WO2016026880A1 - Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine - Google Patents

Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine Download PDF

Info

Publication number
WO2016026880A1
WO2016026880A1 PCT/EP2015/068991 EP2015068991W WO2016026880A1 WO 2016026880 A1 WO2016026880 A1 WO 2016026880A1 EP 2015068991 W EP2015068991 W EP 2015068991W WO 2016026880 A1 WO2016026880 A1 WO 2016026880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
steam turbine
inner housing
thrust balance
medium
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/068991
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Walkenhorst
Uwe Zander
Armin De Lazzer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PL15750771T priority Critical patent/PL3155226T3/pl
Priority to RU2017108809A priority patent/RU2655068C1/ru
Priority to KR1020177007136A priority patent/KR101949058B1/ko
Priority to CN201580044345.XA priority patent/CN106574502B/zh
Priority to US15/503,552 priority patent/US10436030B2/en
Priority to JP2017509668A priority patent/JP6416382B2/ja
Priority to EP15750771.6A priority patent/EP3155226B1/de
Priority to BR112017002944A priority patent/BR112017002944A2/pt
Publication of WO2016026880A1 publication Critical patent/WO2016026880A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/02—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid characterised by having one fluid flow in one axial direction and another fluid flow in the opposite direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F05D2240/56—Brush seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine (1) mit einer Kühlungsmöglichkeit, bei der Dampf aus dem Strömungskanal entnommen wird, der den Schubausgleichzwischenboden (16) kühlt und mit ein wenig Frischdampf vermischt und dem Strömungskanal wieder zugeführt wird.

