ES2626589T3 - Turbina de vapor - Google Patents

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ES2626589T3 ES14753048.9T ES14753048T ES2626589T3 ES 2626589 T3 ES2626589 T3 ES 2626589T3 ES 14753048 T ES14753048 T ES 14753048T ES 2626589 T3 ES2626589 T3 ES 2626589T3
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Ingo Assmann
Thilo Müller
Tim Neuberg
Michael STÖBE
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Siemens AG
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Abstract

Turbina de vapor (1) que incluye una carcasa de turbina (2) con una pared exterior (3), un árbol de la turbina (5) apoyado en la carcasa de turbina (2) tal que puede girar alrededor de un eje de la turbina (4), una primera turbina parcial (10), al menos una segunda turbina parcial (20), que está dispuesta detrás de la primera turbina parcial (10) en la dirección axial del eje de la turbina (5), discurriendo la dirección de expansión (30) del vapor (40) conducido a través de la turbina de vapor (1) desde la primera turbina parcial (10) hasta la segunda turbina parcial (20), en la que entre la primera turbina parcial (10) y la segunda turbina parcial (20) está dispuesta, de manera resistente al giro, una cubierta de estanqueidad (6) en la carcasa de la turbina (2), en particular en el lado interior (7) de la pared exterior (3), la cual está configurada impermeabilizada mediante elementos de estanqueidad (8) respecto al eje de la turbina (5), - en la que en la primera turbina parcial (10) está dispuesta, en el lado interior (7) de la pared exterior (3) una primera carcasa interior (11) con simetría de rotación alrededor del eje de la turbina (5) e impermeabilizada respecto al mismo, presentando la primera carcasa interior (11) una primera zona de estanqueidad (12) perpendicular o aproximadamente perpendicular al eje de la turbina (4), que divide la primera turbina parcial (10) respecto a la dirección de expansión (30) en una parte anterior (14) y una parte posterior (15) y presentando una primera zona de álabes (13) paralela o aproximadamente paralela al eje de la turbina (4), - y en la que en la pared interior de la primera zona de álabes (13) orientada al eje de la turbina (5) está dispuesto un primer conjunto de álabes de guía (16) y en el eje de la turbina (5) está dispuesto un primer conjunto de álabes móviles (17) que se corresponde con el primer conjunto de álabes de guía (16), caracterizado porque - en la segunda turbina parcial (20) está dispuesta en el lado interior (7) de la pared exterior (3) una segunda carcasa interior (21) con simetría de rotación alrededor del eje de la turbina (5) e impermeabilizada respecto al mismo, presentando la segunda carcasa interior (21) una segunda zona de estanqueidad (22) perpendicular o aproximadamente perpendicular al eje de la turbina (4), que divide la segunda turbina parcial (20), respecto a la dirección de expansión (30), en una parte anterior (24) y una parte posterior (25) y que presenta una segunda zona de álabes (23) paralela o aproximadamente paralela al eje de la turbina (4), - porque en la pared interior de la segunda zona de álabes (23) orientada al eje de la turbina (5), está dispuesto un segundo conjunto de álabes de guía (26) y en el eje de la turbina (5) está dispuesto un segundo conjunto de álabes móviles (27), que se corresponde con el segundo conjunto de álabes de guía (26), - porque las zonas de álabes (13, 23) de la carcasa interior (11, 21) se extienden en cada caso en sentido contrario al de expansión (30), alejándose de las correspondientes zonas de estanqueidad (12, 22), - porque a través de al menos una tubería de vapor vivo (41) puede conducirse vapor vivo (42) a través de la pared exterior (3) de la carcasa de la turbina (2) y de la primera zona de álabes (13) de la primera carcasa interior (11) hasta la zona situada entre la primera zona de álabes (13) y la primera zona de estanqueidad (12), el eje de la turbina (5) y el primer conjunto de álabes (16, 17), - porque las zonas de estanqueidad (12, 22) presentan en la zona orientada a la pared exterior (3) respectivas aberturas (18, 28), a través de las cuales puede llegar el vapor (40) desde la respectiva parte anterior (14, 24) a la correspondiente parte posterior (15, 25) de las turbinas parciales (10, 20), - porque a través de al menos una primera tubería de vapor intermedio (43) en la pared exterior (3) puede extraerse vapor frío (44) desde la parte posterior (15) de la primera turbina parcial (10), - porque a través de al menos una segunda tubería de vapor intermedio (45) puede conducirse vapor sobrecalentado (46) a través de la pared exterior (3) de la carcasa de la turbina (2) y de la segunda zona de álabes (23) de la segunda carcasa interior (21) a la zona entre la segunda zona de álabes (23) y la segunda zona de estanqueidad (22), el eje de la turbina (5) y el segundo conjunto de álabes (26, 27) y - porque a través de al menos una tubería de salida del vapor (47) en la pared exterior (3) puede extraerse vapor de escape (48) de la parte posterior (25) de la segunda turbina parcial (20) hacia fuera de la carcasa de la turbina (2).

