EP2638250B1 - Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine mit einer Feinjustage der Schluckfähigkeit und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine mit einer Feinjustage der Schluckfähigkeit und zugehöriges Verfahren Download PDF

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EP2638250B1
EP2638250B1 EP11790745.1A EP11790745A EP2638250B1 EP 2638250 B1 EP2638250 B1 EP 2638250B1 EP 11790745 A EP11790745 A EP 11790745A EP 2638250 B1 EP2638250 B1 EP 2638250B1
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EP
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vane ring
guide vane
contour annular
annular sections
flow rate
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Tilman Auf Dem Kampe
Ulrich Beul
Boris Dobrzynski
Ralf Hoffacker
Mario Koebe
Dieter Minninger
Uwe Sieber
Andreas Stiehm
Stefan Völker
Adam Zimmermann
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final 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
    • F01D17/143Final 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 the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser

Definitions

  • a maximum possible process steam mass flow of a steam generator for example a nuclear power plant, can pass through the steam turbine.
  • the pumped through the steam turbine process steam mass flow which is used as a significant factor in the dimensioning of the steam turbine and is referred to as the absorption capacity of the steam turbine is deflected by means of a turbine blading loss as possible in Leit- and blade sheds.
  • the ability to swallow in nuclear power plants since here the live steam pressure directly affects the performance of the steam generator.
  • the vane grids have a plurality of vanes, which are distributed uniformly over the circumference, wherein between the vanes blade channels are formed.
  • the blade channels are limited on the hub side by a hub contour ring and on the housing side by a housing contour ring.
  • the ability to swallow of the steam turbine is largely determined by the ability to absorb the first vane ring, so that in the design of the steam turbine this vane ring is of particular importance.
  • the buoyancy of the vane ring is essentially determined by its flow cross section, which comprises the entirety of all effective cross sections of the blade channels.
  • the vane ring is subject to a construction tolerance when manufactured, usually about 2%. As a result, the flow cross-section and thus the actual swallowing capacity deviate from the size originally used in the design of the steam turbine. If the steam capacity of the steam turbine is too large from a reactor-technical point of view, for example by 2%, it must be at constant turbine speed the live steam valve of the steam turbine are throttled accordingly to keep the live steam pressure in front of the steam turbine. The throttling then leads to an additional loss of steam pressure at the main steam valve. If the steam turbine is used, for example, in a nuclear power plant as a conventional power plant steam turbine, it may lead to a drop in generator power of up to 5 megawatts.
  • the absorption capacity of the steam turbine drops too low, for example by 2%, the process steam mass flow must be correspondingly reduced, as a result of which the generator output is lowered more.
  • the vanes of the steam turbine are usually designed to be about 2% too large.
  • the invention has for its object to provide a vane ring for a steam turbine and a method for fine adjustment of the ability to absorb the vane ring, the above problems are overcome and in particular the absorption capacity of the steam turbine is changed in a corrective manner.
  • the object is achieved according to the invention with a guide vane ring for a steam turbine according to claim 1. Furthermore, the object is achieved with a method for fine adjustment of the ability to swallow a vane ring according to claim 6.
  • Advantageous developments of the invention are described in the dependent claims.
  • a vane ring for a steam turbine having housing contour ring portions, hub contour ring portions and axial vanes between them Blade channels are formed, which are bounded radially by the Gescousekonturringabêten and the Nabenkonturringabroughen, wherein the Gescousekonturringabête and / or the Nabenkonturringabroughe are provided on their sides facing the blade channels with a filler whose radial extent is dimensioned in the blade channels in such a way that the Leitschaufelkranz a has predetermined ability to swallow.
  • the blade channels facing sides of the GeHousekonturringabête and / or the Nabenkonturringabroughe are provided with the additional material.
  • the blade channels are narrowed by means of the additional material and a process steam mass flow through the blade channels of the guide blade ring is reduced.
