EP1502010B1 - Dampfturbine - Google Patents

Dampfturbine Download PDF

Info

Publication number
EP1502010B1
EP1502010B1 EP03730179A EP03730179A EP1502010B1 EP 1502010 B1 EP1502010 B1 EP 1502010B1 EP 03730179 A EP03730179 A EP 03730179A EP 03730179 A EP03730179 A EP 03730179A EP 1502010 B1 EP1502010 B1 EP 1502010B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
control
steam
steam turbine
valves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03730179A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1502010A1 (de
Inventor
Franz Suter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP1502010A1 publication Critical patent/EP1502010A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1502010B1 publication Critical patent/EP1502010B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
    • 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
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/165—Controlling means specially adapted therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87917—Flow path with serial valves and/or closures

Definitions

  • the invention relates to a steam turbine and in particular a valve arrangement for the live steam supply to the steam turbine.
  • Steam turbines are known in which the fresh steam supply is regulated by nozzle control by means of a control stage, also called a first turbine stage.
  • a control stage has, for example, differently sized admission sectors, to which the live steam is supplied in each case via a live steam inlet with a plurality of control valves.
  • the control valves are preceded by a quick-closing valve.
  • These steam turbines are typically operated at a live steam pressure, which is set by the operating parameters of the steam generator for all operating loads of the steam turbine. Through various settings of the three or four control valves, the steam turbine can be operated at a plurality of partial load points and also within these partial load points associated load ranges.
  • the sequentially operable control valves are either closed or fully or regulated opened.
  • Other known steam turbines are operated without control stage. These typically have one or two live steam inlets, each with a quick-action valve and a downstream control valve. Such steam turbines are described, for example, in the sales documentation of ABB Power Generation, Description. HTGD 666 159 and a valve arrangement arranged therein for the regulation of the live steam supply in the same sales documentation, GMDT N06 014.
  • the live steam pressure may be variable in these steam turbines, such as in steam turbine plants for sliding pressure operation or in steam turbine plants whose cycle is combined with a gas turbine plant. However, in newer steam turbine plants, the live steam pressure can also be set at a single pressure level for all operating loads.
  • valves in the steam turbine plants mentioned are preferably designed so that valve vibrations due to an increased load are kept within limits and the longest possible damage-free service life of the valve is granted.
  • valves In the steam turbines without control stage and in particular those that are operated at fixed live steam pressure, the valves must be in always throttled operation to allow safe partial load operation of the steam turbine. As a result, the valves are exposed to an increased load compared to the steam turbine with control stage.
  • the pressure is reduced exclusively via the valves, while in steam turbines with control stage, the pressure is reduced via the valve and the upstream nozzles.
  • the quick-acting valves ensure safety for the live steam supply, but can not assume a throttling function.
  • Operating a steam turbine at fixed pressure may result in increased loads and critical pressure ratios in the control valves, causing correspondingly increased valve vibration and increased damage risk. This is particularly the case with steam turbines without control stage and throttle operation in partial load operation of the case.
  • JP 61126302 discloses two series-connected butterfly valves (English: butterfly valves) with a vapor sieve arranged between them.
  • a housing for the steam strainer is assembled with separate housings for the two flaps.
  • the disclosed flaps are typically suitable for the control of steam flows in the low pressure range, ie not for the live steam supply.
  • FR 2206438 discloses a method of controlling the operation of a steam turbine by means of a series of steam inlet valves, including throttle inlet valves (TV1-TV4) and regulator valves (GV1-GV8).
  • TV1-TV4 throttle inlet valves
  • GV1-GV8 regulator valves
  • EP 0 361 835 discloses a system for monitoring the operating state of a throttle valve connected in series with a regulator valve.
  • a steam turbine has a valve arrangement for regulating the live steam supply, which consists of two control valves which are connected in series.
  • the two control valves are each designed as unloaded single-seat valves with a pre-stroke or unloaded single-seat valves without a pre-stroke of the type of a tubular valve.
  • the two control valves (6, 7) are arranged in a single housing.
  • This embodiment is particularly suitable for controlling the steam supply, ie steam in higher pressure ranges, and also has a reduced risk of damage when reducing the high pressures.
  • the inventive valve arrangement allows for partial load operation, a gradual reduction of the pressure loss across the two individual control valves, that is, the converted energy during throttle operation is distributed to the two or more control valves.
