Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten

Abstract

 Eine Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten weist einen Strömungsteiler (5), der den Dampfgesamtstrom in dem Abdampfgehäuse (2) in zwei Dampfströme (30, 31) teilt, die jeweils einen ihnen zugeordneten Kondensator (14, 15) durchströmen, eine Staupunktdetektionseinrichtung (18-20) zur Lokalisierung des sich beim Teilen des Dampfgesamtstroms ausbildenden Staupunkts (29) an der Strömungsteilervorderkante (6) und eine Kühlmediumaufteilungseinrichtung (21, 22), mit der die Kühlmediumzufuhr (23) zu den Kondensatoren (14, 15) in Abhängigkeit der Lokalisierung des Staupunkts (29) derart gesteuert ist, dass der Staupunkt (29) unter Vermeidung einer Strömungsablösung (32) an dem Strömungsteiler (5) mittig angesiedelt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten.

[0002] Eine Stufe einer Kondensationsdampfturbine, bestehend aus einem feststehenden Leitrad und einem um die Maschinenachse rotierenden Laufrad, ist beispielsweise als eine Baumann-Stufe ausgeführt, bei der ein ringförmiger Steg angebracht ist, mit dem die Schaufelkanäle in einen äußeren und einen inneren Teilkanal unterteilt sind. Dabei wird der Dampfmassenstrom in der Stufe mit Strömungsteiler in zwei Teilströme aufgeteilt, die dann über unterschiedliche Expansionspfade durch die weitere Beschaufelung zu einem Kondensator geführt werden. Der Steg ist die Leitschaufeln kreuzend in das Leitschaufelgitter eingebaut, wobei der Steg eine umlaufende Vorderkante hat.

[0003] Herkömmlich ist der Steg starr ausgebildet, so dass die Neigung der Vorderkante zur Maschinenachse der Kondensationsdampfturbine über die Zeit stets konstant ist. In der Regel wird als der Neigungswinkel der Anströmwinkel der Dampfströmung genommen, mit dem die Dampfströmung im Auslegungsbetriebszustand der Kondensationsdampfturbine auf die Vorderkante des Stegs trifft. Weicht jedoch der Betriebszustand der Kondensationsdampfturbine vom Auslegungsbetriebszustand ab, so können sich die Geschwindigkeitskomponenten der Dampfströmung derart ändern, dass der Anströmwinkel der Dampfströmung nicht mehr gleich dem Anstellwinkel der Vorderkante des Stegs ist. Jede Abweichung des Anströmwinkels vom Anstellwinkel im Auslegungsbetriebszustand führt zu einer Fehlanströmung des Stegs, die eine Erhöhung von Strömungsverlusten in der Dampfströmung zur Folge hat. Diese Fehlanströmung des Stegs kann beispielsweise dazu führen, je nach innenseitiger oder außenseitiger Fehlanströmung, dass sich an der Innenseite bzw. der Außenseite des Stegs eine Druckseite bzw. eine Saugseite ausbilden. An der Saugseite besteht die Gefahr, dass die Strömung ablöst, wodurch wiederum hohe Strömungsverluste der Dampfströmung die Folge sind. Diese Strömungsverluste beeinträchtigen den thermodynamischen Wirkungsgrad der Kondensationsdampfturbine, so dass die Kondensationsdampfturbine in Betriebszuständen weg vom Auslegungsbetriebszustand nur bei schlechteren Wirkungsgraden betreibbar ist.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten zu schaffen, wobei die Kondensationsdampfturbine mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad in Betriebszuständen betreibbar ist, die nicht dem Auslegungsbetriebszustand der Kondensationsdampfturbine entsprechen.

[0005] Die erfindungsgemäße Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten weist einen Strömungsteiler, der den Dampfgesamtstrom in zwei Dampfströme teilt, die jeweils einen ihnen zugeordneten Kondensator durchströmen, eine Staupunktdetektionseinrichtung zur Lokalisierung des sich beim Teilen des Dampfgesamtstroms ausbildenden Staupunkts an der Strömungsteilervorderkante und eine Kühlmediumaufteilungseinrichtung auf, mit der die Kühlmediumzufuhr zu den Kondensatoren in Abhängigkeit der Lokalisierung des Staupunkts derart gesteuert ist, dass der Staupunkt unter Vermeidung einer Strömungsablösung an dem Staupunktteiler mittig angesiedelt ist. Ist der Staupunkt mittig am Strömungsteiler angesiedelt, so wird die Strömungsteilervorderkante im Wesentlichen symmetrisch umströmt, so dass sich an dem Strömungsteiler eine Strömungsablösung nicht einstellt. Sollte hingegen der Staupunkt auf der Strömungsteilervorderkante seine Lage nach außen bzw. innen verändern, so würde der Strömungsteiler fehlangeströmt werden, wodurch an dem Strömungsteiler die Strömungsablösung entstehen kann.