  • too great a swallowing ability of the steam turbine can be corrected without having to make an exchange of the guide vane ring or throttling from the steam turbine fresh steam valve for the correction of the process steam mass flow.
  • diaphragms are arranged on the housing contour ring sections and / or the hub contour ring sections which are actuated radially from outside the vane ring in such a way that the respective vane passages are radially narrowed with the membranes given the predetermined absorption capacity.
  • each membrane is preferably operable with an actuator from outside the vane ring.
  • the actuator is a hydraulic, pneumatic, in particular with steam, electrically or mechanically driven punch.
  • a piezoelectric actuator is preferably arranged, supported by the Gepatiusevonturingabêt or at Nabenkonturringabrough the diaphragm is electrically displaceable radially from outside the vane ring.
  • the membranes movable by the actuators the absorption capacity of the steam turbine can be dynamically adjusted from outside the vane ring, whereby the blade channels in the operation of the steam turbine are variable in their radial extent. Consequently, the ability to swallow during the operation of the steam turbine is also adaptable to different operating conditions. This is particularly advantageous for a partial load operation of the steam turbine.
  • Each membrane is preferably fixed to the surfaces of its immediately adjacent axial guide vanes and / or to the associated Gerissausekonturringabêt or the associated Nabenkonturringabrough with its edge.
  • a central region of the membrane is elastically deformable, so that the membrane is displaceable by means of the actuator convexly within the blade channel, whereby the blade channel is radially narrowed. Due to the elastic deformability of the membrane follows with its central region of the actuator in a predeterminable position, whereby the absorption capacity of the steam turbine is precisely and dynamically adjustable from outside the vane ring.
  • the housing contour gating portions and / or the hub contour ring portions having the supplemental material comprise a segment of the vane ring.
  • the inventive method for fine adjustment of the intake capacity of a vane ring comprises the steps of: providing a Leitschaufelkranzes with GeHousungskonturringabroughen, Nabenkonturringabroughen and Axialleitschaufeln, between which blade channels are formed, which are bounded radially from the Gerissausekonturringabroughen and the Nabenkonturingabroughen; Determining the actual value of the buoyancy of the vane ring; Predetermining a desired value of the intake capacity of the vane ring; Comparing the desired value of the ability to swallow with the actual value of the ability to swallow; Providing the housing contouring portions and / or the hub contour ring portions at their sides facing the blade channels with a filler material which is radially dimensioned such that the Suction capacity of the vane ring is equal to the target value of the ability to swallow.
  • the method comprises the step of providing a diaphragm as a filler radially displaced from outside the vane ring, whereby the respective blade channels are narrowed such that the vane ring has the predetermined absorption capability.
  • the radial displacement of the membrane with an actuator in particular a hydraulic punch, accomplished from outside the vane ring.
  • the diaphragm is preferably radially displaced with a piezoelectric actuator supported between the diaphragm and the associated housing contouring ring portion or the associated hub contouring ring portion.
  • a vane ring 1 for a steam turbine is shown.
  • the vane ring 1 has a hub contour ring 2 and a housing contour ring 3 concentrically surrounding the hub contour ring 2.
  • Between the hub contour ring 2 and the housing contour ring 3 extends radially a plurality of axial guide vanes 4, which deflect a process steam flowing during operation of the steam turbine.
  • the process steam flows through between the Axialleitschaufeln 4 formed blade channels 5, which are bounded radially by Nabenkonturringabêten 9 of the Nabenkonturrings 2 and Gephasekonturringabroughen 10 of the Gerissausekonturrings 3.
  • the additional material is applied as layers and as in Fig. 1 shown formed as plates 6, which are designed as welded sheets.
  • the flow cross section of the guide blade ring 1 formed too large can subsequently be radially narrowed, so that the predetermined absorption capacity of the steam turbine is reached.
  • the throttling of the main steam valve of the steam turbine otherwise necessary according to the state of the art can thus be avoided.
