Abstützung einer Niederdruck-Dampfturbine

Abstract

 Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad einer mit ei- nem Kondensator verbundenen Niederdruck-Dampfturbine zu erhö- hen und deren Herstellungskosten zu reduzieren.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Trenn- ebene (8) von Ober- und Unterteil (6, 7) des Aussengehäuses (1) der Niederdruck-Dampfturbine in Höhe der Achse (9) des Turbinenrotors (4) liegt und das Betonfundament (14) bis zur Trennebene (8) reicht. Sowohl das Unterteil (7) des Aussen- gehäuses (1) als auch die Lagerstellen (10) des Turbinenro- tors (4) sind im Betonfundament (14) festgelegt. Das Aussen- gehäuse (1) ist rechtwinklig sowie horizontal zur Achse (9) des Turbinenrotors (4) zumindest einseitig offen ausgebildet. An jeder seitlichen Öffnung (17) des Aussengehäuses (1) ist ein Kondensator (16) angeschlossen. Das Oberteil (6) des Aus- sengehäuses (1) besteht aus einer Montagehaube (19) sowie je Kondensator (16) einem mit diesem und dem Unterteil (7) stoff- oder kraftschlüssig verbundenen Rahmenteil (20). Die Montagehaube (19) ist sowohl mit dem Unterteil (7) des Aus- sengehäuses (1) als auch mit jedem Rahmenteil (20) kraft- oder formschlüssig verbunden, wobei je ein Rahmenteil (20) zwischen einem Kondensator (16) und der Montagehaube (19) an- geordnet ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine mit einem Kondensator verbundene Niederdruck-Dampfturbine.

Stand der Technik

[0002] Bei mehrstufigen, aus einem Hoch-, einem Mittel- sowie einem oder mehreren Niederdruckteilen bestehenden Dampfturbinen ist es üblich, das Aussengehäuse der Niederdruckturbine gegenüber dem gesamten Turbosatz axial festzulegen. Wegen der beim An-und Abfahren und bei Laständerungen auftretenden Wärmedehnungen müssen sich, ausgehend vom festgelegten Niederdruckteil, die Lagerböcke, ein gegebenenfalls vorhandener weiterer Niederdruckteil, der Mittel- und der Hochdruckteil sowie der Generator in Längsrichtung frei ausdehnen können.

[0003] Aus der EP-A1-05 75 642 ist eine doppelgehäusige Niederdruck-Dampfturbine bekannt, welche hauptsächlich aus einem Innengehäuse mit dem Turbinenrotor sowie einem Aussengehäuse mit Abdampfraum besteht. Das Aussengehäuse ist zweigeteilt, d.h. es besitzt ein Ober- und ein Unterteil. Das Aussengehäuse-Unterteil ist als eine leere Stahlverschalung ausgebildet und in einer Ausnehmung des Betonfundamentes angeordnet. Am unteren Ende des Gehäuseunterteils schliesst der Kondensator an. Sowohl die Trennebene der beiden Gehäuseteile als auch der Kondensatoranschluss sind Bestandteile des Fundaments. Die Lagerstellen für die Aufnahme des Rotors liegen oberhalb der Trennebene, d.h. oberhalb des Fundamenttisches.

[0004] Die Abstützung einer solchen Niederdruck-Dampfturbine auf einem Betonfundament ist relativ aufwendig und teuer. Zudem tritt infolge des Vakuumzuges bzw. des Kondensatorgewichtes eine hohe Fundamentbelastung auf.

[0005] Aus der EP-A1-03 84 200 ist ein Dampfkondensator in ebenerdiger Aufstellung neben der Dampfturbine bekannt, welcher über eine Abdampfhaube mit der Dampfturbine verbunden ist. Der Dampfaustritt erfolgt oberhalb des Fundamentes. Im Gegensatz zur Unterfluranordnung des Kondensators kann damit sowohl die Bauhöhe des Maschinenhauses als auch die des Turbinenfundamentes stark reduziert werden. Der Kondensator ist auf einfachen Gleitschuhen separat von der Dampfturbine abgestützt, wodurch die Belastung des Betonfundamentes verringert wird.