[0006] Die Lage des Staupunkts auf der Strömungsteilervorderkante ergibt sich aus dem aktuellen Betriebszustand der Kondensationsdampfturbine und dem Verhältnis der Abströmdrücke der Dampfströme. Die Abströmdrücke sind ihrerseits durch die Kühlmediumzufuhr zu den Kondensatoren vorgegeben. Eine Erhöhung der Kühlmediumzufuhr zu dem Kondensator bewirkt eine Erhöhung der Wärmeabfuhr beim Kondensieren des jeweiligen Dampfstroms und somit eine Erhöhung der Kondensatorleistung, wodurch sich der Kondensationsdruck als der Abströmdruck dieses Dampfstroms absenkt. Im Gegensatz dazu erhöht sich der Gegendruck des Dampfstroms, wenn durch eine Verminderung der Kühlmediumzufuhr zu dem Kondensator die Kondensationstemperatur und somit der Kondensationsdruck erhöht werden. Dadurch kann in jedem der Kondensatoren durch die entsprechende Kühlmediumzufuhr zu jedem der Kondensatoren die Kondensationstemperatur und somit der Kondensationsdruck für jeden der Dampfströme eingestellt werden. Entsprechend dem Verhältnis der Abströmdrücke der Dampfströme teilt sich der Dampfgesamtmassenstrom an dem Strömungsteiler in entsprechende Teilmassenströme auf, die erfindungsgemäß so eingestellt sind, dass sich der Staupunkt mittig an der Strömungsteilervorderkante ansiedelt, wodurch an dem Strömungsteiler die Strömungsablösung unterbunden ist.

[0007] Durch die erfindungsgemäße Lokalisierung des Staupunkts an der Strömungsteilervorderkante mit der Staupunktdetektionseinrichtung ist die Güte der Umströmung des Strömungsteilers zu ermitteln, wodurch in Abhängigkeit der Umströmungsgüte, d.h. der Lage des Staupunkts an der Strömungsteilervorderkante, das Abströmdruckverhältnis der Dampfströme mit der entsprechenden Kühlmittelzufuhr zu den einzelnen Kondensatoren gesteuert ist. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass der Ort des Staupunkts an der Strömungsteilervorderkante aufgrund der Lokalisierung und der darauf abgestimmten Kühlmediumzufuhr zu den einzelnen Kondensatoren in der mittigen Stellung an dem Strömungsteiler gehalten werden kann, so dass bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Kondensationsdampfturbine der Strömungsteiler stets unter Vermeidung der Strömungsablösung verlustarm umströmt wird. Dadurch hat die Kondensationsdampfturbine mit der erfindungsgemäßen Strömungsteilereinrichtung einen hohen thermischen Wirkungsgrad, auch in Betriebszuständen, die weg von einem Auslegungsbetriebszustand sind, auf den etwa die aerodynamisch wirksame Kontur des Strömungsteilers abgestimmt ist.

[0008] Die Staupunktdetektionseinrichtung weist bevorzugt eine Differenzdruckerfassungseinrichtung auf, mit der der Differenzdruck im Bereich der Strömungsteilervorderkante zwischen den Dampfströmen an dem Strömungsteiler messbar ist und der Differenzdruck der Kühlmediumaufteilungseinrichtung zum Steuern der Kühlmediumzufuhr zu den Kondensatoren bereitgestellt ist. Ist der Staupunkt an dem Strömungsteiler mittig angesiedelt, so ist die Umströmung des Strömungsteilers im Wesentlichen symmetrisch. Dadurch ergeben sich im Bereich der Strömungsteilervorderkante für die Dampfströme an dem Strömungsteiler Druckniveaus, die im Wesentlichen gleich sind. Sollte der Staupunkt an der Strömungsteilervorderkante sich einseitig verschieben, so herrscht an der Seite des Strömungsteilers, die dem Staupunkt zugewandt ist, im Allgemeinen ein höheres Druckniveau als an der dieser Seite abgewandten, anderen Seite des Strömungsteilers. Somit ist der Differenzdruck im Bereich der Strömungsteilervorderkante zwischen den Dampfströmen an dem Strömungsteiler ein Maß für die Mittigkeit des Staupunkts.

