Turbine mit relativ zueinander einstellbaren Rotor und Turbinengehäuse

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine (100), insbesondere eine Dampfturbine. Die Turbine (100) weist ein Turbinengehäuse (101), einen im Turbinengehäuse (101) drehbar gelagerter Rotor (102), eine Messeinrichtung (103) zum Messen eines Abstands zwischen dem Rotor (102) und dem Turbinengehäuse (101) und eine Einstelleinrichtung (104) auf. Die Einstelleinrichtung (104) ist derart eingerichtet, dass der Rotor (102) und das Turbinengehäuse (101) relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung (121) bewegbar sind bis der gemessene Abstand einem vorbestimmten Abstand entspricht.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Turbinen, insbesondere Dampfturbinen, weisen statische, unbewegliche Bauteile auf, welche an einem Turbinengehäuse befestigt sind. Ferner sind in einer Turbine bewegliche, insbesondere rotierende, Elemente, wie beispielsweise die Turbinenwelle und darauf befestigte Laufschaufeln, vorgesehen.

[0003] Die Turbinenwelle ist in axialer Richtung mit einem Axiallager gelagert. Das Turbinengehäuse einschließlich der daran befestigten statischen Elemente ist unabhängig von der Turbinenwelle gelagert. Somit können Relativbewegungen durch thermische Dehnungen zwischen dem Turbinengehäuse und dem Rotor entstehen.

[0004] Während des Anfahrens der Turbine erwärmt sich die Turbinenwelle bzw. der Turbinenrotor und dehnt sich z.B. entlang einer axialen Richtung aus. Aufgrund der unterschiedlichen Erwärmungsgeschwindigkeit und aufgrund der unterschiedlichen Lagerpunkte zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse entstehen unterschiedliche Ausdehnungen und relative Verschiebungen zwischen dem Turbinengehäuse und dem Rotor.

[0005] Aufgrund der axialen Dehnung der Turbinenwelle werden beispielsweise Axialspalte in Labyrinthdichtungen, welche zwischen Laufschaufeln der Turbine und dem Turbinengehäuse angeordnet sind, vergrößert oder verkleinert. Vordefinierte Axialspalte werden bevorzugterweise möglichst klein für instationäre Betriebszustände ausgelegt, damit ein axiales Anstreifen des Rotors sicher vermieden wird.

[0006] Während des Anfahrens der Turbine weisen die Turbinenelemente noch nicht die zur Auslegung für stationäre Betriebszustände angenommenen Materialtemperaturen auf, so dass folglich die relativen Dehnungen zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse und somit deren Abstände zueinander wesentlich größer oder kleiner sind als in den stationären Betriebszuständen. Daher müssen die Abstände mit Sicherheitstoleranzen ausgelegt werden, damit die Spalte auch für alle möglichen instationären Betriebszustände, wie beispielsweise während des Anfahrens der Turbine, eine ausreichende Größe haben, damit keine ungewünschten Berührungen oder Verspannungen zwischen den einzelnen Turbinenbauteilen entstehen.

[0007] Dies führt dazu, dass insbesondere in instationären Betriebszuständen hohe Strömungsverluste aufgrund der großen Axialspalte mit Sicherheitstoleranzen zwischen den Turbinenelementen entstehen. Insbesondere zwischen Deckbändern von Leit- und Laufschaufeln können weniger Dichtspitzen ausgeführt werden, wodurch höhere Strömungsverluste verursacht werden.

Darstellung der Erfindung

[0008] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine mit einem höheren Wirkungsgrad bereitzustellen.

[0009] Die Aufgabe wird durch eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine, gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

[0010] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Turbine insbesondere eine Dampfturbine beschrieben. Die Turbine weist ein Turbinengehäuse, einen im Turbinengehäuse drehbar gelagerten Rotor, eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse und eine Einstelleinrichtung auf. Die Einstelleinrichtung ist derart eingerichtet, dass der Rotor und das Turbinengehäuse relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung bewegbar sind bis der gemessene Abstand einem vorbestimmten Abstand entspricht.

