EP1189005A1 - Kondensatorhals zwischen einer Dampfturbine und einem Kondensator - Google Patents

Kondensatorhals zwischen einer Dampfturbine und einem Kondensator Download PDF

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EP1189005A1
EP1189005A1 EP01113990A EP01113990A EP1189005A1 EP 1189005 A1 EP1189005 A1 EP 1189005A1 EP 01113990 A EP01113990 A EP 01113990A EP 01113990 A EP01113990 A EP 01113990A EP 1189005 A1 EP1189005 A1 EP 1189005A1
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EP
European Patent Office
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neck
condenser
cover plates
side walls
steam
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Withdrawn
Application number
EP01113990A
Other languages
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French (fr)
Inventor
Daniel Ponca
Vaclav Svoboda
Günter Schmalzbauer
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General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
Alstom Schweiz AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/02—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding steam or vapour to condensers

Definitions

  • the invention is a condenser neck, which between a steam turbine and one downstream of the steam turbine Capacitor is arranged.
  • EP-A1-384 200 is an arrangement of a steam turbine and a subsequent steam condenser known. Between the two Elements that are arranged in one level are included Evaporation nozzle and a condenser neck. The steam from the steam turbine becomes the tube bundles via the evaporation nozzle and the condenser neck of the capacitor. This condenser neck essentially has that Task, a homogeneous flow field and a clean steam purging the bundle of the capacitor arranged below. The The condenser neck of this steam condenser widens conically from Evaporating nozzle to the condenser.
  • condenser necks consist of flat plates consist. Since very large vacuum forces act on the condenser neck he is reinforced inside by pipes. Occasionally ribs are added attached to the outside. These pipes are necessary, they disrupt the Flow of the steam, however, considerably. On the side away from the flow the tubes form little advantageous vortices, which the Excite support tubes and thus the entire condenser neck. A failure the support pipes up to the total failure of the system and damage to all involved components may result. In a bypass operation, ie the introduction of hot steam directly into the condenser neck Bypassing the turbine, for example in the event of a sudden shutdown the turbine, there are overall difficulties in introducing steam. It there is a risk of erosion of the support pipes and the walls. Through the The large number of pipes used is a complex assembly of the Sheets, pipes and fins required by welding. This kind of Capacitor necks is through the use of flat plates too fluidically shaped little advantageous.
  • the aim of this invention is to avoid the disadvantages mentioned.
  • the Invention solves the problem of constructing a condenser neck which has increased stability to external influences, the Flow of the steam is influenced or disturbed as little as possible should.
  • the capacitor neck 1 according to the invention of FIG. 1 consists of two levels Cover plates 2 and two side walls 3, which are between the Cover plates 2 are.
  • the side walls 3 expand from one Inlet opening 9 to an outlet opening 10 of the condenser neck 1 in a flow-wise favorable form, for example, as in FIG. 1 shown, in the form of a nozzle, a diffuser or the like.
  • the Flow direction of the steam 6 is in the direction of the arrow from the inlet opening 9 to the outlet opening 10.
  • Both the cover plates 2 and the side walls 3 are by ribs 4a, 4b reinforced.
  • a vertical tube 5 is provided in the center, which is also used for reinforcement the condenser neck 1 is used.
  • the tube 5 is about in the last third Outlet opening 10 of the condenser neck 1 is provided.
  • the tube 5 is thus installed at a point where there is only the steam flow slightly influenced.
  • the ribs 4a on the cover plates 2 are star-shaped arranged around the tube 5.
  • the horizontal ribs 4b of the side walls 3 are approximately parallel to the (main) flow direction of the steam 6 aligned.
  • the vertical ribs 4b are perpendicular to the horizontal Ribs 4b.
  • the horizontal ribs 4b act in this Case reinforcing.
  • the side walls 3 are installed so that on the Entry opening 9 creates a connecting surface 7 on each side. This Connection surfaces 7 serve for fastening on the turbine side and thus at the same time to absorb external loads. Vacuum, earthquake, Pipe or other turbine-side forces are over the Transfer connection surface 7 and in particular by stiffened Side walls 3 and cover plates 2 added and not on the shown capacitor jacket forwarded.
  • the acting force distributes in this way in the condenser neck 1 according to the invention evenly over the circumference.
  • the condenser neck 1 can be connected with an axial or lateral arrangement of steam turbine and Capacitor are used.
  • FIGS. 2 and 3 show two further views of the condenser neck 1.
  • Figure 2 which represents a top view, becomes the star-shaped one Arrangement of the ribs 4a on the condenser neck 1 around the tube 5 and aerodynamic shape of the side walls 3 clearly.
  • Figure 3 represents one Side view of the condenser neck 1.
  • Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of Figure 3 through the capacitor neck 1 according to the invention. It is clear that both in the tube 5, as well as in the side 3 and / or top walls 2 openings 11 can be present, which with a bypass line, not shown are connected. These bypass lines are used in the case of a Shutting down the steam turbine bypassing the turbine direct into the condenser. Because the number of themselves inside located elements compared to the known prior art clearly is reduced, there is a risk of erosion from the introduced steam reduced. Due to the central arrangement of the tube 5, the danger is Erosion of the side walls 3 also reduced. The arrangement of the Openings 11 for the bypass lines in the tube 5 are also advantageous, because it has a very large surface area for this purpose.

