WO2019206597A1 - Anordnung für eine dampfturbine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Dampf- turbine (2) und zwei Zusatzdampfleitungen zur Dampfturbine (2), wobei in jeder Dampfzuleitung eine Blende (10, 11) angeordnet wird, um dadurch unerwünschte Rotorschwingungen zu minimieren.

Description

Beschreibung

Anordnung für eine Dampfturbine

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Dampf turbine, eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit ei nem Einströmbereich der Dampfturbine verbunden ist, wobei der Einströmbereich strömungstechnisch mit einem Strömungskanal verbunden ist und ein Dampfventil, das in der Dampfzuleitung angeordnet ist, ferner umfassend eine Zusatzdampfleitung, die strömungstechnisch mit einem Zusatzeinströmbereich der Dampf turbine verbunden ist, ein Zusatzdampfventil , das in der Zu satzdampfleitung angeordnet ist, wobei der Zusatzeinströmbe reich stromab des Strömungskanals angeordnet ist.

Dampfturbinen umfassen in der Regel mehrere Teilturbinen, die beispielsweise in eine Hochdruck-, Mitteldruck- und Nieder druck-Teilturbine eingeteilt werden. Es existieren Ausfüh rungsformen von Dampfturbinen, die mehrere Teilturbinen um fassen und eine gemeinsame Welle aufweisen. Die Länge der Welle ist hierbei vergleichsweise lang. In einem Dampferzeu ger wird ein Frischdampf erzeugt. Dieser Frischdampf gelangt über Frischdampfleitungen und ein Frischdampfventil in eine Hochdruck-Teilturbine . Dieser Frischdampf strömt in der Regel in einen Einströmbereich einer Hochdruck-Teilturbine, wobei der Einströmbereich in einen Strömungskanal mündet, der durch Leit- und Laufschaufeln charakterisiert ist. In dem Strö mungskanal wird die thermische Energie des Dampfes in eine Rotationsenergie der Welle umgewandelt.

Neben dem Hauptventil, durch das ein Frischdampf strömt, existieren Ausführungsformen, bei denen ein Zusatzdampfmas senstrom zur Leistungssteigerung in die Dampfturbine strömt. Dieser Zusatzdampfmassenstrom wird stromab in den Strömungs kanal eingefügt. Allerdings führt die Einleitung des Zusatz dampfmassenstroms zu Bedingungen, die auf den Rotor wirken, was die Gefahr birgt, dass der Rotor zu Schwingungen angeregt werden könnte. Um die Kräfte, die durch die Einleitung des Zusatzdampfmas senstromes auf den Rotor wirken, gering zu halten, besteht die Möglichkeit, diesen Zusatzdampfmassenstrom nach einem Dampfventil, das ein Zusatzdampfventil sein kann, auf zwei Rohrleitungen aufzuteilen. Das Strömungsfeld im Bereich der Aufteilung auf die beiden Rohrleitungen ist möglicherweise von ausgeprägt instationärer Natur, so dass periodische Stö rungen in den beiden Rohrleitungen stromab initiiert werden können, was zu einer unerwünschten Rotorschwingung führen könnte .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, bei der die Gefahr von Rotorschwingungen bei der Einleitung eines Zusatzmassenstroms minimiert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung, umfassend ei ne Dampfturbine, eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit einem Einströmbereich der Dampfturbine verbunden ist, wo bei der Einströmbereich strömungstechnisch mit einem Strö mungskanal verbunden ist und ein Dampfventil, das in der Dampfzuleitung angeordnet ist, ferner umfassend eine Zusatz dampfleitung, die strömungstechnisch mit einem Zusatzein- strömbereich der Dampfturbine verbunden ist, ein Zusatzdampf ventil, das in der Zusatzdampfleitung angeordnet ist, wobei der Zusatzeinströmbereich stromab des Strömungskanals ange ordnet ist, wobei in der Zusatzdampfleitung ein Mittel zur Erhöhung des Druckverlustes angeordnet ist, wobei die Zusatz dampfleitung nach dem Zusatzdampfventil in eine erste Zusatz dampfleitung und in eine zweite Zusatzdampfleitung aufgeteilt wird, wobei die erste Zusatzdampfleitung in einen ersten Zu satzeinströmbereich in den Strömungskanal mündet und die zweite Zusatzdampfleitung in einen anderen zweiten Zusatzein- strömbereich in den Strömungskanal mündet, wobei in der ers ten Zusatzdampfleitung ein erstes Mittel zur Druckverminde rung und in der zweiten Zusatzdampfleitung ein zweites Mittel zur Druckverminderung angeordnet ist. Die Erfindung besteht also darin, den Druckverlust in der Zu- satzdampfleitung bewusst zu erhöhen, um die möglicherweise aus dem Dampfventilkommenden Störungen zu dämpfen.

