EP3128135A1 - Turbinendesign im überlasteinströmbereich - Google Patents

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EP3128135A1
EP3128135A1 EP15180044.8A EP15180044A EP3128135A1 EP 3128135 A1 EP3128135 A1 EP 3128135A1 EP 15180044 A EP15180044 A EP 15180044A EP 3128135 A1 EP3128135 A1 EP 3128135A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
overload
steam
rotor
shroud
inflow region
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.)
Withdrawn
Application number
EP15180044.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Brück
Armin De Lazzer
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens 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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP15180044.8A priority Critical patent/EP3128135A1/de
Priority to PCT/EP2016/065141 priority patent/WO2017021067A1/de
Publication of EP3128135A1 publication Critical patent/EP3128135A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • 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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/06—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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-inlet-pressure type
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine, in particular steam turbine, comprising an inflow region, a rotatably mounted rotor, a housing which is arranged around the rotor, wherein between the rotor and the housing, a flow channel is formed, flows through the flow during operation, a flow medium in a flow direction wherein the rotor includes rotor blades and the housing includes vanes, the turbomachine comprising an inflow region, the housing having an additional overload inflow region disposed downstream of the inflow region and for flowing overload vapor into the flow channel, the vanes having shrouds ,
  • the invention relates to a method for preventing thermal overload in the overload inflow region of a turbomachine.
  • Modern power plants are equipped with turbomachines, such as Operated steam turbines, which must meet special requirements. Since the operation of fossil power plants requires increasing overload capacity, a flexibilization of such power plants is required.
  • a power plant usually has a steam generator or a steam boiler. As a rule, the power plant operators demand that the pressure in the boiler in overload operation does not rise or only slightly increases. This allows the boiler to be designed cost-effectively to the pressure required in nominal operation. In a pure Gleit horrigesky Agriculture the steam boiler, a correspondingly high boiler pressure would be required.
  • control stage which is operated in nominal operation with one or more closed nozzle groups. In an overload operation these become Valves open, allowing more mass flow can be enforced without the boiler pressure must be increased.
  • the disadvantage here is that the control stage is structurally complex and thus represents a cost-intensive factor.
  • the aforementioned solution has an unfavorable efficiency.
  • this solution requires a complex valve control with many individual valves.
  • a common approach is to use a so-called overload introduction. This means that additional steam is supplied within the blade path via a valve closed in nominal operation. As a result, the steam mass flow is increased only from one stage of the blade path. This is also referred to as the step lockup.
  • the boiler pressure can thus be kept constant.
  • the thermal load on the shaft can be adversely affected by further effects. If z. B. the introduction of steam through radial holes constructively realized, the thermal load is also increased.
  • the supplied overload steam is injected radially inwardly into the main flow through the radial bores.
  • the overload steam has a higher temperature than that coming from the entrance of the turbine Steam of the mainstream.
  • the steam does not mix immediately with the vapor of the overload steam inflow but penetrates radially the entire flow path and impinges on the shaft surface.
  • a very high heat transfer coefficient between wave and Zudampf is achieved.
  • the wave in the area of overload introduction e.g. specially designed by relief grooves to thereby mitigate the thermal stresses in the shaft.
  • the invention has set itself the task of enabling a more flexible operation of a turbomachine in particular steam turbine.
  • the invention is not limited to overload inflow areas, but can at any point in the turbomachine be used, not only with the aim of overload operation.
  • a turbomachine in particular a steam turbine, comprising an inflow region, a rotatably mounted rotor, a housing which is arranged around the rotor, wherein between the rotor and the housing a flow channel is formed, through which in operation a flow medium in one Flow direction, wherein the rotor blades and the housing includes vanes, wherein the turbomachine has an inflow region, wherein the housing has an additional Matterlasteinström Suite, which is arranged in the flow direction downstream of the inflow and is formed for the inflow of overload steam in the flow channel, wherein the guide vanes Having shrouds, which is prevented in operation of the overload steam by the shrouds on Aufteffen on the rotor in Matterlasteinström Symposium.