[0011] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine beschrieben. Das Verfahren weist ein Messen eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Turbinengehäuse mittels einer Messeinrichtung auf. Ferner weist das Verfahren das Bewegen des Rotors und des Turbinengehäuses relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung mittels einer Einstelleinrichtung auf, bis der gemessene Abstand einem vorbestimmten Abstand entspricht.

[0012] Unter dem Turbinengehäuse wird ein statisches, zum Betrieb der Turbine nicht bewegtes Bauteil der Turbine verstanden. Zu dem Turbinengehäuse zählen beispielsweise die Außenwandungen der Turbine wie auch andere am Turbinengehäuse fest verbundene Bauteile, wie z.B. ein Leitschaufelträger oder an den Wandungen befestigte Leiträder bzw. Statoren.

[0013] Unter einem Rotor wird ein zum Betrieb der Turbine sich bewegende bzw. sich rotierendes Bauteil der Turbine verstanden. Der Rotor weist beispielsweise die Turbinenwelle auf, welche sich entlang einer Axialrichtung erstreckt und bei Betrieb der Turbine rotiert. Ferner weist der Rotor beispielsweise Rotorstufen bzw. einzelne Laufräder der Turbine auf, welche an der Turbinenwelle befestigt sind.

[0014] Die Messeinrichtung weist beispielsweise einen Abstandsmesser auf. Der Abstand kann beispielsweise über kapazitive oder induktive Messsensoren gemessen werden, welche auf dem Rotor, beispielsweise auf der Turbinenwelle, oder an einem entsprechenden Bauteil des Turbinengehäuses angeordnet sind. Die Messeinrichtung kann beispielsweise über die kapazitiven Sensoren und/oder induktiven Sensoren die Dehnung der Rotorwelle und/oder des Turbinengehäuses messen. Ferner kann die Messeinrichtung mittels einer Laufzeitenmessung ausgesendeter Wellen, wie beispielsweise Ultraschallwellen, den Abstand messen. Ferner kann die Messeinrichtung optische Messsysteme aufweisen, welche beispielsweise mittels optischer Bildaufnahme einen Abstand zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse messen können.

[0015] Die Messeinrichtung kann beispielsweise einen Mikroprozessor und eine Datenbankeinheit aufweisen. Die Messeinrichtung kann beispielsweise eine Vielzahl von Parametern messen, welche indikativ für die Ausdehnung des Turbinengehäuses oder des Rotors sind (zum Beispiel Temperaturparameter). Die Messeinrichtung kann die gemessenen Parameterwerte mit Soll-Parameterwerten in einer Datenbank vergleichen. In der Datenbank stehen die Soll-Parameterwerte für einen bestimmten Dehnungswert. Ausgehend von dem Dehnungswert des Rotors oder des Turbinengehäuses kann auf den Abstand zwischen den beiden Turbinenelementen geschlossen werden. Die in der Datenbank gespeicherten Abstände zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse in Abhängigkeit bestimmter Parameter (Temperatur) werden beispielsweise berechnet.

[0016] Der Abstand wird als derjenige Abstand zwischen einem vorbestimmten Punkt des Rotors und einem Punkt des Turbinengehäuses entlang einer vorbestimmten Abstandsrichtung definiert. Beispielsweise kann die vorbestimmte Abstandsrichtung des Abstands zwischen dem jeweils kleinsten Abstand der Punkte zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse definiert werden.

[0017] Die Einstelleinrichtung ist derart eingerichtet, dass mittels der Einstelleinrichtung das Turbinengehäuse und/oder der Rotor entlang der Einstellrichtung bewegt wird.

[0018] Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise einen Elektromotor, eine hydraulische Einstellmechanik und/oder eine pneumatische Einstellmechanik aufweisen.