Mit diesem Konzept wird somit eine Strömungsstörung und die damit einhergehende Rotorschwingung signifikant vermindert.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an gegeben .

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist das Mittel als ein Ventil ausgebildet.

Dabei wird das Ventil auf eine Stellung eingestellt, bei der der Druckverlust für den Anwendungsfall optimal ist. Eine weitere Anpassung der Stellung ist in der Regel nicht erfor derlich .

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Mittel als eine Blende ausgebildet. Dies ist eine besonders günstige Ausführungsform. Dabei wird eine Einlochblende oder eine Mehrlochblende in die Zusatzdampfleitung angeordnet. Der Druckverlust des zusätzlichen Drosselorgans soll mindestens 5% des Druckabbaus des Zusatzdampfventils im Betrieb betra gen. Dementsprechend wird die Blende ausgestaltet.

Es wird der Umstand berücksichtigt, dass der Zusatzdampfmas senstrom auf zwei Rohrleitungen aufgeteilt wird. Diese Rohr leitungen münden jeweils in einen Zusatzeinströmbereich in den Strömungskanal. Der erste Zusatzeinströmbereich kann bei spielsweise in einer 3-Uhr-Position und der zweite Einström- bereich kann beispielsweise in einer 9-Uhr-Position angeord net sein. Der durch die erste Zusatzdampfleitung und zweite Zusatzdampfleitung einströmende Dampf kann zu Rotorschwingun gen führen, die dadurch minimiert werden, dass sowohl in der ersten Zusatzdampfleitung als auch in der zweiten Zusatz dampfleitung jeweils ein Mittel angeordnet wird, das zur Druckverminderung ausgebildet ist. So wird vorgeschlagen, in der ersten Zusatzdampfleitung ein erstes Mittel anzuordnen, dass entweder ein Ventil, eine Blende oder eine Einlochblende oder eine Mehrlochblende ist. Des Weiteren wird vorgeschla gen, das zweite Mittel, das in der zweiten Zusatzdampfleitung angeordnet ist, als Ventil, als Blende, als Einlochblende o- der als Mehrlochblende auszubilden. Der Druckverlust in jeder Rohrleitung kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch einge stellt werden. Das bedeutet, dass der Druckverlust durch das erste Mittel in der ersten Zusatzdampfleitung anders ist als der Druckverlust des zweiten Mittels in der zweiten Zusatz dampfleitung bei der asymmetrischen Einstellung. Bei der sym metrischen Einstellung ist der Druckverlust durch das erste Mittel und durch das zweite Mittel identisch. In dieser Kon figuration sind die auf den Rotor wirkenden statischen Kräfte minimal. Je stärker die Strömung gedämpft wird, umso geringer ist die Gefahr von Rotorschwingungen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Dampfturbine als Hochdruck-Teilturbine ausgebildet. Weitere Teilturbinen-Typen wie kombinierte Hoch-Mitteldruck-, Mitteldruck-, kombinierte Mittel-Niederdruck oder Niederdruckturbinen sind nicht ausge nommen .

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 Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wird .

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbei spiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeich nung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter

und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Leh ren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Es zeigt

Figur 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Anordnung;

Figur 2 eine weitere schematische Darstellung der erfin

dungsgemäßen Anordnung.

Die Figur 1 zeigt eine Anordnung 1, umfassend eine Dampftur bine 2. Die Dampfturbine 2 weist ein nicht näher dargestell tes Außengehäuse, ein Innengehäuse sowie einen Rotor auf.

Über eine Frischdampfleitung 12 strömt ein in einem Dampfer zeuger erzeugter Dampf in die Dampfturbine 2. In der Frisch dampfleitung 12 ist jeweils ein Regelventil 13 und ein

Schnellschlussventil 14 angeordnet. Der Dampf strömt in einen Frischdampfbereich 15 in die Dampfturbine. Die thermische Energie des Dampfes wird dabei in mechanische Rotationsener gie des Rotors umgewandelt. Über eine Zusatzdampfleitung 3 strömt ein Zusatzdampfmassenstrom über ein Zusatzdampfventil 4. Nach dem Zusatzdampfventil strömt der Dampf zu einem Strö mungsteiler 5. Dort teilt sich der Dampf auf und strömt zum einen in eine erste Zusatzdampfleitung 6 und eine zweite Zu satzdampfleitung 7. Die erste Zusatzdampfleitung 6 mündet hierbei in einen ersten Zusatzeinströmbereich 8, der in den nicht näher dargestellten Strömungskanal mündet.

