EP4669839A1 - Verfahren zum anwärmen von einströmventilen von turbinen und schnellschlussventil zum durchführen des verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage (1) und Anwärmen wenigstens eines Regelventils (2) der Dampfturbinenanlagen (1), wobei die Dampfturbinenanlage (1) wenigstens einen Dampferzeuger (3) umfasst, welche über wenigstens eine Rohrleitung (4), mit wenigstens einer Dampfturbine (5), fluidtechnisch verbunden ist, wobei innerhalb der Rohrleitung (4), in Strömungsrichtung hintereinander, wenigstens ein Schnellschlussventil (6) und das Regelventil (2) angeordnet sind und wobei vor dem Schnell- schlussventil (6) innerhalb der Rohrleitung (4) wenigstens ein Anwärmventil (7) angeordnet ist, über das während des Anwärmvorgangs der Frischdampf abgeführt werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schnellschlussventil zum Durchführen eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

2022PF15922 1 Beschreibung Verfahren zum Anwärmen von Einströmventilen von Turbinen und Schnellschlussventil zum Durchführen des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anwärmen von Ein- strömventilen von Turbinen nach den Merkmalen des unabhängi- gen Patentanspruchs 1 sowie ein Schnellschlussventil zum Durchführen eines solchen Verfahrens, nach Patentanspruch 2. Werden kalte Bauteile mit heißem Dampf beaufschlagt, so kommt es zur Filmkondensation an der Oberfläche bei Sattdampftempe- ratur. Durch den hohen Wärmeübergang bilden sich bei dickwan- digen Bauteilen hohe thermomechanische Spannungen aus. Diese gilt es im Zuge der Lebensdauer und mechanischen Integrität der Komponenten zu begrenzen, in dem der Dampfdruck langsam gesteigert wird. Um die Turbinenregelventile mittels gesteuertem Druckaufbau schonend anwärmen zu können, muss der Frischdampfdruck beim Anwärmen reguliert werden. Bisherige Turbinenschutzsysteme und Anfahrschrittketten sehen vor, dass das Anwärmen der Ven- tile erst starten kann, wenn der Frischdampfdruck bereits ein hohes Niveau erreicht hat, um Sperrdampf bereitzustellen und die Turbine zu evakuieren. Zum Anwärmen der Regelventile muss nachträglich der Frischdampfdruck abgesenkt werden. Dazu ist bisweilen immer ein separater Frischdampfschieber erforder- lich, der Turbine und Kessel separiert und über dessen By- passleitung ein gesteuerter Druckaufbau realisiert werden kann. Als Alternative zu den Frischdampfschieber werden die Ventile elektrisch vorgewärmt, um den gesteuerten Druckaufbau zu um- gehen. 2022PF15922 2 Die zuvor beschriebenen Möglichkeiten zum Anwärmen von Ein- strömventilen benötigen zusätzliche Bauteile und sind daher kostenintensiv. Ausgehend vom zuvor beschrieben Stand der Technik ist es da- her Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum An- findung, zum Durchführen des Verfah- rens bereit zu stellen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das erfindungsgemäße Schnellschlussventil wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 2 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbi- nenanlage und Anwärmen wenigstens eines Einströmventils der Dampfturbinenanlagen, wobei die Dampfturbinenanlage wenigs- tens einen Dampferzeuger umfasst, welche über wenigstens eine Rohrleitung, mit wenigstens einer Dampfturbine, fluidtech- nisch verbunden ist, wobei innerhalb der Rohrleitung, in Strömungsrichtung hintereinander, wenigstens ein Schnell- schlussventil und ein Regelventil angeordnet sind und wobei vor dem Schnellschlussventil innerhalb der Rohrleitung we- nigstens ein Anwärmventil angeordnet ist, über das während des Anwärmvorgangs der Frischdampf abgeführt werden kann zeichnet sich durch die nachfolgenden Verfahrensschritte aus: - Anfahren des Dampferzeugers bei geschlossenem Schnell- schluss- und Regelventil; - Bereitstellen von Frischdampf mittels des Dampferzeugers; - Messen der Dampfparameter des bereitgestellten Frischdamp- fes; - Öffnen des Schnellschlussventils bei Erreichen eines vorge- gebene Mindestdrucks, wobei das Regelventil weiterhin ge- schlossen bleibt: 2022PF15922 3 - Kontinuierliches Messen der Temperatur des Regelventils; - Schließen und Öffnen des Schnellschlussventils in Abhängig- keit von der Temperatur des Regelventils, wobei beim Errei- chen einer vorgegebenen Höchsttemperatur des Regelventils das Schnellschlussventil schließt und beim Unterschreiten einer vorgegeben Mindesttemperatur des Regelventils öffnet; - Anfahren der Dampfturbine bei Erreichen vorgegebener Frischdampfparameter (Dampf, Temperatur, Überhitzung…). Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein frühzeitiges Öffnen des Schnellschlussventils und damit ein gemeinsames Anwärmen von Dampferzeuger, Rohrleitungen und Turbinenventi- len. Mit Beginn des Druckaufbaus beim Anfahren des Dampferzeugers wird das Schnellschlussventil nach Erreichen eines Mindest- druckes geöffnet und das Regelventil durch den langsamen Druckaufbau des Dampferzeugers gemeinsam mit den Rohrleitun- gen vorgewärmt. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lange Dampf am Regel- ventil ansteht, muss der Wärmeeintrag in das Turbinengehäuse begrenzt werden, um ungleichmäßige Erwärmung und Verkrümmung zu vermeiden. Dies wird realisiert, indem das Schnellschluss- ventil während der Anwärmprozedur geschlossen wird, sobald das Regelventil auf eine vorgebbare Höchsttemperatur ange- wärmt ist. Beim Unterschreiten einer ebenfalls vorgebaren Mindesttemperatur wird das Schnellschlussventil erneut geöff- net. Durch abwechselndes Öffnen und Schließen des Schnell- schlussventil während des Anfahrens der Dampfturbinenanlage, wird eine annähernd konstante Temperatur im Regelventil er- reicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das Schnell- schlussventil sehr frühzeitig zu öffnen, ohne dass die Turbi- ne Schaden nimmt und Kompromisse beim Turbinenschutz einge- gangen werden müssen. 2022PF15922 4 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das der Frisch- dampfschieber entfallen kann, was zu erheblichen Kostenein- sparungen führt. Durch ein gemeinsames Anwärmen ist die Gesamtanfahrzeit ins- gesamt schneller als bei herkömmlichen Verfahren. Das erfindungsgemäße Schnellschlussventil zum Durchführen ei- nes Verfahrens, nach Anspruch 1, zeichnet sich dadurch aus, dass das Schnellschlussventil nicht nur mit Federkraft, son- dern auch mittels Teilhubmagnetventil geschlossen werden kann. Das Schnellschlussventil schließ damit nicht wie im re- gulären Betrieb schlagartig gegen Federkraft, sondern wird langsam geschlossen, wodurch ein schonendes Öffnen und Schließen des Schnellschlussventils gewährleistet wird. Weitere Vorteile der Erfindung, die einzeln oder miteinander einsetzbar sind, werden nachfolgend anhand eines Ausführungs- beispiels erläutert. Es zeigt: Fig. 1: Eine erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage. Die Figur zeigen lediglich den schematischen und nicht zwangsläufig maßstabsgerechten Aufbau. Es werden im Wesentli- chen nur die für die Erfindung notwendigen Bauteile darge- stellt. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage 1, an der nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren der Dampfturbinenanlage 1 und das Anwärmen des Regelventils 2 der Dampfturbinenanlagen 1 erklärt wird. Die Dampfturbinenan- lage 1 umfasst wenigstens einen Dampferzeuger 3, welcher über eine Rohrleitung 4, mit der Dampfturbine 5, fluidtechnisch verbunden ist. Innerhalb der Rohrleitung 4, sind in Strö- mungsrichtung 10 hintereinander, wenigstens ein Schnell- schlussventil 6 und das Regelventil 2 angeordnet. In Strö- mungsrichtung 10 ist vor dem Schnellschlussventil 6 innerhalb der Rohrleitung 4 ein Anwärmventil 7 angeordnet, über das 2022PF15922 5 Der und das Anwärmen des den. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der Frischdampf- 2022PF15922 6 schieber (8) ganz entfallen, was zu erheblichen Kosteneinspa- rungen führt. Durch das gemeinsame Anwärmen ist die Gesamtanfahrzeit insge- s^{amt schneller als bei herkömmlichen Verfahren.}