  • the plates 6 can be mounted as part of a post-processing step, whereby the absorption capacity of an approximately too large failed vane ring can be adjusted later fine. As a result, the too large failed vane ring does not need to be discarded, resulting in a savings potential in the production of the steam turbine results.
  • a diaphragm 7 is attached to the hub contour ring portion 9 and a diaphragm 7 is attached to the housing contour ring portion 10.
  • the membranes 7 are each fixed with their edges on the surfaces of the immediately adjacent Axialleitschaufeln 4 and also each have an elastically deformable central region.
  • each an actuator 8 is provided with the associated membranes 7 are elastically deformable, wherein the membranes 7 extend convexly in the radial direction in the blade channels 5, whereby the blade channels 5 are narrowed and thus changes the absorption capacity of the steam turbine is.
  • the actuator 8 is presently designed as a punch and transmits a thrust force to the elastic region of the driven by the actuator 8 membrane 7.
  • the actuation of the actuators 8 takes place from outside the vane ring 1 and can be done dynamically during operation of the steam turbine. If, for example, the steam turbine is driven in partial load operation, then the ability to swallow of the steam turbine can be finely adjusted from outside and during ongoing operation.

Landscapes

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Description

  • Um einen wirtschaftlichen Betrieb einer Dampfturbine zu erzielen, ist es von Bedeutung, dass ein maximal möglicher Prozessdampfmassenstrom eines Dampferzeugers, beispielsweise eines Kernkraftwerks, die Dampfturbine passieren kann. Der durch die Dampfturbine geförderte Prozessdampfmassenstrom, der als maßgebliche Größe bei der Dimensionierung der Dampfturbine herangezogen und als die Schluckfähigkeit der Dampfturbine bezeichnet wird, wird mittels einer Turbinenbeschaufelung möglichst verlustarm in Leit- und Laufschaufelgittern umgelenkt. Von besonderer Bedeutung ist die Schluckfähigkeit in Kernkraftwerken, da hier der Frischdampfdruck direkt die Leistung des Dampferzeugers beeinflusst. Die Leitschaufelgitter weisen eine Vielzahl an Leitschaufeln auf, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, wobei zwischen den Leitschaufeln Schaufelkanäle ausgebildet sind. Radial sind die Schaufelkanäle nabenseitig begrenzt von einem Nabenkonturring und gehäuseseitig von einem Gehäusekonturring. Die Schluckfähigkeit der Dampfturbine wird maßgeblich durch die Schluckfähigkeit des ersten Leitschaufelkranzes vorgegeben, so dass bei der Auslegung der Dampfturbine dieser Leitschaufelkranz von besonderer Bedeutung ist. Die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes wird im Wesentlichen durch dessen Strömungsquerschnitt bestimmt, der die Gesamtheit aller effektiven Querschnitte der Schaufelkanäle umfasst.
  • Der Leitschaufelkranz unterliegt bei seiner Herstellung einer Bautoleranz, herkömmlich bei etwa 2%. In der Folge weichen auch der Strömungsquerschnitt und somit die real vorliegende Schluckfähigkeit von der ursprünglich bei der Auslegung der Dampfturbine zugrunde gelegten Größe ab. Fällt die Schluckfähigkeit der Dampfturbine aus reaktortechnischer Sicht zu groß aus, beispielsweise um 2%, muss bei konstanter Turbinendrehzahl das Frischdampfventil der Dampfturbine entsprechend angedrosselt werden, um den Frischdampfdruck vor der Dampfturbine zu halten. Das Androsseln führt dann zu einem zusätzlichen Dampfdruckabfall an dem Frischdampfventil. Ist die Dampfturbine beispielsweise in einem Kernkraftwerk als eine herkömmliche Kraftwerksdampfturbine eingesetzt, so kann es zu einem Abfall der Generatorleistung von bis zu 5 Megawatt kommen. Fällt hingegen die Schluckfähigkeit der Dampfturbine zu klein aus, beispielsweise um 2%, muss der Prozessdampfmassenstrom entsprechend verringert werden, wodurch sich die Generatorleistung sich mehr absenkt. Um dieses ungünstige Szenario zu vermeiden, sind die Leitschaufeln der Dampfturbine in der Regel um ca. 2% zu groß ausgelegt. Während es aber bei einem Leitschaufelkranz mit zu kleinen Strömungsquerschnitten in gewissen Grenzen die Möglichkeit gibt die Schluckfähigkeit durch eine Nachbearbeitung zu erhöhen, insbesondere durch Abschleifen der Leitschaufelhinterkanten, ist eine solche Nachbearbeitung bei einem Leitschaufelkranz mit zu kleinen Leitschaufeln und damit zu großen Strömungsquerschnitten nicht gegeben.
