildet entsprechend einen Winkel im Bereich von ε2 ±4°.
Diese geometrische Auslegung der Leitbleche in Bezug auf die Grenzen des
Beschaufelungskanals gilt auch für weitere Gehäusekonturen und Schaufeltypen,
wie zum Beispiel für vollständig konisch geradlinige Gehäusekonturen, für
Gehäusekonturen, bei denen das Teilstück über der letzten Laufschaufelreihe
zylindrisch oder nahezu zylindrisch verläuft. Weiter ist diese Geometrie nicht nur
bei Laufschaufeln mit Spitzendichtung sondern auch bei Laufschaufeln mit
Deckbändern anwendbar. In diesem Fall verläuft die gehäuseseitige Grenze des
Schaufelkanals durch den Schnittpunkt von Hinterkante der letzten Laufschaufel
und dem Deckband.The
This geometrical design of the guide plates with regard to the limits of the blading duct also applies to other housing contours and blade types, such as for example for completely conical rectilinear housing contours, for housing contours in which the section runs cylindrical or almost cylindrical over the last row of blades. This geometry can also be used not only for blades with a tip seal, but also for blades with shrouds. In this case, the housing-side boundary of the blade channel runs through the intersection of the rear edge of the last blade and the shroud.
In einer realen Auslegung der Erfindung liegen die Anfangstangenten der
Leitbleche 8, 9 in einem Winkelbereich um die ersten Schnittpunkte B und C der
Leitbleche 8 beziehungsweise 9 und um die Referenztangenten, die durch die
Schnittpunkte B beziehungsweise C und durch den Schnittpunkt A führen. In a real interpretation of the invention, the initial tangents of
Die Diffusorringe 4 und 5 und Leitbleche 8 und 9 bestehen im gezeigten Beispiel aus mehreren geraden Teilstücke, die in kleinen Neigungswinkeln zueinander stehend zusammengefügt sind. Anstelle von Teilstücken sind auch kontinuierlich gekrümmte Leitbleche und Diffusorringe realisierbar.The diffuser rings 4 and 5 and baffles 8 and 9 exist in the example shown from several straight sections that are at small angles to each other are standing together. Instead of sections are also continuous curved baffles and diffuser rings can be realized.
Die Teildiffusoren 10 und 11 sind so angeordnet, dass ein Hauptteil der Strömung
von der Beschaufelung durch diese beiden Teildiffusoren in das Abdampfgehäuse
20 abströmt. Dabei ist eine stabile Führung des Hauptteils der Strömung im
Bereich des mittleren Teildiffusors aufgrund der dort vorherrschenden Machzahlen
auf Versperrungen am empfindlichsten. Der von Stützen freie mittlere Teildiffusor
11 führt dadurch jenen Teil der Hauptströmung ohne weitere Störungen.
Die hochenergetische, supersonische Spaltströmung aus der letzten
Laufschaufelreihe hingegen gelangt in den äusseren Teildiffusor 12, wobei
dessen Kanalhöhe in Relation zur vorherrschenden Spaltströmung bestimmt ist.
Die Spaltströmung wird durch den äusseren Teildiffusor 12 separat vom Hauptteil
der Strömung in das Abdampfgehäuse 20 geführt.The
The high-energy, supersonic gap flow from the last rotor blade row, on the other hand, reaches the outer
Die grossen Längen-zu-Kanalhöhen-Verhältnis bewirken eine Stabilisierung der Diffusorströmung und eine Homogenisierung sowie Absenkung des Totaldruckprofils auf der Höhe der letzten Laufschaufelreihe. Dadurch wird der Druckrückgewinn des Diffusors erhöht und eine Wirkungsgradsteigerung der ganzen Niederdruckdampfturbine erreicht.The large length-to-channel height ratio stabilize the Diffuser flow and homogenization and lowering of the Total pressure profile at the level of the last row of blades. This will make the Pressure recovery of the diffuser increases and an increase in efficiency whole low pressure steam turbine reached.
Die Leitbleche 8 und 9 erstrecken sich am Eintritt zum Diffusor bis nahe an die
Laufschaufelreihe. Sie sind vorzugsweise so nahe angeordnet, wie es die axialen,
thermischen Bewegungen der Laufschaufelreihe sowie einen für die
verschiedenen Betriebsbedingungen notwendigen Sicherheitsabstand erlauben
ohne dass ein Anstreifen verursacht wird. Beispielsweise beträgt der Abstand a
zwischen den Vorderkanten der Leitbleche 8 und 9 und der Hinterkante der
letzten Laufschaufeln 3 4% der Gesamthöhe hw der letzten Laufschaufelreihe.