  • the load of a single control valve is thereby greatly reduced in comparison to a valve arrangement with quick-closing valve and only one control valve.
  • the risk of valve vibration and consequent possible valve damage is thereby reduced.
  • the safety function of a quick-acting valve can be taken over by the first control valve in the arrangement according to the invention, so that the safety afforded by this valve arrangement is not reduced in comparison to the prior art.
  • valve arrangement according to the invention can be applied to steam turbines both with and without control stage. In steam turbines without control stage, it reduces in particular the relatively high loads of the control valves there. Furthermore, it is suitable for steam turbines in fixed pressure operation as well as in operation with variable live steam pressure. Again, the valve arrangement according to the invention is particularly effective for steam turbines without a control stage and especially for those in the fixed pressure mode, the reduction of load-related valve vibrations.
  • the valve arrangement has the advantage that the problem of potential valve vibrations is achieved in particular in steam turbines without control stage and at fixed pressure operation by a simple arrangement of a single valve type and without loss of security.
  • control valves and actuators can be used.
  • control or control valves preferably the same drive are used.
  • FIG. 1 shows schematically a steam turbine plant with a steam generator 1, which is connected via a live steam supply line 2 to a steam turbine 3.
  • the steam turbine 3 is coupled to a generator G.
  • the steam which has been expanded in the turbine is supplied to a condenser 4, condensate accumulating there being fed back to the water-steam circuit of the system.
  • the supply line 2 has a valve arrangement 5 for regulating the live steam pressure according to a predetermined operating load.
  • the valve arrangement has here in the flow direction a first control valve 6 and a second control valve 7, which are connected to each other in series.
  • the control valves 6 and 7 each have an actuator 6a and 7a, which are connected to a control or regulating device 8.
  • the two control valves can be placed in a full closed position, a full open position or any partial open position.
  • the first control valve 6 can also take over the function of a quick-acting valve.
  • the live steam generated in the steam generator 1 has on entry into the valve assembly 5 a live steam pressure P D1 , which is there gradually reduced via the intermediate pressure P Z to a vapor pressure P D2 , which corresponds to a full operating load or a predetermined partial load.
  • the actuators 6a and 7a may be formed, for example, as a hydraulic drive with electro-hydraulic converter. Incoming electrical control signals are then converted into corresponding hydraulic currents, the corresponding Setting movements on the throttle bodies or shut-off valves of the control valves 6 and 7 generate.
  • FIG. 2 shows a first possible embodiment of the inventive valve assembly, in which the control valves are designed as pipe valves.
  • the two control valves 6 and 7 can be combined in a common housing to form an assembly 20, whereby the installation effort in the installation of the live steam supply line 2 is simplified.
  • the two control valves 6 and 7 may expediently be configured identically with identical or similar components. In this way, on the one hand reduces the variety of parts and on the other hand can be reduced by higher quantities of the item price.
  • the valve seats or diffusers 22 may be the same or different, whereby the flow cross sections of the two valves are either the same or different.
  • each control valve 6 includes a valve body 21 which cooperates in its closed position with a valve seat 22.
  • FIG. 2 one valve body half in the closed position of the valve body 21 and the other valve body half in the maximally open open position of the valve body 21 are shown for each valve body 21 with respect to a symmetry plane 23 perpendicular to the plane of the drawing.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the valve arrangement according to the invention.
  • the two control valves 6 and 7 are rotated by 90 ° to each other.
  • each control valve 6 includes a valve body 24 which cooperates in its closed position with a valve seat 25.
  • For each valve body 24 on the plane of the plane of symmetry plane 26 which is a valve body half in the closed position of the valve body 24 and the other valve body half in the maximum open open position of the valve body 24 is shown.
  • valve arrangement according to the invention is operated as follows:
  • the first control valve 6 On the input side of the first control valve 6 is set by the steam generator fresh steam pressure P D1 .
  • This pressure can be either a fixed predetermined pressure or a variable by predetermined measures in the boiler system predetermined pressure.
  • the steam turbine 3 receives a working pressure P D2 , which varies with the operating state of the steam turbine 3.
  • the live steam pressure P D1 present on the input side is throttled to the actual working pressure P D2 .
  • this takes place in two stages, with the invention for the first stage comprising two different methods:
  • the first control valve 6 throttles the live steam pressure P D1 to an intermediate pressure P Z , wherein this throttling is controlled.
  • control valve 6 is set to a valve lift.
  • the resulting intermediate pressure is then variable depending on the live steam pressure P D1 .
  • this intermediate pressure P Z is always slightly higher than the maximum required by the steam turbine 3 working pressure P D2 .