[0019] Die Einstelleinrichtung kann eine relative Verschiebung zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse entlang einer Einstellrichtung ermöglichen. Die Einstelleinrichtung weist zumindest eine (räumliche) Komponente in einem Bezugssystem auf, welche parallel zu der vorbestimmten Abstandsrichtung ist. Somit erzeugt eine Bewegung des Rotors relativ zu dem Turbinengehäuse entlang der Einstellrichtung eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Abstands insbesondere in Richtung der vorbestimmten Abstandsrichtung.

[0020] Mit der vorliegenden Erfindung wird ermöglicht, dass ein bestimmter Abstand zwischen dem Turbinengehäuse und dem Rotor eingehalten wird, selbst während instationären Betriebszuständen der Turbine. Mittels Einstellung einer relativen Position des Rotors bezüglich des Turbinengehäuses können bestimmte Abstände bzw. Spalte zwischen dem Turbinengehäuse und dem Rotor eingestellt werden.

[0021] Somit können Abstandsänderungen zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse aufgrund von unterschiedlichen Dehnungen und Temperaturen der Turbinenbauteile reduziert werden, da basierend auf dem gemessenen Abstand die relative Position des Rotors zu dem Turbinengehäuse nachjustiert werden kann.

[0022] Die vorliegende Erfindung ermöglicht damit bereits bei Auslegung der Turbine kleinere Spaltmaße, insbesondere Axialspaltmaße, bzw. Abstände zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse zu definieren, da weniger Sicherheitstoleranzen der Abstände eingeplant werden müssen. Reduziert sich beispielsweise im Betrieb der Turbine ein bestimmter Abstand zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse unter einem vorbestimmten Grenzwert, so kann mittels der Einstelleinrichtung der vorbestimmte Abstand erneut eingestellt werden.

[0023] Die Auslegung kleiner Spaltmaße zwischen der dem Rotor und dem Gehäuse führt dazu, dass der hinzugewonnene Einbauraum für sonstige zusätzliche Einbauten verwendet werden kann. So können beispielsweise Dichtungen, wie z.B. Labyrinthdichtungen, größer ausgelegt werden, da aufgrund der Verkleinerung des vorbestimmten Abstands der hinzugewonnene Einbauraum hierfür verwendbar ist. Dies führt dazu, dass beispielsweise mehr Labyrinthspitzen (Lamellen) in den Labyrinthdichtungen verwendet werden können. Damit wird die Dichtigkeit erhöht und die Leckverluste in der sekundären Strömung, das heißt in der Strömung durch die Spaltabstände, reduziert, so dass der Wirkungsgrad der Turbine erhöht wird.

[0024] Ferner kann der hinzugewonnene Einbauraum dazu verwendet werden, dass kürzere Turbinen hergestellt werden, da an Baulänge eingespart werden kann. Ebenfalls reduziert sich aufgrund des erfindungsgemäßen Einstellsystems die Gefahr des Berührens des Rotors und des Turbinengehäuses in kritischen Betriebszuständen, wie beispielsweise beim Anfahren der Turbine. Ebenfalls sind schnellere Lastwechsel möglich, da schnelle Temperaturänderungen bzw. schnellere Dehnungsänderungen des Rotors und/oder des Turbinengehäuses mittels der Einstelleinrichtung ausgeglichen werden können.

[0025] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System ferner einen Lagerkörper auf, welcher ein Auflager für das Turbinengehäuse ausbildet. Die Einstelleinrichtung weist ein Exzenterelement auf, welches derart zwischen dem Lagerkörper und dem Turbinengehäuse angeordnet ist, dass mittels Einstellens des Exzenterelements ein Abstand zwischen dem Lagerkörper und dem Turbinengehäuse entlang einer (räumlichen) Komponente der Einstellrichtung einstellbar ist.

[0026] Der Lagerkörper beschreibt einen ortsfesten Körper, welcher beispielsweise die Gewichtskräfte eines daran gelagerten Elements, wie beispielsweise des Rotors oder des Turbinengehäuses, aufnimmt und ableitet. Der Lagerkörper bildet ein Auflager aus, wobei als Auflager ein Festlager oder ein Loslager verwendbar ist. Bei einem Festlager wird das fixierte Bauteil in zwei Translationsfreiheitsgraden fixiert. Das Loslager fixiert einen Translationsfreiheitsgrad und lässt eine Bewegung in zwei Richtungen zu.

