EP1215368A1 - Steam turbines arrangement - Google Patents
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- EP1215368A1 EP1215368A1 EP00127358A EP00127358A EP1215368A1 EP 1215368 A1 EP1215368 A1 EP 1215368A1 EP 00127358 A EP00127358 A EP 00127358A EP 00127358 A EP00127358 A EP 00127358A EP 1215368 A1 EP1215368 A1 EP 1215368A1
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- steam
- turbine
- foundation plate
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/24—Supporting, suspending, or setting arrangements, e.g. heat shielding
- F22B37/246—Supporting, suspending, or setting arrangements, e.g. heat shielding for steam generators of the reservoir type, e.g. nuclear steam generators
- F22B37/248—Supporting, suspending, or setting arrangements, e.g. heat shielding for steam generators of the reservoir type, e.g. nuclear steam generators with a vertical cylindrical wall
-
- 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
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
Definitions
- the invention relates to a steam turbine arrangement with a with hot steam adjustable high pressure turbine and with one in flow communication with the high pressure sub-turbine standing low-pressure turbine, in the direction of flow of the steam, the low-pressure sub-turbine of the high-pressure sub-turbine is connected downstream, and with an intermediate superheater for reheating the from the high pressure turbine outflowing steam.
- the nuclear power plant has a nuclear reactor, which has a primary circuit is connected to a steam generator.
- Steam generator will use live steam to operate one with the Steam generator connected steam turbine assembly generated.
- the Steam turbine arrangement has a high-pressure partial turbine, connected to the steam generator via a live steam line is.
- the live steam line opens into a steam inlet into the high pressure sub-turbine.
- a quick-closing valve is arranged in the live steam line.
- a control valve arranged in the live steam line.
- a steam tap is provided, which a Tap check valve has.
- a steam path is formed which is from the steam inlet through the high-pressure turbine section via a water separator, a reheater downstream of the latter to a further turbine, for example a medium pressure and / or Low pressure turbine part leads.
- the Foundation plate is over a damping device, for example as a spring system or a hydraulic damping system is designed to vibrate in relation to the ground largely decoupled.
- the high-pressure turbine section points an outflow line for the in the high pressure turbine partially released steam, which is transferred to the reheater is connected and via which the partially relaxed steam for Reheating is delivered to the reheater.
- the reheated steam leaves the reheater via an overflow line connected to the steam inlet of a the low-pressure sub-turbine downstream of the high-pressure sub-turbine is fluidly connected.
- the reheater usually set up in front of the foundation plate and stored separately. This makes possible relative movements in particular between the partial turbines and the reheater not sufficiently damped. Such relative vibrations are about through the steam lines that run the sub-turbines connect to the reheater. This can especially when operating the system in earthquake-prone Areas can be problematic.
- Another disadvantage is the fact that the known steam turbine arrangements require a considerable amount of space due to this construction, whereby a receiving the steam turbine assembly Company building is to be dimensioned accordingly voluminous.
- the object of the invention is, in particular with regard the vibration damping properties and the required system volume to provide improved steam turbine arrangement.
- this object is achieved by a steam turbine arrangement with one that can be delivered with hot steam High-pressure sub-turbine and with one with the high-pressure sub-turbine low-pressure partial turbine in flow connection, the low-pressure turbine part in the flow direction of the steam downstream of the high pressure turbine and with an reheater for reheating the flowing out of the high pressure turbine Steam, the partial turbines and the reheater on a common foundation plate carrying this are arranged.
- the invention is based on the knowledge that the previously known steam turbine arrangements, in particular in the realization of saturated steam turbo sets, which is a high-pressure turbine and a medium pressure and / or low pressure partial turbine have in terms of installation and storage the parts of the plant are in need of improvement. Especially the along the steam path between the high pressure turbine and the low-pressure turbine part via corresponding steam lines switched reheater, is in With regard to occurring vibrations not optimal the other system components, especially the partial turbines, established.
- the reheaters are here for example for saturated steam turbo sets in front of a foundation table supporting the partial turbines separately established. The reheaters will be there e.g. placed on a ball pan and can look around move this bearing point, with limited tilting movements possible are.
- any Tilting movements of the reheater are usually in a direction parallel to the machine axis and are defined by those attached to the sub-turbines Overflow lines stamped. Tilting movements in one Directions essentially perpendicular to this are undesirable and are usually guided by fixed building guides Intermediate overheating device largely prevented.
- the Building-fixed guides are part of one, for example the operating building accommodating the steam turbine arrangement a power plant.
- the invention now proposes a completely new way, a steam turbine arrangement to realize.
- the high pressure sub-turbine, the low-pressure sub-turbine and the reheater on a common bearing this The system components are vibrating in front of the foundation plate dampened much better compared to relative vibrations.
- the steam flow that flows to the reheater as well as that from the reheater to Low-pressure partial turbine flowing out superheated steam flow can at best in a significantly reduced Dimensions vibrations on that on the common foundation plate Imprint arranged overall system.
- the base plate is preferably for vibration damping connected to the ground via a damping device.
- damping devices come for this Spring systems or hydraulic damping systems in question. Due to the vibration damping of the foundation plate too the system parts arranged on the foundation plate, d. H. the partial turbines and the reheater, as a system dampened together. Through the indirect or immediate Connection of the damping device to the ground there is also an advantageous decoupling of the foundation plate from the ground, so that in particular knocks over the Soil, e.g. attenuated very efficiently due to earthquakes and only couple to a small extent on the steam turbine arrangement can. This enables particularly high operational reliability.
- the base plate advantageously carries the reheater about a camp.
- the camp is there directly or indirectly attached to the foundation plate.
- the reheater is carried by the bearing which is attached to the foundation plate.
- the reheater is advantageous thermal expansion tolerant stored in the camp.
- the camp takes over at the same time the task of a certain fixation and / or Guiding the reheater, whereby the Steam turbine assembly as a system very compact overall and reliable on the common foundation plate that supports it is arranged.
- the bearing is of a supporting structure formed on the foundation plate is attached.
- the supporting structure can, for example a steel structure with a plurality of steel struts exhibit.
- the supporting structure has a storage area on.
- the support structure has an attachment area on which the supporting structure by means of suitable Fasteners attached to the foundation plate is.
- the attachment can be detachable, for example be designed with a screw connection, or non-detachable.
- An inseparable connection of the supporting structure with the foundation plate can be done by pouring the supporting structure an anchor in the e.g. Foundation plate made of concrete be realized.
- the foundation plate preferably has a recess at the end in which the reheater is inserted is.
- the recess can be circular or a polygon a corresponding section from an existing one Foundation plate e.g. can be realized from cast concrete.
- An existing foundation plate made of concrete is simply one corresponding recess or a cutout by material removal reached.
- the reheater through the recess into which the reheater is located is inserted, the reheater at least on one level in which Foundation plate essentially extends sufficiently managed and secured.
- the bearing for the reheater supporting structure is on the foundation plate attached such that the supporting structure Recess at least partially in a circumferential direction of the Encloses recess.
- the recess is preferred at the end of the foundation plate adjacent to the high-pressure sub-turbine intended.
- An overflow line is preferably provided, via which the reheat Steam from the reheater comes to the low pressure turbine.
- the overflow line connects the steam outlet of the reheater with the low-pressure turbine and is therefore part of it the steam turbine assembly. It is advantageous realizes a compact design due to the shortened overall length, so the length of the overflow pipe compared to conventional Designs accordingly, e.g. 1 to 5 m, shortened is. The line expense for the overflow line is therefore reduced compared to conventional designs, what directly with a cost advantage in realizing the steam turbine assembly is connected.
- one of the partial turbines driven generator provided on the foundation plate is arranged.
- a pathogen machine is further preferred to provide a rotor current for the generator as well arranged on the foundation plate, whereby with the steam turbine arrangement at the same time also a particularly compact and opposite Vibration sufficiently damped steam turbo set can be provided.
- the steam turbine arrangement designed as a steam turbine set is in particular as a saturated steam turboset of a power plant, for example, a nuclear power plant can be used.
- the reheat device has a water separator.
- the Water separator is part of the reheater and as an integrated compact water separator reheat system designed.
- the separated water preferably collects in a vertically lower area of the water separator Reheat facility.
- After separation the steam is corresponding to the water from the water separator dry and becomes in the reheater reheated.
- the one treated by the reheater outflowing steam is by means of an overflow line one along the steam path of the reheater downstream low pressure steam turbine delivered.
- the low-pressure steam turbine is therefore the high-pressure steam turbine along the steam path via the reheater downstream.
- the steam turbine arrangement is preferably in the form of a steam turbine set a power plant, in particular a nuclear power plant, designed.