[0006] Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass zur Bewältigung des Abdampf-Volumenstromes eine sehr grosse Abdampfhaube für die Niederdruck-Dampfturbine benötigt wird, was einen relativ grossen Bauraum erfordert. Damit steigen sowohl die Herstellungskosten als auch der Montageaufwand. Ausserdem muss der Dampfstrom aus dem Unterteil des Gehäuses in die Abdampfhaube umgelenkt werden, was einen Druckverlust und somit einem geringeren Wirkungsgrad zur Folge hat. Zudem wirken auf die Abdampfhaube der Niederdruck-Dampfturbine relativ grosse Horizontalkräfte, welche in geeigneter Weise auf das Fundament übertragen werden müssen. Dadurch steigen wiederum die Herstellungskosten der Dampfturbine.

Darstellung der Erfindung

[0007] Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer mit einem Kondensator verbundenen Niederdruck-Dampfturbine zu erhöhen und deren Herstellungskosten zu reduzieren.

[0008] Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Trennebene von Ober- und Unterteil des Aussengehäuses in Achshöhe des Turbinenrotors liegt und das Betonfundament bis zur Trennebene reicht. Sowohl das Unterteil des Aussengehäuses als auch die Lagerstellen des Turbinenrotors sind im Betonfundament festgelegt. Das Aussengehäuse ist zumindest einseitig offen ausgebildet, wobei die Öffnung/en rechtwinklig und horizontal zur Achse des Turbinenrotors angeordnet ist/sind. Bei nur einer seitlichen Öffnung des Aussengehäuses ist ein, bei zwei seitlichen Öffnungen jeweils ein Kondensator angeschlossen.

[0009] Ist nur ein Kondensator vorhanden besteht das Oberteil des Aussengehäuses aus einer Montagehaube sowie einem mit dem Unterteil und dem Kondensator stoff- oder kraftschlüssig verbundenen Rahmenteil. Die Montagehaube ist sowohl mit dem Unterteil des Aussengehäuses als auch mit dem Rahmenteil kraft-oder formschlüssig verbunden, wobei letzteres zwischen Kondensator und Montagehaube angeordnet ist. Bei zwei Kondensatoren ist beidseitig jeweils ein Rahmenteil ausgebildet.

[0010] Da das Betonfundament bis in Achshöhe des Turbinenrotors bzw. bis zur Trennebene von Ober- und Unterteil des Aussengehäuses reicht, werden bei dessen Herstellung vor Ort sowohl das Unterteil als auch die Lagerstellen des Turbinenrotors mit dem Fundament vergossen. Das Betonfundament übernimmt auf diese Weise selbst die auftretenden Betriebskräfte der Niederdruck-Dampfturbine sowie des bzw. der mit ihr verbundenen Kondensatoren und kann damit optimal genutzt werden.

[0011] Bei einseitig offener Ausbildung des Aussengehäuses kann der seitlich und auf gleicher Höhe der Niederdruck-Dampfturbine befestigte Kondensator im Bereich der gesamten Öffnung mit dem Abdampfraum verbunden werden. Ist das Aussengehäuse beidseitig offen ausgebildet, sind beide Kondensatoren auf gleiche Weise mit dem Abdampfraum verbunden. Der Dampfstrom gelangt bei beiden Varianten auf direktem Wege und ohne nochmals umgelenkt werden zu müssen in den Kondensator. Somit wird der Druckverlust reduziert und der Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Technik verbessert.