  • the shroud is arranged on the vane tip.
  • the shroud is formed substantially to the rotor surface, which leads to a better aerodynamic effect, since the steam from the main flow and the steam from the overload device can be optimally guided by the shroud.
  • the shroud is formed from the vane tip to the adjacent blade.
  • the shroud is formed of the same material with the guide vane. This allows a more stable construction.
  • the entire stator blade ring as an integral component, for. B. in the form of two half-rings.
  • a more stable construction is possible, which is also thermally decoupled from the housing, for example, is mounted thermally movable, can be performed.
  • a labyrinth seal is arranged between the shroud and the rotor surface. This has the advantage that a steam that passes between the shroud and the shaft surface, is slowed down, because such a vapor is usually a loss of steam and has a negative impact on the efficiency.
  • the object is achieved by a method for preventing a thermal overload in Studentslasteinström Scheme a turbomachine, in particular steam turbine, wherein the flowing into the Studentslasteinström Scheme overload steam is prevented by a arranged at the top of the vane shroud on hitting the rotor surface in Studentslasteinström Scheme.
  • the FIG. 1 shows a schematic representation of a power plant comprising a steam turbine 2, which is formed from a high-pressure turbine section 2a, a medium-pressure turbine section 2b, and a low-pressure turbine section 2c. Furthermore, the power plant 1 comprises a steam generator 3. In the steam generator 3 steam is generated, which is generated by the use of fossil fuels. The steam generated in the steam generator flows via a main steam line 4 via a main steam valve 5 into an inflow region 6 of the high-pressure partial turbine 2a. The steam then flows into a flow channel (in FIG. 1 not shown) through the high-pressure turbine section and flows at the outlet 7 of the high-pressure turbine section 2a in a cold reheater line 8.
  • the steam flows to a reheater 9 and is brought there to a higher temperature.
  • the steam flows via a hot reheater line 10 to the inflow region 11 of the medium-pressure turbine section 2b.
  • the steam flows via the medium-pressure outlet 12 into an overflow line 13 to the low-pressure turbine section 2c.
  • the steam flows via the outlet 14 of the low-pressure turbine section 2c to a condenser 15 and condenses there again to water.
  • the water is returned via the pump 16 to the steam generator 3 and converted there back into steam.
  • the high-pressure part-turbine 2a has an overload inflow region 17.
  • This Documentlasteinström Scheme 17 is fluidly connected to an overload valve 18.
  • the overload valve 18 is fluidically connected to an overload line 19.
  • the main steam line 4 has a branch 20, wherein a portion of the steam in the main steam line 4 is deflected to the inflow region 6 and a further part is deflected into the overload line 19.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a part of a steam turbine according to the prior art.
  • Steam turbine shown has a rotor 21 which is rotatably disposed about a rotation axis 22.
  • blades 25 are arranged in so-called blade grooves.
  • the blades 25 have blade feet 26 disposed in the blade grooves 24.
  • a housing here an inner housing 27 is arranged. Between the inner housing 27 and the rotor 21, a flow channel 28 is formed. In operation, a vapor flows in a flow direction 29 along the flow channel 28. On the inner housing 27 so-called vanes 30 are arranged. The guide vanes 30 have guide blade feet 31 which are arranged in blade grooves in the inner housing 27. The flow channel 28 leads along a blade path formed between the vanes 30 and blades 25.
  • the inflow area is in the FIG. 2 not shown in detail, in certain operating cases, it is necessary to divide the steam, which is then passed over the main steam line 4 to the overload line 19 and from there into a Kochlasteinström Society 17 is performed.
  • the overload steam comes from the overload line 19 in the flow channel 28.
  • the overload steam 32 flows more or less in a radial direction 33 in the direction of Rotor surface 23.
  • the rotor surface 23 is thermally heavily loaded. It is therefore common in the prior art, in the region of the inflow region 17, which is characterized by a distance between a first blade 34 and a second blade 35 to arrange relief grooves 36.