Description

Beschreibung
Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine umfassend ein Innen¬ gehäuse und ein Außengehäuse sowie einen Rotor, der innerhalb des Innengehäuses drehgelagert angeordnet ist, wobei das Außengehäuse um das Innengehäuse angeordnet ist, wobei der Rotor einen entlang einer ersten Strömungsrichtung angeordneten Hochdruck-Bereich und einen entlang einer zweiten Strömungsrichtung angeordneten Mitteldruck-Bereich aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine, wobei die Dampfturbine einen Hochdruck- Bereich und einen Mitteldruck-Bereich aufweist, wobei ein Rotor zwischen dem Hochdruck-Bereich und dem Mitteldruck- Bereich angeordnet ist und einen Schubausgleichzwischenboden aufweist .
Unter einer Dampfturbine im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Turbine oder Teilturbine verstanden, die von einem Arbeitsmedium in Form von Dampf durchströmt wird. Im Unterschied dazu werden Gasturbinen mit Gas und/oder Luft als Arbeitsmedium durchströmt, das jedoch völlig anderen Tempera¬ tur- und Druckbedingungen unterliegt als der Dampf bei einer Dampfturbine. Im Gegensatz zu Gasturbinen weist bei Dampfturbinen z. B. das einer Teilturbine zuströmende Arbeitsmedium mit der höchsten Temperatur gleichzeitig den höchsten Druck auf. Ein offenes Kühlsystem, das zum Strömungskanal offen ist, ist bei Gasturbinen auch ohne Teilturbinen-externe Zu¬ führung von Kühlmedium realisierbar. Für eine Dampfturbine sollte eine externe Zuführung für Kühlmedium vorgesehen sein. Der Stand der Technik betreffend Gasturbinen kann schon des- wegen nicht für die Beurteilung des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes herangezogen werden. Eine Dampfturbine umfasst üblicherweise einen mit Schaufeln besetzten drehbar gelagerten Rotor, der innerhalb eines Gehäuses bzw. Gehäusemantels angeordnet ist. Bei Durchströmung des vom Gehäusemantel gebildeten Innenraums des Strömungs- kanals mit erhitztem und unter Druck stehendem Dampf wird der Rotor über die Schaufel durch den Dampf in Drehung versetzt. Die Schaufeln des Rotors werden auch als Laufschaufeln bezeichnet. Am Innengehäuse sind darüber hinaus üblicherweise stationäre Leitschaufeln aufgehängt, welche entlang einer axialen Ausdehnung des Körpers in die Zwischenräume der
Rotorschaufeln greifen. Eine Leitschaufel ist üblicherweise an einer ersten Stelle entlang einer Innenseite des Dampfturbinengehäuses gehalten. Dabei ist sie üblicherweise Teil einer Leitschaufelreihe, welche eine Anzahl von Leitschaufeln umfasst, die entlang eines Innenumfangs an einer Innenseite des Dampfturbinengehäuses angeordnet sind. Dabei weist jede Leitschaufel mit ihrem Schaufelblatt radial nach innen. Eine Leitschaufelreihe an der genannten ersten Stelle entlang der axialen Ausdehnung wird auch als Leitschaufelgitter oder - kränz bezeichnet. Üblicherweise ist eine Anzahl von Leit¬ schaufelreihen hintereinander geschaltet. Entsprechend ist an einer zweiten Stelle entlang der axialen Ausdehnung hinter der ersten Stelle eine weitere zweite Schaufel entlang der Innenseite des Dampfturbinengehäuses gehalten. Ein Paar einer Leitschaufelreihe und einer Laufschaufelreihe wird auch als Schaufelstufe bezeichnet.
Der Gehäusemantel einer derartigen Dampfturbine kann aus einer Anzahl von Gehäusesegmenten gebildet sein. Unter dem Gehäusemantel der Dampfturbine ist insbesondere das statio¬ näre Gehäusebauteil einer Dampfturbine oder einer Teilturbine zu verstehen, das entlang der Längsrichtung der Dampfturbine einen Innenraum in Form eines Strömungskanals aufweist, der zur Durchströmung mit dem Arbeitsmedium in Form von Dampf vorgesehen ist. Dies kann, je nach Dampfturbinenart, ein
Innengehäuse und/oder ein Leitschaufelträger sein. Es kann aber auch ein Turbinengehäuse vorgesehen sein, welches kein Innengehäuse oder keinen Leitschaufelträger aufweist. Aus Wirkungsgradgründen kann die Auslegung einer derartigen Dampfturbine für sogenannte „hohe Dampfparameter" , also ins¬ besondere hohe Dampfdrücke und/oder hohe Dampftemperaturen, wünschenswert sein. Allerdings ist insbesondere eine Tempera¬ turerhöhung aus materialtechnischen Gründen nicht unbegrenzt möglich. Um dabei einen sicheren Betrieb der Dampfturbine auch bei besonders hohen Temperaturen zu ermöglichen, kann daher eine Kühlung einzelner Bauteile oder Komponenten wünschenswert sein. Ohne effiziente Kühlung würden bei steigen¬ den Temperaturen wesentlich teurere Materialien (z.B. Nickelbasislegierungen) nötig.