[0009] Die Differenzdruckerfassungseinrichtung weist bevorzugt für jeden der Dampfströme einen Druckaufnehmer zum Messen des statischen Drucks an der Oberfläche des Strömungsteilers im Bereich der Strömungsteilervorderkante und ein Differenzdruckermittlungsgerät auf, mit dem die Differenz zwischen den statischen Drücken ermittelbar ist. Dadurch liefert das Differenzdruckermittlungsgerät den Differenzdruck für die beiden Seiten des Strömungsteilers, so dass mit dem Differenzdruckermittlungsgerät die Kühlmediumzufuhr zu den Kondensatoren in Abhängigkeit des Differenzdrucks, der von dem Differenzdruckermittlungsgerät ermittelt ist, steuerbar ist. Mindestens einer der Druckaufnehmer ist bevorzugt direkt unterhalb der Oberflächenstelle des Strömungsteilers angeordnet, an der der statische Druck mit dem jeweiligen Druckaufnehmer gemessen wird. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass mindestens einer der Druckaufnehmer von der Oberflächenstelle des Strömungsteilers, an der der zu messende statische Druck anliegt, entfernt angeordnet und mit einem druckübertragenden Kanal in dem Strömungsteiler mit der Oberflächenstelle gekoppelt ist. Der druckübertragende Kanal kann beispielsweise eine Druckmessbohrung sein. Alternativ kann ferner bevorzugt statt dem Druckaufnehmer und dem Differenzdruckermittlungsgerät ein Differenzdruckmessgerät vorgesehen sein, das an den jeweiligen Oberflächenstellen des Strömungsteilers den zu messenden statischen Druck ermittelt.

[0010] Der Strömungsteiler ist bevorzugt als ein zur Maschinenachse der Kondensationsdampfturbine konzentrischer Ring vorgesehen, der an mindestens einer Axialleitschaufel der Kondensationsdampfturbine festgelegt ist, wobei im Bereich der Strömungsteilervorderkante diese axial stromauf der Axialleitschaufelvorderkante vorsteht, so dass die Oberflächenstellen des Strömungsteilers, an denen die zu messenden statischen Drücke anliegen, stromauf der Axialleitschaufelvorderkante angeordnet sind. Dadurch sind vorteilhaft Sekundärströmungseinflüsse der Axialleitschaufeln, wie beispielsweise Eckenwirbel und Grenzschichten, stromab der Oberflächenstellen des Strömungsteilers angesiedelt, so dass die an diesen Oberflächenstellen zu messenden statischen Drücke im Wesentlichen unbeeinflusst von den Sekundärströmungseinflüssen der Axialleitschaufeln sind. Dadurch stellt die Lage des Staupunkts an der Strömungsteilervorderkante ein genaues Maß für die Güte der Umströmung des Strömungsteilers dar, da die Detektion der Staupunktlage mit Hilfe des an den Oberflächenstellen zu messenden statischen Drucks nicht von den Sekundärströmungseffekten der Axialleitschaufeln beeinträchtigt wird.

[0011] Bevorzugtermaßen ist mit der Kühlmediumaufteilungseinrichtung in Abhängigkeit des Differenzdrucks ein vorherbestimmter Kühlmediummassenstrom als die Kühlmediumzufuhr zu den Kondensatoren aufgeteilt. Dabei entspricht bevorzugt der vorherbestimmte Kühlmediummassenstrom dem maximal verfügbaren Kühlmediummassenstrom für die Kondensationsdampfturbine. Dadurch wird stets zum Abführen der Kondensationswärme von den Kondensatoren die maximal verfügbare Wärme durch den maximal verfügbaren Kühlmediummassenstrom abgeführt, wobei der maximal verfügbare Kühlmediummassenstrom auf die Kondensatoren aufgeteilt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass mit der Kühlmediumaufteilungseinrichtung die Kühlmedienzufuhren zu den Kondensatoren derart gesteuert sind, dass die Gegendrücke der einzelnen Dampfströme derart sind, dass der Staupunkt an der Strömungsteilervorderkante mittig angesiedelt ist. Die Kühlmediumaufteilungseinrichtung ist dabei bevorzugt mit der Differenzdruckerfassungseinrichtung via den Differenzdruck rückgekoppelt, dass die Gegendrücke der einzelnen Dampfströme derart eingestellt sind, dass der absolute, von der Differenzdruckerfassungseinrichtung erfasste Differenzdruck minimal ist. Dadurch ist erfindungsgemäß erreicht, dass die Lage des Staupunkts an dem Strömungsteiler stets mittig angesiedelt ist, wobei der absolute, von der Differenzdruckerfassungseinrichtung erfasste Minimaldruck im Wesentlichen Null ist.