  • FIG. 3 shows an inventive arrangement of the inflow 6 of the steam turbine. 2
  • the difference of the inflow area 6 as in the FIG. 3 is shown, with respect to the inflow 6 as in the FIG. 2 is shown, is that in operation, the overload steam 32 is prevented by a shroud 37, which is arranged on the vane tip 38, from hitting the rotor 21.
  • the hot overload steam 32 thus no longer impinges directly on the rotor surface 23, but is prevented by the shroud 37 therefrom.
  • the shroud 37 protrudes from the vane tip 38 to the next blade 34.
  • the first blade 34 is disposed adjacent to the vane 30.
  • the shroud is formed of the same material with the guide vane 30.
  • the shroud 37 is integrally connected to the guide vane 30.
  • the Studentslasteinström Society 17 is arranged downstream of the inflow 6 in the flow direction.
  • the turbomachine according to FIG. 3 is used to prevent thermal overload in Studentslasteinström Scheme 17 a turbomachine, in particular steam turbine, wherein the overloading steam 32 flowing in the overload inflow region 17 is prevented from impinging on the rotor surface 23 in the overload inflow region 17 at the tip of the guide vane 38.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine (2) mit einem Überlasteinströmbereich (17), der für das Einströmen von Überlastdampf ausgebildet ist, wobei dieser Überlastdampf am Auftreffen auf die Rotoroberfläche (23) durch eine spezielle Gestaltung der Deckbänder (37) gehindert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, umfassend einen Einströmbereich, einen drehbar gelagerten Rotor, ein Gehäuse, das um den Rotor angeordnet ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ein Strömungskanal ausgebildet ist, durch den im Betrieb ein Strömungsmedium in einer Strömungsrichtung strömt, wobei der Rotor Laufschaufeln und das Gehäuse Leitschaufeln umfassen, wobei die Strömungsmaschine einen Einströmbereich umfasst, wobei das Gehäuse einen zusätzlichen Überlasteinströmbereich aufweist, der in Strömungsrichtung nach dem Einströmbereich angeordnet ist und zum Zuströmen von Überlastdampf in den Strömungskanal ausgebildet ist, wobei die Leitschaufeln Deckbänder aufweisen.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern einer thermischen Überlastung im Überlasteinströmbereich einer Strömungsmaschine.
  • Moderne Kraftwerke werden mit Strömungsmaschinen wie z.B. Dampfturbinen betrieben, die besondere Anforderungen erfüllen müssen. Da die Betriebsweise fossiler Kraftwerke eine zunehmende Überlastfähigkeit erfordert, ist eine Flexibilisierung solcher Kraftwerke erforderlich. Ein Kraftwerk weist üblicherweise einen Dampferzeuger bzw. einen Dampf-Kessel auf. Von den Kraftwerksbetreibern wird in der Regel gefordert, dass der Druck im Kessel im Überlastbetrieb nicht bzw. nur wenig ansteigt. Dadurch kann der Kessel auf den Druck, der im Nennbetrieb erforderlich ist, kostengünstig ausgelegt werden. Bei einem reinen Gleitdruckbetrieb des Dampf-Kessels würde ein entsprechend hoher Kesseldruck erforderlich sein.
  • Hierzu ist es bekannt, eine Regelstufe zu verwenden, die im Nennbetrieb mit einem oder mehreren geschlossenen Düsengruppen betrieben wird. In einem Überlastbetrieb werden diese Ventile geöffnet, wodurch mehr Massenstrom durchgesetzt werden kann, ohne dass der Kesseldruck erhöht werden muss. Nachteilig ist hierbei, dass die Regelstufe konstruktiv aufwendig ist und dadurch einen kostenintensiven Faktor darstellt. Dazu kommt, dass im Nennbetrieb bzw. im Nennpunkt die vorgenannte Lösung einen ungünstigen Wirkungsgrad aufweist. Darüber hinaus erfordert diese Lösung eine aufwendige Ventilsteuerung mit vielen einzelnen Ventilen.