  • US 4 664 594 offenbart den nächstliegenden Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine und ein Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes zu schaffen, wobei die oben genannten Probleme überwunden sind und insbesondere die Schluckfähigkeit der Dampfturbine auf korrigierende Weise veränderbar ist.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner ist die Aufgabe mit einem Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Erfindungsgemäß ist ein Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine geschaffen, mit Gehäusekonturringabschnitten, Nabenkonturringabschnitten und Axialleitschaufeln, zwischen denen Schaufelkanäle ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten sowie den Nabenkonturringabschnitten begrenzt sind, wobei die Gehäusekonturringabschnitte und/oder die Nabenkonturringabschnitte an ihren den Schaufelkanälen zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial versehen sind, dessen radiale Erstreckung in die Schaufelkanäle hinein derart dimensioniert ist, dass der Leitschaufelkranz eine vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat. Zur Feinjustage der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes werden erfindungsgemäß die den Schaufelkanälen zugewandten Seiten der Gehäusekonturringabschnitte und/oder der Nabenkonturringabschnitte mit dem Zusatzmaterial versehen. Dadurch sind die Schaufelkanäle mittels des Zusatzmaterials verengt und ein Prozessdampfmassenstrom durch die Schaufelkanäle des Leitschaufelkranzes ist verringert. Somit ist eine zu große Schluckfähigkeit der Dampfturbine korrigierbar, ohne etwa einen Austausch des Leitschaufelkranzes oder ein Androsseln vom Dampfturbinenfrischdampfventil zur Korrektur des Prozessdampfmassenstroms vornehmen zu müssen.
  • Als Zusatzmaterial sind auf den Gehäusekonturringabschnitten und/oder den Nabenkonturringabschnitten Membranen angeordnet, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes betätigt radial derart verschiebbar sind, dass mit den Membranen die jeweiligen Schaufelkanäle unter Vorgabe der vorherbestimmten Schluckfähigkeit radial verengt sind. Dazu ist jede Membran bevorzugt mit einem Aktuator betätigbar von außerhalb des Leitschaufelkranzes. Bevorzugt ist der Aktuator ein hydraulisch, pneumatisch, insbesondere mit Dampf, elektrisch oder mechanisch angetriebener Stempel. Zwischen jeder Membran und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt ist bevorzugt ein piezoelektrischer Aktuator angeordnet, mit dem am Gehäusekonturringabschnitt bzw. am Nabenkonturringabschnitt abgestützt die Membran elektrisch von außerhalb des Leitschaufelkranzes radial verschiebbar ist. Mittels der durch die Aktuatoren bewegbaren Membranen ist die Schluckfähigkeit der Dampfturbine von außerhalb des Leitschaufelkranzes dynamisch einstellbar, wodurch die Schaufelkanäle im Betrieb der Dampfturbine in ihrer radialen Erstreckung veränderbar sind. Folglich ist die Schluckfähigkeit während des Betriebs der Dampfturbine auch an unterschiedliche Betriebszustände anpassbar. Dies ist besonders vorteilhaft für einen Teillastbetrieb der Dampfturbine.
