EP3128136A1 - Überlasteinleitung in eine dampfturbine - Google Patents

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EP3128136A1
EP3128136A1 EP15180187.5A EP15180187A EP3128136A1 EP 3128136 A1 EP3128136 A1 EP 3128136A1 EP 15180187 A EP15180187 A EP 15180187A EP 3128136 A1 EP3128136 A1 EP 3128136A1
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EP
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valve
steam turbine
steam
overload
arrangement
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Withdrawn
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EP15180187.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kuhn
Ralf Plaumann
Dominic Schlehuber
Aleksandar Stanisic
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • F05D2270/3061—Mass flow of the working fluid

Definitions

  • the invention relates to an arrangement comprising a steam turbine with a double-shell housing, which comprises an outer housing and an inner housing arranged therein, and a terminal guided through the outer housing, wherein the terminal with a pair of terminal openings, formed by a first connection opening and a second connection opening is, which are formed on the inner housing, further comprising a first valve for supplying steam into the inner housing, wherein the first valve is fluidly connected to the first connection opening.
  • Steam turbines are used to generate electrical energy.
  • a steam is generated in the steam generator and fed to the steam turbine to an inflow.
  • the thermal energy of the steam is converted into mechanical rotational energy of the rotor.
  • This increase in steam mass flow is supplied to the steam turbine in a known manner via overflow inflow regions located downstream in the blading area.
  • a branch is realized by the main steam line, which is fluidly connected downstream with the Matterlasteinström Symposium.
  • an overload valve is arranged, which is normally closed.
  • a quick-closing and a control valve is arranged in the main steam line.
  • the overload valve is disposed below the steam turbine in some embodiments, resulting in unnecessary additional piping connections.
  • the overload valve and piping must be supported, which additional Expense represents.
  • the overload valve is positioned below the center of the turbine, making drainage of the overload valve an absolute low point, making a dewatering station mandatory.
  • the object of the invention is to provide a more cost-effective arrangement for overload operation.
  • a steam turbine with a clam shell housing, which comprises an outer housing and an inner housing disposed therein, and a terminal guided through the outer housing, the terminal having a pair of terminal openings, formed by a first connection opening and a second connection opening is configured, which are formed on the inner housing, further comprising a first valve for supplying steam into the inner housing, wherein the first valve is fluidly connected to the first port, further comprising a second valve for discharging steam, said second valve fluidly with the second connection opening is connected.
  • the invention is based on the aspect that a complicated piping of the second valve, which may be referred to as an overload valve, can be avoided. Likewise, can be dispensed with an additional dewatering station.
  • the first valve and the second valve are arranged comparatively at a small distance from each other on the steam turbine.
  • the steam turbine also has an overload inflow region, which is fluidically connected to the second valve.
  • the steam turbine is further developed in that this one designed for a flow direction Blade region and the Matterlasteinström Scheme opens into the blading area downstream of a downstream blade stage.
  • connection openings on the inner housing are formed opposite each other.
  • the FIG. 1 shows an arrangement 1 according to the prior art.
  • the arrangement 1 comprises a steam turbine 2 with a double-shell housing (not shown) which comprises an outer housing 3 and an inner housing (not shown) arranged therein.
  • the steam turbine 2 comprises a
  • the steam turbine 2 comprises a rotatably mounted rotor and an inflow region 5 for a live steam.
  • the inflow region 5 is fluidically connected to a main steam line 9.
  • a quick-closing valve 7 and a control valve 8 is arranged.
  • the arrangement 1 comprises a branch 9.
  • an overload line 10 is arranged and opens into a Studentslasteinström Scheme 11 in the steam turbine 2.
  • an overload valve 12 is arranged, which is arranged in the actual structure below the steam turbine 2 , which leads to disadvantages.
  • a live steam flows via the main steam line 6 and the quick-closing valve 7 and control valve 8 into the inflow region 5 of the steam turbine.
  • the thermal energy of the steam is converted into mechanical energy of the rotor.
  • the rotation of the rotor can finally be converted into electrical energy by means of a generator.
  • the overload valve 12 is opened and a portion of the steam is flowed via the overload line in the Kochlasteinström Society 11.
  • the overload valve 12 is closed. By opening the overload valve 12, the power of the steam turbine 2 can be increased.
  • the FIG. 2 shows an inventive arrangement 1.
  • the main steam line 6 is fluidically connected via the quick-closing valve 7 and control valve 8 with the inflow 5.