Ferner sind die Vorderkanten der Leitbleche 8 und 9 profiliert ausgebildet, um
einen sanften Strömungseintritt mit möglichst geringen Übergeschwindigkeiten in
die Teildiffusoren zu ermöglichen. Die Vorderkanten sind beispielsweise, wie in
Figur 2 gezeigt, sanft zugespitzt geformt, beispielsweise gemäss der Form NACA
65, wobei die Profilierungslänge e das dreifache der Dicke δ beträgt. Weiter sind
die Leitbleche möglichst dünn ausgebildet, sodass die Machzahlen möglichst
geringfügig steigen. Hierfür beträgt ihre Dicke beispielsweise circa 5% der
Kanalhöhe des mittleren Teildiffusors 11.The
Der möglichst geringe Abstand der Vorderkanten der Leitbleche 8 und 9 von der
Laufschaufelreihe 3 und die sanfte Profilierung der Vorderkanten tragen
massgebend zur Erhöhung des Druckrückgewinns bei. Sind Leitbleche weiter
entfernt angeordnet, können sich Schallfelder und Strömungsinterferenzen
ergeben, welche einen Druckrückgewinn in diesem Bereich verunmöglichen
würden.The smallest possible distance between the front edges of the
Am Leitblech 8 zwischen dem inneren und mittleren Teildiffusor ist in der
gezeigten Ausführung in einer radialen Verlängerung ein Abdampfleitblech 8'
angeordnet. Dieses Abdampfleitblech 8' bewirkt eine Verbesserung der Strömung
im Abdampfgehäuse 20 und eine Vergleichmässigung der Strömung im
Kondensator. Das Abdampfleitblech 8' besitzt eine sanfte Gesamtumlenkung L
von circa 50°. Diese Umlenkung ist in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei
Teilstücke realisiert, deren Gesamtlänge zur Kanalhöhe in der Austrittsebene in
einem Verhältnis von circa 0.7 steht.In the embodiment shown, an exhaust steam guide plate 8 'is arranged on the
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Abdampfgehäuse 20 mit einer oberen
Hälfte 21 und einer unteren Hälfte 22, die durch eine Trennebene 23 voneinander
getrennt sind. Der Turbinendampf, der durch die Austrittsfläche der oberen Hälfte
des Diffusors in die obere Hälfte 21 des Abdampfgehäuses 20 gelangt, strömt
sodann hinab durch die Trennebene 23 in die untere Hälfte 22 und von dort durch
die Austrittsfläche 24 des Abdampfgehäuses in den dort angeschlossenen
Kondensator. FIG. 3 shows a cross section through the
Das Abdampfgehäuse ist in Abstimmung mit dem Diffusor so ausgelegt, dass die
Austrittsfläche 24 des Abdampfgehäuses 20 etwa 15% grösser als die
Gesamtaustrittsfläche des Diffusors ist. Dies gewährt eine Flächenreserve in der
Trennebene für allfällige Versperrungen in der Abströmung.The evaporation housing is designed in coordination with the diffuser so that the
Gemäss Figur 4 ist die Summe der Austrittsflächen der Teildiffusoren 11 und 12
der oberen Hälfte des Diffusors ungefähr gleich der Fläche 25 in der Trennebene
23, welche zwischen dem Abdampfgehäuse und dem Abdampfleitblech 8' des
Leitblechs 8 gebildet wird und in der Figur mit durchgezogenen Linien schraffiert
ist. Dies bedeutet, dass die Hälfte der Summe der Austrittsflächen S22 und S32
der Teildiffusoren 11 beziehungsweise 12 über die gesamte Rotation des
Diffusors gleich der in der Figur schraffierten Trennebenenfläche 25 ist. Ferner ist
die Hälfte der Austrittsfläche S12 des inneren Teildiffusors 10 über die gesamte
Rotation des Diffusors gleich der mit gestrichelten Linien schraffierten Fläche 26.