[0012] Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strömungsteilereinrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1

ein Schemadiagramm einer Kondensationsdampfturbine mit dem Ausführungsbeispiel der Strömungsteilereinrichtung,

Figur 2

einen Detailquerschnitt einer Vorderkante eines Strömungsteilers des Ausführungsbeispiels der Strömungsteilereinrichtung und

Figuren 3 bis 5

den Detailquerschnitt aus Figur 2 bei verschiedenen Strömungszuständen um die Vorderkante des Strömungsteilers.

[0013] Wie es aus Figuren 1 bis 5 ersichtlich ist, weist eine Kondensationsdampfturbine 1 ein Abdampfgehäuse 2 auf, in dem ein Turbinenrotor 3 angeordnet ist. Durch das Abdampfgehäuse 2 strömt beim Betrieb der Kondensationsdampfturbine 1 ein Dampfgesamtmassenstrom, der an einem Abdampfaustritt 4 des Abdampfgehäuses 2 austritt.

[0014] In dem Abdampfgehäuse 2 ist als ein ringförmiger Steg ein Strömungsteiler 5 angeordnet, der koaxial um den Turbinenrotor 3 angesiedelt ist und den Strömungskanal in dem Abdampfgehäuse 2 in einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich teilt. Der Strömungsteiler 5 weist eine Strömungsteilervorderkante 6 auf, wobei mit 7 eine Strömungsteilersehne im Querschnitt des Strömungsteilers 5 strichpunktiert dargestellt ist. Der innere Bereich des Strömungskanals des Abdampfgehäuses 2 wird von einer Strömungsteilerinnenseite 8 begrenzt, wohingegen der äußere Bereich von einer Strömungsteileraußenseite 9 begrenzt ist, wobei an der Strömungsteilervorderkante 6 sowohl die Strömungsteilerinnenseite 8 als auch die Strömungsteileraußenseite 9 sich anschließen.

[0015] Der Strömungsteiler 5 ist in dem Abdampfgehäuse 2 von einer inneren Leitschaufel 10 und einer äußeren Leitschaufel 11 gehalten, wobei der Strömungsteiler 5 mit seiner Strömungsteilerinnseite 8 an der inneren Leitschaufel 10 und mit seiner Strömungsteileraußenseite 9 an der äußeren Leitschaufel 11 befestigt ist. Von dem Strömungsteiler 5 ist der Dampfgesamtmassenstrom in einen inneren Dampfstrom und einen äußeren Dampfstrom aufgeteilt, wobei am Abdampfaustritt 4 für den inneren Dampfstrom eine innere Abdampfleitung 12 und für den äußeren Dampfstrom eine äußere Abdampfleitung 13 vorgesehen sind. Der innere Dampfstrom wird durch die innere Abdampfleitung 12 zu einem ersten Kondensator 14 und der äußere Dampfstrom wird durch die äußere Abdampfleitung 13 zu einem zweiten Kondensator 15 geführt, wobei der innere Dampfstrom in dem ersten Kondensator 14 und der äußere Dampfstrom in dem zweiten Kondensator 15 kondensiert wird. Von dem ersten Kondensator 14 wird das von dem inneren Dampfstrom kondensierte Kondensat in einer ersten Kondensatleitung 16 abgeführt, wohingegen von dem zweiten Kondensator 15 das von dem äußeren Dampfstrom kondensierte Kondensat mit einer zweiten Kondensatleitung 17 abgeführt wird.