  • Jede Membran ist bevorzugt an den Oberflächen ihrer unmittelbar benachbarten Axialleitschaufeln und/oder an dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt mit ihrem Rand festgelegt. Ein mittlerer Bereich der Membran ist elastisch verformbar ausgebildet, so dass die Membran mittels des Aktuators konvex nach innerhalb des Schaufelkanals verschiebbar ist, wodurch der Schaufelkanal radial verengbar ist. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit folgt die Membran mit ihrem mittleren Bereich dem Aktuator in eine vorbestimmbare Lage, wodurch die Schluckfähigkeit der Dampfturbine präzise und dynamisch von außerhalb des Leitschaufelkranzes einstellbar ist. Bevorzugt umfassen die Gehäusekonturringanschnitte und/oder die Nabenkonturringabschnitte, die das Zusatzmaterial aufweisen, ein Segment des Leitschaufelkranzes.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes weist die Schritte auf: Bereitstellen eines Leitschaufelkranzes mit Gehäusekonturringabschnitten, Nabenkonturringabschnitten und Axialleitschaufeln, zwischen denen Schaufelkanäle ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten sowie den Nabenkonturringabschnitten begrenzt sind; Ermitteln des Ist-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes; Vorherbestimmen eines Soll-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes; Vergleichen des Soll-Werts der Schluckfähigkeit mit dem Ist-Wert der Schluckfähigkeit; Versehen der Gehäusekonturringabschnitte und/oder der Nabenkonturringabschnitte an ihren den Schaufelkanälen zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial, das derart radial dimensioniert wird, dass die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes gleich dem Soll-Wert der Schluckfähigkeit wird.
  • Ferner weist das Verfahren den Schritt auf: Vorsehen einer Membran als Zusatzmaterial, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes betätigt radial verschoben wird, wodurch die jeweiligen Schaufelkanäle derart verengt werden, dass der Leitschaufelkranz die vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat.
  • Ferner wird bevorzugtermaßen das radiale Verschieben der Membran mit einem Aktuator, insbesondere einem hydraulischen Stempel, von außerhalb des Leitschaufelkranzes bewerkstelligt. Alternativ wird bevorzugt die Membran mit einem zwischen der Membran und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt abgestützten piezoelektrischen Aktuator radial verschoben.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    ein Querschnittsdetail eines nicht zur Erfindung gehörenden Leitschaufelkranzes mit in Schaufelkanälen angefügten Platten, und
    Fig. 2
    ein Querschnittsdetail eines erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes mit Membranen, die mit ihren Rändern an Schaufelkanälen festgelegt sind.
  • In den Fig. 1 und 2 ist ein Leitschaufelkranz 1 für eine Dampfturbine gezeigt. Der Leitschaufelkranz 1 weist einen Nabenkonturring 2 und einen den Nabenkonturring 2 konzentrisch umgebenden Gehäusekonturring 3 auf. Zwischen dem Nabenkonturring 2 und dem Gehäusekonturring 3 erstreckt sich radial eine Mehrzahl an Axialleitschaufeln 4, die einen im Betrieb der Dampfturbine strömenden Prozessdampf umlenken. Der Prozessdampf strömt dabei durch zwischen den Axialleitschaufeln 4 ausgebildete Schaufelkanäle 5, die radial von Nabenkonturringabschnitten 9 des Nabenkonturrings 2 und Gehäusekonturringabschnitten 10 des Gehäusekonturrings 3 begrenzt sind.