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Abstract

Ein Kondensatorhals (1) besteht aus zwei ebenen Deckplatten (2) und aus zwei dazwischen angeordneten, strömungstechnisch günstig geformten Seitenwänden (3). Die Deckplatten (2) und die Seitenwände (3) können mit Rippen (4a,4b) verstärkt sein. Ein zwischen den Deckplatten (2) angeordnetes Rohr (5) verstärkt den so gestalteten Kondensatorhals (1) noch weiter. Es ist zudem denkbar, Öffnungen (11) für Bypassleitungen in dem Rohr (5) und/oder in den Seitenwänden (3) vorzusehen. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung handelt es sich um einen Kondensatorhals, welcher zwischen einer Dampfturbine und einem der Dampfturbine nachfolgenden Kondensator angeordnet ist.
STAND DER TECHNIK
Aus der Schrift EP-A1-384 200 ist eine Anordnung einer Dampfturbine und eines nachfolgenden Dampfkondensators bekannt. Zwischen den beiden Elementen, welche in einer Ebene angeordnet sind, befindet sich ein Abdampfstutzen und ein Kondensatorhals. Der Dampf aus der Dampfturbine wird über den Abdampfstutzen und den Kondensatorhals zu den Rohrbündeln des Kondensators geleitet. Dieser Kondensatorhals hat im wesentlichen die Aufgabe, ein homogenes Strömungsfeld und eine saubere Dampfbespülung der nachfolgend angeordneten Bündel des Kondensators vorzunehmen. Der Kondensatorhals dieses Dampfkondensators erweitert sich kegelförmig vom Abdampfstutzen zum Kondensator.
Eine weitere Ausführungsform eines solchen Kondensatorhalses ist aus der Schrift US 2,939,685 bekannt.
Darüber hinaus sind Kondensatorhälse bekannt, welche aus ebenen Platten bestehen. Da auf den Kondensatorhals sehr grosse Vakuumkräfte wirken, ist er im Inneren durch Rohre verstärkt. Vereinzelt werden zusätzlich Rippen an der Aussenseite angebracht. Diese Rohre sind notwendig, stören die Strömung des Dampfes aber erheblich. Auf der strömungsabgewandten Seite der Rohre bilden sich wenig vorteilhafte Schwingungswirbel, welche die Stützrohre und damit den ganzen Kondensatorhals anregen. Ein Versagen der Stützrohre bis hin zum Totalausfall der Anlage und Beschädigen aller beteiligter Komponenten können die Folge sein. Bei einem Bypassbetrieb, also der Einleitung von heissem Dampf direkt in den Kondensatorhals unter Umgehung der Turbine, beispielsweise bei einem plötzlichen Herunterfahren der Turbine, bestehen insgesamt Schwierigkeiten bei der Dampfeinleitung. Es besteht die Gefahr von Erosion der Stützrohre und der Wände. Durch die Vielzahl der eingesetzten Rohre ist ein aufwendiger Zusammenbau der Platten, Rohre und Rippen durch Schweissen notwendig. Diese Art von Kondensatorhälsen ist durch die Verwendung von ebenen Platten auch strömungstechnisch wenig vorteilhaft geformt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Ziel dieser Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung löst die Aufgabe, einen Kondensatorhals zu konstruieren, welcher gegenüber äusseren Einwirkungen eine erhöhte Stabilität aufweist, wobei die Strömung des Dampfes so wenig wie möglich beeinflusst oder gestört werden soll.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Kondensatorhals gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass der Kondensatorhals aus zwei ebenen Deckplatten und aus zwei sich in Strömungsrichtung des Dampfes erweiternden, strömungstechnisch günstig geformten Seitenwänden besteht.
Diese einfache Konstruktion ermöglicht die Aufnahme der auf den Kondensatorhals wirkenden Kräfte auf verbesserte Weise. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Deckwände und/oder die Seitenwände durch Rippen verstärkt sind. Ein Rohr, welches zwischen den Deckwänden angeordnet ist, kann diese Verstärkung zusätzlich unterstützen. Die Strömung in dem Kondensatorhals verbessert sich sowohl durch die günstige Form als auch durch den Wegfall der bisher bekannten Einbauten vorteilhaft. Das vorhandene Rohr ist mit Vorteil so angeordnet, dass es sich in einer strömungsarmen Zone befindet, so dass eine möglichst geringe Beeinflussung der Dampfströmung vorliegt. Evtl. vorhandene Bypassleitungen können sowohl in das Rohr als auch in die Seiten- und/oder in die Deckwände münden. Wird ein Kompensator zwischen der Turbine und dem Kondensator vorgesehen, werden zwei Verbindungsflächen bzw. Verbindungslaschen an der Eintrittsöffnung turbinenseitig an dem Abdampfstutzen vorgesehen und auf diese Weise die äusseren Belastungen von der Turbinenseite über ein stabilisiertes Element auf den Kondensatormantel geleitet. Bei einer Ausführung ohne Kompensator wird der Abdampfstutzen der Turbine mit dem Hals verschweisst. Die Kraft verteilt sich bei dem erfindungsgemässen Kondensatorhals gleichmässig über den Umfang.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen wird der erfindungsgemässe Kondensatorhals anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung eines erfinderischen Kondensatorhalses,