[0027] Das Exzenterelement ist beispielsweise ein Teil einer Exzenterstange. Das Exzenterelement weist einen Mittelpunkt auf. Die Exzenterstange weist ebenfalls entlang einer Längsrichtung eine Mittelachse bzw. einen Mittelpunkt auf. Der Mittelpunkt des Exzenterelements ist beabstandet von dem Mittelpunkt der Exzenterstange. Der Abstand des Mittelpunkts des Exzenterelements zu dem Mittelpunkt der Exzenterstange wird als Exzentrizität bezeichnet. Das Exzenterelement weist einen Anlagebereich an dem Lagerkörper auf und einen bevorzugterweise gegenüberliegenden Anlagebereich an dem Turbinengehäuse auf. Durch Verdrehung des Exzenterelements drückt das Exzenterelement den Lagerkörper und das Turbinengehäuse auseinander oder zusammen, so dass das Turbinengehäuse bewegt bzw. verschoben wird.

[0028] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System eine Antriebseinheit zum Antreiben des Exzenterelements auf. Die Antriebseinheit kann beispielsweise eine elektrische Antriebseinheit, eine pneumatische Antriebseinheit und/oder eine hydraulische Antriebseinheit aufweisen.

[0029] Die Einstelleinrichtung kann als Einstellmechanik beispielsweise eine Schraubmechanik aufweisen. So kann beispielsweise eine Gewindestange verwendet werden, welche das Turbinengehäuse und den Lagerkörper beabstandet. Mittels Einschraubens der Gewindestange in eine entsprechende Aufnahmebohrung in dem Lagerkörper oder in dem Turbinengehäuse kann beispielsweise der Abstand zwischen Lagerkörper und Turbinengehäuse eingestellt werden. Ferner können hydraulische oder pneumatische Zylinder zwischen dem Lagerkörper und dem Turbinengehäuse angeordnet werden, wobei Kolben in den jeweiligen Zylindern hydraulisch oder pneumatisch verstellbar sind, so dass der Abstand zwischen dem Lagerkörper und dem Turbinengehäuse einstellbar sind.

[0030] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Messeinrichtung derart eingerichtet, dass eine Dehnung des Rotors und/oder des Turbinengehäuses messbar ist. Die Dehnung des Rotors und/oder des Turbinengehäuses ist indikativ für den gemessenen Abstand. Mit anderen Worten kann über Messung der Dehnung auf einen gemessenen Abstand geschlossen werden. Beispielsweise kann aus dem erhaltenen Dehnungswert aus einer Datenbank zugehörige gemessene (Soll-)Abstände ausgelesen werden. Die Beziehungen zwischen der Dehnung und dem gemessenen Abstand können beispielsweise berechnet werden.

[0031] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Messeinrichtung einen kapazitiven Sensor und/oder einen induktiven Sensor auf. Abstände können beispielsweise mittels kapazitiven oder induktiven Messverfahren gemessen werden.

[0032] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rotor eine Turbinenwelle auf. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform beschreiben der vorbestimmte Abstand und der gemessene Abstand einen Abstand zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse entlang einer Axialrichtung der Turbinenwelle. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rotor einen Turbinenrotor mit Laufschaufeln auf, wobei der vorbestimmte Abstand und der gemessene Abstand einen Abstand zwischen einem freien Ende der Laufschaufel und dem Turbinengehäuse beschreiben.

[0033] Insbesondere kann das Turbinengehäuse einen Stator mit Statorschaufeln bzw. Leitschaufeln aufweisen, wobei der gemessene Abstand und der vorbestimmte Abstand einen Abstand zwischen einer Leitschaufel und einer Laufschaufel entlang der Axialrichtung aufweisen. Die Axialrichtung ist parallel zu der Drehachse der Turbinenwelle bzw. der Mittelachse der Turbinenwelle ausgerichtet.