  • variable live steam pressure P D2 is regulated by means of the control valve 6 to a load-dependent intermediate pressure P Z.
  • the actuation of the first control valve 6 is realized, for example, by a control circuit whose command variable is expediently formed by the load-dependent intermediate pressure P Z.
  • control deviations are determined by a desired-actual comparison of the values of the intermediate pressure P Z and compensated by suitable control commands.
  • the second control valve 7 now throttles from the intermediate pressure P Z to the working pressure P D2 , whereby this throttling takes place only regulated.
  • a control loop for the actuation of the second control valve 7 contains as guide variables, for example, the power of the steam turbine or the rotational speed of the rotor of the machine.
  • the working pressure P D2 adjusts according to these reference variables. This means that control deviations, which are compensated for by a nominal / actual comparison of the values of the working pressure P D2 or the reference values, according to which the working pressure adjusts, are compensated by suitable control commands.
  • the valve assembly 5 comes in the invention with two simple control circuits.
  • the effort for the control and / or control of the valve assembly 5 is reduced.
  • the two-stage throttling has the consequence that the maximum of the control valves 6 and 7 individually applied pressure differences are significantly smaller than the pressure difference between live steam pressure P D1 and working pressure P D2 , which causes the reduced stress on the control valves 6 and 7.
  • vibrations, vibration excitations and noise developments can be reduced or avoided altogether.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine und insbesondere eine Ventilanordnung für die Frischdampfzufuhr in die Dampfturbine.
    • Stand der Technik
  • Es sind Dampfturbinen bekannt, bei denen die Frischdampzufuhr durch Düsenregelung mittels einer Regelstufe, auch erste Turbinenstufe genannt, geregelt wird. Eine solche Regelstufe weist beispielsweise verschieden grosse Beaufschlagungs-Sektoren auf, denen der Frischdampf jeweils über einen Frischdampfeinlass mit mehreren Regelventilen zugeführt wird. Als Sicherheitsmassnahme ist den Regelventilen ein Schnellschlussventil vorgeschaltet. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der Verkaufsdokumentation der ABB Power Generation, Description No. HTGD N12 018 offenbart.
    Diese Dampfturbinen werden typischerweise bei einem Frischdampfdruck betrieben, der durch die Betriebsparameter des Dampferzeugers für alle Betriebslasten der Dampfturbinen fest eingestellt ist. Durch verschiedene Einstellungen der drei oder vier Regelventile kann die Dampfturbine bei einer Mehrzahl von Teillastpunkten betrieben werden sowie auch innerhalb diesen Teillastpunkten zugehörigen Lastbereichen. Hierfür werden die sequentiell betätigbaren Regelventile entweder geschlossen oder vollständig oder geregelt geöffnet.
  • Weitere bekannte Dampfturbinen werden ohne Regelstufe betrieben. Diese weisen typischerweise einen oder zwei Frischdampfeinlässe auf mit jeweils einem Schnellschlussventil und einem nachgeschalteten Regelventil. Solche Dampfturbinen sind beispielsweise in der Verkaufsdokumentation der ABB Power Generation, Description No. HTGD 666 159 und eine darin angeordnete Ventilanordnung für die Regelung der Frischdampfzufuhr in gleicher Verkaufsdokumentation, Description No. GMDT N06 014 offenbart. Der Frischdampfdruck kann bei diesen Dampfturbinen variabel sein, wie zum Beispiel bei Dampfturbinenanlagen für Gleitdruckbetrieb oder bei Dampfturbinenanlagen, deren Kreislauf mit einer Gasturbinenanlage kombiniert ist.
    Bei neueren Dampfturbinenanlagen kann der Frischdampfdruck jedoch auch auf einem einzigen Druckniveau für alle Betriebslasten festgesetzt werden.
  • Die Ventile in den erwähnten Dampfturbinenanlagen sind vorzugsweise so gestaltet, dass Ventilschwingungen aufgrund einer erhöhten Belastung in Grenzen gehalten werden und eine möglichst lange schadenfreie Betriebsdauer des Ventils gewährt ist.
  • Bei den Dampfturbinen ohne Regelstufe und insbesondere bei jenen, die bei fest eingestelltem Frischdampfdruck betrieben werden, müssen die Ventile in stets angedrosseltem Betrieb sein, um einen sicheren Teillastbetrieb der Dampfturbine zu ermöglichen. Dadurch sind die Ventile im Vergleich zu den Dampfturbinen mit Regelstufe einer erhöhten Belastung ausgesetzt. Bei Dampfturbinen ohne Regelstufe wird der Druck ausschliesslich über die Ventile abgebaut, während bei Dampfturbinen mit Regelstufe der Druck über das Ventil und die vorgeschaltete Düsen abgebaut wird. Die Schnellschlussventile gewährleisten eine Sicherheit für die Frischdampfzufuhr, können jedoch keine Drosselfunktion übemehmen. Wird eine Dampfturbine bei Festdruck betrieben, können erhöhte Belastungen und kritische Druckverhältnisse in den Regelventilen entstehen, die entsprechend erhöhte Ventilschwingungen und ein vergrössertes Schadenrisiko verursachen. Dies ist insbesondere bei Dampfturbinen ohne Regelstufe und Drosselbetrieb im Teillastbetrieb der Fall.
  • JP 61126302 offenbart zwei in Serie geschaltete Drosselklappen (englisch: butterfly valves) mit einem dazwischen angeordneten Dampfsieb. Ein Gehäuse für das Dampfsieb ist mit separaten Gehäusen für die zwei Klappen zusammengefügt. Die offenbarten Klappen eignen sich typischerweise für die Regelung von Dampfströmen im niederen Druckbereich, also nicht für die Frischdampfzufuhr.