Die Angleichung dieser Flächen bewirkt, dass die Diffusorabströmung der
Teildiffusoren 11 und 12 beim Austritt aus dem Diffusor in das Abdampfgehäuse
eine möglichst gleich grosse Durchströmfläche und keine Engpässe erfährt. Dies
wirkt sich wiederum positiv auf den Druckrückgewinn aus.According to FIG. 4, the sum of the exit areas of the
In Figur 5 ist eine Variante des erfindungsgemässen Dreikanal-Diffusors mit
Abdampfgehäuse, gezeigt, die im Vergleich zur Konfiguration von Figur 1
optimiert ist. Der optimierte Diffusor mit Abdampfgehäuse ist insbesondere mit
Rücksicht auf den inneren Teildiffusor so ausgelegt, dass die Austrittsfläche S12'
des inneren Teildiffusors 10 im Vergleich zur Konfiguration von Figur 1 weiter
aussen definiert ist. Liegt die Austrittsfläche S12' weiter aussen wie mit der
gestrichelten Linie angedeutet, so erhöht sich das Verhältnis von Austrittsfläche
zu Eintrittsfläche jenes Teildiffusors und der Wirkungsgrad der Turbine wird
entsprechend gesteigert. Hierzu ist die Austrittsfläche S12' so definiert, dass das
Verhältnis seiner Fläche zur Eintrittsfläche S11 bis auf circa 1.8 steigt, was eine
bedeutende Vergrösserung gegenüber dem Verhältnis von circa 1.3 in der
Variante von Figur 1 ist. Um nun weiterhin eine möglichst gleich grosse
Durchströmfläche vom Diffusor in das Abdampfgehäuse zu gewährleisten, ist die
Wand 21' oder Haube der oberen Hälfte des Abdampfgehäuses im Vergleich zur
Wand 21 des Abdampfgehäuses von Figur 1 radial weiter aussen platziert.
Zugleich ist auch die Prallwand 27' des Abdampfgehäuses axial weiter aussen
platziert. Entsprechend verkleinert sich der Umlenkwinkel 1 im Vergleich zum
Umlenkwinkel in Figur 1 auf circa 60°.FIG. 5 shows a variant of the three-channel diffuser according to the invention with an exhaust steam housing, which is optimized in comparison to the configuration in FIG. 1. The optimized diffuser with exhaust steam housing is designed, in particular with regard to the inner partial diffuser, in such a way that the outlet surface S12 'of the inner
Figur 6 zeigt diese Variante in der Trennebene 23 zwischen oberer und unterer
Hälfte des Diffusors. Die zeigt auch, wie die Abstimmung der Dimensionen des
Abdampfgehäuses und die Grössen der Austrittsfächen der Teildiffusoren
aufeinander abgestimmt sind. Der Diffusor ist so ausgelegt, dass die Hälfte der
Austrittsfläche S12' des inneren Teildiffusors 10 über die gesamte Rotation des
Diffusors ungefähr gleich der gestrichelt schraffierten Fläche 28 in der
Trennebene 23 zwischen oberer und unterer Hälfte des Diffusors ist. Die Fläche
28 wird durch die axial weiter aussen angeordnete Prallwand 27', die radial weiter
aussen platzierte Haube 21', eine der Turbine zugewandten Wand 31 und das
Abdampfleitblech 8' gebildet. Die Fläche 28 wird schliesslich durch eine fiktive
axial verlaufende Linie 30 zwischen dem Abdampfleitblech 8' und der Wand 31
geschlossen.
Weiter ist die Summe der Austrittsflächen S22 und S32 der beiden anderen
Teildiffusoren ungefähr gleich der durchzogen schraffierten Fläche 29 in der
Trennebene. Diese Fläche 29 wird das Abdampfleitblech 8', durch die Linie 30,
die Wand 31 gebildet.
Ferner fällt die Austrittsfläche S13' in der unteren Hälfte des Diffusors in diesem
Fall auf die gleiche Stelle wie die Austrittsfläche S12' für die obere Hälfte des
Diffusors. FIG. 6 shows this variant in the
Furthermore, the sum of the exit areas S22 and S32 of the other two partial diffusers is approximately equal to the hatched
Furthermore, the exit surface S13 'in the lower half of the diffuser in this case falls on the same location as the exit surface S12' for the upper half of the diffuser.