  • the terminal 4 is formed with a pair of terminal openings 4a, 4b formed by a first terminal opening 4a and a second terminal opening 4b, which are formed on the inner housing.
  • the arrangement 1 comprises a second valve 12, which may be referred to as an overload valve and is designed for discharging steam. This is done via a discharge line 13 and opens into an overload line 10 in the Matterlasteinström Society 11.
  • FIG. 3 shows an expanded embodiment of the arrangement according to FIG. 2
  • An overload steam is also conducted via the overload line 10 in a Studentslasteinström Scheme 11.
  • the difference of the arrangement according to FIG. 3 to the execution according to FIG. 2 is that the steam turbine 2 is designed as a double-flow steam turbine with a first flow 14 and a second flow 15.
  • a live steam flows via the live steam line 6 into the first flood 14 and from there out of the steam turbine 2 to a reheater (not shown).
  • steam flows via a medium-pressure steam line 16 and a medium-pressure quick-closing valve 17 and medium-pressure control valve 18 into a medium-pressure inflow region 19.
  • steam in the second flow 15 flows out of the steam turbine 2 through a flow channel.
  • the thermal energy of the steam is converted into mechanical energy of the rotor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) umfassend eine Dampfturbine (2) und ein Überlastventil (12), wobei das Überlastventil (12) gegenüberliegend zum Frischdampfventil (7) angeordnet ist und ein Frischdampf teilweise durch den Strömungskanal und teilweise über das Überlastventil (12) in einen Überlasteinströmbereich (11) strömt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Dampfturbine mit einem zweischaligen Gehäuse, welches ein Außengehäuse und ein darin angeordnetes Innengehäuse umfasst, und einen durch das Außengehäuse geführten Anschluss, wobei der Anschluss mit einem Paar von Anschlussöffnungen, gebildet durch eine erste Anschlussöffnung und eine zweite Anschlussöffnung gestaltet ist, welche am Innengehäuse ausgebildet sind, ferner umfassend ein erstes Ventil zum Zuführen von Dampf in das Innengehäuse, wobei das erste Ventil strömungstechnisch mit der ersten Anschlussöffnung verbunden ist.
  • Dampfturbinen werden zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt. Im Normalbetrieb wird ein Dampf im Dampferzeuger erzeugt und zur Dampfturbine zu einem Einströmbereich geführt. In der Dampfturbine wird die thermische Energie des Dampfes in mechanische Rotationsenergie des Rotors umgewandelt. Es sind allerdings Betriebszustände möglich, wo mehr Leistung von der Dampfturbine gefordert wird, was dadurch erreicht wird, dass im Dampferzeuger eine Zusatzbefeuerung eingesetzt wird, die zu einer Erhöhung des Dampfmassenstroms führt. Diese Erhöhung des Dampfmassenstromes wird in die Dampfturbine in bekannter Weise über stromabwärts im Beschaufelungsbereich liegende Überlasteinströmbereiche zugeführt. Dazu wird von der Frischdampfleitung eine Abzweigung realisiert, die strömungstechnisch stromabwärts mit dem Überlasteinströmbereich verbunden wird.
  • In dieser Überlastleitung ist ein Überlastventil angeordnet, das im Normalfall geschlossen ist. In der Frischdampfleitung ist ein Schnellschluss- und ein Stellventil angeordnet. Das Überlastventil wird in manchen Ausführungsformen unterhalb der Dampfturbine angeordnet, was zu unnötigen zusätzlichen Rohrleitungsverbindungen führt. Zusätzlich muss das Überlastventil und die Rohrleitungen gehaltert werden, welches zusätzlichen Aufwand darstellt. Das Überlastventil wird unterhalb der Turbinenmitte positioniert, wodurch die Entwässerung des Überlastventils ein absoluter Tiefpunkt wird und somit eine Entwässerungsstation zwingend erforderlich macht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine kostengünstigere Anordnung für den Überlastbetrieb anzugeben.