  • FR 2206438 offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Dampfturbine mittels einer Reihe von Dampfeinlassventilen, unter anderem Drosseleinlassventilen (TV1-TV4) sowie Reglerventilen (GV1-GV8).
  • EP 0 361 835 offenbart ein System zur Überwachung des Betriebszustands eines mit einem Reglerventil in Serie geschalteten Drosselventils.
    • Darstellung der Erfindung
  • Angesichts dieser Nachteile der bekannten Ventilanordnungen für die Frischdampfzufuhr, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilanordnung für die Regelung der Frischdampfzufuhr in eine Dampfturbine zu schaffen, die ein reduziertes Schadenrisiko aufweisen, insbesondere auch beim Abbau von grösseren Drücken.
  • Diese Aufgabe ist durch eine Ventilanordnung gemäss Anspruch 1 gelöst.
  • Eine Dampfturbine weist eine Ventilanordnung zur Regelung der Frischdampfzufuhr auf, die aus zwei Stell- oder Regelventilen besteht, die in Serie geschaltet sind. Erfindungsgemäss sind die zwei Regelventile jeweils als entlastete Einsitzventile mit Vorhub oder entlastete Einsitzventile ohne Vorhub vom Typ eines Rohrventils ausgestaltet. Zusätzlich sind die zwei Regelventile (6, 7) in einem einzigen Gehäuse angeordnet.
  • Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für die Regelung der Frischdampfzufuhr, also von Dampf in höheren Druckbereichen, und birgt zudem ein vermindertes Schadenrisiko beim Abbau der hohen Drücke.
  • Die erfindungsgemässe Ventilanordnung ermöglicht bei Teillastbetrieb einen stufenweisen Abbau des Druckverlusts über die zwei einzelnen Regelventile, das heisst die umgesetzte Energie beim Drosselbetrieb wird auf die zwei oder mehr Regelventile verteilt. Die Belastung eines einzelnen Regelventils ist dadurch im Vergleich zu einer Ventilanordnung mit Schnellschlussventil und nur einem Regelventil stark reduziert. Das Risiko von Ventilschwingungen und darausfolgenden möglichen Ventilschäden ist dadurch reduziert. Die Sicherheitsfunktion eines Schnellschlussventils kann bei der erfindungsgemässen Anordnung durch das erste Regelventil übernommen werden, sodass die durch diese Ventilanordnung gewährte Sicherheit im Vergleich zum Stand der Technik nicht vermindert ist.
  • Die Ventilanordnung gemäss der Erfindung kann bei Dampfturbinen sowohl mit als auch ohne Regelstufe angewendet werden. Bei Dampfturbinen ohne Regelstufe reduziert sie insbesondere die dort relativ hohen Belastungen der Regelventile. Weiter ist sie für Dampfturbinen im Festdruckbetrieb sowie im Betrieb mit variablem Frischdampfdruck geeignet. Wiederum ist die erfindungsgemässe Ventilanordnung bei Dampfturbinen ohne Regelstufe und insbesondere bei jenen im Festdruckbetrieb die Reduzierung von belastungsbedingten Ventilschwingungen besonders wirksam.
  • Die Ventilanordnung ergibt den Vorteil, dass die Problematik der potentiellen Ventilschwingungen insbesondere bei Dampfturbinen ohne Regelstufe und bei Festdruckbetrieb durch eine einfache Anordnung eines einzigen Ventiltyps und ohne Einbusse der Sicherheit gelöst wird. Weiter ermöglicht sie den Vorteil, indem bekannte Regelventile und Stellantriebe verwendet werden können. Für alle Regel-oder Stellventile werden vorzugsweise derselbe Antrieb eingesetzt.
  • Es folgen genauere Erläuterungen der Erfindungen anhand der Figuren.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Es zeigen
    • Figur 1 ein Schema einer Dampfturbinenanlage, in der die erfindungsgemässe Ventilanordnung zur Regelung der Frischdampfzufuhr eingesetzt wird,
    • Figur 2 eine Ventilanordnung gemäss der Erfindung mit zwei in Serie geschalteten Regelventilen vom Typs eines Rohrventils in einer Eckventilanordnung,
    • Figur 3 eine Ventilanordnung gemäss der Erfindung mit zwei in Serie geschalteten Regelventilen vom Typ eines Vorhubventils in einer Eckventilanordnung.
    Ausführung der Erfindung
  • Figur 1 zeigt schematisch eine Dampfturbinenanlage mit einem Dampferzeuger 1, der über eine Frischdampfzufuhrleitung 2 mit einer Dampfturbine 3 verbunden ist. Die Dampfturbine 3 ist mit einem Generator G gekoppelt. Der in der Turbine entspannte Dampf wird einem Kondensator 4 zugeführt, wobei dort anfallendes Kondensat dem Wasser-Dampf-Kreislauf der Anlage wieder zugeführt wird.
  • Die Zufuhrleitung 2 weist eine Ventilanordnung 5 auf zur Regelung des Frischdampfdrucks gemäss einer vorgegebenen Betriebslast. Die Ventilanordnung weist hier in Strömungsrichtung ein erstes Regelventil 6 und ein zweites Regelventil 7 auf, die zueinander in Serie geschaltet sind.
  • Die Regelventile 6 und 7 weisen je einen Stellantrieb 6a bzw. 7a, die mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung 8 verbunden sind. Durch die Regeleinrichtung können die beiden Regelventile in eine vollständige Schliessstellung, eine vollständige Offenstellung oder eine beliebige teilweise Öffnungsstellung gesetzt werden. Insbesondere kann das erste Regelventil 6 kann auch die Funktion eines Schnellschlussventils übernehmen.
  • Der im Dampferzeuger 1 erzeugte Frischdampf besitzt beim Eintritt in die Ventilanordnung 5 einen Frischdampfdruck PD1, der dort stufenweise über den Zwischendruck PZ auf einen Dampfdruck PD2 abgebaut wird, der einer vollen Betriebslast oder einer vorgegebenen Teillast entspricht.
  • Die Stellantriebe 6a und 7a können beispielsweise als hydraulischer Antrieb mit elektrohydraulischem Wandler ausgebildet sein. Eingehende elektrische Stellsignale werden dann in entsprechende Hydraulikströme umgewandelt, die entsprechende Stellbewegungen an den Drosselorganen oder Sperrorganen der Regelventile 6 und 7 erzeugen.