- a steam turbo set is also known as a saturated steam turbo set.
- the steam turbo set 27 has a steam turbine arrangement 1, which is a high-pressure sub-turbine 3 and a low-pressure turbine section 5 and one Has intermediate superheater 7.
- the low pressure turbine 5 comprises a first low-pressure turbine section 5A, a second low-pressure sub-turbine 5B and a third low-pressure sub-turbine 5C, with the low pressure part turbines 5A, 5B, 5C in succession along a longitudinal axis 29 are arranged.
- the low pressure turbine part 5A, 5B, 5C the high-pressure turbine section 3 axially upstream.
- the turbine parts 3, 5 are on a common one Foundation plate 11 arranged.
- the foundation plate 11 extends along the longitudinal axis 29 and along a substantially perpendicular to the longitudinal axis 29 extending transverse axis 31.
- the extension of the foundation plate 11 along the longitudinal axis 29 is larger than that along the transverse axis 31 so that the longitudinal axis dimension the foundation plate 11 approximately also the axial dimension corresponds to the steam turbo set 27.
- the foundation plate 11 can e.g. a length of about 70 m, a width of about 30 m and have a thickness of about 6 m.
- the foundation plate 11 is solid, for example made of concrete, in particular cast, and carries a weight of about 7000 t the system parts arranged on the foundation plate 11.
- the reheater 7 includes a first reheater 9A as well one along the transverse axis 31 of the first reheater 9A opposite second reheater 9B.
- the intermediate superheater 7 is via an outflow line 37 connected to the high pressure turbine section 3.
- the first reheater 9A via a discharge line 37A and the second reheater 9B via another
- the discharge line 37B is connected to the high-pressure turbine section 3. Via the discharge lines 37A, 37B is from the high-pressure sub-turbine 3 outflowing steam D to the respective reheater 9A, 9B deliverable.
- the first reheater 9A is via an overflow line 19A with the inflow area the low pressure steam turbine 5 connected.
- the second reheater 9B is analog via the overflow line 19B Like the first reheater 9A with the low-pressure turbine part 5 fluidically connected.
- Branch line 33 branches essentially perpendicularly from the overflow line 19A, 19B, with the overflow line 19A, 19B substantially parallel to the longitudinal axis 29 of the steam turbo set 27 extends.
- the foundation plate 11 is for Vibration damping via a not shown in Figure 1 Damping device connected to the ground.
- the arrangement of the reheater 7 at the end in front of the foundation plate 11 is a coupled one Vibration system via the overflow lines 19A, 19B and the discharge lines 37A, 37B are given, resulting in high stress the partial turbines 3, 5 and the reheater 7 and leads 19, 37 in operation.
- the overall length along the longitudinal axis 29 is complete the intermediate superheater arranged in front of the foundation plate 11 9A, 9B unnecessarily large, so that the required construction volume oversized or the available construction volume in the conventional Construction is not used in a favorable manner.
- the high-pressure sub-turbine 3 by means of a live steam line 35 with live steam D applied.
- the live steam D has a temperature from about 300 ° C.
- Live steam D flows through the high-pressure turbine section 3, drives them and relaxes perform work.
- the relaxed steam flows through the discharge line 19A, 19B to the respective reheater 9A, 9B.
- the reheater 9A, 9B the steam D reheated, in a water separator 25 water is simultaneously separated from the steam D.
- the reheated Steam D flows over the overflow line 19A, 19B from the reheater 9A, 9B and is via the branch line 33 delivered to the low-pressure partial turbines 5A, 5B, 5C.
- the overflow line 19A, 19B leads between superheated Steam D typically around 260 ° C.
- the overflow line 19A, 19B also becomes hot reheat line called, while the discharge line 37A, 37B cold reheat line is called because of this partially relaxed and cooled steam D of only approx. 180 ° C leads.
- the delivered to the low pressure turbine section 5A, 5B, 5C Steam D from the hot reheat line 19A, 19B in the low-pressure turbine sections 5A, 5B, 5C work and drives their rotors, not shown on.
- the low-pressure partial turbines 5A, 5B, 5C are related connected in parallel to the overflow lines 19A, 19B, so that an appropriate distribution of the steam on the Low-pressure turbines 5A, 5B, 5C takes place.
- the mechanical Rotational energy of the high-pressure sub-turbine 3 and the low-pressure sub-turbine 5 is used around the along the longitudinal axis 29 the sub-turbines 3, 5 axially downstream generator 21 to drive and generate electrical energy in this way.
- the partial turbines 3, 5, the generator 21 and the exciter 23 are arranged on a rotatable shaft 55.
- FIG. 2 shows an embodiment of the invention based on a plan view of an end section of the Foundation plate 11.
- Steam turbine assembly 1 is the reheater 7 together with those in FIG. 2 no further shown partial turbines 3, 5 (see Figure 1) arranged the common foundation plate 11 carrying this.
- the end of the foundation plate is along the longitudinal axis 29 11 a recess 17 is provided, which for example by material removal from which the foundation plate 11 material, e.g. Concrete.
- the foundation plate 11 carries the reheater 7 via a bearing 13A, 13B.
- the bearing 13A, 13B is one Support structure 15 formed, which on the foundation plate 11 is attached.
- the support structure 15 For fastening the supporting structure 15 it has a fastening area 41 and fastening means 43 for fastening the support structure 15 to the Foundation plate 11.
- the support structure 15 has a number of welded together or otherwise with each other attached steel struts 57A, 57B.
- the reheater 7 is essentially cylindrical and has a correspondingly circular top view Cross section on.
- the Overflow line 19 branches at an angle ⁇ opposite the longitudinal axis 29 from the reheater 7 from.
- the overflow line 19 leads in the operation of the steam turbine arrangement 1 hot steam D of about 260 ° C and will referred to as a so-called hot reheat line 19.
- the angle ⁇ is, for example, approximately 45 °, provided that the foundation plate 11 along a sufficiently large extent the transverse axis 31.
- the support structure 15 of the Figure 2 has a first leg 47, the recess 17 closes the end of the foundation plate 11, so that the reheater 7 into the recess 17 the foundation plate 11 is embedded.
- the first leg 47 extends along the transverse axis 31 and closes the reheater 7 along the longitudinal axis 29 one end of the foundation plate 11.
- the recess 17 is a hexagonal section from the foundation plate 11 realized so that the reheater 7 along the transverse axis 31 of the material of the foundation plate 11 enclosed to form an annular gap 59 is, while along the longitudinal axis 29, the reheater 7 end of the foundation plate 11 of the Support structure 15 and along the longitudinal axis opposite this of material of the foundation plate 11 each under Gap formation is included.
- the reheater 7 is also used as a water separator 25 (cf. Figure 1) designed as in conventional steam turbo sets 27.
- the dimension of the steam turbine arrangement at least along the longitudinal axis 29 1 reduced, resulting in significant cost savings leads.
- This direct coupling of the reheater 7 to the foundation plate 11 can Relative vibrations of the system parts e.g. in earthquakes be largely excluded. This leads to a reduction in stress the reheater 7, the partial turbines 3, 5 and the overflow line 19 and others Components not shown in detail in FIG. 2.
- FIGS. 3 and 4 An alternative arrangement of the reheater 7 on the foundation table 11 is in each case in FIGS. 3 and 4 shown.
- the support structure 15 next to a first leg 47 is substantially perpendicular to the first leg 47 extending second leg 49 on.
- the second leg 49 extends along the longitudinal axis 29 and is significantly shorter in length than the first Leg 47.
- the second leg 49 is over the fastening area 41A attached to the foundation table 11.
- the two-leg design of the Support structure 15 is particularly easy to assemble or removability achieved, so that the reheater 7 into the recess with little effort 17 introduced or when dismantling from this again can be removed.
- the one in operation of the steam turbine assembly Steam D leading overflow line 19 has one Deflection area 53, wherein in the deflection area 53 Steam flow based on the longitudinal axis 29 from the angle ⁇ deflected in a direction parallel to the longitudinal axis 29 becomes.
- FIG. 4 Another alternative installation and storage of the reheater 7 shows FIG. 4, in which the Support structure 15 a first leg 47 and one has second leg 49, the first leg 47 and the second leg 49 has approximately the same length.
- the Intermediate superheater 7 is thereby along the Longitudinal axis 29 and along the transverse axis 31 each of material the foundation plate 11 and the supporting structure 15 included to form gap 59.
- the in Figure 4 configuration shown is particularly advantageous in a Foundation plate 11 applicable, in which the dimension along the transverse axis 31 compared to that in FIGS. 2 and 3 arrangements shown is reduced.