Fig. 2
eine Draufsicht auf einen erfinderischen Kondensatorhals,
Fig. 3
eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kondensatorhalses und
Fig. 4
einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in der Figur 3 mit Öffnungen für eine Bypassleitungen.
Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Gleiche Elemente werden in unterschiedlichen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Strömungsrichtungen werden durch Pfeile dargestellt.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Figur 1 zeigt perspektivisch einen erfindungsgemässen Kondensatorhals, welcher zwischen einer nicht dargestellten Dampfturbine und einem ebenfalls nicht dargestellten Kondensator angeordnet ist. Die prinzipielle Anordnung dieser Elemente ist aus der Schrift EP-A1-384 200 (Fig. 1) bekannt. Der erfindungsgemässe Kondensatorhals 1 der Figur 1 besteht aus zwei ebenen Deckplatten 2 und aus zwei Seitenwänden 3, welche sich zwischen den Deckplatten 2 befinden. Die Seitenwände 3 erweitern sich von einer Eintrittsöffnung 9 zu einer Austrittsöffnung 10 des Kondensatorhalses 1 in einer strömungstechnisch günstigen Form, so zum Beispiel, wie in der Figur 1 dargestellt, in Form einer Düse, eines Diffusors oder ähnlichem. Die Strömungsrichtung des Dampfes 6 ist in Pfeilrichtung von der Eintrittsöffnung 9 zur Austrittsöffnung 10.
Sowohl die Deckplatten 2 als auch die Seitenwände 3 sind durch Rippen 4a, 4b verstärkt. Zusätzlich ist zwischen den Deckplatten 2 im Kondensatorhals 1 mittig ein vertikales Rohr 5 vorgesehen, welches ebenfalls zur Verstärkung des Kondensatorhalses 1 dient. Das Rohr 5 ist in etwa im letztem Drittel zur Austrittsöffnung 10 des Kondensatorhalses 1 hin vorgesehen. Das Rohr 5 ist somit an einer Stelle eingebaut, an welcher es die Dampfströmung nur geringfügig beeinflusst. An den Deckplatten 2 sind die Rippen 4a sternförmig um das Rohr 5 angeordnet. Die horizontalen Rippen 4b der Seitenwände 3 sind etwa parallel zur (Haupt-)Strömungsrichtung des Dampfes 6 ausgerichtet. Die vertikalen Rippen 4b stehen senkrecht auf den horizontalen Rippen 4b. Selbstverständlich sind die Anzahl der gezeigten Rippen 4a, 4b lediglich beispielhaft. Sie können in Abhängigkeit von dem speziellen Auslegungsfall (Grösse, Anforderungen an die Stabilität etc.) des Kondensatorhalses 1 variieren. Die horizontalen Rippen 4b wirkend in diesem Fall verstärkend. Die Seitenwände 3 sind so eingebaut, dass an der Eintrittsöffnung 9 seitlich je eine Verbindungsfläche 7 entsteht. Diese Verbindungsflächen 7 dienen zur turbinenseitigen Befestigung und damit gleichzeitig zur Aufnahme von äusseren Belastungen. Vakuum-, Erdbeben-, Rohrleitungs- oder andere turbinenseitige Kräfte werden über die Verbindungsfläche 7 übertragen und insbesondere durch die versteiften Seitenwände 3 bzw. Deckplatten 2 aufgenommen und an den nicht dargestellten Kondensatormantel weitergeleitet. Die einwirkende Kraft verteilt sich auf diese Weise bei dem erfindungsgemässen Kondensatorhals 1 gleichmässig über den Umfang. Der Kondensatorhals 1 kann in Verbindung mit einer axialen oder seitlichen Anordnung von Dampfturbine und Kondensator verwendet werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen zwei weitere Ansichten des Kondensatorhalses 1. Aus der Figur 2, welche eine Draufsicht darstellt, wird die sternförmige Anordnung der Rippen 4a auf dem Kondensatorhals 1 um das Rohr 5 und die strömungsgünstige Form der Seitenwände 3 deutlich. Figur 3 stellt eine Seitenansicht des Kondensatorhalses 1 dar.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV der Figur 3 durch den erfindungsgemässen Kondensatorhals 1. Es wird deutlich, dass sowohl in dem Rohr 5, als auch in den Seiten- 3 und/oder Deckwänden 2 Öffnungen 11 vorhanden sein können, welche mit einer nicht dargestellten Bypassleitung verbunden sind. Diese Bypassleitungen dienen dazu im Falle eines Herunterfahren der Dampfturbine den Dampf unter Umgehung der Turbine direkt in den Kondensator einzuleiten. Da die Anzahl der sich im Inneren befindenden Elemente gegenüber dem bekannten Stand der Technik deutlich reduziert ist, ist die Gefahr der Erosion durch den eingeleitete Dampf reduziert. Durch die mittige Anordnung des Rohres 5 ist die Gefahr durch Erosion der Seitenwände 3 ebenfalls herabgesetzt. Die Anordnung der Öffnungen 11 für die Bypassleitungen im Rohr 5 ist auch deshalb vorteilhaft, da es eine sehr grosse Oberfläche für diesen Zweck bietet.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Kondensatorhals
2
Deckplatte
3
Seitenwand
4a
Rippe der Deckwand 2
4b
Rippe der Seitenwand 3
5
Rohr
6
Strömungsrichtung des Dampfes
7
Verbindungsflächen
8
Bypass-Dampf
9
Eintrittsöffnung
10
Austrittsöffnung
11
Öffnung