  • Figur 2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung, bei der die Regelventile als Rohrventile ausgestaltet sind. Entsprechend der Figur 2 können die beiden Regelventile 6 und 7 in einem gemeinsamen Gehäuse zu einer Baugruppe 20 zusammengefaßt sein, wodurch sich der Installationsaufwand beim Einbau in die Frischdampfzufuhrleitung 2 vereinfacht. Wie aus Figur 2 hervorgeht, können die beiden Regelventile 6 und 7 zweckmässig baugleich mit identischen oder ähnlichen Komponenten ausgestaltet sein. Hierdurch kann einerseits die Teilevielfalt reduziert und andererseits durch höhere Stückzahlen der Einzelteilpreis reduziert werden. Bei den beiden Regelventilen 6 und 7 können die Ventilsitze oder Diffusoren 22 gleich oder unterschiedlich gestaltet sein, wodurch die Strömungsquerschnitte der beiden Ventile entweder gleich oder unterschiedlich sind.
  • Beide Regelventile 6 und 7 sind hier als Einsitz-Eckventile ohne Vorhub in der Bauart von Rohrventilen ausgestaltet, die quer zum Ventilhub angeströmt werden, während die Abströmrichtung entgegen der Ventilhubrichtung verläuft. Um diese Anströmung und Abströmung mit 90°-Umlenkung in beiden Regelventilen 6 und 7 realisieren zu können, sind die beiden Regelventile 6 und 7 bei der hier dargestellten Baugruppe 20 zueinander um 90° gedreht angeordnet. Dementsprechend enthält jedes Regelventil 6 einen Ventilkörper 21, der in seiner Schliessstellung mit einem Ventilsitz 22 zusammenwirkt. In Figur 2 ist für jeden Ventilkörper 21 bezüglich einer senkrecht auf der Zeichnungsebene stehenden Symmetrieebene 23 die eine Ventilkörperhälfte in der Schliessstellung des Ventilkörpers 21 und die andere Ventilkörperhälfte in der maximal geöffneten Offenstellung des Ventilkörpers 21 dargestellt.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung. Hier ist sie durch entlastete Einsitzventile mit Vorhub in einer Eckventilanordnung ausgestaltet. Ähnlich der Figur 2 sind die beiden Regelventile 6 und 7 um 90° zueinander gedreht. Wiederum enthält jedes Regelventil 6 einen Ventilkörper 24, der in seiner Schliessstellung mit einem Ventilsitz 25 zusammenwirkt. Für jeden Ventilkörper 24 auf der Zeichnungsebene stehenden Symmetrieebene 26 ist die eine Ventilkörperhälfte in der Schliessstellung des Ventilkörpers 24 und die andere Ventilkörperhälfte in der maximal geöffneten Offenstellung des Ventilkörpers 24 dargestellt.
  • Die erfindungsgemäss Ventilanordnung wird folgendermassen betrieben:
  • An der Eingangsseite des ersten Regelventils 6 liegt der vom Dampferzeuger eingestellte Frischdampfdruck PD1 an. Dieser Druck kann entweder ein fest vorbestimmter Druck oder auch ein durch entsprechende Massnahmen in der Kesselanlage variabel vorbestimmter Druck sein. Die Dampfturbine 3 erhält einen Arbeitsdruck PD2, der mit dem Betriebszustand der Dampfturbine 3 variiert. Mit Hilfe der Ventilanordnung 5 wird nun der eingangsseitig anliegende Frischdampfdruck PD1 auf den aktuellen Arbeitsdruck PD2 gedrosselt. Erfindungsgemäss erfolgt dies in zwei Stufen, wobei die Erfindung für die erste Stufe zwei verschiedene Verfahren umfasst: Gemäss dem ersten Verfahren drosselt das erste Regelventil 6 den Frischdampfdruck PD1 auf einen Zwischendruck PZ, wobei diese Drosselung gesteuert erfolgt. Hierzu wird beispielsweise das Regelventil 6 auf eine Ventilhubstelle eingestellt. Der resultierende Zwischendruck ist dann je nach dem Frischdampfdruck PD1 variabel. Zweckmässig ist dieser Zwischendruck PZ stets etwas höher als der maximal von der Dampfturbine 3 benötigte Arbeitsdruck PD2.
  • Gemäss dem zweiten Verfahren wird der variable Frischdampfdruck PD2 mittels dem Regelventil 6 auf einen lastabhängigen-Zwischendruck PZ geregelt. Die Betätigung des ersten Regelventils 6 ist zum Beispiel durch einen Regelkreis realisiert, dessen Führungsgrösse zweckmäßig durch den lastabhängigen Zwischendruck PZ gebildet ist. Hierzu werden Regelabweichungen durch einen Soll-Ist-Vergleich der Werte des Zwischendrucks PZ ermittelt und durch geeignete Regelbefehle kompensiert.
  • Bei beiden Verfahren drosselt nun das zweite Regelventil 7 vom Zwischendruck PZ auf den Arbeitsdruck PD2, wobei diese Drosselung nur geregelt erfolgt. Ein Regelkreis für die Betätigung des zweiten Regelventils 7 enthält als Führungsgrössen beispielsweise die Leistung der Dampfturbine oder die Drehzahl des Rotors der Maschine. Der Arbeitsdruck PD2 stellt sich entsprechend dieser Führungsgrössen ein. Das bedeutet, dass Regelabweichungen, die durch einen Soll-Ist-Vergleich der Werte des Arbeitsdrucks PD2 oder der Führungsgrössen, nach denen sich der Arbeitsdruck einstellt, durch geeignete Regelbefehle kompensiert werden.
  • Somit kommt die Ventilanordnung 5 bei der Erfindung mit zwei einfach aufgebauten Regelkreisen aus. Durch diesen Aufbau wird der Aufwand für die Regelung und/oder Steuerung der Ventilanordnung 5 reduziert. Ferner ergibt sich gleichzeitig eine erhöhte Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit, die durch die reduzierte Beanspruchung der Ventile bedingt ist. Darüber hinaus hat die zweistufige Drosselung zur Folge, daß die maximal an den Regelventilen 6 und 7 einzeln anliegenden Druckdifferenzen deutlich kleiner sind als die Druckdifferenz zwischen Frischdampfdruck PD1 und Arbeitsdruck PD2, was die reduzierte Beanspruchung der Regelventile 6 und 7 bewirkt. Insbesondere können Vibrationen, Schwingungsanregungen und Geräuschentwicklungen reduziert oder gänzlich vermieden werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dampferzeuger
    2
    Frischdampfzufuhrleitung
    3
    Dampfturbine
    4
    Kondensator
    5
    Ventilanordnung
    6
    Erstes Regelventil
    7
    Zweites Regelventil
    6a
    Stellantrieb
    7a
    Stellantrieb
    8
    Reglereinrichtung
    G
    Generator
    20
    Baugruppe
    21
    Ventilkörper
    22
    Ventilsitz
    23
    Symmetrieebene
    24
    Ventilkörper
    25
    Ventilsitz
    26
    Symmetrieebene