Bei den bisher bekannten Kühlmethoden, insbesondere für einen Dampfturbinen-Körper in Form eines Dampfturbinen-Gehäuses oder eines Rotors, ist zwischen einer aktiven Kühlung und einer passiven Kühlung zu unterscheiden. Bei einer aktiven Kühlung wird eine Kühlung durch ein dem Dampfturbinen-Körper separat, d.h. zusätzlich zum Arbeitsmedium zugeführtes Kühlmedium bewirkt. Dagegen erfolgt eine passive Kühlung ledig¬ lich durch eine geeignete Führung oder Verwendung des Arbeitsmediums. Bisher wurden Dampfturbinen-Körper vorzugsweise passiv gekühlt.
Alle bisher bekannten Kühlverfahren für ein Dampfturbinen- Gehäuse sehen also, soweit es sich überhaupt um aktive Kühl¬ verfahren handelt, allenfalls ein gezieltes Anströmen eines separaten und zu kühlenden Turbinenteils vor und sind auf den Einströmbereich des Arbeitsmediums, allenfalls unter Einbe¬ ziehung des ersten Leitschaufelkranzes, beschränkt. Dies kann bei einer Belastung üblicher Dampfturbinen mit höheren Dampfparametern zu einer auf die ganze Turbine wirkenden, erhöhten thermischen Belastung führen, welche durch eine oben beschriebene übliche Kühlung des Gehäuses nur unzureichend ver¬ mindert werden könnte.
Es sind Ausführungsformen von Dampfturbinen bekannt, die neben einem ersten Strömungskanal einen zweiten Strömungs- kanal aufweisen, wobei sowohl der erste Strömungskanal als auch der zweite Strömungskanal innerhalb eines Gehäuses ange¬ ordnet sind. Solche Bauformen werden auch als Kompakt-Turbi- nen bezeichnet. Es sind Ausführungsformen bekannt, bei der der erste Strömungskanal für eine Hochdruck-Beschaufelung und der zweite Strömungskanal für eine Mitteldruck-Beschaufelung ausgebildet sind. Die Strömungsrichtungen des ersten Strö¬ mungskanals und des zweiten Strömungskanals zeigen hierbei in entgegengesetzter Richtung um dadurch den Schubausgleich zu minimieren. Im Wesentlichen umfassen solche Bauformen einen mit einem Hochdruckbereich und einem Mitteldruckbereich ausgebildeten Rotor, der drehgelagert innerhalb eines Innenge¬ häuses angeordnet ist, wobei um das Innengehäuse ein Außenge¬ häuse angeordnet ist. Der Hochdruck-Bereich ist für Frischdampftemperaturen ausgelegt. Nach Durchströmen des Frischdampfes durch den Hochdruck-Bereich strömt der Dampf zu einem Zwischenüberhitzer und wird dort auf eine höhere Temperatur gebracht und strömt anschließend durch den Mitteldruckbereich der Dampfturbine.
Die Einsatzgrenzen solcher Rotoren werden durch thermisch hoch beanspruchte Bereiche definiert. Bei größer werdenden Temperaturen nimmt der maßgebliche Festigkeitskennwert über¬ proportional ab. Dadurch ergeben sich maximal zulässige Wel¬ lendurchmesser, die insbesondere bei 60 Hertz-Anwendungen zu Einschränkungen führen, was den rotordynamischen Schlankheitsgrad des Rotors anbetrifft. Daher wird bei Erreichen von Einsatzgrenzen in der Regel bei einem Monoblockrotor auf den nächstbesseren Werkstoff gewechselt, der den thermischen Anforderungen standhält oder es wird ein Rotor geschweißt aus¬ geführt, wobei zwei Materialien jeweils für die thermischen Beanspruchungen ausgelegt werden.
Wünschenswert wäre es eine effektive Kühlung bei einer Dampf¬ turbinen-Komponente, insbesondere für eine hochtemperaturbe- triebene Dampfturbine zu haben. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Dampfturbine und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei denen die Dampfturbine selbst im Hochtempera¬ tur-Bereich besonders effektiv gekühlt wird.