[0034] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System einen weiteren Lagerkörper auf, welcher ein weiteres Auflager für den Rotor ausbildet. Die Einstelleinrichtung weist ein weiteres Exzenterelement auf, welches derart zwischen dem weiteren Lagerkörper und dem Rotor angeordnet ist, das mittels Einstellens des weiteren Exzenterelements ein Abstand zwischen dem weiteren Lagerkörper und dem Rotor entlang einer weiteren (räumlichen) Komponente der Einstellrichtung einstellbar ist. Der weitere Lagerkörper, das weitere Auflager und das weitere Exzenterelement können dieselben strukturellen Eigenschaften wie der oben beschriebene Lagerkörper, das Auflager und/oder das Exzenterelement aufweisen.

[0035] Mittels des weiteren Exzenterelements wird insbesondere der Rotor, wie beispielsweise die Turbinenwelle, verschoben, um eine relative Bewegung und Einstellbarkeit zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse bereitzustellen.

[0036] Die weitere (räumliche) Komponente der Einstellrichtung kann parallel zu der oben beschriebenen (räumlichen) Komponente ausgebildet sein.

[0037] Der vorbestimmte Abstand kann ferner in einer Richtung bestimmt bzw. gemessen werden, welche Richtung insbesondere axial zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse verläuft. Entsprechend kann die Einstelleinrichtung ausgebildet sein, den Rotor und das Turbinengehäuse derart zu verschieben, dass ein axialer Abstand zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse einstellbar ist.

[0038] Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0039] Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Turbine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Einstelleinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Einstelleinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen

[0040] Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

[0041] Fig. 1 zeigt eine Turbine 100, welche ein Turbinengehäuse 101, einen im Turbinengehäuse 101 drehbar gelagerten Rotor 102, eine Messeinrichtung 103 und eine Einstelleinrichtung 104 aufweist. Die Messeinrichtung 103 ist zum Messen eines Abstands zwischen dem Rotor 102 und dem Turbinengehäuse 101 ausgebildet. Die Einstelleinrichtung 104 ist derart eingerichtet, dass der Rotor 102 und das Turbinengehäuse 101 relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung 121 bewegbar sind, bis der gemessene Abstand dem vorbestimmten Abstand entspricht.

[0042] Die in Fig. 1 dargestellte Turbine 100 weist den Rotor 102 mit einer Turbinenwelle 102 auf, welche eine Drehachse bzw. Symmetrieachse in Längsrichtung aufweist. Die Drehachse beschreibt die Axialrichtung 120 der Turbine. Auf der Turbinenwelle 102 sind entlang der Axialrichtung 120 Laufschaufeln 107 in verschiedenen Turbinenrotorstufen angeordnet. Jede Turbinenrotorstufe weist eine vorbestimmte Anzahl an Laufschaufeln 107 auf, welche an der Turbinenwelle 102 befestigt sind und sich in radialer Richtung, welche senkrecht zur Axialrichtung 120 der Turbine 100 definierbar ist, erstrecken. In Axialrichtung 120 sind abwechselnd Laufschaufeln 107 und Leitschaufeln 110 angeordnet. Die Leitschaufeln 110 sind an dem Turbinengehäuse 101 befestigt und erstrecken sich von einem Leitschaufelträger 111 des Turbinengehäuses 101 in radialer Richtung zur Turbinenwelle 102. Ein Leitschaufelträger 111 weist eine Vielzahl von Leitschaufeln 110 auf.

[0043] Zwischen den freien Enden der Leitschaufeln 110 und der Turbinenwelle 102 und zwischen den Laufschaufeln 107 und dem Turbinengehäuse 101 bzw. dem Leitschaufelträger 111 bilden sich Axialspalte bzw. Abstände. Zwischen den Laufschaufeln und bestimmten Elementen des Turbinengehäuses 101, wie beispielsweise den Leitschaufeln 110, den Bereichen des Leitschaufelträgers 111 oder anderen statischen mit dem Turbinengehäuse 101 verbundenen Komponenten, besteht ein Axialspalt bzw. Abstand, welcher eine Axialrichtung 120 als vorbestimmte Abstandsrichtung beschreibt.