- the reheater 7 on the foundation plate To enable 11 is the two-legged solution shown provided for the support structure 15, whereby the to Space available on the foundation plate 11 on very is exploited in a favorable manner.
- the angle ⁇ around which the overflow line 19 is inclined with respect to the longitudinal axis 29, is significantly less than 45 ° here, for example between about 10 ° to 20 °.
- steam turbine arrangements 1 the overflow line 17 no deflection area 53, at least not in the area of the intermediate superheater 7 Support structure 15 and the recess 17.
- a steam turbine arrangement consists in particular of one previously unused area of the foundation plate 11 with a To provide recess 7 and the reheater 7 along the longitudinal axis 29 towards the steam turbo set 27 to move axially into this recess 17. Will continue the reheater 7 by attached to the foundation Bearings 13A, 13B in a direction along the longitudinal axis 29 fixed. A relative flexibility in the others Directions and a thermal expansion tolerance is guaranteed.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanordnung mit einer mit heißem Dampf zustellbaren Hochdruck-Teilturbine und mit eine mit der Hochdruck-Teilturbine in Strömungsverbindung stehenden Niederdruck-Teilturbine, wobei in Strömungsrichtung des Dampfes die Niederdruck-Teilturbine der Hochdruck-Teilturbine nachgeschaltet ist, und mit einer Zwischenüberhitzungseinrichtung zur Zwischenüberhitzung des aus der Hochdruck-Teilturbine abströmenden Dampfes.The invention relates to a steam turbine arrangement with a with hot steam adjustable high pressure turbine and with one in flow communication with the high pressure sub-turbine standing low-pressure turbine, in the direction of flow of the steam, the low-pressure sub-turbine of the high-pressure sub-turbine is connected downstream, and with an intermediate superheater for reheating the from the high pressure turbine outflowing steam.
Aus der DE 199 21 023 A1 ist eine Kernkraftanlage mit einer Dampfturbinenanordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Kernkraftanlage mit Dampfturbinenanordnung bekannt. Die Kernkraftanlage weist einen Kernreaktor auf, der über einen Primärkreislauf mit einem Dampferzeuger verbunden ist. In dem Dampferzeuger wird Frischdampf zum Betrieb einer mit dem Dampferzeuger verbundenen Dampfturbinenanordnung erzeugt. Die Dampfturbinenanordnung weist eine Hochdruck-Teilturbine auf, die über eine Frischdampfleitung mit dem Dampferzeuger verbunden ist. Die Frischdampfleitung mündet in einen Dampfeinlass in die Hochdruck-Teilturbine. In der Frischdampfleitung ist ein Schnellschlussventil angeordnet. Weiterhin ist zwischen Dampfeinlass und dem Schnellschlussventil ein Regelventil in der Frischdampfleitung angeordnet. In der Hochdruck-Teilturbine ist eine Dampfanzapfung vorgesehen, welche eine Anzapf-Rückschlagklappe aufweist. In der Dampfturbinenanordnung ist ein Dampfpfad gebildet, welcher von dem Dampfeinlass durch die Hochdruck-Teilturbine über einen Wasserabscheider, einem letzteren nachgeschalteten Zwischenüberhitzer zu einer weiteren Teilturbine, beispielsweise einer Mitteldruckund/oder Niederdruck-Teilturbine führt.DE 199 21 023 A1 describes a nuclear power plant with a Steam turbine arrangement and a method for operating a Nuclear power plant with a steam turbine arrangement known. The nuclear power plant has a nuclear reactor, which has a primary circuit is connected to a steam generator. By doing Steam generator will use live steam to operate one with the Steam generator connected steam turbine assembly generated. The Steam turbine arrangement has a high-pressure partial turbine, connected to the steam generator via a live steam line is. The live steam line opens into a steam inlet into the high pressure sub-turbine. In the live steam line a quick-closing valve is arranged. Furthermore, between Steam inlet and the quick-closing valve a control valve arranged in the live steam line. In the high pressure turbine a steam tap is provided, which a Tap check valve has. In the steam turbine assembly a steam path is formed which is from the steam inlet through the high-pressure turbine section via a water separator, a reheater downstream of the latter to a further turbine, for example a medium pressure and / or Low pressure turbine part leads.
In den bisher bekannten Dampfturbinenanordnungen ist die Hochdruck-Teilturbine und die in Strömungsrichtung des Dampfes der Hochdruck-Teilturbine angeschaltete Niederdruck-Teilturbine oder Mitteldruck-Teilturbine auf einer gemeinsamen Fundamentplatte, z.B. ein Fundamenttisch angeordnet. Die Fundamentplatte ist über eine Dämpfungseinrichtung, die beispielsweise als Federsystem oder ein hydraulisches Dämpfungssystem ausgestaltet ist, gegenüber dem Erdboden schwingungsmäßig weitgehend entkoppelt. Die Hochdruck-Teilturbine weist eine Abströmleitung für den in der Hochdruck-Teilturbine teilentspannten Dampf auf, welche an den Zwischenüberhitzer angeschlossen ist und über die der teilentspannte Dampf zur Zwischenüberhitzung dem Zwischenüberhitzer zugestellt wird. Der zwischenüberhitzte Dampf verlässt den Zwischenüberhitzer über eine Überströmleitung, die mit dem Dampfeinlass einer der Hochdruck-Teilturbine nachgeschalteten Niederdruck-Teilturbine strömungstechnisch verbunden ist. Bei den herkömmlichen Dampfturbinenanordnungen ist der Zwischenüberhitzer dabei üblicherweise vor der Fundamentplatte aufgestellt und separat gelagert. Dadurch sind insbesondere mögliche Relativbewegungen zwischen den Teilturbinen und dem Zwischenüberhitzer nicht ausreichend gedämpft. Solche Relativschwingungen werden etwa durch die Dampfleitungen, die die Teilturbinen mit dem Zwischenüberhitzer verbinden, vermittelt. Dies kann insbesondere beim Betrieb der Anlage in erdbebengefährdeten Gebieten problematisch sein. Nachteilig ist überdies die Tatsache, dass die bekannten Dampfturbinenanordnungen aufgrund dieser Konstruktion ein erhebliches Bauvolumen benötigen, wodurch ein die Dampfturbinenanordnung aufnehmendes Betriebsgebäude entsprechend voluminös zu dimensionieren ist.In the previously known steam turbine arrangements, the High-pressure sub-turbine and the steam in the direction of flow the high-pressure sub-turbine switched on low-pressure sub-turbine or medium pressure turbine part on a common Foundation plate, e.g. a foundation table arranged. The Foundation plate is over a damping device, for example as a spring system or a hydraulic damping system is designed to vibrate in relation to the ground largely decoupled. The high-pressure turbine section points an outflow line for the in the high pressure turbine partially released steam, which is transferred to the reheater is connected and via which the partially relaxed steam for Reheating is delivered to the reheater. The reheated steam leaves the reheater via an overflow line connected to the steam inlet of a the low-pressure sub-turbine downstream of the high-pressure sub-turbine is fluidly connected. With the conventional Steam turbine assemblies is the reheater usually set up in front of the foundation plate and stored separately. This makes possible relative movements in particular between the partial turbines and the reheater not sufficiently damped. Such relative vibrations are about through the steam lines that run the sub-turbines connect to the reheater. This can especially when operating the system in earthquake-prone Areas can be problematic. Another disadvantage is the fact that the known steam turbine arrangements require a considerable amount of space due to this construction, whereby a receiving the steam turbine assembly Company building is to be dimensioned accordingly voluminous.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine insbesondere hinsichtlich der Schwingungsdämpfungseigenschaften und des benötigten Anlagenvolumens verbesserte Dampfturbinenanordnung anzugeben.The object of the invention is, in particular with regard the vibration damping properties and the required system volume to provide improved steam turbine arrangement.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dampfturbinenanordnung mit einer mit heißem Dampf zustellbaren Hochdruck-Teilturbine und mit einer mit der Hochdruck-Teilturbine in Strömungsverbindung stehenden Niederdruck-Teilturbine, wobei in Strömungsrichtung des Dampfes die Niederdruck-Teilturbine der Hochdruck-Teilturbine nachgeschaltet ist, und mit einer Zwischenüberhitzungseinrichtung zur Zwischenüberhitzung des aus der Hochdruck-Teilturbine abströmenden Dampfes, wobei die Teilturbinen und die Zwischenüberhitzungseinrichtung auf einer diese tragenden gemeinsamen Fundamentplatte angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved by a steam turbine arrangement with one that can be delivered with hot steam High-pressure sub-turbine and with one with the high-pressure sub-turbine low-pressure partial turbine in flow connection, the low-pressure turbine part in the flow direction of the steam downstream of the high pressure turbine and with an reheater for reheating the flowing out of the high pressure turbine Steam, the partial turbines and the reheater on a common foundation plate carrying this are arranged.