Description

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TURBINA DE VAPOR DESCRIPCION
La presente invencion se refiere a una turbina de vapor.
En centrales termicas de vapor se utiliza vapor para el funcionamiento de turbinas de vapor como medio de trabajo. El vapor de agua que se encuentra bajo presion se genera en una caldera de vapor y fluye a traves de tubenas hasta introducirse en la turbina de vapor. En la turbina de vapor se transforma la energfa previamente absorbida por el medio de trabajo en energfa de movimiento. Mediante la energfa de movimiento se acciona por ejemplo un generador, que transforma la potencia mecanica generada en potencia electrica. A continuacion fluye el vapor expandido y enfriado hasta un condensador, donde el mismo se condensa, transmitiendo calor en un intercambiador de calor y se conduce como agua lfquida a traves de una bomba de nuevo a la caldera de vapor para el calentamiento, evaporacion y subsiguiente sobrecalentamiento. Para alcanzar rendimientos elevados, llegando al maximo posible, en el proceso de fuerza del vapor, evoluciona el proceso de fuerza del vapor hacia parametros del vapor vivo cada vez mas altos. Debido a estos elevados parametros del vapor vivo, se desplaza el punto de condensacion de la instalacion hacia abajo hasta la zona del vapor humedo y con ello de una condensacion parcial.
Las instalaciones de turbina de vapor usuales para alcanzar los maximos rendimientos presentan al menos una parte de alta presion. Adicionalmente pueden utilizarse una parte de media presion y una o varias partes de baja presion. En la parte de baja presion desciende la temperatura del vapor muy fuertemente, con lo que se produce una condensacion parcial del vapor. Pero la parte de baja presion es muy sensible en lo referente al contenido en humedad del vapor. Cuando alcanza el vapor en la parte de baja presion de la turbina una proporcion de humedad de aprox. 8 al 10%, han de tomarse medidas que reduzcan el contenido en humedad del vapor antes de la entrada en la parte de baja presion y durante la expansion a continuacion en la misma hasta un valor admisible. Una de estas medidas pueden ser la aplicacion de un recalentamiento intermedio adicional y/o un secado del vapor. Con esta medida se recalienta de nuevo el vapor en una etapa intermedia y con ello aumenta a la vez del rendimiento del proceso de fuerza del vapor.
Para el secado del vapor/recalentamiento intermedio se extrae por completo el flujo masico de vapor de la turbina antes de la entrada en la parte de media presion y/o de baja presion y se conduce de nuevo a la caldera de vapor. En el recalentamiento intermedio se eleva la temperatura del vapor por lo general de nuevo hasta la temperatura del vapor vivo, con lo que desciende el contenido en humedad en el punto final de expansion. A continuacion se conduce el vapor de nuevo a la instalacion de turbina. Sin un tal recalentamiento intermedio no puede operar la instalacion de turbina de vapor permanentemente con presiones de vapor de escape mmimas (aprox. 50,... 25 mbar), ya que las gotas de agua condensada chocan con los alabes giratorios de la turbina y originan asf danos en el conjunto de alabes.
En instalaciones de turbina de vapor de varias carcasas puede realizarse entre las distintas turbinas parciales un tal recalentamiento intermedio/secado del vapor de agua.
Una tal instalacion de turbina de vapor de varias carcasas se da a conocer por ejemplo en el documento US 3 206 166 A.
Las propiedades en cuanto a resistencia del material de la carcasa en la zona de admision de la turbina quedan fuertemente debilitadas al estar muy caliente el vapor, por lo que el mismo no puede contrarrestar las presiones reinantes en el interior. Un engrosamiento de la pared de la carcasa solo es posible en determinadas condiciones, ya que cuando las carcasas son muy gruesas se presentan en la pared de la carcasa tensiones termicas inadmisiblemente altas, debido a variaciones de la temperatura. En la zona del sometimiento al vapor recalentado en una etapa intermedia reinan las mismas temperaturas, por lo que tambien aqm se debilita fuertemente el material de la carcasa. Por ello se diferencian las instalaciones de turbinas con recalentamiento intermedio de instalaciones tradicionales en dos puntos durante la evolucion de la expansion que estan amenazados por temperaturas extremadamente altas.
En una turbina de vapor de una sola carcasa con recalentamiento intermedio se conduce en dos puntos vapor fuertemente sobrecalentado a la turbina. Entonces se somete la carcasa exterior de la turbina a fuertes solicitaciones termicas debido a las temperaturas y presiones que se presentan.
Las turbinas de vapor con recalentamiento intermedio bien se han realizado hasta ahora como instalaciones de turbinas de dos carcasas o bien se utilizaron parametros de vapor inferiores, con lo que la carcasa exterior de la turbina, de una sola cubierta, no se sometfa a sobrecargas.
No obstante, los parametros que necesariamente se presentan se encuentran a menudo por encima de los parametros que son posibles en la carcasa de turbina de una sola cubierta.