[0012] Jedes mit einem Kondensator und dem Aussengehäuse-Unterteil stoff- oder kraftschlüssig verbundene Rahmenteil dient der Versteifung des Aussengehäuse-Oberteils. Aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der den Abdampfraum nach oben abschliessenden Haube mit dem Rahmenteil und dem Aussengehäuse-Unterteil, kann die Haube als Montagehaube ausgeführt werden. Sie ist damit wesentlich leichter sowie einfacher ausgebildet als die Abdampfhauben des Standes der Technik. Ausserdem gewährleistet die Montagehaube eine bessere Zugänglichkeit zu den innenliegenden Bauteilen der Niederdruck-Dampfturbine. Auch eine geschweisste Stahlblechkonstruktion der Montagehaube ist möglich. Dadurch sinken die Herstellungskosten und der Montageaufwand der Dampfturbine weiter.

[0013] Aufgrund der erfindungsgemässen Ausbildung der Niederdruck-Dampfturbine werden das Unterteil des Aussengehäuses und die Lagerstellen bereits bei der Erstellung des Betonfundamentes in dieses integriert. Gleichzeitig wird das Rahmenteil bzw. werden die Rahmenteile des Oberteils stoff- oder kraftschlüssig mit dem Unterteil des Aussengehäuses verbunden. Als lose Teile sind lediglich das Innengehäuse mit dem Turbinenrotor und die Montagehaube ausgeführt. Bei der Endmontage der Niederdruck-Dampfturbine wird die vormontierte kompakte Einheit aus Fundament, Aussengehäuse (Unterteil und Rahmenteil/en) sowie Lagerstellen schliesslich nur noch durch die bereits genannten Bauteile komplettiert. Daraus resultieren ein besonders geringer Montageaufwand und niedrige Herstellungskosten.

[0014] Es ist vorteilhaft, wenn am Unterteil des Aussengehäuses mehrere, vorzugsweise vertikale, äussere Verschalungsrippen angeordnet sind. Dadurch entsteht beim Erstellen des Betonfundamentes eine innige Verbindung mit dem Unterteil, so dass die auftretenden Kräfte noch besser über das Fundament abgeleitet werden können.

[0015] Natürlich können auch zwei oder mehrere, analog ausgebildete Niederdruck-Dampfturbinen miteinander verbunden werden. Die Lagerstellen von mit der Niederdruck-Dampfturbine zu einer Turbogruppe verbundenen Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Dampfturbinen können gleichartig wie die Lagerstellen der Niederdruck-Dampfturbine ausgebildet sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0016] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zweiflutigen Niederdruck-Dampfteilturbine dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt der Niederdruck-Dampfturbine;

Fig. 2

einen Querschnitt durch die Dampfturbine entsprechend Fig. 1;

Fig. 3

eine Draufsicht auf die vormontierte Einheit aus Fundament und Aussengehäuse-Unterteil;

Fig. 4

einen Querschnitt durch die Eintrittspartie der Dampfturbine.

[0017] Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise die im Oberteil des Aussengehäuses angeordneten Kühlwassereinspritzrohre.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0018] Die ebenerdig aufgestellte, Niederdruck-Dampfturbine ist doppelgehäusig ausgebildet, d.h. ihr Gehäuse besteht im wesentlichen aus einem Aussengehäuse 1 und einem Innengehäuse 2, welche getrennt voneinander angeordnet sind. Dadurch können die Massen- und Bewegungskräfte des Aussengehäuses 1 nicht auf das Innengehäuse 2 einwirken und umgekehrt.

[0019] Zwischen Aussen- und Innengehäuse 1, 2 ist ein Abdampfraum 3 ausgebildet. Im Innengehäuse 2 ist ein Turbinenrotor 4 angeordnet und mit einem Wellenendteil 5 drehfest verbunden. Das zweiteilige Aussengehäuse 1 besteht aus einem Ober- sowie einem Unterteil 6, 7, deren Trennebene 8 in Höhe der Achse 9 des Turbinenrotors 4 liegt. Beidseitig des Turbinenrotors 4 ist eine Lagerstelle 10 mit entsprechenden Traglagern 11 für den Turbinenrotor 4 ausgebildet (Fig. 1). Das Aussengehäuse 1 besitzt beidseitig eine Gehäusedurchführung 12 für den Wellenendteil 5 des Turbinenrotors 4. Im Bereich jeder Gehäusedurchführung 12 ist auf dem Wellenendteil 5 eine gekapselte Wellendichtung 13 angeordnet, welche den Abdampfraum 3 nach aussen abdichtet.