  • Ein gängiger Ansatz ist es, eine so genannte Überlasteinleitung einzusetzen. Das bedeutet, dass zusätzlicher Dampf innerhalb des Schaufelpfads über ein im Nennbetrieb geschlossenes Ventil zugeführt wird. Dadurch wird der Dampfmassenstrom erst ab einer Stufe des Schaufelpfads erhöht. Dies wird auch unter dem Begriff Stufenüberbrückung bezeichnet.
  • Der Kesseldruck lässt sich dadurch konstant halten.
  • Darüber hinaus ist im Nennpunkt ein besserer Wirkungsgrad erreichbar, da hier die Ventile im Nennpunkt voll geöffnet betrieben werden können. Bei Betrieb der Überlasteinleitung ändert sich die Temperaturverteilung im Schaufelpfad: insbesondere an der Stelle der Dampfeinleitung resultiert ein Temperatursprung an der Welle. Diese Temperaturen führen in der Regel zu thermischen Spannungen in der Welle und den angrenzenden Schaufelnuten. Dies könnte dazu führen, dass aufgrund der thermischen Spannungen häufige Lastwechselbetrieben zwischen einem Nennbetrieb und einem Überlastbetrieb zu einer bleibenden Schädigung der Welle führen kann.
  • Je nach konstruktiver Ausführung der Dampfeinleitung kann die thermische Belastung der Welle durch weitere Effekte ungünstig beeinflusst werden. Wird z. B. die Dampfeinleitung über radiale Bohrungen konstruktiv realisiert, so wird die thermische Belastung zudem erhöht. Der zugeführte Überlastdampf wird durch die radialen Bohrungen radial einwärts in die Hauptströmung injiziert. Der Überlastdampf weist eine höhere Temperatur auf als vor dem Eintritt der Turbine herkommende Dampf der Hauptströmung. Dadurch mischt sich der Dampf nicht sofort mit dem Dampf der Überlastdampfeinströmung sondern durchdringt radial den gesamten Strömungspfad und trifft auf die Wellenoberfläche auf. Infolge des herrschenden Drucks und der auftretenden Dampfgeschwindigkeit wird ein sehr hoher Wärmeübergangskoeffizient zwischen Welle und Zudampf erreicht.
  • Es ist daher bekannt, die Leistung der Überlasteinleitung zu begrenzen und dadurch die resultierenden Temperaturunterschiede zu minimieren.
  • Es ist des Weiteren bekannt, den Lastgradienten, mit dem die Überlasteinleitung auf Leistung gefahren wird, zu begrenzen, um den Temperaturgradienten zeitlich zu strecken und dadurch die resultierenden Spannungen zu begrenzen. Allerdings ist eine Begrenzung des Lastgradienten in der Regel nicht erwünscht.
  • Darüber hinaus ist es bekannt, die Welle im Bereich der Überlasteinleitung, z.B. durch Entlastungsnuten speziell zu gestalten, um dadurch die thermischen Spannungen in der Welle abzumildern.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine flexiblere Fahrweise einer Strömungsmaschine insbesondere Dampfturbine zu ermöglichen.
  • Gelöst wird dies dadurch, dass im Bereich der Überlasteinleitung eine konstruktiv modifizierte Leitschaufel zum Einsatz kommt, die so gestaltet ist, dass sie im Bereich der Überlasteinleitung die Welle vom eintretenden zugeführten Überlastdampf abschirmt. Dazu wird die Deckplatte der nachfolgenden Leitreihe stromauf über die Überlasteinleitung hinweg verlängert.
  • Die Erfindung ist nicht auf Überlasteinströmbereiche begrenzt, sondern kann an beliebigen Stellen in der Strömungsmaschine eingesetzt werden, nicht nur mit dem Ziel des Überlastbetriebes.