Die Aufgabe wird durch eine Dampfturbine gemäß dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 9 gelöst.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, eine passive Kühlung auszubilden. Die Erfindung orientiert sich hierbei an einer Dampfturbine in der vorgenannten Kompakt-Bauweise . Das bedeutet, dass die Dampfturbine innerhalb eines gemeinsamen Außengehäuses einen Hochdruck-Bereich und einen Mitteldruck- Bereich aufweist. Der Hochdruck-Bereich ist für Frischdampf- temperaturen ausgelegt. Die Frischdampftemperaturen liegen hierbei zwischen 530°C und 720°C bei einem Druck von 80-350 bar. Der Mitteldruck-Bereich ist für Temperaturen im Eingangsbereich von 530-750°C bei einem Druck von 30-120 bar ausgelegt .
In einem Dampfkraftwerk wird zwischen einer Hochdruck- und einer Mitteldruck-Beschaufelung folgendermaßen unterschieden: Ein Frischdampf strömt zunächst durch eine Teilturbine, die für den Frischdampf ausgelegt ist. Nach Durchströmen des Frischdampfes durch den Hochdruck-Bereich strömt dieser zu einem Zwischenüberhitzer und wird dort auf die Mitteldruck- Eingangstemperaturen aufgeheizt und strömt anschließend durch den Mitteldruck-Bereich. Nach Durchströmen des Mitteldruck- Bereiches strömt der Dampf zu einem Niederdruck-Bereich und weist dort geringere Dampfparameter auf.
Em wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es nun, die Dampf turbine nun derart auszubilden, dass ein Schubausgleichszwi- schenboden passiv gekühlt werden kann. Dazu wird aus dem Hochdruck-Strömungskanal an einer geeigneten Stelle aus dem Strömungskanal ein Dampf abgezweigt, der an eine Stelle zum Schubausgleichzwischenboden geführt wird. Dieser Dampf kann dann im Bereich zwischen Schubausgleichzwischenboden und dem Innengehäuse sich ausbreiten. Em weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, dass der vorgenannte Dampf sich mit einem Teil des Frischdampfes vermischen kann, der dann über einen Kreuz-Rückführungskanal wieder zum ersten
Strömungskanal geführt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Hochdruck-Schaufelstufe entlang der ersten Strömungsrichtung gesehen vor der zweiten Hochdruck-Schaufelstufe angeordnet.
Das bedeutet, dass der aus der ersten Hochdruck-Schaufelstuf entnommene Dampf höhere Dampfparameter aufweist als der aus der zweiten Hochdruck-Schaufelstufe entnommene Dampf. Dadurc kann ein zielorientiert geeigneter Dampf aus dem Hochdruck- Beschaufelungsbereich entnommen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Schubausgleichskolbenzwischenbodenraum entlang der ersten Strömungsrichtung gesehen vor dem zweiten Schubausgleichszwi schenboden-Raum angeordnet. Da die thermische Belastung des Schubausgleichzwischenbodens unterschiedlich ist, sieht die Erfindung vor, dass eine bessere Kühlungsmöglichkeit möglich ist, wenn der erste Schubausgleichzwischenbodenraum entlang der ersten Strömungsrichtung gesehen vor dem zweiten Schub- ausgleichzwischenbodenraum angeordnet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem Innengehäuse und dem Schubausgleichzwischenboden eine erste Bürstendichtung entlang der zweiten Strömungsrichtung vor dem zweiten Schubausgleichzwischenbodenraumes und eine zweite Bürstendichtung entlang der zweiten Strömungsrichtung hinter dem ersten Schubausgleichzwischenbodenraumes angeord¬ net . In einer besonderen vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Kreuzrückführungskanal mit Rückführ-Rohren ausgebildet. Da¬ durch kann der thermische Ausgleich optimiert werden. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Verbindung mit Verbindungsröhren ausgebildet, dies führt ebenso zu einer vorteilhaften Temperaturausgleichung.
In einer besonderen vorteilhaften Weiterbildung ist die
Dampfturbine mit einem zweiten Kreuz-Rückführungskanal ausge¬ bildet, der als kommunizierende Röhre zwischen einem dritten Schubausgleichzwischenbodenraum, der zwischen dem Schubausgleichzwischenboden und dem Innengehäuse ausgebildet ist und nach einer dritten Hochdruck-Schaufelstufe angeordnet ist.
Dadurch kann ein weiterer im Raum zwischen dem Zwischenboden und dem Innengehäuse befindlicher Dampf zu Kühlungsmöglichkeiten und zur Arbeitsentspannung verwendet werden.
Vorteilhafterweise ist die dritte Hochdruck-Schaufelstufe in der ersten Strömungsrichtung gesehen hinter der zweiten Hoch druck-Schaufelstufe angeordnet.
Somit kann mit der Erfindung der Schubausgleichzwischenboden optimal gekühlt werden.