[0016] Im Bereich der Strömungsteilervorderkante 6 ist in dem Strömungsteiler 5 an der Strömungsteilerinnseite 8 ein innerer Druckaufnehmer 18 und an der Strömungsteileraußenseite 9 ein äußerer Druckaufnehmer 19 eingebaut. Mit den Druckaufnehmern 18, 19 wird beim Umströmen des Strömungsteilers 5 unmittelbar stromab der Strömungsteilervorderkante 6 der statische Druck an der Strömungsteilerinnseite 8 mit dem inneren Druckaufnehmer 18 und der statische Druck an der Strömungsteileraußenseite 9 mit dem äußeren Druckaufnehmer 19 gemessen. Ferner ist in dem Strömungsteiler 5 ein Druckdifferenzmessgerät 20 vorgesehen, mit dem die Differenz zwischen den statischen Drücken, die von den Druckaufnehmern 18, 19 gemessen werden, ermittelt wird. Die Druckdifferenz wird in Form eines elektrischen Signals mit einer Differenzdrucksignalleitung 21 einer Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 zugeführt.

[0017] Mit der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 wird eine Aufteilung einer Gesamtkühlwasserzuführung bewerkstelligt, die durch eine Gesamtkühlwasserzufuhrleitung 23 der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 zugeführt wird. Die Gesamtkühlwasserzuführung wird dabei in eine erste Kühlwasserzuführung und eine zweite Kühlwasserzuführung aufgeteilt, wobei die erste Kühlwasserzuführung in einer ersten Kühlwasserzufuhrleitung 24 dem ersten Kondensator 14 und die zweite Kühlwasserzuführung in einer zweiten Kühlwasserzufuhrleitung 25 dem zweiten Kondensator 15 zugeführt wird. Mit der ersten Kühlwasserzuführung wird in dem ersten Kondensator 14 der erste Dampfstrom zu Kondensat kondensiert, wohingegen in dem zweiten Kondensator 15 mit der zweiten Kühlwasserzuführung in der zweiten Kühlwasserzufuhrleitung 25 der zweite Dampfstrom zu Kondensat kondensiert wird. Von den Kondensatoren 14, 15 wird jeweils mit einer Kühlwasserabfuhrleitung 26, 27 das Kondensat abgeführt.

[0018] Die Umströmung der Strömungsteilervorderkante 6 ist in Figuren 3 bis 5 mit Stromlinien 28, 30, 31 veranschaulicht. Die Zuströmung weist eine Staupunktstromlinie 28 auf, die an der Strömungsteilervorderkante 6 einen Staupunkt 29 ausbildet. In Figuren 3 bis 5 ist unten eine innere Stromlinie 30 und oben eine äußere Stromlinie 31 gezeigt, wobei die innere Stromlinie 30 den inneren Dampfstrom und die äußere Stromlinie 31 den äußeren Dampfstrom repräsentieren. In Figur 3 liegt der Staupunkt 29 auf der Strömungsteilersehne 7, so dass der Staupunkt 29 symmetrisch an der Strömungsteilervorderkante 6 angesiedelt ist. Dadurch sind die Stromlinien 30, 31 symmetrisch um die Strömungsteilersehne 7 ausgebildet, wodurch die Umströmung des Strömungsteilers 5 durch die Dampfströme symmetrisch ist. Die Werte der von den Druckaufnehmern 18, 19 gemessenen, statischen Drücke sind somit in etwa gleich groß, so dass mit dem Differenzdruckmessgerät 20 der Differenzdruck als in etwa Null ermittelt wird, wobei von dem Druckdifferenzgerät 20 in die Druckdifferenzsignalleitung 21 ein entsprechendes Signal eingespeist wird.

[0019] Bei der in Figur 4 gezeigten Umströmung der Strömungsteilervorderkante 6 ist der Staupunkt 29 nach oberhalb der Strömungsteilersehne 7 angesiedelt, so dass die Umströmung der Strömungsteilervorderkante 6 unsymmetrisch ist. So ist an der Strömungsinnenseite 8 ein Ablösegebiet 32 ausgebildet, mit dem Strömungsverluste und eine Wirkungsgradabsenkung der Kondensationsdampfturbine einhergehen. Analog ist in Figur 5 eine Umströmung der Strömungsteilervorderkante 6 gezeigt, bei der der Staupunkt 29 nach unterhalb der Strömungsteilersehne 7 versetzt angeordnet ist, so dass sich an der Strömungsteileraußenseite 9 ein Ablösegebiet 32 ausbildet.