Claims

2022PF15922 7 Patentansprüche te: - Anfahren des Dampferzeugers (1) bei geschlossenem Schnellschluss- und Regelventil (6, 2); - Bereitstellen von Frischdampf mittels des Dampferzeu- gers (3); - Messen der Dampfparameter des bereitgestellten Frischdampfes; - Öffnen des Schnellschlussventils (6) bei Erreichen eines vorgegebene Mindestdrucks, wobei das Regelven- til (2) weiterhin geschlossen bleibt: - Kontinuierliches Messen der Temperatur des Regelven- tils (2); - Schließen und Öffnen des Schnellschlussventils (6) in Abhängigkeit von der Temperatur des Regelventils (2), wobei beim Erreichen einer vorgegebenen Höchsttempe- ratur des Regelventils (2) das Schnellschlussventil (6) schließt und beim Unterschreiten einer vorgegeben Mindesttemperatur des Regelventils (2) öffnet; - Anfahren der Dampfturbine (5) bei Erreichen vorgege- bener Frischdampfparameter. 2022PF15922 8 2. Schnellschlussventil (2) zum Durchführen eines Verfah- rens, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellschlussventil (2) ein Teilhubmagnetventil umfasst, welches ein kon- trolliertes Betätigen des Schnellschlussventils (2) er- m^öglicht.