  • Die Aufgabe wird somit durch eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, umfassend einen Einströmbereich, einen drehbar gelagerten Rotor, ein Gehäuse, das um den Rotor angeordnet ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ein Strömungskanal ausgebildet ist, durch den im Betrieb ein Strömungsmedium in einer Strömungsrichtung strömt, wobei der Rotor Laufschaufeln und das Gehäuse Leitschaufeln umfasst, wobei die Strömungsmaschine einen Einströmbereich aufweist, wobei das Gehäuse einem zusätzlichen Überlasteinströmbereich aufweist, der in Strömungsrichtung nach dem Einströmbereich angeordnet ist und zum Zuströmen von Überlastdampf in den Strömungskanal ausgebildet ist, wobei die Leitschaufeln Deckbänder aufweisen, wobei im Betrieb der Überlastdampf durch die Deckbänder am Aufteffen auf den Rotor im Überlasteinströmbereich gehindert ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung das Deckband an der Leitschaufelspitze angeordnet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Deckband im Wesentlichen zur Rotoroberfläche ausgebildet, was zu einer besseren aerodynamischen Wirkung führt, da der Dampf aus der Hauptströmung und der Dampf aus der Überlasteinrichtung sich optimal durch das Deckband leiten lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Deckband von der Leitschaufelspitze bis zur benachbarten Laufschaufel ausgebildet. Dadurch wird die Wellenoberfläche insbesondere in diesem Bereich thermisch gut geschützt, was zu einer flexibleren Fahrweise der Dampfturbine führt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Deckband materialeinheitlich mit der Leitschaufel ausgebildet. Dadurch ist eine stabilere Konstruktion möglich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der gesamte Leitschaufelkranz als integrales Bauteil, z. B. in Form zweier Halbringe, ausgebildet. Dadurch ist eine stabilere Konstruktion möglich, die zudem thermisch vom Gehäuse entkoppelt, beispielsweise thermisch beweglich eingehängt wird, ausgeführt werden kann.
  • Darüber hinaus ist zwischen dem Deckband und der Rotoroberfläche eine Labyrinthdichtung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass ein Dampf, der zwischen dem Deckband und der Wellenoberfläche gelangt, abgebremst wird, denn solch ein Dampf ist in der Regel ein Verlustdampf und wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad aus.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verhinderung einer thermischen Überbelastung im Überlasteinströmbereich einer Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, wobei der in den Überlasteinströmbereich einströmende Überlastdampf durch ein an der Spitze der Leitschaufel angeordnetes Deckband am Auftreffen auf die Rotoroberfläche im Überlasteinströmbereich gehindert wird.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung nur zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Kraftwerksanlage umfassend eine Dampfturbine;
    Figur 2
    schematische Darstellung eines Überlasteinströmbereiches gemäß dem Stand der Technik;
    Figur 3
    eine erfindungsgemäße Gestaltung des Einströmbereiches.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftwerksanlage umfassend eine Dampfturbine 2, die aus einer Hochdruck-Teilturbine 2a, einer Mitteldruck-Teilturbine 2b, und einer Niederdruck-Teilturbine 2c ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die Kraftwerksanlage 1 einen Dampferzeuger 3. In dem Dampferzeuger 3 wird Dampf erzeugt, der durch die Verwendung von fossilen Brennstoffen erzeugt wird. Der im Dampferzeuger erzeugte Dampf strömt über eine Frischdampfleitung 4 über ein Frischdampfventil 5 in einen Einströmbereich 6 der Hochdruck-Teilturbine 2a. Der Dampf strömt dann anschließend in einen Strömungskanal (in Figur 1 nicht näher dargestellt) durch die Hochdruck-Teilturbine und strömt am Ausgang 7 der Hochdruck-Teilturbine 2a in eine kalte Zwischenüberhitzerleitung 8. Anschließend strömt der Dampf zu einem Zwischenüberhitzer 9 und wird dort auf eine höhere Temperatur gebracht. Anschließend strömt der Dampf über eine heiße Zwischenüberhitzerleitung 10 zum Einströmbereich 11 der Mitteldruck-Teilturbine 2b. Dort entspannt der Dampf, wobei die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie des Rotors umgewandelt wird. Anschließend strömt der Dampf über den Mitteldruckausgang 12 in eine Überströmleitung 13 zur Niederdruck-Teilturbine 2c. Von dort strömt der Dampf über den Ausgang 14 der Niederdruck-Teilturbine 2c zu einem Kondensator 15 und kondensiert dort wieder zu Wasser. Anschließend wird das Wasser über die Pumpe 16 wieder zum Dampferzeuger 3 geführt und dort wieder in Dampf umgewandelt.