[0020] Die Niederdruck-Dampfturbine wird von einem Betonfundament 14 aufgenommen, welches zu diesem Zweck eine Ausnehmung 15 aufweist. Das Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 ist als eine Stahlverschalung des bis zur Trennebene 8 des Aussengehäuses 1 reichenden Betonfundamentes 14 ausgebildet. Damit sind sowohl das Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 als auch die Lagerstellen 10 des Turbinenrotors 4 im Betonfundament 14 festgelegt (Fig. 1, Fig. 2).

[0021] Neben dem Aussengehäuse 1 der Niederdruck-Dampfturbine ist ein Kondensator 16 angeordnet und mit dem Abdampfraum 3 verbunden. Der Kondensator 16 ist wie die Dampfturbine ebenerdig aufgestellt. Dazu ist das Aussengehäuse 1 der Niederdruck-Dampfturbine rechtwinklig und horizontal zur Achse 9 des Turbinenrotors 4 einseitig offen ausgebildet. Der Kondensator 16 schliesst an die Öffnung 17 des Aussengehäuses 1 an (Fig. 2). Das Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 besitzt in der Draufsicht eine U-Form, welche zum Kondensator 16 hin geöffnet ist (Fig. 3). Am Unterteil 7 sind mehrere vertikale, äussere Verschalungsrippen 18 angeordnet, wodurch eine stabile Verbindung mit dem Betonfundament 14 erreicht wird. Die Verschalungsrippen 18 können selbstverständlich auch anders ausgerichtet sein.

[0022] Das Oberteil 6 des Aussengehäuses 1 wird von einer Montagehaube 19 sowie einem mit dem Unterteil 7 und dem Kondensator stoffschlüssig verbundenen Rahmenteil 20 gebildet. Die Montagehaube 19 verschliesst den Abdampfraum 3 oberhalb der Trennebene 8 vollständig. Sie besteht aus einer geschweissten-Stahlblechkonstruktion mit zwei Stirnwänden 21 und Versteifungen 22 sowie aus einem vertikalen und einem horizontalen Anschlussflansch 23, 24. In der Montagehaube 19 ist ein Zudampfstutzen 25 befestigt, über den der Dampf aus der nicht dargestellten Mitteldruck-Dampfturbine zugeleitet wird.

[0023] Das Rahmenteil 20 ist bügelförmig ausgebildet und am Kondensator 16 sowie am Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 angeschweisst (Fig. 2). Es ist in seinem Inneren zumindest teilweise hohl und wird bei der Fertigung des Betonfundamentes 14 gleichzeitig mit dem Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 vergossen. Selbstverständlich kann es auch nur verschweisst werden. Eine kraftschlüssige Verbindung mittels Schrauben ist ebenfalls möglich. Das Rahmenteil 20 trägt die Montagehaube 19 und ist Bindeglied zwischen dieser und dem Kondensator 16. Dazu ist es über den vertikalen Anschlussflansch 23 mit der Montagehaube 19 verschraubt. Jedoch kann auch eine andere kraftschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung gewählt werden. Zur Abdichtung der mit dem Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 verschraubten Montagehaube 19 ist am horizontalen Anschlussflansch 24 eine nicht dargestellte Dichtleiste angeschweisst. Eine weitere Dichtleiste ist zwischen dem vertikalen Anschlussflansch 23 und dem Rahmenteil 20 angeordnet. Selbstverständlich können auch andere geeignete Dichtmittel Verwendung finden.