Claims (5)

  1. Dampfturbine (3) mit Ventilanordnung (5) zur Regelung der Zufuhr von Frischdampf in die Dampfturbine (3), wobei die Ventilanordnung (5) zwei Regelventile (6, 7) in der Strömungsrichtung des Frischdampfes aufweist, die in Serie geschaltet sind
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zwei Regelventile (6, 7) jeweils als entlastete Einsitzventile mit Vorhub oder entlastete Einsitzventile ohne Vorhub vom Typ eines Rohrventils ausgestaltet sind und die zwei Regelventile (6, 7) in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind.
  2. Dampfturbine nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dampfturbine (3) mit oder ohne Regelstufe ausgestaltet ist und der Druck (PD1) des Frischdampfs vor der Ventilanordnung (5) bei allen Betriebslasten der Dampfturbine (3) fest oder variabel eingestellt ist.
  3. Dampfturbine (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zwei Regelventile (6,7) je einen Stellantrieb (6a, 7a) aufweisen, die mit einer Reglereinrichtung (8) zur Steuerung oder Regelung der Stellantriebe (6a, 7a) verbunden sind.
  4. Dampfturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strömungsquerschnitte der zwei Regelventile (6, 7) gleich sind.
  5. Dampfturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strömungsquerschnitte der zwei Regelventile (6, 7) unterschiedlich sind.
EP03730179A 2002-05-03 2003-04-10 Dampfturbine Expired - Lifetime EP1502010B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002119948 DE10219948A1 (de) 2002-05-03 2002-05-03 Dampfturbine
DE10219948 2002-05-03
PCT/EP2003/050099 WO2003093653A1 (de) 2002-05-03 2003-04-10 Dampfturbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1502010A1 EP1502010A1 (de) 2005-02-02
EP1502010B1 true EP1502010B1 (de) 2007-02-14