Partiendo de la problematica antes descrita relativa a turbinas de vapor, tema la invencion el objetivo de reducir la carga, en particular la carga por temperatura y la carga por presion, de una carcasa exterior de turbina correspondiente a una turbina de vapor.
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Este objetivo se logra mediante una turbina de vapor con las caractensticas de la reivindicacion independiente 1. Otras caractensticas y detalles de la invencion resultan de las reivindicaciones dependientes, de la descripcion y de los dibujos.
Es decir, el objetivo de la invencion se logra mediante una turbina de vapor con una carcasa de turbina con una pared exterior, un arbol de la turbina apoyado en la carcasa de turbina tal que puede girar alrededor de un eje de la turbina, una primera turbina parcial, al menos una segunda turbina parcial, que esta dispuesta detras de la primera turbina parcial en la direccion axial del eje de la turbina, discurriendo la direccion de expansion del vapor conducido a traves de la turbina de vapor desde la primera turbina parcial hasta la segunda turbina parcial. La primera turbina parcial esta configurada con preferencia como turbina parcial de alta presion, la segunda turbina parcial esta configurada con preferencia como turbina parcial de media presion y/o como turbina parcial de baja presion. La turbina parcial de baja presion puede estar realizada tambien como carcasa de turbina adyacente adicional (de varios flujos). Si por ejemplo estan previstas dos segundas turbinas parciales, entonces lleva la primera turbina parcial a continuacion con preferencia una turbina parcial de media presion y esta lleva a continuacion con preferencia una o varias turbinas parciales de baja presion.
La turbina de vapor se caracteriza por las siguientes caractensticas:
- Entre la primera turbina parcial y la segunda turbina parcial esta dispuesta, de manera resistente al giro, una cubierta de estanqueidad adicional, denominada tambien pared separadora, en la carcasa de la turbina, en particular en el lado interior de la carcasa exterior de la turbina. La cubierta de estanqueidad esta impermeabilizada mediante elementos de estanqueidad, por ejemplo juntas de burlete o juntas de laberinto, respecto al eje de la turbina.
- En la primera turbina parcial esta dispuesta en el lado interior de la pared exterior, es decir, en el lado de la pared exterior orientado hacia el eje de la turbina, una primera carcasa interior con simetna de rotacion alrededor del eje de la turbina e impermeabilizada respecto al misma. La primera carcasa interior presenta una primera zona de estanqueidad. La primera zona de estanqueidad divide la primera turbina parcial respecto a la direccion de expansion en una parte anterior y una parte posterior. Ademas presenta la primera carcasa interior una primera zona de alabes paralela o aproximadamente paralela al eje de la turbina.
- En la pared interior de la primera zona de alabes orientada al eje de la turbina esta dispuesto un primer conjunto de alabes de grna. En el eje de la turbina esta dispuesto un primer conjunto de alabes moviles que se corresponde con el primer conjunto de alabes de grna. El primer conjunto de alabes de grna y el primer conjunto de alabes moviles constituyen un primer tambor de alabeado.
- En la segunda turbina parcial esta dispuesta en el lado interior de la pared exterior una segunda carcasa interior con simetna de rotacion alrededor del eje de la turbina e impermeabilizada respecto a al mismo. La segunda carcasa interior presenta una segunda zona de estanqueidad, que divide la segunda turbina parcial, respecto a la direccion de expansion, en una parte anterior y una parte posterior. Ademas presenta la segunda carcasa interior una segunda zona de alabes.
- En la pared interior de la segunda zona de alabes de la segunda carcasa interior orientada al eje de la turbina,
esta dispuesto un segundo conjunto de alabes de grna. En el eje de la turbina esta dispuesto
correspondientemente un segundo conjunto de alabes moviles, que se corresponde con el segundo conjunto de alabes de grna. El segundo conjunto de alabes de grna y el segundo conjunto de alabes moviles constituyen un segundo tambor de alabeado.
- Las zonas de alabes de la carcasa interior se extienden en cada caso en sentido contrario al de expansion, alejandose de las correspondientes zonas de estanqueidad. Esto significa que la primera zona de alabes de la primera carcasa interior se extiende saliendo del lado de la primera zona de estanqueidad de la primera carcasa interior que esta situada en el lado opuesto a la cubierta de estanqueidad.
- La turbina de vapor presenta al menos una tubena de vapor vivo, mediante la cual puede conducirse el vapor
vivo desde fuera de la carcasa de la turbina a traves de la pared exterior de la carcasa de la turbina y a traves
de la primera zona de alabes de la primera carcasa interior hasta la zona situada entre la primera zona de
alabes y la primera zona de estanqueidad, el eje de la turbina y el primer conjunto de alabes. La pared exterior y la primera zona de alabes presentan aberturas para la conexion de la tubena de vapor vivo. La tubena de vapor vivo esta fijada a la primera carcasa interior. La tubena de vapor vivo se conduce, impermeabilizada, a traves de la abertura de la pared exterior de la carcasa de la turbina.