Claims (8)

  1. Kondensatorhals (1), welcher zwischen einer Dampfturbine und einem Kondensator angeordnet ist, und zur Einleitung von Dampf aus der Dampfturbine zum Kondensator dient, und eine Eintrittsöffnung (9) und eine Austrittsöffnung (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kondensatorhals (1) aus zwei ebenen Deckplatten (2) und aus zwei sich in Strömungsrichtung des Dampfes (6) erweiternden, strömungstechnisch günstig geformten Seitenwänden (3) besteht.
  2. Kondensatorhals (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine der Deckplatten (2) und/oder mindestens eine der Seitenwänden (3) mit Rippen (4a,4b) verstärkt sind.
  3. Kondensatorhals (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich zwischen den Deckplatten (2) ein Rohr (5) befindet.
  4. Kondensatorhals (1) nach Anspruch 3, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rippen (4a) der mindestens einen Deckplatte (2) sternförmig um das Rohr (5) angeordnet sind.
  5. Kondensatorhals (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohr (5) zwischen den Deckplatten (2) mittig zwischen den Seitenwänden (3) im hinteren Drittel zur Ausgangsöffnung (10) hin angeordnet ist.
  6. Kondensatorhals (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in mindestens einer Deckplatte (2) und/oder in mindestens einer Seitenwand (3) und/oder dem Rohr (5), welches zwischen den Deckplatten (2) angeordnet ist, Öffnungen (11) vorhanden sind, in welche eine Bypass-Leitung mündet.
  7. Kondensatorhals (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Eintrittsöffnung (9) seitlich zu den Seitenwänden (3) hin Verbindungsflächen (7) vorhanden sind.
  8. Kondensatorhals (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kondensatorhals (1) bei einer axialen oder seitlichen Anordnung von Dampfturbine und Kondensator verwendet wird.
EP01113990A 2000-07-11 2001-06-08 Kondensatorhals zwischen einer Dampfturbine und einem Kondensator Withdrawn EP1189005A1 (de)

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