  • Gelöst wird dies durch eine Anordnung umfassend eine Dampfturbine mit einem zweischaligen Gehäuse, welches ein Außengehäuse und ein darin angeordnetes Innengehäuse umfasst, und eine durch das Außengehäuse geführten Anschluss, wobei der Anschluss mit einem Paar von Anschlussöffnungen, gebildet durch eine erste Anschlussöffnung und eine zweite Anschlussöffnung gestaltet ist, welche am Innengehäuse ausgebildet sind, ferner umfassend ein erstes Ventil zum Zuführen von Dampf in das Innengehäuse, wobei das erste Ventil strömungstechnisch mit der ersten Anschlussöffnung verbunden ist, ferner umfassend ein zweites Ventil zum Abführen von Dampf, wobei das zweite Ventil strömungstechnisch mit der zweiten Anschlussöffnung verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung geht von dem Aspekt aus, eine komplizierte Verrohrung des zweiten Ventils, das als Überlastventil bezeichnet werden kann, vermieden werden kann. Ebenso kann auf eine zusätzliche Entwässerungsstation verzichtet werden. Das erste Ventil und das zweite Ventil werden vergleichsweise in einem geringen Abstand zueinander an der Dampfturbine angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Dampfturbine ferner einen Überlasteinströmbereich, der strömungstechnisch mit dem zweiten Ventil verbunden ist auf.
  • Vorteilhafterweise wird die Dampfturbine dadurch weitergebildet, dass diese eine für eine Strömungsrichtung ausgelegten Beschaufelungsbereich aufweist und der Überlasteinströmbereich in den Beschaufelungsbereich nach einer in Strömungsrichtung stromabwärtsliegenden Schaufelstufe mündet.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind die Anschlussöffnungen am Innengehäuse gegenüberliegend ausgebildet.
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnungen, wozu Erläuterungen 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.
    • Figur 1
    zeigt eine Anordnung mit einer Dampfturbine und einem Überlasteinströmbereich gemäß dem Stand der Technik.
    Figur 2
    zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Überlasteinrichtung.
    Figur 3
    zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung in zweiflutiger Ausführung.
  • Die Figur 1 zeigt eine Anordnung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Anordnung 1 umfasst eine Dampfturbine 2 mit einem zweischaligen Gehäuse (nicht dargestellt), welches ein Außengehäuse 3 und ein darin angeordnetes Innengehäuse (nicht dargestellt) umfasst. Ferner umfasst die Dampfturbine 2 einen durch das Außengehäuse 3 geführten Anschluss 4. Die Dampfturbine 2 umfasst einen drehbar gelagerten Rotor und einen Einströmbereich 5 für einen Frischdampf. Der Einströmbereich 5 ist mit einer Frischdampfleitung 9 strömungstechnisch verbunden. In dieser Frischdampfleitung 9 ist ein Schnellschlussventil 7 und ein Stellventil 8 angeordnet. Des Weiteren umfasst die Anordnung 1 eine Abzweigung 9. An dieser Abzweigung 9 ist eine Überlastleitung 10 angeordnet und mündet in einen Überlasteinströmbereich 11 in der Dampfturbine 2. In der Überlastleitung 10 ist ein Überlastventil 12 angeordnet, das im tatsächlichen Aufbau unterhalb der Dampfturbine 2 angeordnet ist, was zu Nachteilen führt.
  • Im Normalbetrieb strömt ein Frischdampf über die Frischdampfleitung 6 und dem Schnellschlussventil 7 und Stellventil 8 in den Einströmbereich 5 der Dampfturbine. Die thermische Energie des Dampfes wird in mechanische Energie des Rotors umgewandelt. Die Rotation des Rotors kann schließlich mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt werden. In einem Überlastbetrieb, das bedeutet, dass der Dampferzeuger mehr Dampfstrom erzeugt als im Normalbetrieb, wird das Überlastventil 12 geöffnet und ein Teil des Dampfes wird über die Überlastleitung in den Überlasteinströmbereich 11 geströmt. Im Normalbetrieb ist das Überlastventil 12 geschlossen. Durch das Öffnen des Überlastventils 12 kann die Leistung der Dampfturbine 2 erhöht werden.