[0024] An den Lagerstellen 10 ist jeweils ein Lagersattel 26 in das Betonfundament 14 eingelassen und mit diesem verankert. Der Lagersattel 26 nimmt eine Ölwanne 27 auf, welche mit einer in das Betonfundament 14 integrierten Ölablaufleitung 28 verbunden ist. Das Traglager 11 ist im Lagersattel 26 angeordnet und gegen vertikale Bewegungen gesichert (Fig. 1). Die Lagerstelle 10 ist mit einem Gehäusedeckel 29 abgedeckt.

[0025] Das exakte Ausrichten des Turbinenrotors 4 zu den anschliessenden Nachbarrotoren anderer Teilturbinen bzw. zum Generator erfolgt mittels einer nicht dargestellten Verstellvorrichtung.

[0026] Im Bereich der Basis 30 der Ausnehmung 15 ist das Innengehäuse 2 der Niederdruck-Dampfturbine auf vier Stützen 31 gelagert und über zwei Führungen 32 in axialer Richtung geführt. Die Führungen 32 sind mit dem Betonfundament 14 verbunden und quer zur Achse 9 des Turbinenrotors 4 einstellbar (Fig. 4).

[0027] Bereits bei der Erstellung des Betonfundamentes 14 werden sowohl das Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 als auch die Lagerstellen 10 des Turbinenrotors 4 integriert. Das Betonfundament 14 wird bis in Höhe der Trennebene 8 von Unter- und Oberteil 7, 6 des Aussengehäuses 1 ausgebildet. Nach der Montage des Kondensators 16 wird das gleichfalls mit Beton gefüllte Rahmenteil 20 mit dem Kondensator 16 und dem Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 verschweisst. Bei der Endmontage der Niederdruck-Dampfturbine wird diese vormontierte, kompakte Einheit nur noch durch das Innengehäuse 2 mit dem Turbinenrotor 4 und durch die Montagehaube 19 komplettiert. Dadurch besteht die Möglichkeit, auch das Innengehäuse 2 und den Turbinenrotor 4 vorzumontieren, gemeinsam zu transportieren und schliesslich zusammen in das vorbereitete Betonfundament 14 einzusetzen. Daraus resultieren ein besonders geringer Montageaufwand und niedrige Herstellungskosten.

[0028] Beim Betrieb der Niederdruck-Dampfturbine wird der Dampfstrom aus der nicht dargestellten Mitteldruck-Dampfturbine über den Zudampfstutzen 25 in das Innengehäuse 2 eingeleitet. Er treibt den Turbinenrotor 4 an und wird dabei bis auf den Abdampfdruck entspannt. Schliesslich gelangt der Dampf über den Abdampfraum 3 sowie die Öffnung 17 des Aussengehäuses 1 auf direktem Weg, d.h. ohne nochmals umgelenkt werden zu müssen, in den Kondensator 16 und wird dort niedergeschlagen.

[0029] In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei Kondensatoren 16 mit der Niederdruck-Dampfturbine verbunden. Dazu weist deren Aussengehäuse 1 beidseitig eine rechtwinklig und horizontal zur Achse 9 des Turbinenrotors 4 angeordnete, seitlichen Öffnung 17 auf. An jeder Öffnung 17 ist ein Kondensator 16 angeschlossen und mit jeweils einem Rahmenteil 20 und dem Unterteil 7 des Aussengehäuses 1 verbunden (nicht dargestellt). Alle anderen Bauteile sind im wesentlichen analog dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet und angeordnet.