La carcasa interior puede esta unida con la carcasa de la turbina mediante nervios. Puede pensarse en configurar la carcasa interior de una sola pieza, en particular monoltticamente, con la carcasa de la turbina.
- Las zonas de estanqueidad presentan en la zona orientada a la pared exterior respectivas aberturas, a traves de las cuales puede llegar el vapor desde la respectiva parte anterior a la correspondiente parte posterior de las turbinas parciales. Esto significa que las aberturas estan dispuestas en la zona radialmente exterior de las zonas de estanqueidad de la carcasa interior, proximas a la pared exterior de la carcasa de la turbina.
- En la pared exterior de la carcasa de la turbina, en la zona de la parte posterior de la primera turbina parcial, esta prevista al menos una primera abertura para el vapor intermedio, en la que esta situada una tubena de vapor intermedio. A traves de esta tubena de vapor intermedio puede extraerse vapor "enfriado" desde la parte posterior de la primera turbina parcial y conducirse a un sobrecalentador situado exteriormente.
- Ademas esta prevista otra abertura de vapor intermedio en la pared exterior de la carcasa de la turbina. La misma esta situada en la zona de la segunda carcasa interior en la pared exterior. A traves de una segunda tubena de vapor intermedio, que se conduce a traves de la abertura de vapor intermedio, puede conducirse
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vapor sobrecalentado a traves de la pared exterior de la carcasa de la turbina y a traves de la segunda zona de alabes de la segunda carcasa interior a la zona entre la segunda zona de alabes y la segunda zona de estanqueidad, el eje de la turbina y el segundo conjunto de alabes. El vapor sobrecalentado viene del sobrecalentador situado exteriormente.
- Ademas esta prevista al menos una abertura de salida del vapor o bien una tubena de salida del vapor en la pared exterior de la carcasa de la turbina. A traves de la tubena de salida del vapor puede extraerse vapor de escape de la parte posterior de la segunda turbina parcial hacia fuera de la carcasa de la turbina.
En una tal turbina de vapor con recalentamiento intermedio se conduce en dos puntos vapor fuertemente sobrecalentado a la turbina de vapor.
La turbina de vapor esta realizada con dos cubiertas, mediante ambas carcasas interiores en la zona de la introduccion del vapor vivo y del vapor sometido a recalentamiento intermedio. Es decir, en la carcasa de la turbina esta alojada en la primera turbina parcial una primera carcasa interior y en la segunda turbina parcial situada a continuacion una segunda carcasa interior. La primera carcasa interior protege la carcasa de la turbina, en particular la pared posterior de la carcasa de la turbina, de las elevadas temperaturas del vapor vivo entrante. La segunda carcasa interior protege la carcasa de la turbina, en particular la pared interior de la carcasa de la turbina, de las elevadas temperaturas del vapor sometido a recalentamiento intermedio. A la vez se divide la cafda de presion en dos etapas de presion y posibilita asf parametros de vapor muy elevados en las carcasas interiores.
La segunda carcasa interior situada en la zona de la entrada del vapor sometido a recalentamiento intermedio es un componente estructural propio, que esta separado de la primera carcasa interior en la zona de la admision de vapor vivo. Con ello es posible configurar variable el interior de la turbina y la evolucion de la expansion y disponer ambas carcasas interiores en direccion contraria a la direccion principal de expansion, con lo que el empuje puede compensarse casi por completo en la turbina de vapor.
Ademas, mediante la disposicion y configuracion de ambas carcasas interiores, estan banadas las mismas por todos lados por respectivas grandes cantidades de vapor y aseguran asf un campo de temperaturas uniforme. Asf, mediante una distribucion uniforme de las temperaturas en la pared exterior de la carcasa de la turbina, puede minimizarse el curvado de la misma.
Una ventaja especial resulta de la colocacion libre de la carcasa interior, ya que con ello puede optimizarse el sistema de estanqueidad de la turbina para lograr unas perdidas mmimas por fugas. Al tener la misma orientacion la direccion de expansion de ambas carcasas interiores, es necesaria la cubierta de estanqueidad entre la primera turbina parcial y la segunda turbina parcial. Esta junta de estanqueidad se somete a una carga exclusivamente mediante la diferencia de presion entre la tubena fna y la tubena caliente hacia y desde el recalentamiento intermedio respectivamente. En la zona de la cubierta de estanqueidad no resulta por lo tanto practicamente ninguna fuga.