  • Zusätzlich zum Einströmbereich 6 weist die Hochdruck-Teilturbine 2a einen Überlasteinströmbereich 17 auf. Dieser Überlasteinströmbereich 17 ist mit einem Überlastventil 18 strömungstechnisch verbunden. Das Überlastventil 18 ist mit einer Überlastleitung 19 strömungstechnisch verbunden. Die Frischdampfleitung 4 weist eine Abzweigung 20 auf, wobei ein Teil des Dampfes in der Frischdampfleitung 4 zum Einströmbereich 6 abgelenkt wird und ein weiterer Teil in die Überlastleitung 19 abgelenkt wird.
  • Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Dampfturbine gemäß dem Stand der Technik. Die in Figur 2 dargestellte Dampfturbine weist einen Rotor 21 auf, der um eine Rotationsachse 22 drehbar angeordnet ist. Auf der Rotoroberfläche 23 sind in so genannten Schaufelnuten 24 Laufschaufeln 25 angeordnet. Die Laufschaufeln 25 weisen Laufschaufelfüße 26 auf, die in die Schaufelnuten 24 angeordnet sind.
  • Um den Rotor 21 ist ein Gehäuse, hier ein Innengehäuse 27 angeordnet. Zwischen dem Innengehäuse 27 und dem Rotor 21 ist ein Strömungskanal 28 ausgebildet. Im Betrieb strömt ein Dampf in einer Strömungsrichtung 29 den Strömungskanal 28 entlang. Am Innengehäuse 27 sind so genannte Leitschaufeln 30 angeordnet. Die Leitschaufeln 30 weisen Leitschaufelfüße 31 auf, die in Schaufelnuten im Innengehäuse 27 angeordnet sind. Der Strömungskanal 28 führt entlang eines Schaufelpfades, der zwischen den Leitschaufeln 30 und Laufschaufeln 25 ausgebildet ist.
  • Der Einströmbereich ist in der Figur 2 nicht näher dargestellt, in bestimmten Betriebsfällen ist es erforderlich, den Dampf aufzuteilen, der dann über die Frischdampfleitung 4 zur Überlastleitung 19 geführt wird und von dort in einen Überlasteinströmbereich 17 geführt wird. Wie in Figur 2 dargestellt, kommt der Überlastdampf aus der Überlastleitung 19 in den Strömungskanal 28. Dabei strömt der Überlastdampf 32 mehr oder weniger in einer radialen Richtung 33 in Richtung der Rotoroberfläche 23. Dadurch wird die Rotoroberfläche 23 thermisch stark belastet. Es ist daher gemäß dem Stand der Technik üblich, im Bereich des Einströmbereiches 17, der durch einen Abstand zwischen einer ersten Laufschaufel 34 und einer zweiten Laufschaufel 35 charakterisiert ist, Entlastungsnuten 36 anzuordnen.
  • Die Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung des Einströmbereiches 6 der Dampfturbine 2.
  • Bauteile mit gleicher Wirkungsweise weisen dieselben Bezugszeichen auf.