[0030] Natürlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel mit einer Niederdruck-Dampfturbine beschränkt. Ebenso können zwei oder mehrere, analog ausgebildete Niederdruck-Dampfturbinen miteinander verbunden werden.
Auch können die Lagerstellen von mit der Niederdruck-Dampfturbine zu einer Turbogruppe verbundenen Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Dampfturbinen gleichartig wie die Lagerstellen 10 der Niederdruck-Dampfturbine ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

[0031] 

1

Aussengehäuse

2

Innengehäuse

3

Abdampfraum

4

Turbinenrotor

5

Wellenendteil

6

Oberteil

7

Unterteil

8

Trennebene

9

Achse

10

Lagerstelle

11

Traglager

12

Gehäusedurchführung

13

Wellendichtung

14

Betonfundament

15

Ausnehmung

16

Kondensator

17

Öffnung

18

Verschalungsrippe

19

Montagehaube

20

Rahmenteil

21

Stirnwand

22

Versteifung

23

Anschlussflansch, vertikal

24

Anschlussflansch, horizontal

25

Zudampfstutzen

26

Lagersattel

27

Ölwanne

28

Ölablaufleitung

29

Gehäusedeckel

30

Basis

31

Stütze

32

Führung

Ansprüche

1. Niederdruck-Dampfturbine hauptsächlich bestehend aus

a) einem Innengehäuse (2) mit einem Turbinenrotor (4) und aus einem Aussengehäuse (1) mit einem Abdampfraum (3), wobei das Aussengehäuse (1) ein Ober-sowie ein Unterteil (6, 7) aufweist,

b) einem Betonfundament (14) mit einer Ausnehmung (15) zur Aufnahme der Niederdruck-Dampfturbine, insbesondere des Unterteils (7) ihres Aussengehäuses (1), welches als eine Stahlverschalung des Betonfundamentes (14) ausgebildet ist,

c) beidseitigen Lagerstellen (10) mit entsprechenden Traglagern (11) für den Turbinenrotor (4),

d) einem mit dem Aussengehäuse (1) verbundenen und seitlich von diesem angeordneten Kondensator (16),

dadurch gekennzeichnet, dass

e) die Trennebene (8) von Ober- und Unterteil (6, 7) des Aussengehäuses (1) in Höhe der Achse (9) des Turbinenrotors (4) liegt und das Betonfundament (14) bis zur Trennebene (8) reicht,

f) sowohl das Unterteil (7) des Aussengehäuses (1) als auch die Lagerstellen (10) des Turbinenrotors (4) im Betonfundament (14) festgelegt sind,

g) das Aussengehäuse (1) rechtwinklig sowie horizontal zur Achse (9) des Turbinenrotors (4) zumindest einseitig offen ausgebildet ist und an jeder der seitlichen Öffnungen (17) des Aussengehäuses (1) ein Kondensator (16) angeschlossen ist,

h) das Oberteil (6) des Aussengehäuses (1) aus einer Montagehaube (19) sowie je Kondensator (16) einem mit diesem und dem Unterteil (7) stoff- oder kraftschlüssig verbundenen Rahmenteil (20) besteht,

i) die Montagehaube (19) mit dem Unterteil (7) des Aussengehäuses (1) sowie mit jedem Rahmenteil (20) kraft- oder formschlüssig verbunden und je ein Rahmenteil (20) zwischen einem Kondensator (16) sowie der Montagehaube (19) angeordnet ist.

2. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehaube (19) aus Stahlblech besteht und Versteifungen (22) besitzt.

3. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Unterteil (7) des Aussengehäuses (1) mehrere, vorzugsweise vertikale, äussere Verschalungsrippen (18) angeordnet sind.

4. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Lagerstellen (10) jeweils ein Lagersattel (26) im Betonfundament (14) eingelassen ist und jeder Lagersattel (26) eine Ölwanne (27) aufnimmt, welche mit einer in das Betonfundament (14) integrierten Ölablaufleitung (28) verbunden ist.

5. Niederdruck-Dampfturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei analog ausgebildete Niederdruck-Dampfturbinen miteinander verbunden sind.

6. Niederdruck-Dampfturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen von mit ihr zu einer Turbogruppe verbundenen Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Dampfturbinen analog der Lagerstellen (10) der Niederdruck-Dampfturbine ausgebildet sind.

Zeichnung