- 11
- Rotorrotor
- 22
- Rotorachserotor axis
- 33
- Laufschaufelblade
- 4, 4'4, 4 '
- innerer Diffusorring, erstes Teilstück des inneren Diffusorringsinner diffuser ring, first section of the inner diffuser ring
- 55
- äusserer Diffusorringouter diffuser ring
- 5'5 '
- erstes Teilstück des äusseren Diffusorringsfirst section of the outer diffuser ring
- 66
- Nabehub
- 77
- Schaufelträgerblade carrier
- 7'7 '
- letztesTeilstück des Schaufelträgerslast section of the blade carrier
- 88th
- erstes Leitblechfirst baffle
- 8'8th'
- AbdampfleitblechAbdampfleitblech
- 99
- zweites Leitblechsecond baffle
- 1010
- innerer Teildiffusorinner partial diffuser
- 1111
- mittlerer Teildiffusormedium partial diffuser
- 1212
- äusserer Teildiffusorouter partial diffuser
- 1313
- Stützen oder StrebenSupport or struts
- 1515
- geometrische Mittellinie der Teildiffusorengeometric centerline of the partial diffusers
- ε1 , ε2 ε 1 , ε 2
- Neigungswinkel der Anfangstangente der Leitbleche bezüglich RotorachseAngle of inclination of the initial tangents of the guide plates with respect to the rotor axis
- 1, 2, 3 1, 2, 3
- Umlenkungswinkel der TeildiffusorenDeflection angle of the partial diffusers
- N N
- Knickwinkel des inneren DiffusorringsKink angle of the inner diffuser ring
- Z Z
- Knickwinkel des äusseren DiffusorringsKink angle of the outer diffuser ring
- L L
- Umlenkwinkel des AbdampfleitblechsDeflection angle of the steam guide plate
- aa
- Abstand Laufschaufel-Vorderkante LeitblechDistance from the blade to the front edge of the guide plate
- hw h w
- Länge der letzten LaufschaufelreiheLength of the last row of blades
- ee
- Profilierungslänge der LeitblechvorderkantenProfiling length of the leading edge of the baffle
- δδ
- Dicke der LeitblecheBaffle thickness
- 2020
- Abdampfgehäuseexhaust steam
- 21,21'21.21 '
- obere Hälfte des Abdampfgehäuses, Haube oder Wandupper half of the steam housing, hood or wall
- 2222
- untere Hälfte des Abdampfgehäuses lower half of the evaporator housing
- 2323
- Trennebeneparting plane
- 2424
- Austrittsfläche aus dem AbdampfgehäuseExit surface from the evaporator housing
- 2525
-
Durchströmfläche der Trennebene für Teildiffusoren 11 und 12Flow area of the parting plane for
11 and 12partial diffusers - 2626
-
Durchströmfläche der Trennebene für Teildiffusor 10Flow area of the parting plane for
partial diffuser 10 - 27,27'27.27 '
- Prallwandbaffle wall
- 2828
-
Durchströmfläche der Trennebene für Teildiffusor 10 in weiterer VarianteFlow area of the parting plane for
partial diffuser 10 in a further variant - 2929
-
Durchströmfläche der Trennebene für Teildiffusoren 11 und 12 in weiterer
VarianteFlow area of the parting plane for
11 and 12 in another variantpartial diffusers - 3030
- HilfstrennlinieAuxiliary separation line
- 3131
- der Turbine zugewandte wand des Abdampfgehäuseswall of the exhaust casing facing the turbine
- S11S11
-
Eintrittsfläche in inneren Teildiffusor 10Entry surface in inner
partial diffuser 10 - S12S12
-
Austrittsfläche aus dem inneren Teildiffusor 10 in der oberen Hälfte des
DiffusorsExit surface from the inner
partial diffuser 10 in the upper half of the diffuser - S12'S12 '
-
Austrittsfläche aus dem inneren Teildiffusor 10 in der oberen Hälfte des
Diffusors in der weiteren VarianteExit surface from the inner
partial diffuser 10 in the upper half of the Diffuser in the further variant - S13S13
-
Austrittsfläche aus dem inneren Teildiffusor 10 in der unteren Hälfte des
DiffusorsExit surface from the inner
partial diffuser 10 in the lower half of the diffuser - S13'S13 '
-
Austrittsfläche aus dem inneren Teildiffusor 10 in der unteren Hälfte des
Diffusors in der weiteren VarianteExit surface from the inner
partial diffuser 10 in the lower half of the Diffuser in the further variant - S21S21
-
Eintrittsfläche in den mittleren Teildiffusor 11Entry area into the middle
partial diffuser 11 - S22S22
-
Austrittsfläche aus dem mittleren Teildiffusor 11Exit surface from the middle
partial diffuser 11 - S31S31
-
Eintrittsfläche in den äusseren Teildiffusor 12Entry surface into the outer
partial diffuser 12 - S32S32
-
Austrittsfläche aus dem äusseren Teildiffusor 12Exit surface from the outer
partial diffuser 12
Claims (16)
wobei der innere Diffusorring (4) bezüglich der Nabe der Niederdruckdampfturbine in einem Knickwinkel (N) und der äussere Diffusorring (5) bezüglich dem letzten Teilstück (7') des Schaufelträgers (7) der Niederdruckdampfturbine in einem Knickwinkel (Z) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
the inner diffuser ring (4) being arranged at an articulation angle ( N ) with respect to the hub of the low-pressure steam turbine and the outer diffuser ring (5) being arranged at an articulation angle ( Z ) with respect to the last section (7 ') of the blade carrier (7) of the low-pressure steam turbine .