Dadurch ist eine Erweiterung des mechanischen Einsatzgrenzen des Rotors durch Temperaturabsenkung im Welleninneren möglich. Außerdem ist eine Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung des Schubausgleichzwischenbodens bei potentiellem Einsatz von Bürstendichtungen möglich. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der thermisch kritisch belastete Bereich der Komponenten durch ein passives System gekühlt .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbei¬ spiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, 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.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht einer
Dampfturbine,
Figur 2 einen Ausschnitt der in Figur 1 dargestellten
Dampfturbine mit der erfindungsgemäßen Anord- nung.
Figur 1 zeigt eine Dampfturbine 1 umfassend ein Innengehäuse 2 und ein Außengehäuse 3 sowie einen Rotor 4. Der Rotor 4 ist innerhalb des Innengehäuses 2 drehgelagert angeordnet. Die Lagerung ist nicht näher dargestellt. Das Außengehäuse 3 ist um das Innengehäuse 2 angeordnet. Der Rotor 4 ist im Wesent¬ lichen rotationssymmetrisch um die Rotationsachse 5 ausgebildet. Entlang einer ersten Strömungsrichtung 6, die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 5 verläuft, weist der Rotor 4 einen Hochdruckbereich 7 auf. Zur ersten Strömungsrichtung 6 entgegengesetzt angeordnet weist der Rotor 4 einen Mitteldruckbereich 9 auf, der entlang der zweiten Strömungsrichtung 8 anordnet ist. Das Innengehäuse 2 weist im Hochdruckbereich 7 mehrere Hoch¬ druckleitschaufeln (nicht dargestellt) auf, die am Umfang um die Rotationsachse 5 angeordnet sind. Die Hochdruckleitschau¬ feln sind derart angeordnet, dass entlang der ersten Strö- mungsrichtung 6 ein Hochdruck-Strömungskanal 10 mit mehreren Hochdruck-Schaufelstufen (nicht dargestellt), die jeweils eine Reihe Hochdruck-Laufschaufeln und eine Reihe Hochdruck- Leitschaufeln aufweisen, gebildet ist.
Über einen ersten Hochdruck-Einströmungsbereich 11 strömt Frischdampf in die Dampfturbine 1 und strömt anschließend durch den Hochdruck-Strömungskanal 10. Im Hochdruck-Strö¬ mungskanal 10 entspannt sich der Dampf, wobei die Temperatur sinkt. Die thermische Energie des Dampfes wird in Rotations¬ energie des Rotors 4 umgewandelt. Nachdem der Dampf durch den Hochdruck-Strömungskanal 10 geströmt ist, strömt er aus einem Hochdruckausströmbereich 12 aus der Dampfturbine 1 zu einem Zwischenüberhitzer (nicht näher dargestellt) weiter. Im Zwi- schenüberhitzer wird der abgekühlte Dampf wieder auf eine hohe Temperatur gebracht, die vergleichbar ist zu der Frischdampftemperatur im Hochdruck-Einströmbereich. Allerdings ist der Druck im Einströmbereich 11 deutlich geringer. Das Innengehäuse 2 weist im Mitteldruckbereich 9 mehrere Mit¬ teldruck-Leitschaufeln (nicht dargestellt) auf, die derart angeordnet sind, dass entlang der zweiten Strömungsrichtung 8 ein Mitteldruck-Strömungskanal 13 mit mehreren Mitteldruck- Schaufelstufen (nicht dargestellt), die jeweils eine Reihe Mitteldruck-Laufschaufeln und eine Reihe Mitteldruck-Leit¬ schaufeln aufweisen, gebildet ist.
Der Dampf nach dem Zwischenüberhitzer strömt über den Mitteldruck-Einströmbereich 14 durch den Mitteldruck-Strömungskanal 13. Die thermische Energie des Dampfes wird in Rotationsener¬ gie des Rotors 4 umgewandelt. Nach dem Mitteldruck-Strömungs¬ kanal 13 strömt der Dampf über einen Auslass 15 aus der
Dampfturbine 1 heraus. Der Dampf wird anschließend zu einer Niederdruckteilturbine (nicht dargestellt) oder einem Prozess als Prozessdampf weitergeleitet. Der Rotor 4 weist zwischen dem Hochdruck-Strömungskanal 10 und dem Mitteldruck- Strömungskanal 13 einen Schubausgleichszwischenboden 16 auf. Dieser Schubausgleichzwischenboden 16 weist einen größeren Durchmesser auf als der Rotor 4.
Die Frischdampftemperatur liegt bei 530°C - 720°C bei einem Druck von 80bar - 350bar. Die Mitteldrucktemperatur liegt bei 530°C - 750°C bei einem Druck von 30bar - 120bar.
Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Dampfturbine 1 aus Figur 1, wobei weitere erfindungsgemäße Merkmale in Figur 2 dargestellt sind. Das Innengehäuse 2 weist eine Verbindung 17 auf, die als kommunizierende Röhre zwischen dem Hochdruck- Strömungskanal 10 nach einer ersten Hochdruck-Schaufelstufe 18 und einem ersten Schubausgleichzwischenbodenraum 19 angeordnet ist, wobei der Schubausgleichzwischenbodenraum 19 zwi- sehen dem Schubausgleichzwischenboden 16 und dem Innengehäuse 2 angeordnet ist. Das Innengehäuse 2 weist im Bereich des Schubausgleichzwischenbodens 16 mehrere Segmente 20 auf. Die Segmente 20 weisen jeweils eine Labyrinthdichtung (nicht dar¬ gestellt) auf.
Das Innengehäuse 2 weist ferner einen ersten Kreuzrückführungskanal 21 auf, der als eine kommunizierende Röhre zwi¬ schen einem zweiten Schubausgleichzwischenbodenraum 19 (der zwischen dem Schubausgleichzwischenboden 16 und dem Innenge- häuse 2 angeordnet ist) und nach einer zweiten Hochdruck- Schaufelstufe 22 angeordnet ist.
Die erste Hochdruckschaufelstufe 18 ist entlang der ersten Strömungsrichtung 6 gesehen vor der zweiten Hochdruck-Schau- feistufe 23 angeordnet.
Der erste Schubausgleichzwischenbodenraum 19 ist entlang der ersten Strömungsrichtung 6 gesehen vor dem zweiten Schubaus- gleichzwischenbodenraum 22 angeordnet.
Zwischen dem Innengehäuse 2 und dem Schubausgleichzwischenboden 16 ist eine erste Bürstendichtung 24 entlang der zweiten Strömungsrichtung 8 vor dem zweiten Schubausgleichzwi- schenbodenraum 22 angeordnet. Eine zweite Bürstendichtung 25 ist entlang der zweiten Strömungsrichtung 8 hinter dem ersten Schubausgleichzwischenbodenraum 16 angeordnet. Der erste Kreuzrückführungskanal 21 kann in alternativen Aus¬ führungsformen mit Röhren (nicht dargestellt) ausgebildet sein. In dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kreuzrückführungskanal 21 im Innengehäuse 2 angeord¬ net .
Die Verbindung 17 ist in dem in Figur 2 ausgewählten Ausführungsbeispiel im Innengehäuse 2 ausgebildet und in alternati¬ ven Ausführungsformen kann die Verbindung 17 mit Verbindungsröhren ausgebildet sein.
Die Dampfturbine 1 weist einen zweiten Kreuzrückführungskanal 26 auf, der als kommunizierende Röhre zwischen einem dritten Schubausgleichzwischenbodenraum 27, der zwischen dem Schub- ausgleichzwischenboden 16 und dem Innengehäuse 2 angeordnet ist und nach einer dritten Hochdruck-Schaufelstufe 28 ange¬ ordneten Hochdruck-Zuströmraum im Hochdruck-Strömungskanal 10 gebildet ist.
Die dritte Hochdruck-Schaufelstufe 28 ist in der ersten Strö- mungsrichtung 6 gesehen hinter der zweiten Hochdruck-Schaufelstufe 23 angeordnet. Der Kreuz-Rückführungskanal 26 kann im Innengehäuse 20 ausgebildet sein. In alternativen Ausführungsformen kann der dritte Kreuz-Rückführungskanal 26 als Rohr ausgebildet sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Dampfturbine (1) umfassend
ein Innengehäuse (2) und ein Außengehäuse (3) sowie einen Rotor (4), der innerhalb des Innengehäuses (2) drehgelagert angeordnet ist,
wobei das Außengehäuse (3) um das Innengehäuse (2) angeord¬ net ist,
wobei der Rotor (4) einen entlang einer ersten Strömungsrichtung (6) angeordneten Hochdruck-Bereich (7) und einen entlang einer zweiten Strömungsrichtung (8) angeordneten Mitteldruck-Bereich (9) aufweist,
wobei das Inngengehäuse (2) im Hochdruck-Bereich (7) mehrere Hochdruck-Leitschaufeln aufweist,
die derart angeordnet sind,
dass entlang der ersten Strömungsrichtung (6) ein Hochdruck-Strömungskanal (10) mit mehreren Hochdruck-Schaufel¬ stufen, die jeweils eine Reihe Hochdruck-Laufschaufeln und eine Reihe Hochdruck-Leitschaufeln aufweisen, gebildet ist, wobei das Innengehäuse (2) im Mitteldruck-Bereich (9) mehrere Mitteldruck-Leitschaufeln aufweist,
die derart angeordnet sind, dass entlang der zweiten Strö¬ mungsrichtung (8) ein Mitteldruck-Strömungskanal mit mehre¬ ren Mitteldruck-Schaufelstufen, die jeweils eine Reihe Mitteldruck-Laufschaufeln und eine Reihe Mitteldruck-Leit¬ schaufeln aufweisen, gebildet ist,
wobei der Rotor (4) zwischen dem Hochdruck-Bereich (7) und dem Mitteldruck-Bereich (9) einen Schubausgleichzwischen- boden (16) aufweist,
wobei das Innengehäuse (2) eine Verbindung (17) aufweist, die als kommunizierende Röhre zwischen dem Hochdruck-Strö¬ mungskanal (10) nach einer ersten Hochdruck-Schaufelstufe (18)und einem ersten Schubausgleichzwischenbodenraum (19), ausgebildet ist,