Family

ID=29225029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03730179A Expired - Lifetime EP1502010B1 (de) 2002-05-03 2003-04-10 Dampfturbine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7223065B2 (de)
EP (1) EP1502010B1 (de)
AU (1) AU2003240766A1 (de)
DE (2) DE10219948A1 (de)
WO (1) WO2003093653A1 (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040099A1 (ja) 2002-10-29 2004-05-13 Kabushiki Kaisha Toshiba 蒸気弁
EP1637783B1 (de) 2004-09-20 2012-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Schnellschluss-Stellventilkombination für eine Dampfturbine
CH699864A1 (de) * 2008-10-31 2010-05-14 Alstom Technology Ltd Dampfturbine.
US8881526B2 (en) 2009-03-10 2014-11-11 Bastian Family Holdings, Inc. Laser for steam turbine system
US8978380B2 (en) 2010-08-10 2015-03-17 Dresser-Rand Company Adiabatic compressed air energy storage process
ITMI20110830A1 (it) * 2011-05-12 2012-11-13 Alstom Technology Ltd Valvola per una turbina a vapore 700 c
EP2703699A1 (de) * 2012-09-04 2014-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Kombiniertes Ventil für eine Strömungsmaschine
US9938895B2 (en) 2012-11-20 2018-04-10 Dresser-Rand Company Dual reheat topping cycle for improved energy efficiency for compressed air energy storage plants with high air storage pressure
US9279344B2 (en) * 2014-02-24 2016-03-08 General Electric Company Valve poppet element defining balance chamber
DE102014225608A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Dampfmassenstroms bei einer Dampfturbine
EP3249183A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum aufwärmen eines stellventils
US10151216B2 (en) 2016-08-31 2018-12-11 General Electric Technology Gmbh Insulation quality indicator module for a valve and actuator monitoring system
US10544700B2 (en) 2016-08-31 2020-01-28 General Electric Technology Gmbh Advanced startup counter module for a valve and actuator monitoring system
US10156153B2 (en) * 2016-08-31 2018-12-18 General Electric Technology Gmbh Advanced tightness test evaluation module for a valve and actuator monitoring system
US10626749B2 (en) 2016-08-31 2020-04-21 General Electric Technology Gmbh Spindle vibration evaluation module for a valve and actuator monitoring system
US10066501B2 (en) 2016-08-31 2018-09-04 General Electric Technology Gmbh Solid particle erosion indicator module for a valve and actuator monitoring system
US10871081B2 (en) 2016-08-31 2020-12-22 General Electric Technology Gmbh Creep damage indicator module for a valve and actuator monitoring system
US10233786B2 (en) 2017-03-28 2019-03-19 General Electric Technology Gmbh Actuator spring lifetime supervision module for a valve and actuator monitoring system
CN113062778A (zh) * 2021-03-22 2021-07-02 安徽新宁能源科技有限公司 一种汽轮机进气阀
CN115163214B (zh) * 2022-07-03 2024-09-20 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种船用汽轮机调节阀