[0044] Die Messeinrichtung 103 gemäß der vorliegenden Erfindung misst die oben beschriebenen axialen Abstände zwischen einem vorbestimmten Punkt des Rotors 102 und einem vorbestimmten Punkt des Turbinengehäuses 101. Die Einstelleinrichtung 104 kann auf der Grundlage der gemessenen axialen Abstände die Abstände justieren, indem mittels der Einstelleinrichtung 104 der Rotor 102 und/oder das Turbinengehäuse 101 entlang einer Einstellrichtung 121 relativ zueinander bewegt werden kann. Die Einstelleinrichtung 121 weist zumindest eine räumliche Komponente auf, welche parallel zu der Abstandsrichtung ausgebildet ist.

[0045] In der beispielhaften Ausführungsform in Fig. 1 wird als Ausführungsbeispiel eine Einstelleinrichtung 104 gezeigt, welche eingerichtet ist, das Turbinengehäuse 101 um einen bestimmten Betrag s entlang der Axialrichtung 120 zu bewegen bzw. zu verstellen.

[0046] Die Turbinenwelle 102 ist in einem vorderen Lagergehäuse 114 mittels eines Axiallagers 108 und in einem hinteren Lagergehäuse 112 mittels eines Radiallagers 113 gelagert. Das Axiallager 108 ist beispielsweise ein Festlager, welche keine axiale Verschiebung der Turbinenwelle 102 zulässt. Das Radiallager 113 ist ein Loslager, welches eine axiale Verschiebung der Turbinenwelle 102 zulässt. Mittels des Radiallagers 113 kann sich die Turbinenwelle 102 aufgrund von unterschiedlichen Materialtemperaturen in Axialrichtung 120 ausdehnen und zusammenziehen.

[0047] Die Dehnung der Turbinenwelle 102 entlang der Axialrichtung 120 wird mittels der Messeinrichtung 103 gemessen. Die Messeinrichtung 103 ist beispielsweise in dem hinteren Lagergehäuse 112 befestigt und misst die axiale Verschiebung eines Punktes auf der Turbinenwelle 102. Die Dehnung kann berührungslos, beispielsweise über induktive oder kapazitive Messverfahren gemessen werden.

[0048] Das Turbinengehäuse 101 weist in Axialrichtung im Bereich des vorderen Lagergehäuses 114 einen Lagerkörper 105 auf. Im axialen Bereich des hinteren Lagergehäuses 112 ist das Turbinengehäuse 101 an einem Auflager gelagert. Das Auflager ist insbesondere ein Festpunkt 109, so dass in diesem Bereich eine axiale Verschiebung des Turbinengehäuses 101 aufgrund von Dehnung nicht ermöglicht wird. Bei Erwärmung dehnt sich das Turbinengehäuse 101 entlang der Ausdehnungsrichtung 123 und die Turbinenwelle 102 dreht sich entlang der Ausdehnungsrichtung 122 aus. Dies führt dazu, dass zwischen dem Festpunkt 109 des Turbinengehäuses 101 und dem Messpunkt der Messeinrichtung 103 auf der Turbinenwelle 102 kein axialer Abstand bzw. kein Abstand in Axialrichtung 120 besteht.

[0049] Wenn die Messeinrichtung 103 eine Dehnungsänderung der Turbinenwelle 102 misst und die Messeinrichtung 103 denselben axialen Abstand wie der Festpunkt 109 des Turbinengehäuses 101 aufweist, kann beispielsweise exakt die relative Bewegung bzw. eine relative axiale Abstandsänderung zwischen dem Rotor 102 bzw. der Turbinenwelle 102 und dem Turbinengehäuse 101 gemessen werden.