wobei das Innengehäuse (2) einen ersten Kreuz-Rückführungs¬ kanal (21) aufweist, der als eine kommunizierende Röhre zwischen einem zweiten Schubausgleichzwischenbodenraum (22), der zwischen dem Schubausgleichzwischenboden (16) und dem Innengehäuse (2) angeordnet ist,
und nach einer zweiten Hochdruck-Schaufelstufe (23) ange¬ ordneten Hochdruck-Zuströmraum im Hochdruck-Strömungskanal (10) gebildet ist.
2. Dampfturbine (1) nach Anspruch 1,
wobei die erste Hochdruck-Schaufelstufe (18) entlang der ersten Strömungsrichtung (6) gesehen vor der zweiten Hoch- druck-Schaufelstufe (23) angeordnet ist.
3. Dampfturbine (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei de erste Schubausgleichzwischenbodenraum (19) entlang der ersten Strömungsrichtung (6) gesehen vor dem zweiten Schubausgleichzwischenbodenraum (22) angeordnet ist.
4. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem Innengehäuse (2) und dem Schubausgleichzwischenboden (16) eine erste Bürstendichtung (24) entlang der zweiten Strömungsrichtung (8) vor dem zweiten Schubaus- gleichzwischenbodenraum (22) und eine zweite Bürstendichtung (25) entlang der zweiten Strömungsrichtung (8) hinter dem ersten Schubausgleichzwischenbodenraum (19) angeordnet ist .
5. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Kreuz-Rückführungskanal (21) mit Röhren ausgebildet ist.
6. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Verbindung (17) mit Verbindungsröhren ausgebildet ist.
7. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem zweiten Kreuz-Rückführungskanal (26), der als kommunizierende Röhre zwischen einem dritten Schubaus- gleichzwischenbodenraum (27), der zwischen dem Schubaus- gleichzwischenboden (16) und dem Innengehäuse (2) angeord¬ net ist,
und nach einer dritten Hochdruck-Schaufelstufe (28) an¬ geordnetem Hochdruck-Zuströmraum im Hochdruck-Strömungs- kanal (10) gebildet ist.
8. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die dritte Hochdruck-Schaufelstufe (28) in der ersten Strömungsrichtung (6) gesehen hinter der zweiten Hochdruck-
Schaufelstufe (23) angeordnet ist.
9. Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine (1),
wobei die Dampfturbine (1) einen Hochdruck-Bereich (7) und einen Mitteldruck-Bereich (9) aufweist, wobei ein Rotor (2) zwischen dem Hochdruck-Bereich (7) und dem Mitteldruck-Bereich (9) einen Schubausgleichzwischenboden (16) aufweist, wobei Dampf aus dem Hochdruck-Bereich (7) entnommen wird und einem Raum zwischen Schubausgleichzwischenboden (16) und Inngengehäuse (2) zugeführt wird, wobei Dampf aus dem
Raum zwischen Schubausgleichzwischenboden (16) und dem Innengehäuse (2) über einen ersten Kreuz-Rückführungskanal (21) dem Hochdruck-Bereich (7) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei ein weiterer Dampf zwischen Schubausgleichzwischenboden (16) und Innengehäuse (2) über einen zweiten Kreuz- Rückführungskanal (26) in den Hochdruck-Bereich (7) zuge¬ führt wird.
PCT/EP2015/068991 2014-08-20 2015-08-19 Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine WO2016026880A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL15750771T PL3155226T3 (pl) 2014-08-20 2015-08-19 Turbina parowa i sposób eksploatacji turbiny parowej
RU2017108809A RU2655068C1 (ru) 2014-08-20 2015-08-19 Паровая турбина и способ эксплуатации паровой турбины
KR1020177007136A KR101949058B1 (ko) 2014-08-20 2015-08-19 증기 터빈 및 증기 터빈 동작 방법
CN201580044345.XA CN106574502B (zh) 2014-08-20 2015-08-19 蒸汽轮机和用于运行蒸汽轮机的方法
US15/503,552 US10436030B2 (en) 2014-08-20 2015-08-19 Steam turbine and method for operating a steam turbine
JP2017509668A JP6416382B2 (ja) 2014-08-20 2015-08-19 蒸気タービン及び蒸気タービンの運転方法
EP15750771.6A EP3155226B1 (de) 2014-08-20 2015-08-19 Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine
BR112017002944A BR112017002944A2 (pt) 2014-08-20 2015-08-19 turbina a vapor e método para operação de uma turbina a vapor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14181559.7 2014-08-20
EP14181559.7A EP2987952A1 (de) 2014-08-20 2014-08-20 Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016026880A1 true WO2016026880A1 (de) 2016-02-25