  • Die Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 1. Die Frischdampfleitung 6 ist strömungstechnisch über das Schnellschlussventil 7 und Stellventil 8 mit dem Einströmbereich 5 verbunden. Der Anschluss 4 ist mit einem Paar von Anschlussöffnungen 4a, 4b gebildet durch eine erste Anschlussöffnung 4a und eine zweite Anschlussöffnung 4b gestaltet, welche am Innengehäuse ausgebildet sind. Ferner umfasst die Anordnung 1 ein zweites Ventil 12, das als Überlastventil bezeichnet werden kann und ist zum Abführen von Dampf ausgebildet. Dies erfolgt über eine Abführleitung 13 und mündet in eine Überlastleitung 10 in den Überlasteinströmbereich 11. Somit wird bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung 1 der im Überlastfall einströmende Dampf über die Frischdampfleitung 6 in das Schnellschlussventil 7 und anschließend in das Stellventil 8 geführt und strömt über den Einströmbereich 5 teilweise in einen Strömungskanal und teilweise wieder über die Abführleitung 13 auf der Dampfturbine 2 heraus. Der aus der Dampfturbine 2 herausführende Dampf strömt über das Überlastventil 12 und einer Überlastleitung 10 in einen Überlastbereich 11.
  • Die Figur 3 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der Anordnung gemäß Figur 2. In der Anordnung gemäß Figur 3 wird ein Überlastdampf ebenfalls über die Überlastleitung 10 in einen Überlasteinströmbereich 11 geführt. Der Unterschied der Anordnung gemäß Figur 3 zu der Ausführung gemäß Figur 2 ist der, dass die Dampfturbine 2 als zweiflutige Dampfturbine mit einer ersten Flut 14 und einer zweiten Flut 15 ausgeführt ist. Ein Frischdampf strömt über die Frischdampfleitung 6 in die erste Flut 14 und von dort aus der Dampfturbine 2 zu einem Zwischenüberhitzer (nicht dargestellt). Anschließend strömt Dampf über eine Mitteldruckdampfleitung 16 und einen Mitteldruckschnellschlussventil 17 und Mitteldruckstellventil 18 in einen Mitteldruckeinströmbereich 19. Anschließend strömt Dampf in der zweiten Flut 15 durch einen Strömungskanal aus der Dampfturbine 2 heraus. Die thermische Energie des Dampfes wird hierbei in mechanische Energie des Rotors umgewandelt.
  • 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. Anordnung (1) umfassend eine Dampfturbine (2) mit einem zweischaligen Gehäuse, welches ein Außengehäuse (3) und ein darin angeordnetes Innengehäuse umfasst, und einen durch das Außengehäuse (3) geführten Anschluss (4),
    wobei der Anschluss (4) mit einem Paar von Anschlussöffnungen(4), gebildet durch eine erste Anschlussöffnung (4a) und eine zweite Anschlussöffnung (4b) gestaltet ist, welche am Innengehäuse ausgebildet sind, ferner umfassend ein erstes Ventil zum Zuführen von Dampf in das Innengehäuse, wobei das erste Ventil strömungstechnisch mit der ersten Anschlussöffnung (4a) verbunden ist, ferner umfassend ein zweites Ventil zum Abführen von Dampf, wobei das zweite Ventil strömungstechnisch mit der zweiten Anschlussöffnung (4b) verbunden ist.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Dampfturbine (2) ferner einen Überlasteinströmbereich (11) aufweist, der strömungstechnisch mit dem zweiten Ventil verbunden ist.
  3. Anordnung (1) nach Anspruch 2,
    wobei die Dampfturbine (2) einen für eine Strömungsrichtung ausgelegten Beschaufelungsbereich aufweist und der Überlasteinströmbereich (11) in den Beschaufelungsbereich nach einer Strömungsrichtung stromabwärts liegenden Schaufelstufe mündet.
  4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Anschlussöffnungen (4a, 4b) am Innengehäuse gegenüberliegend ausgebildet sind.
  5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Dampfturbine (2) zweiflutig gebildet durch eine erste Flut (14) und eine zweiten Flut (15) ausgeführt ist.
  6. Anordnung (1) nach Anspruch 5,
    wobei das erste und zweite Ventil an der ersten Flut (14) angeordnet ist.
  7. Verfahren zum Bertreiben einer Dampfturbine (2) im Überlastbetrieb,
    bei dem über ein ersten Ventil Dampf in den Einströmbereich (5) der Dampfturbine (2) strömt und teilweise in einen Beschaufelungsbereich und teilweise aus der Dampfturbine (2) über ein zweites Ventil in einer Überlastleitung (10) strömt und von dort in die Dampfturbine (2) in einen stromabwärts liegenden Überlasteinströmbereich (11) strömt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    wobei im Normalbetrieb das zweite Ventil geschlossen ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    wobei das erste Ventil gegenüberliegend zum zweiten Ventil angeordnet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    wobei die Dampfturbine (2) mit einer ersten und einer zweiten Flut (15) ausgebildet wird.
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