Die Erfindung geht bereits von der Erkenntnis aus, dass die bisher bekannten Dampfturbinenanordnungen, insbesondere bei der Realisierung von Sattdampf-Turbosätzen, welche eine Hochdruck-Teilturbine und eine Mitteldruck- und/oder Niederdruck-Teilturbine aufweisen, hinsichtlich der Aufstellung und Lagerung der Anlagenteile verbesserungswürdig sind. Vor allem die entlang des Dampfpfades zwischen die Hochdruck-Teilturbine und die Niederdruck-Teilturbine über entsprechende Dampfleitungen geschaltete Zwischenüberhitzungseinrichtung, ist im Hinblick auf auftretende Schwingungen nicht optimal gegenüber den anderen Anlagenkomponenten, insbesondere den Teilturbinen, aufgestellt. Bekanntermaßen sind hier die Zwischenüberhitzungseinrichtungen beispielsweise für Sattdampf-Turbosätze vor einem die Teilturbinen tragenden Fundamenttisch separat aufgestellt. Die Zwischenüberhitzungseinrichtungen werden dabei z.B. auf einer Kugelpfanne aufgestellt und können sich um diesen Lagerpunkt bewegen, wobei begrenzte Kippbewegungen möglich sind. Weiterhin dehnen sie sich thermisch vom Lagerpunkt ausgehend in vertikaler Richtung nach oben aus. Eventuelle Kippbewegungen der Zwischenüberhitzungseinrichtung sind in der Regel in einer Richtung parallel zur Maschinenachse definiert und werden durch die an den Teilturbinen angebrachten Überströmleitungen aufgeprägt. Kippbewegungen in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht hierzu sind unerwünscht und werden üblicherweise durch gebäudefeste Führungen der Zwischenüberhitzungseinrichtung weitgehend unterbunden. Die gebäudefesten Führungen sind hierbei beispielsweise Teil eines die Dampfturbinenanordnung aufnehmenden Betriebsgebäudes einer Kraftwerksanlage. The invention is based on the knowledge that the previously known steam turbine arrangements, in particular in the realization of saturated steam turbo sets, which is a high-pressure turbine and a medium pressure and / or low pressure partial turbine have in terms of installation and storage the parts of the plant are in need of improvement. Especially the along the steam path between the high pressure turbine and the low-pressure turbine part via corresponding steam lines switched reheater, is in With regard to occurring vibrations not optimal the other system components, especially the partial turbines, established. As is known, the reheaters are here for example for saturated steam turbo sets in front of a foundation table supporting the partial turbines separately established. The reheaters will be there e.g. placed on a ball pan and can look around move this bearing point, with limited tilting movements possible are. They also expand thermally from the bearing point starting in the vertical direction upwards. any Tilting movements of the reheater are usually in a direction parallel to the machine axis and are defined by those attached to the sub-turbines Overflow lines stamped. Tilting movements in one Directions essentially perpendicular to this are undesirable and are usually guided by fixed building guides Intermediate overheating device largely prevented. The Building-fixed guides are part of one, for example the operating building accommodating the steam turbine arrangement a power plant.
Ausgehend von der Beobachtung der Nachteile der in den konventionellen Dampfturbinenanordnungen mit Zwischenüberhitzungseinrichtung vorhandenen Nachteile, schlägt nun die Erfindung einen völlig neuartigen Weg vor, eine Dampfturbinenanordnung zu realisieren. Mit der Anordnung der Hochdruck-Teilturbine, der Niederdruck-Teilturbine und der Zwischenüberhitzungseinrichtung auf einer diese tragenden gemeinsamen Fundamentplatte sind die Anlagenteile schwingungsmäßig vor allem gegenüber Relativschwingungen deutlich besser gedämpft. Die Dampfströmung die der Zwischenüberhitzungseinrichtung zuströmt sowie die von der Zwischenüberhitzungseinrichtung zur Niederdruck-Teilturbine abströmende zwischenüberhitzte Dampfströmung kann damit allenfalls in einem deutlich reduzierten Maße Schwingungen auf das auf der gemeinsamen Fundamentplatte angeordneten Gesamtsystem aufprägen. Weiterhin sind Relativschwingungen zwischen den Anlagenteilen, d. h. zwischen den Teilturbinen und der Zwischenüberhitzungseinrichtung, sowie zwischen den auf dem Fundamenttisch angeordneten Anlagenteilen und dem Fundamenttisch selbst, in ihrer Amplitude deutlich reduziert.Based on the observation of the disadvantages in the conventional Steam turbine assemblies with reheater existing disadvantages, the invention now proposes a completely new way, a steam turbine arrangement to realize. With the arrangement of the high pressure sub-turbine, the low-pressure sub-turbine and the reheater on a common bearing this The system components are vibrating in front of the foundation plate dampened much better compared to relative vibrations. The steam flow that flows to the reheater as well as that from the reheater to Low-pressure partial turbine flowing out superheated steam flow can at best in a significantly reduced Dimensions vibrations on that on the common foundation plate Imprint arranged overall system. There are also relative vibrations between the system parts, d. H. between Turbines and the reheater, as well between the system parts arranged on the foundation table and the foundation table itself, clearly in its amplitude reduced.
Somit sind vorteilhafterweise insbesondere bei eventueller Erdbebengefahr Relativschwingungen zwischen den einzelnen untereinander verbundenen Komponenten der Dampfturbinenanordnung und der gemeinsamen Fundamentplatte weitestgehend auszuschließen. Dadurch sind sämtliche Komponenten oder Teile der Dampfturbinenanordnung und die damit verbundene weiteren benachbarte Teile, z.B. Dampfleitungen, geringeren stationären oder transienten Schwingungs- bzw. Stoßbelastungen ausgesetzt. Die Anlagenteile, beispielsweise einer Kraftwerksanlage, sind daher entsprechend in der Bauteilbelastung geschont und weisen eine längere Betriebslebensdauer auf.Thus, especially in the event of any Earthquake hazard Relative vibrations between each other connected components of the steam turbine assembly and to largely exclude the common foundation plate. This means that all components or parts of the Steam turbine arrangement and the associated neighboring ones Parts, e.g. Steam lines, lower stationary or exposed to transient vibration or shock loads. The plant parts, for example a power plant, are therefore protected in the component load accordingly and have a longer service life.
Von ganz besonderem Vorteil ist hinsichtlich des Kostenaufwands für die Realisierung einer Dampfturbinenanordnung, beispielsweise als Teil einer Kraftwerksanlage in einem entsprechenden Betriebsgebäude, die Einsparung von erheblichem Bauvolumen gegenüber den herkömmlichen Bauweisen. Durch die Anordnung der Zwischenüberhitzungseinrichtung auf der Fundamentplatte zusammen mit den Teilturbinen reduziert sich der benötigte Bauraum in der Anlagenplanung und Anlagenrealisierung. Vorteilhafterweise können hierbei bislang ungenutzte Bereiche der Fundamentplatte nunmehr für die Anordnung der Zwischenüberhitzungseinrichtung verwendet werden. Es ergeben sich Einsparungen in der axialen Baulänge in der Größenordnung von ca. 2 m bis 5 m gegenüber den konventionellen Dampfturbinenanordnungen, die ggf. zu einer kürzeren Maschinenhalle und damit zu reduzierten Baukosten führen können.Of particular advantage is in terms of cost for the realization of a steam turbine arrangement, for example as part of a power plant in a corresponding Company building, saving considerable construction volume compared to conventional designs. By the arrangement the reheater on the foundation plate together with the partial turbines, the Required installation space in system planning and system implementation. Advantageously, previously unused can Areas of the foundation plate now for the arrangement of the Reheater can be used. Result it savings in the axial length of the order of magnitude from approx. 2 m to 5 m compared to the conventional steam turbine arrangements, possibly to a shorter machine hall and can thus lead to reduced construction costs.