Family

ID=51383598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/068991 WO2016026880A1 (de) 2014-08-20 2015-08-19 Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10436030B2 (de)
EP (2) EP2987952A1 (de)
JP (1) JP6416382B2 (de)
KR (1) KR101949058B1 (de)
CN (1) CN106574502B (de)
BR (1) BR112017002944A2 (de)
PL (1) PL3155226T3 (de)
RU (1) RU2655068C1 (de)
WO (1) WO2016026880A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3453848A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit anzapfkammer
CN109826675A (zh) * 2019-03-21 2019-05-31 上海电气电站设备有限公司 汽轮机冷却系统及方法
CN113047911B (zh) * 2021-03-10 2022-01-14 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种推力平衡结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2402565A1 (de) * 2009-02-25 2012-01-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Verfahren und vorrichtung zum kühlen einer dampfturbinenherstellungseinrichtung
EP2554789A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine umfassend einen Schubausgleichskolben
EP2565377A1 (de) * 2011-08-31 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Doppelflutige Dampfturbine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661043A (en) 1985-10-23 1987-04-28 Westinghouse Electric Corp. Steam turbine high pressure vent and seal system
JPH11141302A (ja) 1997-11-06 1999-05-25 Hitachi Ltd 蒸気タービンロータの冷却方法
US6443690B1 (en) * 1999-05-05 2002-09-03 Siemens Westinghouse Power Corporation Steam cooling system for balance piston of a steam turbine and associated methods
US6957945B2 (en) * 2002-11-27 2005-10-25 General Electric Company System to control axial thrust loads for steam turbines
US6705086B1 (en) 2002-12-06 2004-03-16 General Electric Company Active thrust control system for combined cycle steam turbines with large steam extraction
JP2006046088A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Toshiba Corp 蒸気タービンプラント
EP1624155A1 (de) * 2004-08-02 2006-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine
EP1780376A1 (de) 2005-10-31 2007-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine
US7632059B2 (en) 2006-06-29 2009-12-15 General Electric Company Systems and methods for detecting undesirable operation of a turbine
US8434766B2 (en) 2010-08-18 2013-05-07 General Electric Company Turbine engine seals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2402565A1 (de) * 2009-02-25 2012-01-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Verfahren und vorrichtung zum kühlen einer dampfturbinenherstellungseinrichtung
EP2554789A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine umfassend einen Schubausgleichskolben
EP2565377A1 (de) * 2011-08-31 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Doppelflutige Dampfturbine

Also Published As

Publication number Publication date
EP3155226B1 (de) 2018-08-15
EP3155226A1 (de) 2017-04-19
JP6416382B2 (ja) 2018-10-31
RU2655068C1 (ru) 2018-05-23
CN106574502A (zh) 2017-04-19
BR112017002944A2 (pt) 2017-12-05
PL3155226T3 (pl) 2019-01-31
JP2017525887A (ja) 2017-09-07
US20170234131A1 (en) 2017-08-17
KR20170043590A (ko) 2017-04-21
CN106574502B (zh) 2018-04-13
KR101949058B1 (ko) 2019-02-15
EP2987952A1 (de) 2016-02-24
US10436030B2 (en) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1774140B1 (de) Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine
EP1945911B1 (de) Dampfturbine
EP2596213B1 (de) Dampfturbine mit einer internen kühlung
EP3307988A1 (de) Rotorkühlung für eine dampfturbine
EP2078137B1 (de) Rotor für eine strömungsmaschine
EP3155226B1 (de) Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine
EP2718545B1 (de) Dampfturbine umfassend einen schubausgleichskolben
EP0873466A1 (de) Turbinenwelle einer dampfturbine mit interner kühlung
EP2823154B1 (de) Kühlmittelüberbrückungsleitung, zugehörige turbinenschaufel, gasturbine und kraftwerksanlage
EP2598724B1 (de) Dampfturbine sowie verfahren zum kühlen einer solchen
EP1445427A1 (de) Dampfturbine und Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine
EP1892376B1 (de) Gekühlter Dampfturbinenrotor mit Innenrohr
EP2877699B1 (de) Niederdruck-turbine
EP2211017A1 (de) Rotor mit Hohlraum für eine Strömungsmaschine
EP1895094B1 (de) Drallgekühlte Rotor-Schweissnaht
WO2018146046A1 (de) Verfahren zum modifizieren einer turbine
EP1598537B1 (de) Dampfturbinen-Körper, Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine sowie Verwendung
EP1785586A1 (de) Rotor einer Strömungsmaschine
EP3183426A1 (de) Kontrollierte kühlung von turbinenwellen
EP4215723A1 (de) Strömungsmaschine für superkritisches co2
DE102018210598A1 (de) Gehäusestruktur für eine Strömungsmaschine, Strömungsmaschine und Verfahren zum Kühlen eines Gehäuseabschnitts einer Gehäusestruktur einer Strömungsmaschine
EP3056666A1 (de) Radscheibenelement für zwei laufschaufelreihen, verdichterlaufrad, strömungsmaschine und verfahren zum temperieren eines solchen radscheibenelements

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15750771

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015750771

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015750771

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017509668

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017002944

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177007136

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017108809

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017002944

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170214