[0020] Bei den in Figur 4 gezeigten Strömungsverhältnissen ist der Wert des von dem äußeren Druckaufnehmer 19 gemessenen, statischen Drucks größer als der Wert des von dem inneren Druckaufnehmer 18 gemessenen, statischen Drucks, so dass von dem Differenzdruckmessgerät 20 zu der Kühlwasseraufbereitungseinrichtung 22 via die Differenzdrucksignalleitung 21 ein entsprechendes Signal eingespeist wird. Analog verhält es sich bei den Strömungsverhältnissen in Figur 5, wobei der Wert des von dem äußeren Druckaufnehmer 19 gemessenen, statischen Drucks kleiner als der Wert des von dem inneren Druckaufnehmer 18 gemessenen, statischen Drucks ist. Das Signal in der Differenzdrucksignalleitung 21 ist somit bei den Strömungsverhältnissen gemäß Figur 3 in etwa Null, bei den Strömungsverhältnissen gemäß Figur 4 beispielsweise positiv, wenn der Differenzdruck als die Differenz zwischen dem Druck bei dem äußeren Druckaufnehmer 19 und dem inneren Druckaufnehmer 18 definiert ist. Dementsprechend ist bei den Strömungsverhältnissen gemäß Figur 5 der Differenzdruck negativ. Via die Differenzdrucksignalleitung 21 wird der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 das Differenzdrucksignal bereitgestellt, wobei die Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 so geschaltet ist, dass bei dem positiven Differenzdrucksignal die Kühlwasserzufuhr durch die erste Kühlwasserzufuhrleitung 24 zu dem ersten Kondensator 14 vermindert und unter Beibehaltung der Gesamtkühlwasserzufuhr durch die Gesamtkühlwasserzufuhrleitung 23 die Kühlwasserzufuhr durch die zweite Kühlwasserzufuhrleitung 25 zu dem zweiten Kondensator 15 erhöht wird. Dabei verändern sich die Strömungsverhältnisse in Richtung zu den Strömungsverhältnissen, die in Figur 3 gezeigt sind, so dass der Staupunkt 29 von der Strömungsteileraußenseite 9 auf die Strömungsteilersehne 7 wandert. Dadurch sind wieder die in Figur 3 gezeigten symmetrischen Strömungsverhältnisse um den Strömungsteiler 5 erzielt, wodurch das in Figur 4 gezeigte Ablösegebiet 32 verschwunden ist.

[0021] Das bei den Strömungsverhältnissen gemäß Figur 5 vorliegende negative Differenzdrucksignal in der Differenzdrucksignalleitung 21 führt in der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 dazu, dass die Gesamtkühlwasserzuführung in der Gesamtkühlwasserzufuhrleitung 23 in entsprechende Kühlwasserzuführungen für die erste Kühlwasserzufuhrleitung 24 für den ersten Kondensator 14 und für die zweite Kühlwasserzufuhrleitung 25 für den zweiten Kondensator 15 derart aufgeteilt wird, dass die Kühlwasserzuführung für den ersten Kondensator 14 erhöht und die Kühlwasserzuführung für den zweiten Kondensator 15 erniedrigt wird, so dass der Staupunkt 29 von der Strömungsteilerinnseite 8 auf die Strömungsteilersehne 7 wandert. Dabei löst sich das in Figur 5 gezeigte Ablösegebiet 32 auf und die Strömung ist wieder gemäß Figur 3 homogen und gleichmäßig.

[0022] Durch die in der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 hinterlegte Regelung, die mit dem momentanen Ort des Staupunkts 22 via das Differenzdrucksignal gekoppelt ist, führt die in Figuren 4 und 5 gezeigten inhomogenen Strömungsverhältnisse zurück in die gemäß Figur 3 gezeigten symmetrischen Strömungsverhältnisse. Dabei werden die in Figuren 4 und 5 gezeigten Ablösegebiete 32 aufgelöst, wodurch eine Reduzierung von Strömungsverlusten in den Dampfströmen erzielt wird. Somit wird mit der in der Kühlwasseraufteilungseinrichtung 22 hinterlegten Regelungslogik ein Halten des thermischen Wirkungsgrads der Kondensationsdampfturbine 1 bei hohem Niveau erreicht, obwohl die Betriebszustände der Kondensationsdampfturbine variieren und von einem Auslegungspunkt der Kondensationsturbine abweichen können.