Vorzugsweise ist zur Schwingungsdämpfung die Fundamentplatte über eine Dämpfungseinrichtung mit dem Erdboden verbunden. Als hierfür geeignete Dämpfungseinrichtungen kommen insbesondere Federsysteme oder hydraulische Dämpfungssysteme infrage. Durch die Schwingungsdämpfung der Fundamentplatte sind auch die auf der Fundamentplatte angeordneten Anlagenteile, d. h. die Teilturbinen und die Zwischenüberhitzungseinrichtung, als ein System gemeinsam gedämpft. Durch die mittelbare oder unmittelbare Verbindung der Dämpfungseinrichtung mit dem Erdboden erfolgt zugleich eine vorteilhafte Entkopplung der Fundamentplatte vom Erdboden, so dass insbesondere Stöße über den Erdboden, z.B. infolge von Erdbeben, sehr effizient gedämpft und nur in geringem Maße auf die Dampfturbinenanordnung überkoppeln können. Dies ermöglicht eine besonders große Betriebssicherheit.The base plate is preferably for vibration damping connected to the ground via a damping device. Particularly suitable damping devices come for this Spring systems or hydraulic damping systems in question. Due to the vibration damping of the foundation plate too the system parts arranged on the foundation plate, d. H. the partial turbines and the reheater, as a system dampened together. Through the indirect or immediate Connection of the damping device to the ground there is also an advantageous decoupling of the foundation plate from the ground, so that in particular knocks over the Soil, e.g. attenuated very efficiently due to earthquakes and only couple to a small extent on the steam turbine arrangement can. This enables particularly high operational reliability.
Vorteilhafterweise trägt die Fundamentplatte die Zwischenüberhitzungseinrichtung über ein Lager. Das Lager ist dabei mittelbar oder unmittelbar auf der Fundamentplatte befestigt. Die Zwischenüberhitzungseinrichtung wird von dem Lager getragen, welches an der Fundamentplatte befestigt ist. Die Zwischenüberhitzungseinrichtung ist dabei vorteilhafterweise wärmedehnungstolerant in dem Lager gelagert. Das Lager übernimmt zugleich die Aufgabe einer gewissen Fixierung und/oder Führung der Zwischenüberhitzungseinrichtung, wodurch die Dampfturbinenanordnung als ein System insgesamt sehr kompakt und betriebssicher auf der diese tragenden gemeinsamen Fundamentplatte angeordnet ist.The base plate advantageously carries the reheater about a camp. The camp is there directly or indirectly attached to the foundation plate. The reheater is carried by the bearing which is attached to the foundation plate. The reheater is advantageous thermal expansion tolerant stored in the camp. The camp takes over at the same time the task of a certain fixation and / or Guiding the reheater, whereby the Steam turbine assembly as a system very compact overall and reliable on the common foundation plate that supports it is arranged.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Lager hierbei von einer Tragkonstruktion gebildet, die an der Fundamentplatte befestigt ist. Die Tragkonstruktion kann dabei beispielsweise eine Stahlkonstruktion mit einer Mehrzahl von Stahlstreben aufweisen. Zur Lagerung und/oder Aufnahme der Zwischenüberhitzungseinrichtung weist die Tragkonstruktion einen Lagerbereich auf. Weiterhin weist die Tragkonstruktion einen Befestigungsbereich auf, über den die Tragkonstruktion mittels geeigneten Befestigungselementen an der Fundamentplatte befestigt ist. Die Befestigung kann dabei lösbar, beispielsweise mit einer Schraubverbindung, oder unlösbar ausgestaltet sein. Eine unlösbare Verbindung der Tragkonstruktion mit der Fundamentplatte kann etwa durch Eingießen der Tragkonstruktion mit einem Anker in die z.B. aus Beton gebildete Fundamentplatte realisiert sein.In a preferred embodiment, the bearing is of a supporting structure formed on the foundation plate is attached. The supporting structure can, for example a steel structure with a plurality of steel struts exhibit. For storing and / or accommodating the reheater the supporting structure has a storage area on. Furthermore, the support structure has an attachment area on which the supporting structure by means of suitable Fasteners attached to the foundation plate is. The attachment can be detachable, for example be designed with a screw connection, or non-detachable. An inseparable connection of the supporting structure with the foundation plate can be done by pouring the supporting structure an anchor in the e.g. Foundation plate made of concrete be realized.
Bevorzugt weist die Fundamentplatte endseitig eine Ausnehmung auf, in die die Zwischenüberhitzungseinrichtung eingelassen ist. Die Ausnehmung kann kreisförmig oder als Vieleck durch einen entsprechenden Ausschnitt aus einer bereits bestehenden Fundamentplatte z.B. aus gegossenem Beton realisiert werden. In eine bestehende Fundamentplatte aus Beton wird einfach eine entsprechende Ausnehmung bzw. ein Ausschnitt durch Materialabtrag erreicht.The foundation plate preferably has a recess at the end in which the reheater is inserted is. The recess can be circular or a polygon a corresponding section from an existing one Foundation plate e.g. can be realized from cast concrete. An existing foundation plate made of concrete is simply one corresponding recess or a cutout by material removal reached.
Vorteilhafterweise ist durch die Ausnehmung, in die die Zwischenüberhitzungseinrichtung eingelassen ist, die Zwischenüberhitzungseinrichtung zumindest in einer Ebene in der die Fundamentplatte sich im Wesentlichen erstreckt hinreichend geführt und gesichert. Die das Lager für die Zwischenüberhitzungseinrichtung aufweisende Tragkonstruktion ist an der Fundamentplatte derart befestigt, dass die Tragkonstruktion die Äusnehmung zumindest teilweise in einer Umfangsrichtung der Ausnehmung umschließt. Die Ausnehmung ist dabei vorzugsweise an dem der Hochdruck-Teilturbine benachbarten Ende der Fundamentplatte vorgesehen.Advantageously, through the recess into which the reheater is located is inserted, the reheater at least on one level in which Foundation plate essentially extends sufficiently managed and secured. The bearing for the reheater supporting structure is on the foundation plate attached such that the supporting structure Recess at least partially in a circumferential direction of the Encloses recess. The recess is preferred at the end of the foundation plate adjacent to the high-pressure sub-turbine intended.
Bevorzugt ist eine Überströmleitung vorgesehen, über die zwischenüberhitzter Dampf aus der Zwischenüberhitzungseinrichtung zu der Niederdruck-Teilturbine gelangt. Die Überströmleitung verbindet den Dampfaustritt der Zwischenüberhitzungseinrichtung mit der Niederdruck-Teilturbine und ist somit Bestandteil der Dampfturbinenanordnung. Vorteilhafterweise ist durch die verkürzte Baulänge eine kompakte Bauweise realisiert, so dass die Länge der Überströmleitung gegenüber herkömmlichen Ausführungen entsprechend, z.B. 1 bis 5 m, verkürzt ist. Der Leitungsaufwand für die Überströmleitung ist daher gegenüber konventionellen Ausgestaltungen reduziert, was unmittelbar mit einem Kostenvorteil bei der Realisierung der Dampfturbinenanordnung verbunden ist.An overflow line is preferably provided, via which the reheat Steam from the reheater comes to the low pressure turbine. The overflow line connects the steam outlet of the reheater with the low-pressure turbine and is therefore part of it the steam turbine assembly. It is advantageous realizes a compact design due to the shortened overall length, so the length of the overflow pipe compared to conventional Designs accordingly, e.g. 1 to 5 m, shortened is. The line expense for the overflow line is therefore reduced compared to conventional designs, what directly with a cost advantage in realizing the steam turbine assembly is connected.
In der bevorzugten Ausgestaltung ist ein von den Teilturbinen antreibbarer Generator vorgesehen, der auf der Fundamentplatte angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist eine Erregermaschine zur Bereitstellung eines Rotorstroms für den Generator ebenso auf der Fundamentplatte angeordnet, wodurch mit der Dampfturbinenanordnung zugleich auch ein besonders kompakter und gegenüber Schwingungen hinreichend gedämpfter Dampf-Turbosatz bereitgestellt werden kann.In the preferred embodiment, one of the partial turbines driven generator provided on the foundation plate is arranged. A pathogen machine is further preferred to provide a rotor current for the generator as well arranged on the foundation plate, whereby with the steam turbine arrangement at the same time also a particularly compact and opposite Vibration sufficiently damped steam turbo set can be provided.