En la direccion de expansion del vapor se encuentra en la turbina de vapor, en la primera turbina parcial, la primera carcasa interior. En esta entra el vapor vivo a traves de la tubena de vapor vivo. El primer conjunto de alabes puede presentar varios tambores de alabeado. Un tambor de alabeado presenta en cada caso un conjunto de alabes de grna y un conjunto de alabes moviles. El vapor vivo se expande en contra de la direccion principal de expansion del vapor a traves de la turbina de vapor. De ello resultan dos efectos positivos. Primeramente se enfna la primera carcasa interior mediante el vapor mas fno que fluye alrededor y se reduce el empuje total de la turbina, ya que en esta zona se establece un empuje contrapuesto. Tras la carcasa interior puede disponerse en la parte posterior de la primera turbina parcial adicionalmente otro conjunto de alabes del tambor. A continuacion se interrumpe la evolucion de la expansion mediante la cubierta de estanqueidad. El vapor fno del recalentamiento intermedio de la parte posterior de la primera turbina parcial se conduce por completo hacia fuera de la turbina y se sobrecalienta de nuevo en el sobrecalentador, en particular en una caldera de vapor. A continuacion fluye el vapor sobrecalentado por la segunda turbina parcial, retornando a la turbina de vapor. En este lugar el vapor esta muy caliente, con lo que se sobrepasanan los lfmites de la resistencia de una carcasa de turbina de una sola cubierta. Por ello se introduce el vapor hasta el interior de la segunda carcasa interior. En esta segunda carcasa interior se expande el vapor sobrecalentado hasta que el mismo ha alcanzado una temperatura admisible para la carcasa de la turbina, en particular para la pared exterior de la carcasa de la turbina.
Mediante la expansion del vapor vivo en el primer conjunto de alabes dentro de la primera carcasa interior y la expansion del vapor sobrecalentado en el segundo conjunto de alabes dentro de la segunda carcasa interior, son en cada caso la presion y la temperatura de la zona entre las carcasas interiores y la pared exterior de la carcasa de la turbina inferiores a las de dentro de la carcasa interior. Debido a ello se somete la carcasa exterior de la turbina a una carga inferior. De esta manera queda asegurado que la carcasa de la turbina o bien la pared exterior de la carcasa de la turbina no se curva o se curva poco durante el funcionamiento de la turbina de vapor. Debido a la disposicion y a la configuracion especial de la carcasa interior y del alabeado en las carcasas interiores, se logra que en la direccion de expansion, delante y detras de la cubierta de estanqueidad, no reinen una presion y temperatura extremas, por lo que las fugas a traves de los elementos de estanqueidad de la cubierta de estanqueidad son pequenas.
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La segunda carcasa interior con el segundo conjunto de alabes se utiliza, como la primera carcasa interior con el primer conjunto de alabes, en contra de la direccion de expansion del vapor. De ello resultan los mismos efectos positivos que en la primera carcasa interior, es decir, un mejor enfriamiento del lado exterior de la segunda carcasa interior y del lado interior de la pared exterior de la carcasa de la turbina, asf como una compensacion del empuje. Puesto que los efectos de compensacion del empuje se suman, se refuerza considerablemente el efecto, lo cual repercute positivamente en cuanto a perdidas en los cojinetes y en cuanto al tamano de una parte de baja presion que puede utilizarse opcionalmente situada a continuacion en la direccion de expansion en la carcasa de la turbina.
La segunda carcasa interior se enfna mediante el vapor que la bana.
Mediante la utilizacion de ambas carcasas interiores, puede realizarse una turbina de vapor que normalmente tiene en su totalidad dos cubiertas con una carcasa de turbina que en gran parte tiene una sola cubierta. De esta manera se reduce considerablemente el coste de diseno y realizacion de la turbina de vapor. Si a continuacion de la parte de media presion, es decir, de la segunda turbina parcial, se coloca una parte de baja presion, es posible, debido a ambas carcasas interiores, disponer de una instalacion de turbina de condensacion completa con recalentamiento intermedio dentro de una unica carcasa de turbina.
Fuera de la carcasa de la turbina de vapor se coloca un sobrecalentador, configurado para sobrecalentar el vapor "fno" que sale de la primera tubena de vapor intermedio y para poder transmitir el vapor sobrecalentado en el sobrecalentador hacia la segunda tubena de vapor intermedio.
Para lograr una expansion del vapor especialmente buena en la primera turbina parcial, puede estar previsto con preferencia en una turbina de vapor disponer en la parte posterior de la primera turbina parcial al menos un tercer conjunto de alabes, con un conjunto de alabes de grna en el lado interior de la pared exterior y el correspondiente conjunto de alabes moviles en el eje de la turbina. Este tercer conjunto de alabes no esta situado entre la pared interior de la zona de los alabes de la primera carcasa interior y el eje de la turbina, sino entre la pared exterior de la carcasa de la turbina y el eje de la turbina.
Mediante la disposicion en el mismo sentido de la carcasa interior, es decir, de las zonas de alabes de la carcasa interior y la cubierta de estanqueidad adicional, puede instalarse el tercer conjunto de alabes entre la primera carcasa interior y la cubierta de estanqueidad. Este tercer conjunto de alabes descarga igualmente la cubierta de estanqueidad. La posibilidad de insertar otro conjunto de alabes adicional, existe desde luego solo dentro del marco de los parametros que pueden dominarse tecnicamente de la zona de la carcasa de una sola cubierta.