Die Zusatzdampfleitung 3 kann eine Abzweigung 15 aus der Frischdampfleitung 12 darstellen.

Die zweite Zusatzdampfleitung 7 mündet in einen anderen zwei ten Zusatzeinströmbereich 9, der in den nicht näher darge stellten Strömungskanal mündet.

In der ersten Zusatzdampfleitung 6 ist ein erstes Mittel 10 zur Druckverminderung angeordnet. In der zweiten Zusatzdampf leitung ist ein zweites Mittel 11 angeordnet. Das erste Mit tel kann ein Ventil, eine Blende, eine Einzellochblende oder eine Mehrlochblende sein. Das zweite Mittel 11 kann ein Ventil, eine Blende, eine Ein zellochblende oder eine Mehrlochblende sein.

Die Druckverminderung durch das erste Mittel in der ersten Zusatzdampfleitung 6 kann einen anderen Wert aufweisen als der Wert der Druckverminderung, der durch das zweite Mittel in der zweiten Zusatzdampfleitung 7 erreicht wird (asymmetri sche Anordnung der Druckverluste) .

Die Figur 2 ist eine weitere schematische Darstellung der er findungsgemäßen Anordnung, wobei in dieser Darstellung die Frischdampfleitung 12 nicht dargestellt ist, sondern ledig lich die Anordnung der Zusatzdampfleitung 3 und die sich an schließende Aufteilung in die erste Zusatzdampfleitung 6 und in die zweite Zusatzdampfleitung 7.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Wert der

Druckverminderung, der durch das erste Mittel und das zweite Mittel erreicht wird, gleich sein (symmetrische Anordnung der Druckverluste) .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel 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. Anordnung (1) umfassend

eine Dampfturbine (2),

eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit einem Einströmbereich der Dampfturbine verbunden ist, wobei der Einströmbereich strömungstechnisch mit einem Strö mungskanal verbunden ist und

ein Dampfventil, das in der Dampfzuleitung angeordnet ist,

ferner umfassend

eine Zusatzdampfleitung (3) , die strömungstechnisch mit einem Zusatzeinströmbereich (8, 9) der Dampfturbine (2) verbunden ist,

ein Zusatzdampfventil (4), das in der Zusatzdampfleitung (3) angeordnet ist,

wobei der Zusatzeinströmbereich (8, 9) stromab des Strö mungskanals angeordnet ist,

wobei in der Zusatzdampfleitung (6, 7) ein Mittel (10,

11) zur Erhöhung des Druckverlustes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass,

die Zusatzdampfleitung (3) sich nach dem Zusatzdampfven til (4) in eine erste Zusatzdampfleitung (6) und in eine zweite Zusatzdampfleitung (7) aufteilt,

wobei die erste Zusatzdampfleitung (6) in einen ersten Zusatzeinströmbereich (8) in den Strömungskanal mündet und

die zweite Zusatzdampfleitung (7) in einen anderen zwei ten Zusatzeinströmbereich (9) in den Strömungskanal mün det,

wobei in der ersten Zusatzdampfleitung (6) ein erstes Mittel (10) zur Druckverminderung und in der zweiten Zu satzdampfleitung (7) ein zweites Mittel zur Druckvermin derung angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

wobei das Mittel (10, 11) ein Ventil ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1,

wobei das Mittel (10, 11) eine Blende ist.

4. Anordnung nach Anspruch ein 1 oder 3,

wobei das Mittel (10, 11) eine Einlochblende oder eine Mehrlochblende ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei der durch das erste Mittel (10) erreichte Wert des Druckverlustes im Vergleich zu dem durch das zweite Mit tel (11) erreichte Wert des Druckverlustes unterschied lich ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Mittel (10, 11) derart ausgebildet ist, dass der Druckverlust direkt nach dem Zusatzventil (4) res pektive vor dem Zusatzeinströmbereich (8, 9) mindestens

5% des Druckabbaus des Dampfventils (4) im Betrieb be trägt .

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Dampfturbine (2) als Hochdruck-Teilturbine ausgebildet ist, wobei weitere Teilturbinen-Typen wie kombinierte Hoch-Mitteldruck-, Mitteldruck-, kombinierte Mittel-Niederdruck oder Niederdruckturbinen nicht ausge nommen sind.