  • Der Unterschied des Einströmbereiches 6 wie er in der Figur 3 dargestellt ist, gegenüber dem Einströmbereich 6 wie er in der Figur 2 dargestellt ist, ist, dass im Betrieb der Überlastdampf 32 durch ein Deckband 37, das an der Leitschaufelspitze 38 angeordnet ist, am Auftreffen auf den Rotor 21 gehindert ist. Der heiße Überlastdampf 32 trifft somit nicht mehr direkt auf die Rotoroberfläche 23 auf, sondern wird durch das Deckband 37 daran gehindert. Das Deckband 37 ragt hierbei von der Leitschaufelspitze 38 bis zur nächsten Laufschaufel 34. Die erste Laufschaufel 34 ist zur Leitschaufel 30 benachbart angeordnet. Das Deckband ist materialeinheitlich mit der Leitschaufel 30 ausgebildet.
  • Das Deckband 37 ist stoffschlüssig mit der Leitschaufel 30 verbunden.
  • Zwischen dem Deckband 37 und der Rotoroberfläche 23 ist eine Labyrinthdichtung 39 ausgebildet.
  • Der Überlasteinströmbereich 17 ist in Strömungsrichtung nach dem Einströmbereich 6 angeordnet.
  • Die Strömungsmaschine gemäß Figur 3 wird zur Verhinderung einer thermischen Überlastung im Überlasteinströmbereich 17 einer Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine eingesetzt, wobei der in dem Überlasteinströmbereich 17 einströmende Überlastdampf 32 durch ein an der Spitze der Leitschaufel 38 am Auftreffen auf die Rotoroberfläche 23 im Überlasteinströmbereich 17 gehindert wird.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Strömungsmaschine,
    insbesondere Dampfturbine (2) umfassend einen Einströmbereich (6), einen drehbar gelagerten Rotor (21), ein Gehäuse, das um den Rotor (21) angeordnet ist,
    wobei zwischen dem Rotor (21) und dem Gehäuse ein Strömungskanal (28) ausgebildet ist, durch den im Betrieb ein Strömungsmedium in einer Strömungsrichtung (29) strömt, wobei der Rotor (21) Laufschaufeln (25) und das Gehäuse, Leitschaufeln (30) umfasst,
    wobei die Strömungsmaschine einen Einströmbereich (6) aufweist, wobei das Gehäuse einen zusätzlichen Überlasteinströmbereich (17) aufweist, der in Strömungsrichtung (29) nach dem Einströmbereich (6) angeordnet ist und zum Zuströmen von Überlastdampf in den Strömungskanal (28) ausgebildet ist,
    wobei die Leitschaufeln (30) Deckbänder (37) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
    im Betrieb der Überlastdampf (32) durch die Deckbänder (37) am Auftreffen auf den Rotor (21) Im Überlasteinströmbereich (17) gehindert ist.
  2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
    wobei das Deckband (37) an der Leitschaufelspitze (38) angeordnet ist.
  3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
    wobei die Leitschaufeln (30) und Deckbänder (37) als integrales Bauteil ausgeführt sind.
  4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
    wobei die Leitschaufeln (30) und Deckbänder (37) als integrale Halbringe ausgeführt sind.
  5. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Deckband (37) im Wesentlichen parallel zur Rotoroberfläche (23) ausgebildet ist.
  6. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Deckband (37) von der Leitschaufelspitze (38) bis zur benachbarten Laufschaufel (25) ragt.
  7. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Deckband (37) materialeinheitlich mit der Leitschaufel (30) ausgebildet ist.
  8. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei das Deckband (37) stoffschlüssig mit der Leitschaufel (30) verbunden ist.
  9. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei zwischen dem Deckband (37) und der Rotoroberfläche (23) eine Labyrinthdichtung (39) angeordnet ist.
  10. Verfahren zur Verhinderung einer thermischen Überlastung im Überlasteinströmbereich (17) einer Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine (2),
    wobei der in den Überlasteinströmbereich (17) einströmende Überlastdampf (32) durch ein an der Spitze der Leitschaufel (30) angeordnetes Deckband (37) am Auftreffen auf die Rotoroberfläche (23) im Überlasteinströmbereich (17) gehindert wird.
EP15180044.8A 2015-08-06 2015-08-06 Turbinendesign im überlasteinströmbereich Withdrawn EP3128135A1 (de)

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