Ademas, puede estar previsto en una turbina de vapor que en la parte posterior de la segunda turbina parcial este dispuesto un cuarto conjunto de alabes, con un conjunto de alabes de grna en el lado interior de la pared exterior y el correspondiente conjunto de alabes moviles en el eje de la turbina. Tambien mediante este conjunto de alabes adicional puede realizarse de nuevo una expansion adicional del vapor conducido a traves de la turbina de vapor. De esta manera puede reducirse aun mas en esta zona la carga sobre la carcasa de la turbina. Por lo tanto ofrece ventajas una turbina de vapor en la que en la parte posterior de la segunda turbina parcial o a continuacion de la parte posterior de la segunda turbina parcial en la direccion de expansion esta dispuesta una tercera turbina parcial, en particular una turbina parcial de baja presion.
Con preferencia puede estar previsto en una turbina de vapor que la primera turbina parcial sea una turbina parcial de alta presion y la segunda turbina parcial una turbina parcial de media presion o una turbina parcial de baja presion.
Para evitar fugas en las carcasas interiores, estan impermeabilizadas las zonas de estanqueidad de la carcasa interior mediante elementos de estanqueidad frente al eje de la turbina. Esto puede realizarse por ejemplo mediante burletes de junta o juntas de laberinto.
La presente invencion se describira mas en detalle en base a las figuras de los dibujos adjuntos. Se muestra respectivamente de forma esquematica en:
figura 1 la evolucion del vapor en una primera forma de realizacion de una turbina de vapor de acuerdo con la invencion,
figura 2 tubenas de vapor a traves de la carcasa de turbina de la turbina de vapor de la figura 1, figura 3 la evolucion del vapor en una segunda forma de realizacion de una turbina de vapor de acuerdo con la invencion y
figura 4 tubenas de vapor a traves de la carcasa de turbina de la turbina de vapor de la figura 2.
En las figuras 1 a 4 se han dotado los elementos que tienen la misma funcion y forma de actuacion en cada caso de las mismas referencias.
En la figura 1 se representa esquematicamente la evolucion del vapor 40 en una primera forma de realizacion de una turbina de vapor 1 de acuerdo con la invencion. El vapor vivo 42 fluye desde fuera de la carcasa de la turbina 2 a traves de una tubena de vapor vivo 41 hasta el interior de la primera carcasa interior 11. La primera carcasa interior 11 esta situada en la primera turbina parcial 10, que con preferencia es una parte de alta presion. La primera carcasa exterior 11 presenta una primera zona de estanqueidad 12 y una primera zona de alabes 13. La primera
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zona de estanqueidad 12 se extiende perpendicularmente al eje de la turbina 4. Entonces divide la primera zona de estanqueidad la primera turbina parcial 10 en una parte anterior 14 y una parte posterior 15. La primera zona de alabes 13 se extiende en paralelo al eje de la turbina 4 en direccion contraria a la de la expansion principal 30 del vapor 40 a traves de la turbina de vapor 1 partiendo de la primera zona de estanqueidad 12. En el lado de la primera zona de alabes 13 orientado al eje de la turbina 5, esta dispuesto un primer conjunto de alabes de grna 16. En correspondencia con el mismo, esta dispuesto un primer conjunto de alabes moviles 17, configurado correspondientemente, en el eje de la turbina 5. El primer conjunto de alabes de grna 16 y el primer conjunto de alabes moviles 17 forman conjuntamente un primer alabeado o tambor de alabeado. El vapor vivo 42 que fluye entrando en la primera carcasa interior 11 se conduce a traves del primer grupo de alabes 16, 17, es decir, en contra de la direccion de expansion 30 del vapor 40 propiamente dicha. Entonces se expande el vapor vivo 42. La presion y la temperatura del vapor vivo descienden en el primer grupo de alabes 16, 17, con lo que en la parte anterior 16 de la primera turbina parcial 10 la presion y la temperatura son inferiores a las que reinan antes de la expansion a traves del primer grupo de alabes 16, 17. El vapor expandido 40 fluye a traves de la primera carcasa interior 11 por completo y de esta manera la refrigera. La carga de la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2 es igualmente reducida, debido a la expansion del vapor vivo 42 dentro de la primera carcasa interior 11. El vapor vivo expandido fluye por el lado exterior a lo largo de la primera zona de alabes 13 y se conduce a traves de aberturas 18 de la primera zona de estanqueidad 12 o bien a traves de aberturas 18 entre la primera zona de estanqueidad 12 y la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2 hacia la parte posterior 15 de la primera turbina parcial 10. En esta parte posterior 15 se ha enfriado el vapor 40 y se ha reducido la presion del vapor 40.