[0050] Die Einstelleinrichtung 104 ist in der beispielhaften Ausführungsform in Fig. 1 im Bereich des Lagerkörpers 105 eingebaut. Die Einstelleinrichtung 104 kann den Abstand zwischen dem Lagerkörper 105 und dem Turbinengehäuse 101 verändern, so dass damit die relative Position des Turbinengehäuses 101 bezüglich des Rotors 102 bzw. der Turbinenwelle 102 ebenfalls verstellt wird. Somit kann eine Veränderung der relativen Position zwischen der Turbinenwelle 102 und dem Turbinengehäuse 101 aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungen mittels der Einstelleinrichtung 104 ausgeglichen werden. Beispielsweise erhältlich die Einstelleinrichtung 104 die Werte des gemessenen Abstands (siehe Fig. 2) und verschiebt darauffolgend das Turbinengehäuse 101 relativ zu der Turbinenwelle 102, bis der gemessene Abstand dem vorbestimmten Abstand entspricht. Die Einstelleinrichtung 104 verschiebt das Turbinengehäuse 101 um den Verstellweg s, damit der gemessene Abstand (entspricht Ist-Abstand) dem vorbestimmten Abstand (Soll-Abstand) entspricht. Die Einstelleinrichtung 104 kann über eine Antriebseinheit 106 betrieben werden. Die Antriebseinheit 106 kann beispielsweise ein Servomotor, eine hydraulische und/oder eine pneumatische Antriebseinheit aufweisen.

[0051] Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine detaillierte Ansicht der Einstelleinrichtung 104, welche eingerichtet ist, das Turbinengehäuse 101 relativ zu dem Lagerkörper 105 zu verschieben.

[0052] Der Lagerkörper 105 ist am Boden befestigt. Das Turbinengehäuse 101 ist in dem Lagerkörper 105 gelagert. Insbesondere ist das Turbinengehäuse 101 derart mit dem Lagerkörper 105 verbunden, dass Kräfte entlang der Einstellrichtung 121 oder insbesondere entlang der Abstandsrichtung über ein Verstellelement der Einstelleinrichtung 104 auf den Lagerkörper 105 übertragbar sind.

[0053] In der beispielhaften Ausführungsform aus Fig. 2 ist das Verstellelement der Einstelleinrichtung 104 eine Exzenterstange 202, welche ein Exzenterelement 201 aufweist. Die Exzenterstange 202 weist eine Mittelachse entlang ihrer Längsrichtung auf. Das Exzenterelement 201 bildet einen Bereich der Exzenterstange 202 aus, wobei das Exzenterelement 201 ebenfalls eine Mittelachse entlang der Längsachse der Exzenterstange 202 aufweist, wobei sich die Mittellinie des Exzenterelements 201 und der Mittellinie der Exzenterstange 202 um den Betrag E (Exzentrizität) beabstandet sind. Das Turbinengehäuse 101 ist über das Exzenterelement 201 mit dem Lagerkörper 105 verbunden.

[0054] Mittels Drehung der Exzenterstange 202 um ihre Mittelachse verdreht sich das Exzenterelement 201 exzentrisch um die Mittelachse der Exzenterstange 202 und verändert somit den Abstand zwischen dem Lagerkörper 105 und dem Turbinengehäuse 101. Das Exzenterelement 201 ist beispielsweise als Nocken auf der Exzenterstange 202 ausgebildet. Die Exzenterstange 202 ist beispielsweise mit einem Gleitlager 203 drehbar in dem Lagerkörper 105 befestigt. Zwischen dem Exzenterelement 201 und dem Lagerkörper 105 und/oder dem Turbinengehäuse 101 ist beispielsweise ein Gleitstein 204 angeordnet.

[0055] Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung I-I aus Fig. 2. In Fig. 3 ist die Einstelleinrichtung 104 zwischen dem Lagerkörper 105 und dem Turbinengehäuse 101 angeordnet. Die Einstelleinrichtung 104 weist ein Exzenterelement 201 auf, welches an einer Exzenterstange 202 befestigt ist. In Fig. 3 wird verdeutlicht, dass die Mittelachsen des Exzenterelements 201 und der Exzenterstange 202 beabstandet sind, wobei der Abstand die Exzentrizität E zwischen dem Exzenterelement 201 und der Exzenterstange 202 beschreibt. Die Exzenterstange 202 ist in Gleitlagern 203 drehbar gelagert.