Ansprüche

1. Strömungsteilereinrichtung für eine Kondensationsdampfturbine mit mehreren Austritten,
mit einem Strömungsteiler (5), der den Dampfgesamtstrom in zwei Dampfströme (30, 31) teilt, die jeweils einen ihnen zugeordneten Kondensator (14, 15) durchströmen,
einer Staupunktdetektionseinrichtung (18-20) zur Lokalisierung des sich beim Teilen des Dampfgesamtstroms ausbildenden Staupunkts (29) an der Strömungsteilervorderkante (6) und einer Kühlmediumaufteilungseinrichtung (21, 22), mit der die Kühlmediumzufuhr (23) zu den Kondensatoren (14, 15) in Abhängigkeit der Lokalisierung des Staupunkts (29) derart gesteuert ist,
dass der Staupunkt (29) unter Vermeidung einer Strömungsablösung (32) an dem Strömungsteiler (5) mittig angesiedelt ist.

2. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 1,
wobei die Staupunktdetektionseinrichtung (18-20) eine Differenzdruckerfassungseinrichtung (20) aufweist,
mit der der Differenzdruck im Bereich der Strömungsteilervorderkante (6) zwischen den Dampfströmen (30, 31) an dem Strömungsteiler (5) messbar ist und der Differenzdruck der Kühlmediumaufteilungseirichtung (21, 22) zum Steuern der Kühlmediumzufuhr (24, 25) zu den Kondensatoren (14, 15) bereitgestellt ist.

3. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 2,
wobei die Differenzdruckerfassungseinrichtung (18-20) für jeden der Dampfströme (30, 31) jeweils einen Druckaufnehmer (18, 19) zum Messen des statischen Drucks an der Oberfläche des Strömungsteilers (5) im Bereich der Strömungsteilervorderkante (6) und ein Differenzdruckermittlungsgerät (20) aufweist,
mit dem der Differenzdruck zwischen den statischen Drücken ermittelbar ist.

4. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 3,
wobei mindestens einer der Druckaufnehmer (18, 19) direkt unterhalb der Oberflächenstelle des Strömungsteilers (5) angeordnet ist, an der der statische Druck mit dem jeweiligen Druckaufnehmer (18, 19) messbar ist.

5. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei mindestens einer der Druckaufnehmer (18, 19) von der Oberflächenstelle des Strömungsteilers (5), an der der zu messende statische Druck anliegt, entfernt angeordnet und mit einem druckübertragenden Kanal in dem Strömungsteiler (5) mit der Oberflächenstelle gekoppelt ist.

6. Strömungsteilereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5,
wobei der Strömungsteiler (5) als ein konzentrischer Ring vorgesehen ist, der an mindestens einer Axialleitschaufel (10, 11) der Kondensationsdampfturbine (1) festgelegt ist, wobei im Bereich der Strömungsteilervorderkante (6) diese axial stromauf von der Axialleitschaufelvorderkante vorsteht, so dass die Oberflächenstelle des Strömungsteilers (5), an der die zu messenden statischen Drücke anliegen, stromauf der Axialleitschaufelvorderkante angeordnet sind.

7. Strömungsteilereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6,
wobei mit der Kühlmediumaufteilungseirichtung (21, 22) in Abhängigkeit des Differenzdrucks ein vorherbestimmter Kühlmediummassenstrom (23) als die Kühlmediumzufuhr (24, 25) zu den Kondensatoren (14, 15) aufgeteilt ist.

8. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 7,
wobei der vorherbestimmte Kühlmediummassenstrom (23) dem maximal verfügbaren Kühlmediummassenstrom entspricht.

9. Strömungsteilereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8,
wobei mit der Kühlmediumaufteilungseinrichtung (21, 22) die Kühlmediumzufuhren (24, 25) zu den Kondensatoren (14, 15) derart gesteuert sind, dass die Gegendrücke der einzelnen Dampfströme (30, 31) derart sind, dass der Staupunkt (29) an der Strömungsteilervorderkante (6) mittig angesiedelt ist.

10. Strömungsteilereinrichtung gemäß Anspruch 9,
wobei die Kühlmediumaufteilungseinrichtung (21, 22) mit der Differenzdruckerfassungseinrichtung (20) via den Differenzdruck rückgekoppelt ist, dass die Gegendrücke der einzelnen Dampfströme (30, 31) derart eingestellt sind, dass der absolute, von der Differenzdruckerfassungseinrichtung (20) erfasste Differenzdruck minimal ist.

Zeichnung