La primera turbina parcial 10 esta separada mediante una cubierta de estanqueidad 6 de la segunda turbina parcial 20. La cubierta de estanqueidad 6 se extiende entre la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2 y el eje de la turbina 5. Al respecto esta impermeabilizada la cubierta de estanqueidad 6 mediante elementos de estanqueidad 8 respecto al eje de la turbina 5. El vapor enfriado, expandido 44 se conduce desde la parte posterior 15 a traves de una primera tubena de vapor intermedio 43 a traves de la carcasa de una turbina 2 hacia fuera hasta un sobrecalentador externo (vease al respecto la figura 2). En el sobrecalentador 50 se sobrecalienta el vapor y se conduce de nuevo a la segunda turbina parcial 20. Es decir, el vapor sobrecalentado 46 se conduce a traves de una segunda tubena del vapor intermedio a traves de la carcasa de la turbina 2 hasta el interior de la segunda carcasa interior 21 dispuesta en la segunda turbina parcial 10. Dentro de la segunda carcasa interior 21 esta previsto el segundo grupo de alabes 26, 27. La segunda carcasa interior 21 tiene una estructura similar o igual a la de la primera carcasa interior 11. Una segunda zona de estanqueidad 22 de la segunda carcasa interior 21 se extiende perpendicularmente al eje de la turbina 4. En la segunda zona de estanqueidad 22 esta dispuesta una segunda zona de alabes 23, que se extiende desde la misma, en contra de la direccion principal de expansion 30 del vapor 40, a traves de la turbina de vapor 1. El vapor sobrecalentado 46 se expande a traves del segundo grupo de alabes 26, 27 y de la parte delantera 24 de la segunda turbina parcial 20. La segunda zona de estanqueidad 22 de la segunda carcasa interior separa la parte anterior 24 de la parte posterior 25. El vapor expandido 40 enfna tanto la segunda carcasa interior 21 como tambien la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2. De esta manera se reducen las cargas sobre la carcasa de la turbina 2 de una sola cubierta. A traves de aberturas 28 en la segunda zona de estanqueidad 22, o bien a traves de aberturas entre la segunda zona de estanqueidad 22 y la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2, llega el vapor expandido 40 a la parte posterior 25 de la segunda turbina parcial 20. Desde allf puede evacuarse el vapor de escape enfriado, humedo 48 a traves de una tubena de salida del vapor 47 hacia fuera de la carcasa de la turbina.
Mediante la configuracion y disposicion especial de ambas carcasas interiores 11, 21 puede compensarse casi por completo el empuje en la turbina de vapor 1.
La primera carcasa interior 11 se enfna mediante el vapor mas fno 40 que la bana y se reduce el empuje total de la turbina de vapor 1, ya que en esta zona se establece un empuje contrapuesto. Tras la primera carcasa interior 11 puede disponerse en la parte posterior 15 de la primera turbina parcial 10 adicionalmente otro alabeado de tambor con un conjunto de alabes de grna 60 y un conjunto de alabes moviles 61. De esta manera se sigue expandiendo el vapor 40. A continuacion se interrumpe la evolucion de la expansion mediante la cubierta de estanqueidad 6. El vapor fno del recalentamiento intermedio 44 de la parte posterior 15 de la primera turbina parcial 10 se conduce por completo hacia fuera de la turbina 1 y se sobrecalienta de nuevo en el sobrecalentador 50. A continuacion fluye el vapor sobrecalentado 46 de retorno entrando en la segunda turbina parcial 20 en la turbina de vapor 1. En este lugar el vapor 46 esta muy caliente. Por ello se introduce el vapor sobrecalentado 46 en la segunda carcasa interior 21. En esta segunda carcasa interior 21 se expande el vapor sobrecalentado 46 hasta que el mismo alcanza una temperatura admisible para la carcasa de la turbina 2, en particular para la pared exterior 3 de la carcasa de la turbina 2. En la parte posterior 25 de la segunda turbina parcial 20 puede disponerse adicionalmente otro grupo de alabes 70, 71 (vease al respecto las figuras 3 y 4). Los mismos pueden disponerse entre la pared exterior 3 y el eje de la turbina 5.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
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    30
    35
    40
    45
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    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Turbina de vapor (1) que incluye una carcasa de turbina (2) con una pared exterior (3), un arbol de la turbina (5)
    apoyado en la carcasa de turbina (2) tal que puede girar alrededor de un eje de la turbina (4), una primera turbina parcial (10), al menos una segunda turbina parcial (20), que esta dispuesta detras de la primera turbina parcial (10) en la direccion axial del eje de la turbina (5), discurriendo la direccion de expansion (30) del vapor (40) conducido a traves de la turbina de vapor (1) desde la primera turbina parcial (10) hasta la segunda turbina parcial (20),
    en la que entre la primera turbina parcial (10) y la segunda turbina parcial (20) esta dispuesta, de manera resistente al giro, una cubierta de estanqueidad (6) en la carcasa de la turbina (2), en particular en el lado interior (7) de la pared exterior (3), la cual esta configurada impermeabilizada mediante elementos de estanqueidad (8) respecto al eje de la turbina (5),