Die als Dampf-Turbosatz ausgestaltete Dampfturbinenanordnung ist hierbei insbesondere als Sattdampf-Turbosatz einer Kraftwerksanlage, beispielsweise einer Kernkraftwerksanlage einsetzbar.The steam turbine arrangement designed as a steam turbine set is in particular as a saturated steam turboset of a power plant, for example, a nuclear power plant can be used.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Zwischenüberhitzungseinrichtung einen Wasserabscheider auf. Der Wasserabscheider ist hierbei Bestandteil der Zwischenüberhitzungseinrichtung und als ein integriertes kompaktes Wasserabscheider-Zwischenüberhitzungssystem ausgestaltet. Von der Hochdruck-Teilturbine abströmender Dampf wird über eine geeignete Abströmleitung der Wasserabscheidungs-Zwischenüberhitzungseinrichtung zugeführt. Bei Durchströmen des Dampfes wird Wasser aus dem Dampf im Wasserabscheider abgeschieden. Das abgeschiedene Wasser sammelt sich vorzugsweise in einem vertikal unteren Bereich der den Wasserabscheider aufweisenden Zwischenüberhitzungseinrichtung. Nach Abscheiden des Wassers aus dem Wasserabscheider ist der Dampf entsprechend trocken und wird in der Zwischenüberhitzungseinrichtung zwischenüberhitzt. Der so behandelte, von der Zwischenüberhitzungseinrichtung abströmende Dampf wird mittels einer Überströmleitung einer entlang dem Dampfpfad der Zwischenüberhitzungseinrichtung nachgeschalteten Niederdruck-Dampfturbine zugestellt. Die Niederdruck-Dampfturbine ist mithin der Hochdruck-Dampfturbine entlang des Dampfpfades über die Zwischenüberhitzungseinrichtung nachgeschaltet.In a particularly preferred embodiment, the reheat device has a water separator. The Water separator is part of the reheater and as an integrated compact water separator reheat system designed. Of the High-pressure sub-turbine steam flowing over a suitable Drain line of the water separation intermediate superheater fed. When the steam flows through water is separated from the steam in the water separator. The separated water preferably collects in a vertically lower area of the water separator Reheat facility. After separation the steam is corresponding to the water from the water separator dry and becomes in the reheater reheated. The one treated by the reheater outflowing steam is by means of an overflow line one along the steam path of the reheater downstream low pressure steam turbine delivered. The low-pressure steam turbine is therefore the high-pressure steam turbine along the steam path via the reheater downstream.
Anstelle der Hochdruck-Teilturbine kann in einer alternativen Ausgestaltung auch eine Mitteldruck-Teilturbine oder eine Kombination einer Niederdruck-Teilturbine und einer Mitteldruck-Teilturbine vorgesehen sein.Instead of the high-pressure sub-turbine, an alternative can be used Design also a medium pressure turbine or a Combination of a low pressure turbine and a medium pressure turbine be provided.
Vorzugsweise ist die Dampfturbinenanordnung als Dampf-Turbosatz einer Kraftwerksanlage, insbesondere einer Kernkraftwerksanlage, ausgestaltet. Ein derartiger Dampf-Turbosatz wird auch als Sattdampf-Turbosatz bezeichnet.The steam turbine arrangement is preferably in the form of a steam turbine set a power plant, in particular a nuclear power plant, designed. Such a steam turbo set is also known as a saturated steam turbo set.
Eine Dampfturbinenanordnung wird beispielhaft anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen hierbei teilweise schematisch und vereinfacht:
- FIG 1
- in einer perspektivischen Darstellung eine Dampfturbinenanordnung mit konventioneller Anordnung der Zwischenüberhitzungseinrichtung (Stand der Technik),
- FIG 2 bis FIG 4
- jeweils eine Draufsicht auf einen endseitigen Ausschnitt der Fundamentplatte mit darauf angeordneter Zwischenüberhitzungseinrichtung gemäß der Erfindung.
- FIG. 1
- a perspective view of a steam turbine arrangement with a conventional arrangement of the reheater (prior art),
- 2 to 4
- in each case a plan view of an end section of the foundation plate with an intermediate superheating device according to the invention arranged thereon.
Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren jeweils die gleiche Bedeutung.The same reference numerals have the same in the figures Importance.
In der FIG 1 ist ein Dampf-Turbosatz 27 ausschnittsweise in
einer perspektivischen Ansicht in herkömmlicher Ausgestaltung
(Stand der Technik) dargestellt. Der Dampf-Turbosatz 27 weist
eine Dampfturbinenanordnung 1 auf, welche eine Hochdruck-Teilturbine
3 und eine Niederdruck-Teilturbine 5 sowie eine
Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 aufweist. Die Niederdruck-Teilturbine
5 umfasst eine erste Niederdruck-Teilturbine 5A,
eine zweite Niederdruck-Teilturbine 5B und eine dritte Niederdruck-Teilturbine
5C, wobei die Niederdruck-Teilturbinen
5A, 5B, 5C entlang einer Längsachse 29 aufeinander folgend
angeordnet sind. Entlang der Längsachse 29 ist den Niederdruck-Teilturbinen
5A, 5B, 5C die Hochdruck-Teilturbine 3 axial
vorgeordnet. Die Teilturbinen 3, 5 sind auf einer gemeinsamen
Fundamentplatte 11 angeordnet. Die Fundamentplatte
11 erstreckt sich hierbei entlang der Längsachse 29 sowie
entlang einer im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 29
sich erstreckenden Querachse 31. Die Erstreckung der Fundamentplatte
11 entlang der Längsachse 29 ist größer als diejenige
entlang der Querachse 31, so dass die Längsachsendimension
der Fundamentplatte 11 in etwa auch der Axialdimension
des Dampf-Turbosatzes 27 entspricht. Die Fundamentplatte 11
kann dabei z.B. eine Länge von etwa 70 m, eine Breite von etwa
30 m und eine Dicke von etwa 6 m aufweisen. Die Fundamentplatte
11 ist massiv, beispielsweise aus Beton, ausgeführt,
insbesondere gegossen, und trägt ein Gewicht von ca. 7000 t
der auf der Fundamentplatte 11 angeordneten Anlagenteile.1 shows a section of a steam turbo set 27 in
a perspective view in a conventional embodiment
(State of the art). The steam turbo set 27 has
a steam turbine arrangement 1, which is a high-
Entlang der Längsachse 29 den Niederdruck-Teilturbinen 5A,
5B, 5C nachgeordnet, ist auf der Fundamentplatte 11 ein Generator
21 sowie dem Generator 21 axial nachgeordnet eine Erregermaschine
23 angeordnet. Entlang der Längsachse 29 ist benachbart
zu der Hochdruck-Teilturbine 3 endseitig der Fundamentplatte
11 eine Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 vor
der Fundamentplatte 11 aufgestellt. Die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 umfasst einen ersten Zwischenüberhitzer 9A sowie
einen entlang der Querachse 31 dem ersten Zwischenüberhitzer
9A gegenüberliegenden zweiten Zwischenüberhitzer 9B.
Die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 ist über eine Abströmleitung
37 mit der Hochdruck-Teilturbine 3 verbunden. Hierbei
ist der erste Zwischenüberhitzer 9A über eine Abströmleitung
37A und der zweite Zwischenüberhitzer 9B über eine weitere
Abströmleitung 37B mit der Hochdruck-Teilturbine 3 verbunden.
Über die Abströmleitungen 37A, 37B ist von der Hochdruck-Teilturbine
3 abströmender Dampf D dem jeweiligen Zwischenüberhitzer
9A, 9B zustellbar. Der erste Zwischenüberhitzer 9A
ist über eine Überströmleitung 19A mit dem Einströmbereich
der Niederdruck-Dampfturbine 5 verbunden. Der zweite Zwischenüberhitzer
9B ist über die Überströmleitung 19B in analoger
Weise wie der erste Zwischenüberhitzer 9A mit der Niederdruck-Teilturbine
5 strömungstechnisch verbunden. Für eine
jeweilige Zustellung von aus den Zwischenüberhitzern 9A, 9B
abströmendem zwischenüberhitztem Dampf D zu einer jeweiligen
Niederdruck-Teilturbine 5A, 5B, 5C zweigt von den Überströmleitungen
19A, 19B eine jeweilige Abzweigleitung 33 zu den
Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B, 5C ab. Die Abzweigleitung 33
zweigt hierbei im Wesentlichen senkrecht von der Überströmleitung
19A, 19B ab, wobei die Überströmleitung 19A, 19B sich
im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 29 des Dampf-Turbosatzes
27 erstreckt. Die Fundamentplatte 11 ist zur
Schwingungsdämpfung über eine in der Figur 1 nicht näher dargestellte
Dämpfungseinrichtung mit dem Erdboden verbunden.