  • Bei der Auslegung der Dampfturbine ist es wesentlich, dass ein vorherbestimmter maximaler Prozessdampfmassenstrom den Leitschaufelkranz 1 passieren kann, ohne dass in den Schaufelkanälen 5 kritische Zustände auftreten. Dieser maximale Prozessdampfmassenstrom, die sogenannte Schluckfähigkeit der Dampfturbine, stellt folglich die maßgebliche Größe bei der Dimensionierung der effektiven Querschnitte der Schaufelkanäle 5 dar, da mit der Schluckfähigkeit der Massenstrom der Dampfturbine festgelegt ist. Fallen die effektiven Querschnitte von Schaufelkanälen eines herkömmlichen Leitschaufelkranzes aufgrund von herstellungsbedingten Abweichungen, die dennoch innerhalb einer vorgegebenen Bautoleranz liegen können, zu klein aus, so weicht die real vorliegende Schluckfähigkeit des herkömmlichen Leitschaufelkranzes von der Auslegungsschluckfähigkeit ab. Da ein Nachbearbeiten, insbesondere durch Abschleifen der Axialleitschaufelhinterkanten, dieses zu klein gebauten Leitschaufelkranzes zeit- sowie kostenintensiv und ferner nicht immer möglich ist, werden herkömmliche Leitschaufelkränze gezielt zu groß ausgelegt. Damit der vorherbestimmte maximale Prozessdampfmassenstrom sich dennoch beim Betrieb der herkömmlichen Dampfturbine einstellt, ist das Frischdampfventil der herkömmlichen Dampfturbine entsprechend anzudrosseln, wodurch allerdings Einbußen der Dampfturbinenleistung hinzunehmen sind. Abhilfe schafft eine erfindungsgemäße Feinjustage der Schluckfähigkeit der Dampfturbine, wobei die Feinjustage auch nach Fertigstellung des Leitschaufelkranzes erfolgen kann, wodurch die Ausschussrate bei der Herstellung des Leitschaufelkranzes reduziert ist.
  • Zur Feinjustage der Schluckfähigkeit der Dampfturbine ist an allen Nabenkonturringabschnitten 9 und an allen Gehäusekonturringabschnitten 10 jeweils ein Zusatzmaterial vorgesehen.
  • Das Zusatzmaterial ist als Schichten aufgetragen und wie in Fig. 1 dargestellt, als Platten 6 ausgebildet, die als aufgeschweißte Bleche ausgeführt sind. Durch das Aufschweißen der Platten 6 kann der Strömungsquerschnitt des zu groß gebildeten Leitschaufelkranzes 1 nachträglich radial verengt werden, so dass die vorgegebene Schluckfähigkeit der Dampfturbine erreicht ist. Das sonst gemäß dem Stand der Technik notwendige Androsseln vom Frischdampfventil der Dampfturbine kann somit vermieden werden. Die Platten 6 können im Rahmen eines Nachbearbeitungsschritts angebracht werden, wodurch die Schluckfähigkeit eines etwa zu groß ausgefallenen Leitschaufelkranzes nachträglich fein justiert werden kann. Dadurch braucht der zu groß ausgefallene Leitschaufelkranz nicht verworfen zu werden, woraus sich ein Einsparungspotential bei der Herstellung der Dampfturbine ergibt.
  • In Fig. 2 ist als das Zusatzmaterial für jeden Schaufelkanal 5 eine Membran 7 am Nabenkonturringabschnitt 9 und eine Membran 7 am Gehäusekonturringabschnitt 10 angebracht. Die Membranen 7 sind jeweils mit ihren Rändern an den Oberflächen der unmittelbar benachbarten Axialleitschaufeln 4 festgelegt und weisen zudem je einen elastisch verformbaren mittleren Bereich auf.
  • An den Nabenkonturringabschnitten 9 ist je ein Aktuator 8 vorgesehen mit dem die zugeordneten Membranen 7 elastisch verformbar sind, wobei sich die Membranen 7 konvex, in radialer Richtung in die Schaufelkanäle 5 hinein erstrecken, wodurch die Schaufelkanäle 5 verengt sind und somit die Schluckfähigkeit der Dampfturbine verändert ist. Der Aktuator 8 ist vorliegend als ein Stempel ausgebildet und überträgt eine Schubkraft auf den elastischen Bereich der von dem Aktuator 8 angetriebenen Membran 7. Das Betätigen der Aktuatoren 8 erfolgt von außerhalb des Leitschaufelkranzes 1 und kann dynamisch während des Betriebs der Dampfturbine erfolgen. Wird beispielsweise die Dampfturbine im Teillastbetrieb gefahren, so ist von außen und während des laufenden Betriebs die Schluckfähigkeit der Dampfturbine fein justierbar.