    - en la que en la primera turbina parcial (10) esta dispuesta, en el lado interior (7) de la pared exterior (3) una primera carcasa interior (11) con simetna de rotacion alrededor del eje de la turbina (5) e impermeabilizada respecto al mismo, presentando la primera carcasa interior (11) una primera zona de estanqueidad (12) perpendicular o aproximadamente perpendicular al eje de la turbina (4), que divide la primera turbina parcial (10) respecto a la direccion de expansion (30) en una parte anterior (14) y una parte posterior (15) y presentando una primera zona de alabes (13) paralela o aproximadamente paralela al eje de la turbina (4),
    - y en la que en la pared interior de la primera zona de alabes (13) orientada al eje de la turbina (5) esta dispuesto un primer conjunto de alabes de grna (16) y en el eje de la turbina (5) esta dispuesto un primer conjunto de alabes moviles (17) que se corresponde con el primer conjunto de alabes de grna (16),
    caracterizado porque
    - en la segunda turbina parcial (20) esta dispuesta en el lado interior (7) de la pared exterior (3) una segunda carcasa interior (21) con simetna de rotacion alrededor del eje de la turbina (5) e impermeabilizada respecto al mismo, presentando la segunda carcasa interior (21) una segunda zona de estanqueidad (22) perpendicular o aproximadamente perpendicular al eje de la turbina (4), que divide la segunda turbina parcial (20), respecto a la direccion de expansion (30), en una parte anterior (24) y una parte posterior (25) y que presenta una segunda zona de alabes (23) paralela o aproximadamente paralela al eje de la turbina (4),
    - porque en la pared interior de la segunda zona de alabes (23) orientada al eje de la turbina (5), esta dispuesto un segundo conjunto de alabes de grna (26) y en el eje de la turbina (5) esta dispuesto un segundo conjunto de alabes moviles (27), que se corresponde con el segundo conjunto de alabes de grna (26),
    - porque las zonas de alabes (13, 23) de la carcasa interior (11, 21) se extienden en cada caso en sentido contrario al de expansion (30), alejandose de las correspondientes zonas de estanqueidad (12, 22),
    - porque a traves de al menos una tubena de vapor vivo (41) puede conducirse vapor vivo (42) a traves de la pared exterior (3) de la carcasa de la turbina (2) y de la primera zona de alabes (13) de la primera carcasa interior (11) hasta la zona situada entre la primera zona de alabes (13) y la primera zona de estanqueidad (12), el eje de la turbina (5) y el primer conjunto de alabes (16, 17),
    - porque las zonas de estanqueidad (12, 22) presentan en la zona orientada a la pared exterior (3) respectivas aberturas (18, 28), a traves de las cuales puede llegar el vapor (40) desde la respectiva parte anterior (14, 24) a la correspondiente parte posterior (15, 25) de las turbinas parciales (10, 20),
    - porque a traves de al menos una primera tubena de vapor intermedio (43) en la pared exterior (3) puede extraerse vapor fno (44) desde la parte posterior (15) de la primera turbina parcial (10),
    - porque a traves de al menos una segunda tubena de vapor intermedio (45) puede conducirse vapor sobrecalentado (46) a traves de la pared exterior (3) de la carcasa de la turbina (2) y de la segunda zona de alabes (23) de la segunda carcasa interior (21) a la zona entre la segunda zona de alabes (23) y la segunda zona de estanqueidad (22), el eje de la turbina (5) y el segundo conjunto de alabes (26, 27) y
    - porque a traves de al menos una tubena de salida del vapor (47) en la pared exterior (3) puede extraerse vapor de escape (48) de la parte posterior (25) de la segunda turbina parcial (20) hacia fuera de la carcasa de la turbina (2).
  2. 2. Turbina de vapor (1) de acuerdo con la reivindicacion 1,
    caracterizada porque en la parte posterior (15) de la primera turbina parcial (10) esta situado al menos un tercer conjunto de alabes con un conjunto de alabes de grna (60) en el lado interior (7) de la pared exterior (3) y el correspondiente conjunto de alabes moviles (61) en el eje de la turbina (5).
  3. 3. Turbina de vapor (1) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2,
    caracterizada porque en la parte posterior (25) de la segunda turbina parcial (20) esta dispuesto un cuarto conjunto de alabes con un conjunto de alabes de grna (70) en el lado interior (7) de la pared exterior (3) y el correspondiente conjunto de alabes moviles (71) en el eje de la turbina (5).
  4. 4. Turbina de vapor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
    caracterizada porque en la parte posterior (25) de la segunda turbina parcial (20) o a continuacion de la parte posterior (25) de la segunda turbina parcial (20) en la direccion de expansion (30) esta dispuesta una tercera turbina parcial, en particular una turbina parcial de baja presion.
  5. 5. Turbina de vapor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
    caracterizada porque la primera turbina parcial (10) es una turbina parcial de alta presion y la segunda turbina parcial (20) una turbina parcial de media presion o una turbina parcial de baja presion.
  6. 6. Turbina de vapor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
    5 caracterizada porque las zonas de estanqueidad (12, 22) estan impermeabilizadas mediante elementos de
    estanqueidad frente al eje de la turbina (5).
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