Durch die Anordnung der Zwischenüberhitzungseinrichtung 7
endseitig vor der Fundamentplatte 11 ist ein gekoppeltes
Schwingungssystem über die Überströmleitungen 19A, 19B sowie
die Abströmleitungen 37A, 37B gegeben, was zu einer hohen Beanspruchung
der Teilturbinen 3, 5 sowie der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 und der Leitungen 19, 37 im Betrieb führt. Along the
Weiterhin ist die Baulänge entlang der Längsachse 29 durch
die vor der Fundamentplatte 11 angeordneten Zwischenüberhitzer
9A, 9B unnötig groß, so dass das erforderliche Bauvolumen
überdimensioniert bzw. das verfügbare Bauvolumen in der herkömmlichen
Bauweise nicht in günstiger Weise ausgenutzt ist.Furthermore, the overall length along the
Im Betrieb des Dampf-Turbosatzes 27 wird die Hochdruck-Teilturbine
3 mittels einer Frischdampfleitung 35 mit Frischdampf
D beaufschlagt. Der Frischdampf D weist dabei eine Temperatur
von etwa 300 °C auf. Der Frischdampf D durchströmt die Hochdruck-Teilturbine
3, treibt diese an und entspannt sich dabei
arbeitsleistend. Der entspannte Dampf strömt über die Abströmleitung
19A, 19B zu dem jeweiligen Zwischenüberhitzer
9A, 9B. In dem Zwischenüberhitzer 9A, 9B wird der Dampf D
zwischenüberhitzt, wobei in einem Wasserabscheider 25
zugleich Wasser aus dem Dampf D abgeschieden wird. Der zwischenüberhitzte
Dampf D strömt über die Überströmleitung 19A,
19B aus dem Zwischenüberhitzter 9A, 9B und wird über die Abzweigleitung
33 den Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B, 5C zugestellt.
Die Überströmleitung 19A, 19B führt zwischenüberhitzten
Dampf D von typischerweise ca. 260 °C. Die Überströmleitung
19A, 19B wird auch heiße Zwischenüberhitzungsleitung
genannt, während die Abströmleitung 37A,
37B kalte Zwischenüberhitzungsleitung genannt wird, weil diese
teilentspannten und abgekühlten Dampf D von nur ca. 180 °C
führt. Der den Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B, 5C zugestellte
Dampf D aus der heißen Zwischenüberhitzungsleitung
19A, 19B verrichtet in den Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B,
5C Arbeit und treibt deren nicht näher dargestellte Rotoren
an. Die Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B, 5C sind dabei bezogen
auf die Überströmleitungen 19A, 19B parallel geschaltet,
so dass eine entsprechende Aufteilung des Dampfes auf die
Niederdruck-Teilturbinen 5A, 5B, 5C erfolgt. Die mechanische
Rotationsenergie der Hochdruck-Teilturbine 3 und der Niederdruck-Teilturbine
5 wird genutzt, um den entlang der Längsachse
29 den Teilturbinen 3, 5 axial nachgeordneten Generator
21 anzutreiben und auf diese Weise elektrische Energie zu erzeugen.
Die Teilturbinen 3, 5, der Generator 21 und die Erregermaschine
23 sind dabei auf einer rotierbaren Welle 55 angeordnet.During the operation of the steam turbo set 27, the high-
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
einer Draufsicht auf einen endseitigen Ausschnitt auf die
Fundamentplatte 11. Gegenüber der in Figur 1 gezeigten herkömmlichen
Dampfturbinenanordnung 1 ist die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 zusammen mit den in der Figur 2 nicht näher
dargestellten Teilturbinen 3, 5 (vergleiche Figur 1) auf
der diese tragenden gemeinsamen Fundamentplatte 11 angeordnet.
Dazu ist entlang der Längsachse 29 endseitig der Fundamentplatte
11 eine Ausnehmung 17 vorgesehen, welche beispielsweise
durch Materialabtrag von dem die Fundamentplatte
11 bildenden Material, z.B. Beton, realisiert ist. Die Fundamentplatte
11 trägt dabei die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 über ein Lager 13A, 13B. Das Lager 13A, 13B ist von einer
Tragkonstruktion 15 gebildet, welche an der Fundamentplatte
11 befestigt ist. Zur Befestigung der Tragkonstruktion 15
weist diese einen Befestigungsbereich 41 auf, sowie Befestigungsmittel
43 zur Befestigung der Tragkonstruktion 15 an der
Fundamentplatte 11. Die Tragkonstruktion 15 weist eine Anzahl
von miteinander verschweißten oder anderweitig untereinander
befestigten Stahlverstrebungen 57A, 57B auf. Es sind zwei Befestigungsbereiche
41 endseitig an dem Fundamenttisch 11 entlang
der Querachse 31 vorgesehen. Zwischen den beiden endseitig
der Tragkonstruktion 15 gebildeten Befestigungsbereichen
41 ist in etwa mittig der Lagerbereich 13B gebildet. Die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 ist im Wesentlichen zylinderförmig
und weist in der Draufsicht einen entsprechend kreisförmigen
Querschnitt auf. An der äußeren Oberfläche der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 sind einander entlang der
Längsachse 29 gegenüberliegende Lagerzapfen 39 vorgesehen,
welche zur Lagerung und/oder Fixierung der Zwischenüberhitzereinrichtung
7 in dem jeweiligen Lager 13A, 13B dienen. Die
Überströmleitung 19 zweigt unter einem Winkel α gegenüber
der Längsachse 29 von der Zwischenüberhitzungseinrichtung 7
ab. Die Überströmleitung 19 führt im Betrieb der Dampfturbinenanordnung
1 heißen Dampf D von etwa 260 °C und wird auch
als sogenannte heiße Zwischenüberhitzungsleitung 19 bezeichnet.
Der Winkel α beträgt beispielsweise etwa 45°, sofern
die Fundamentplatte 11 eine hinreichend große Ausdehnung entlang
der Querachse 31 aufweist. Die Tragkonstruktion 15 der
Figur 2 weist einen ersten Schenkel 47 auf, der die Ausnehmung
17 endseitig der Fundamentplatte 11 schließt, so dass
die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 in die Ausnehmung 17
der Fundamentplatte 11 eingelassen ist. Der erste Schenkel 47
erstreckt sich hierbei entlang der Querachse 31 und schließt
die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 entlang der Längsachse
29 endseitig der Fundamentplatte 11 ein. Die Ausnehmung 17
ist als sechseckiger Ausschnitt aus der Fundamentplatte 11
realisiert, so dass die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7
entlang der Querachse 31 von dem Material der Fundamentplatte
11 unter Bildung eines ringförmigen Spalts 59 umschlossen
ist, während entlang der Längsachse 29 die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 endseitig der Fundamentplatte 11 von der
Tragkonstruktion 15 und entlang der Längsachse dieser gegenüberliegend
von Material der Fundamentplatte 11 jeweils unter
Spaltbildung eingeschlossen ist. Die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 ist zugleich als Wasserabscheider 25 (vergleiche
Figur 1) wie in herkömmlichen Dampf-Turbosätzen 27 ausgestaltet.Figure 2 shows an embodiment of the invention based on
a plan view of an end section of the
Durch die Dampfturbinenanordnung 1 mit einer mit heißem Dampf
D zustellbaren Hochdruck-Teilturbine 3 und mit einer mit der
Hochdruck-Teilturbine 3 in Strömungsverbindung stehenden Niederdruck-Teilturbine
5, wobei in Strömungsrichtung des Dampfes
D die Niederdruck-Teilturbine 5 der Hochdruck-Teilturbine
3 nachgeschaltet ist, und mit einer Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 zur Zwischenüberhitzung des aus der Hochdruck-Teilturbine
3 abströmenden Dampfes D, wobei die Teilturbinen
3, 5 und die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 auf einer diese
tragenden gemeinsamen Fundamentplatte 11 angeordnet sind,
wird ein bislang ungenutzter Bereich der Fundamentplatte 11
nunmehr erstmals sehr effektiv genutzt. Dadurch sind sowohl
die Schwingungsdämpfungseigenschaften der Dampfturbinenanordnung
1 gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen deutlich verbessert
als auch ein erheblicher Vorteil in Bezug auf das benötigte
Bauvolumen erzielt. Durch die Integration der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 in die Fundamentplatte 11 ist
zumindest entlang der Längsachse 29 die Dimension der Dampfturbinenanordnung
1 reduziert, was zu erheblichen Kosteneinsparungen
führt. Durch diese direkte Ankoppelung der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 an die Fundamentplatte 11 können
Relativschwingungen der Anlagenteile z.B. bei Erdbeben
weitestgehend ausgeschlossen werden. Dies führt zu einer Belastungsreduzierung
der Zwischenüberhitzungseinrichtung 7,
der Teilturbinen 3, 5 sowie der Überströmleitung 19 und weiterer
in der Figur 2 nicht näher gezeigten Bauteile.Through the steam turbine assembly 1 with a hot steam
D deliverable high-
Eine alternative Anordnung der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 auf dem Fundamenttisch 11 ist jeweils in den Figuren 3
und 4 gezeigt. In Figur 3 weist die Tragkonstruktion 15 neben
einem ersten Schenkel 47 einen sich im Wesentlichen senkrecht