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis der Austrittsfläche (S22) zur Eintrittsfläche (S21) des mittleren Teildiffusors (11) mindestens zwei, das Verhältnis der Austrittsfläche (S32) zur Eintrittsfläche (S31) des äusseren Teildiffusors (12) mindestens drei und das Verhältnis der Austrittsfläche (S12) zur Eintrlttsfläche (S11) des inneren Teildiffusors (10) zumindest in der unteren Hälfte des Diffusors im Bereich von 1.5 bis 1.8 liegt.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 1
characterized in that
the ratio of the exit area (S22) to the entry area (S21) of the central partial diffuser (11) is at least two, the ratio of the exit area (S32) to the entry area (S31) of the outer partial diffuser (12) is at least three and the ratio of the exit area (S12) to Entry surface (S11) of the inner partial diffuser (10) is at least in the lower half of the diffuser in the range from 1.5 to 1.8.
dadurch gekennzeichnet, dass
für jeden Teildiffusor (10, 11, 12) zumindest in der unteren Hälfte des Diffusors das Verhältnis seiner Länge zu seiner Kanalhöhe in der Eintrittsebene mindestens gleich 2.5 ist.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 2
characterized in that
for each partial diffuser (10, 11, 12) at least in the lower half of the diffuser the ratio of its length to its channel height in the inlet plane is at least 2.5.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis der Gesamtaustrittsfläche zur Gesamteintrittsfläche des Dreikanal-Diffusors circa zwei beträgt.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 3
characterized in that
the ratio of the total exit area to the total entry area of the three-channel diffuser is approximately two.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eintrittsfläche (S11) des inneren Teildiffusors (10) 55-60%, die Eintrittsfläche (S21) des mittleren Teildiffusors (11) 30-35% und die Eintrittsfläche (S31) des äusseren Teildiffusors (12) 10-12% der Gesamteintrittsfläche des Diffusors beträgt. Axial / radial three-channel diffuser according to claim 4
characterized in that
the entry area (S11) of the inner partial diffuser (10) 55-60%, the entry area (S21) of the middle part diffuser (11) 30-35% and the entry area (S31) of the outer part diffuser (12) 10-12% of the total entry area of the Diffuser.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anfangstangenten der Leitbleche (8, 9) jeweils in einem Winkelbereich von 8° um die ersten Knickpunkte (B, C) der Leitbleche (8,9) und um eine Referenzanfangstangente liegen, die durch die ersten Knickpunkte (B,C) der Leitbleche (8,9) und durch den Schnittpunkt (A) der geradlinig approximierten naben- und gehäuseseitigen Grenzen des Schaufelkanals der Endstufe führen.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 5,
characterized in that
the initial tangents of the guide plates (8, 9) each lie in an angular range of 8 ° around the first break points (B, C) of the guide plates (8, 9) and around a reference start tangent through the first break points (B, C) of the guide plates (8,9) and through the intersection (A) of the rectilinearly approximated hub and housing-side limits of the blade duct of the output stage.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (a) zwischen den Vorderkanten der Leitbleche (8, 9) und der Hinterkante der letzten Laufschaufel circa 4% der gesamten Höhe (hw) der Laufreihe beträgt.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 6
characterized in that
the distance (a) between the leading edges of the guide plates (8, 9) and the trailing edge of the last rotor blade is approximately 4% of the total height (h w ) of the rotor row.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorderkanten der Leitbleche (8, 9) profiliert ausgebildet sind.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 7
characterized in that
the front edges of the guide plates (8, 9) are profiled.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (8, 9) durch Stützen (13) getragen sind, die sich vom inneren Diffusorring (4) und äusseren Diffusorring (5) zu den Leitblechen (8, 9) erstrecken und stromabwärts einen zunehmenden Durchmesser aufweisen, und der mittlere Teildiffusor (11) frei von Stützen ist. Axial / radial three-channel diffuser according to claim 8
characterized in that
the baffles (8, 9) are supported by supports (13) which extend from the inner diffuser ring (4) and outer diffuser ring (5) to the baffle plates (8, 9) and have an increasing diameter downstream, and the middle partial diffuser ( 11) is free of supports.