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE251699C (de) *
US1786474A (en) * 1928-08-15 1930-12-30 New York Air Brake Co Pump-regulating valve
US2165175A (en) * 1936-07-31 1939-07-04 Bailey Meter Co Control system
DE1035159B (de) * 1957-07-05 1958-07-31 Licentia Gmbh Einsitziges Steuerventil mit Vorhubkegel fuer Dampf- oder Gasturbinen
US3007489A (en) * 1959-08-17 1961-11-07 Nat Valve And Mfg Company Multiple valve assembly
ZA738221B (en) * 1972-11-15 1974-09-25 Westinghouse Electric Corp An improvement in or relating to system and method employing valve management for operating a steam turbine
CH584349A5 (de) * 1975-04-30 1977-01-31 Bbc Brown Boveri & Cie
US4020869A (en) * 1975-06-20 1977-05-03 General Electric Company Combined stop and intercept valve for steam turbines
DE3137702A1 (de) * 1981-09-22 1983-05-05 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Stellventil, insbesondere zur steuerung und regelung von dampfturbinen
JPS61126304A (ja) * 1984-11-26 1986-06-13 Hitachi Ltd 組合せバタフライ弁
US4878348A (en) * 1988-09-28 1989-11-07 Westinghouse Electric Corp. Turbine governor valve monitor
US5018356A (en) * 1990-10-10 1991-05-28 Westinghouse Electric Corp. Temperature control of a steam turbine steam to minimize thermal stresses
JPH09195709A (ja) 1996-01-16 1997-07-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気加減弁装置
US6637207B2 (en) * 2001-08-17 2003-10-28 Alstom (Switzerland) Ltd Gas-storage power plant

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003240766A1 (en) 2003-11-17
US20050063818A1 (en) 2005-03-24
US7223065B2 (en) 2007-05-29
WO2003093653A1 (de) 2003-11-13
EP1502010A1 (de) 2005-02-02
DE10219948A1 (de) 2003-11-13
DE50306508D1 (de) 2007-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1502010B1 (de) Dampfturbine
DE10235791A1 (de) Gasspeicherkraftanlage
EP2011963B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine mit Axialschubausgleich
DE10393433T5 (de) Bürstendichtungen verwendende Dichtungsanordnung
EP1030960A1 (de) Verfahren zur schnellen leistungsregelung einer dampfkraftanlage sowie dampfkraftanlage
DE2243830B2 (de) Turbinenregelsystem
DE2746485C2 (de) Regeleinrichtung für eine Abblas- oder Abzapfeinrichtung in Turbomaschinen
DE2947949A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kreuzverbund-turbogeneratoranordnung
EP1784558A1 (de) Dampfturbine
DE3232848A1 (de) Steuerungssystem mit von digitalrechnern erzeugten steuersignalen
WO2009127523A2 (de) Dampfturbinensystem für ein kraftwerk
CH435318A (de) Einrichtung zur Regelung des Mediumstromes von mehreren Quellen verschiedenen Druckes zu einer Turbine
EP0894184A1 (de) Steueranordnung sowie verfahren zur überlastdampfeinleitung in eine dampfturbine
EP0358139B1 (de) Regelverfahren und Regeleinheit
EP2006514B1 (de) Stationäre Brennkraftmaschine
DE19621824C2 (de) Verfahren zum Regeln von Gasdrücken bei Einsatz von Gasentspannungsturbinen
EP2382410B1 (de) Schnellschlussventil
DE2356390C2 (de) Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Dampfturbine
DE10196104B4 (de) Graphitkörper imprägniert mit einer Leichtmetall-Legierung, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung
DE2427923A1 (de) Steuereinrichtung fuer eine dampfturbinenanordnung mit umgehungsleitung
DE1919363A1 (de) Regelsystem fuer Dampfturbinen
DE19921023A1 (de) Kernkraftanlage mit einer Dampfturbinenanordnung sowie Verfahren zum Betrieb einer Kernkraftanlage mit Dampfturbinenanordnung
EP0376914B1 (de) Verfahren zum Testen der einzelnen Ventile bei Dampfturbinen und Testeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102017205055A1 (de) Verfahren zur Axialschubregelung eines Rotors einer Strömungsmaschine
WO2020244690A1 (de) Gasturbinenkühlung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20041015

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20060302

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE IT

REF Corresponds to:

Ref document number: 50306508

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20070329

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20071115

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20100430

Year of fee payment: 8

Ref country code: IT

Payment date: 20100422

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20111101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110410

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50306508

Country of ref document: DE

Effective date: 20111101