zu dem ersten Schenkel 47 erstreckenden zweiten Schenkel 49
auf. Der zweite Schenkel 49 erstreckt sich entlang der Längsachse
29 und ist in seiner Länge deutlich kürzer als der erste
Schenkel 47. Der zweite Schenkel 49 ist über den Befestigungsbereich
41A mit dem Fundamenttisch 11 befestigt. Durch
diese zweischenklige Ausführung der Tragkonstruktion 15 ist
endseitig der Fundamentplatte 11 ein Versatz 51 gebildet, um
den die Fundamentplatte 11 im Befestigungsbereich 41A gegenüber
dem Befestigungsbereich 41 entlang der Längsachse 29 zurückversetzt
ist. Durch die zweischenklige Ausgestaltung der
Tragkonstruktion 15 ist eine besonders einfache Montierbarkeit
oder Demontierbarkeit erreicht, so dass die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 ohne großen Aufwand in die Ausnehmung
17 eingeführt oder bei einer Demontage aus dieser wieder
herausgenommen werden kann. Die im Betrieb der Dampfturbinenanordnung
Dampf D führende Überströmleitung 19 weist einen
Umlenkbereich 53 auf, wobei in dem Umlenkbereich 53 die
Dampfströmung bezogen auf die Längsachse 29 von dem Winkel α
in eine Richtung parallel zu der Längsachse 29 umgelenkt
wird. Somit ist eine sehr wirtschaftliche Ausnutzung des verfügbaren
Platzes auf der Fundamentplatte 11 und eine gleichmäßige
Zuströmung zu den nachgeschalteten Niederdruck-Teilturbinen
5A, 5B, 5C über die Überströmleitung 19 möglich
(vergleiche auch Figur 1).An alternative arrangement of the
Eine weitere alternative Aufstellung und Lagerung der Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 zeigt Figur 4, bei der die
Tragkonstruktion 15 einen ersten Schenkel 47 sowie einen
zweiten Schenkel 49 aufweist, wobei der erste Schenkel 47 und
der zweite Schenkel 49 in etwa die gleiche Länge haben. Die
Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 ist dadurch entlang der
Längsachse 29 und entlang der Querachse 31 jeweils von Material
der Fundamentplatte 11 und von der Tragkonstruktion 15
unter Bildung des Spalts 59 eingeschlossen. Die in Figur 4
gezeigte Konfiguration ist besonders vorteilhaft bei einer
Fundamentplatte 11 anwendbar, bei welche die Dimension entlang
der Querachse 31 gegenüber den in den Figuren 2 und 3
gezeigten Anordnungen reduziert ist. Um dennoch eine Aufstellung
der Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 auf der Fundamentplatte
11 zu ermöglichen, ist die gezeigte zweischenklige Lösung
für die Tragkonstruktion 15 vorgesehen, wodurch der zur
Verfügung stehende Raum auf der Fundamentplatte 11 auf sehr
günstige Weise ausgenutzt wird. Der Winkel β, um den die Überströmleitung
19 gegenüber der Längsachse 29 geneigt ist,
ist hier deutlich geringer als 45°, beispielsweise zwischen
etwa 10° bis 20°. Weiterhin weist gegenüber den in den Figuren
2 und 3 gezeigten Dampfturbinenanordnungen 1 die Überströmleitung
17 keinen Umlenkbereich 53 auf, zumindest nicht
im Bereich der die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 aufnehmenden
Tragkonstruktion 15 und der Ausnehmung 17. Die Ausnehmung
17 in der Fundamentplatte 11, in die die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 eingelassen ist, ist in den Beispielen
der Figuren 2 bis 4 als vieleckiger Ausschnitt aus der Fundamentplatte
11 z.B. durch Materialabtrag realisiert. Dies ermöglicht
vorteilhafterweise auch eine nachträgliche Neuaufstellung
der Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 in bereits bestehende
Dampfturbinenanordnungen herkömmlicher Ausgestaltung.Another alternative installation and storage of the
Die mit der Erfindung vorgeschlagene neue Problemlösung für
eine Dampfturbinenanordnung besteht insbesondere darin, einen
bislang ungenutzten Bereich der Fundamentplatte 11 mit einer
Ausnehmung 7 zu versehen und die Zwischenüberhitzungseinrichtung
7 entlang der Längsachse 29 zum Dampf-Turbosatz 27 hin
in diese Ausnehmung 17 axial zu verschieben. Weiterhin wird
die Zwischenüberhitzungseinrichtung 7 durch am Fundament angebrachte
Lager 13A, 13B in einer Richtung entlang der Längsachse
29 fixiert. Eine relative Beweglichkeit in den anderen
Richtungen und eine Wärmedehnungstoleranz ist gewährleistet.The proposed new problem solution for the invention
a steam turbine arrangement consists in particular of one
previously unused area of the
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilturbinen (3, 5) und die Zwischenüberhitzungseinrichtung (7) auf einer diese tragenden gemeinsamen Fundamentplatte (11) angeordnet sind.Steam turbine arrangement (1) with a high-pressure sub-turbine (3) that can be delivered with hot steam (D) and with a low-pressure sub-turbine (5) that is in flow connection with the high-pressure sub-turbine (3), the low pressure in the flow direction of the steam (D) Partial turbine (5) is connected downstream of the high-pressure partial turbine (3), and with an intermediate superheating device (7) for intermediate superheating of the steam (D) flowing out of the high-pressure partial turbine (3),
characterized in that the partial turbines (3, 5) and the reheater (7) are arranged on a common foundation plate (11) carrying them.
dadurch gekennzeichnet, dass zur Schwingungsdämpfung die Fundamentplatte (11) über eine Dämpfungseinrichtung mit dem Erdboden verbunden ist.Steam turbine arrangement (1) according to claim 1,
characterized in that, for vibration damping, the foundation plate (11) is connected to the ground via a damping device.
dadurch gekennzeichnet, dass die Fundamentplatte (11) die Zwischenüberhitzungseinrichtung (7) über ein Lager (13) trägt.Steam turbine arrangement (1) according to claim 1 or 2,
characterized in that the foundation plate (11) supports the reheater (7) via a bearing (13).
dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (13) von einer Tragkonstruktion (15) gebildet ist, die an der Fundamentplatte (11) befestigt ist.Steam turbine arrangement (1) according to claim 1, 2 or 3,
characterized in that the bearing (13) is formed by a supporting structure (15) which is attached to the foundation plate (11).
dadurch gekennzeichnet, dass die Fundamentplatte (11) endseitig eine Ausnehmung (7) aufweist, in die die Zwischenüberhitzungseinrichtung (7) eingelassen ist. Steam turbine arrangement (1) according to one of Claims 1 to 4,
characterized in that the end of the foundation plate (11) has a recess (7) into which the reheat device (7) is embedded.
dadurch gekennzeichnet, dass eine Überströmleitung (19) vorgesehen ist, über die zwischenüberhitzter Dampf (D) aus der Zwischenüberhitzungseinrichtung (7) zu der Niederdruck-Teilturbine (5) gelangt.Steam turbine arrangement (1) according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that an overflow line (19) is provided, via which reheated steam (D) passes from the reheater (7) to the low-pressure turbine section (5).
dadurch gekennzeichnet, dass ein von den Teilturbinen (3, 5) antreibbarer Generator (21) vorgesehen ist, der auf der Fundamentplatte (11) angeordnet ist.Steam turbine arrangement (1) according to one of Claims 1 to 6,
characterized in that a generator (21) which can be driven by the partial turbines (3, 5) is provided and is arranged on the foundation plate (11).
dadurch gekennzeichnet, dass zur Abscheidung von Wasser die Zwischenüberhitzungseinrichtung (7) einen Wasserabscheider (25) aufweist.Steam turbine arrangement (1) according to one of Claims 1 to 7
characterized in that the intermediate superheating device (7) has a water separator (25) for separating water.
gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Dampf-Turbosatz (27) einer Kraftwerksanlage, insbesondere einer Kernkraftwerksanlage.Steam turbine arrangement (1) according to one of Claims 1 to 8,
characterized by a configuration as a steam turbo set (27) of a power plant, in particular a nuclear power plant.
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- 2000-12-13 EP EP20000127358 patent/EP1215368B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-13 DE DE50010305T patent/DE50010305D1/en not_active Expired - Lifetime
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BOLARD C ET AL: "ALSTHOM DESIGN FOR TURBINE HALL OF NUCLEAR POWER PLANTS", ALSTHOM REVIEW,FR,ALSTHOM, PARIS, no. 6, 1986, pages 3 - 20, XP002053060 * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 109 (M - 1093) 15 March 1991 (1991-03-15) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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