Claims (9)

  1. Leitschaufelkranz (1) für eine Dampfturbine,
    mit Gehäusekonturringabschnitten (10), Nabenkonturringabschnitten (9) und Axialleitschaufeln (4), zwischen denen Schaufelkanäle (5) ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten (10) sowie den Nabenkonturringabschnitten (9) begrenzt sind,
    wobei die Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte (9) an ihren den Schaufelkanälen (5) zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial versehen sind, dessen radiale Erstreckung in die Schaufelkanäle (5) hinein derart dimensioniert ist, dass der Leitschaufelkranz (1) eine vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zusatzmaterial auf den Gehäusekonturringabschnitten (10) und/oder den Nabenkonturringabschnitte (9) angeordnete Membranen (7) sind, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) betätigt radial derart verschiebbar sind, dass mit den Membranen (7) die jeweiligen Schaufelkanäle (5) unter Vorgabe der vorherbestimmten Schluckfähigkeit radial verengt sind.
  2. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 1,
    wobei jede Membran (7) mit einem Aktuator (8), insbesondere einem hydraulischen Stempel, von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) betätigbar ist.
  3. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 1,
    wobei zwischen jeder Membran (7) und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt (9) ein piezoelektrischer Aktuator angeordnet ist, mit dem am Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. am Nabenkonturringabschnitt (9) abgestützt die Membran (7) elektrisch von außerhalb des Leitschaufelkranzes radial verschiebbar ist.
  4. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 2 oder 3,
    wobei jede Membran (7) an den Oberflächen der unmittelbar benachbarten Axialleitschaufeln (4) und/oder an dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt (9) mit ihrem Rand festgelegt ist.
  5. Leitschaufelkranz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gehäusekonturringanschnitte (10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte (9), die das Zusatzmaterial aufweisen, ein Segment des Leitschaufelkranzes (1) umfassen.
  6. Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten:
    - Bereitstellen eines Leitschaufelkranzes (1) mit Gehäusekonturringabschnitten (10), Nabenkonturringabschnitten (9) und Axialleitschaufeln (4), zwischen denen Schaufelkanäle (5) ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten (10) sowie den Nabenkonturringabschnitten (9) begrenzt sind;
    - Ermitteln des Ist-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes (1);
    - Vorherbestimmen eines Soll-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes (1);
    - Vergleichen des Soll-Werts der Schluckfähigkeit mit dem Ist-Wert der Schluckfähigkeit;
    - Versehen der Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder der Nabenkonturringabschnitte (9) an ihren den Schaufelkanälen (5) zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial, das derart radial dimensioniert wird, dass die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes (1) gleich dem Soll-Wert der Schluckfähigkeit wird,
    gekennzeichnet durch den Schritt:
    - Vorsehen einer Membran (7) als das Zusatzmaterial, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) betätigt radial verschoben wird, wodurch die jeweiligen Schaufelkanäle (5) derart verengt werden, dass der Leitschaufelkranz (1) die vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, mit dem Schritt:
    - Nachbearbeiten des Leitschaufelkranzes (1) mittels Auftragen einer Schicht (6, 7) als das Zusatzmaterial auf die Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte (9), wodurch die jeweiligen Schaufelkanäle (5) derart verengt werden, dass der Leitschaufelkranz (1) die vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6,
    wobei das radiale Verschieben der Membran (7) mit einem Aktuator (8), insbesondere einem hydraulischen Stempel, von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) bewerkstelligt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6,
    wobei das radiale Verschieben der Membran (7) mit einem zwischen der Membran (7) und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitte (9) abgestützten piezoelektrischen Aktuator bewerkstelligt wird.
EP11790745.1A 2011-01-05 2011-11-22 Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine mit einer Feinjustage der Schluckfähigkeit und zugehöriges Verfahren Not-in-force EP2638250B1 (de)

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