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Leitblech (8), das zwischen dem inneren Teildiffusor (10) und dem mittleren Teildiffusor (11) angeordnet ist, in einer radialen Verlängerung ein Abdampfleitblech (8') angeordnet ist.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 9
characterized in that
On the guide plate (8), which is arranged between the inner partial diffuser (10) and the middle partial diffuser (11), an exhaust steam guide plate (8 ') is arranged in a radial extension.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (8, 9) eine Dicke (δ) aufweisen, die circa 5% der Kanalhöhe des mittleren Teildiffusors (11) beträgt.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 10
characterized in that
the baffles (8, 9) have a thickness (δ) which is approximately 5% of the channel height of the central partial diffuser (11).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grösse der Austrittsfläche des Abdampfgehäuses (20) in der Trennebene (23) zwischen der oberen Hälfte (21) und der unteren Hälfte (22) des Abdampfgehäuses (20) auf die Grösse der Austrittsflächen (S12, S22, S32) der Teildiffusoren (10, 11, 12) abgestimmt sind.Axial / radial three-channel diffuser according to one of the preceding claims
characterized in that
the size of the outlet surface of the evaporation housing (20) in the parting plane (23) between the upper half (21) and the lower half (22) of the evaporation housing (20) to the size of the outlet surfaces (S12, S22, S32) of the partial diffusers (10 , 11, 12) are coordinated.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Summe der Austrittsfläche (S22) des mittleren Teildiffusors (11) und der Austrittsfläche (S32) des äusseren Teildiffusors (12) ungefähr gleich jener Fläche (25) in der Trennebene (23) zwischen der oberen und unteren Hälfte des Diffusors ist, welche zwischen der Haube (21) des Abdampfgehäuses (20) und dem Abdampfleitblech (8') zwischen dem inneren Teildiffusor (10) und mittleren Teildiffusor (11) gebildet wird.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 12
characterized in that
the sum of the exit area (S22) of the central partial diffuser (11) and the exit area (S32) of the outer partial diffuser (12) is approximately equal to that area (25) in the parting plane (23) between the upper and lower half of the diffuser, which between the hood (21) of the exhaust steam housing (20) and the exhaust steam guide plate (8 ') is formed between the inner partial diffuser (10) and the central partial diffuser (11).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Austrittsfläche (S12) des inneren Teildiffusors (10) in der oberen Hälfte des Diffusors in einem Verhältnis von circa 1.3 zur Eintrittsfläche (S11) des inneren Teildiffusors (10) steht und die Austrittsfläche (S12) des inneren Teildiffusors (10) über die gesamte Rotation des Dreikanal-Diffusors gleich der Hälfte der Fläche (26) in der Trennebene (23) zwischen der oberen Hälfte (21) und der unteren Hälfte (22) des Abdampfgehäuses (20) ist, die von der Prallwand (27), der Haube (21) des Abdampfgehäuses (20) und dem Leitblech (8) zwischen dem inneren und mittleren Teildiffusor (11,12) und dem Abdampfleitblech (8') gebildet wird.Axial / radial three-channel diffuser according to claim 13
characterized in that
the outlet surface (S12) of the inner partial diffuser (10) in the upper half of the diffuser has a ratio of approximately 1.3 to the inlet surface (S11) of the inner partial diffuser (10) and the outlet surface (S12) of the inner partial diffuser (10) over the entire Rotation of the three-channel diffuser is equal to half the area (26) in the parting plane (23) between the upper half (21) and the lower half (22) of the evaporation housing (20) by the baffle (27), the hood (21) of the evaporation housing (20) and the baffle (8) between the inner and middle partial diffuser (11, 12) and the evaporation baffle (8 ') is formed.
dadurch gekennzeichnet, dass
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gesamtaustrittsfläche des Dreikanal-Diffusors etwa 15% kleiner ist als die Austrittsfläche (24) des Abdampfgehäuses (20).Axial / radial three-channel diffuser according to one of the preceding claims 12-15
characterized in that
the total exit area of the three-channel diffuser is approximately 15% smaller than the exit area (24) of the exhaust steam housing (20).
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