[0056] Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Ansprüche

1. Turbine (100), insbesondere eine Dampfturbine, die Turbine (100) aufweisend
ein Turbinengehäuse (101),
einen im Turbinengehäuse (101) drehbar gelagerten Rotor (102),
eine Messeinrichtung (103) zum Messen eines Abstands zwischen dem Rotor (102) und dem Turbinengehäuse (101), und
eine Einstelleinrichtung (104), welche derart eingerichtet ist, dass der Rotor (102) und das Turbinengehäuse (101) relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung (121) bewegbar sind bis der gemessene Abstand einem vorbestimmten Abstand entspricht.

2. Turbine (100) nach Anspruch 1,
wobei die Einstelleinrichtung (104) derart eingerichtet ist, dass das Turbinengehäuse (101) und/oder der Rotor (102) entlang der Einstellrichtung (121) bewegbar ist.

3. Turbine (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend
ein Lagerkörper (105), welcher ein Auflager für das Turbinengehäuses (101) ausbildet,
wobei die Einstelleinrichtung (104) ein Exzenterelement (201) aufweist, welches derart zwischen dem Lagerkörper (105) und dem Turbinengehäuse (101) angeordnet ist, dass mittels Einstellens des Exzenterelements (201) ein Abstand zwischen dem Lagerkörper (105) und dem Turbinengehäuse (101) entlang einer Komponente der Einstellrichtung (121) einstellbar ist.

4. Turbine (100) nach Anspruch 3,
wobei die Einstelleinrichtung (104) eine Antriebseinheit (106) zum Antreiben des Exzenterelements (201) aufweist,
wobei die Antriebseinheit (106) eine elektrische Antriebseinheit (106), pneumatische Antriebseinheit (106) und/oder hydraulische Antriebseinheit (106) ist.

5. Turbine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Messeinrichtung (103) derart eingerichtet ist, dass eine Dehnung des Rotors (102) und/oder des Turbinengehäuses (101) messbar ist.

6. Turbine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Messeinrichtung (103) einen kapazitiven Sensor und/oder einen induktiven Sensor zur Messung des gemessenen Abstands aufweist.

7. Turbine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Messeinrichtung (103) eingerichtet ist, mittels Laufzeitmessungsvorrichtungen, Abstandhaltern und/oder optischen Messvorrichtungen den gemessenen Abstand zu messen.

8. Turbine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der Rotor (102) eine Turbinenwelle (102) aufweist.

9. Turbine (100) nach Anspruch 8,
wobei der vorbestimmte Abstand und der gemessene Abstand einen Abstand zwischen dem Rotor (102) und dem Turbinengehäuse (101) entlang einer Axialrichtung (120) des Rotors (102) beschreiben.

10. Turbine (100) nach Anspruch 8 oder 9,
wobei der vorbestimmte Abstand und der gemessene Abstand einen Abstand zwischen einem freien Ende einer Laufschaufel des Rotors (102) und dem Turbinengehäuse (101) beschreiben.

11. Turbine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
ein weiterer Lagerkörper, welcher ein weiteres Auflager für den Rotor (102) ausbildet,
wobei die Einstelleinrichtung (104) ein weiteres Exzenterelement (201) aufweist, welches derart zwischen dem weiteren Lagerkörper und dem Rotor (102) angeordnet ist, dass mittels Einstellens des weiteren Exzenterelements (201) ein Abstand zwischen dem weiteren Lagerkörper und dem Rotor (102) entlang einer weiteren Komponente der Einstellrichtung (121) einstellbar ist.

12. Verfahren zum Betreiben einer Turbine (100), insbesondere einer Dampfturbine, das Verfahren aufweisend
Messen eines Abstands zwischen einem Rotor (102) und einem Turbinengehäuse (101) mittels einer Messeinrichtung (103), und
Bewegen des Rotors (102) und des Turbinengehäuses (101) relativ zueinander entlang einer Einstellrichtung (121) mittels einer Einstelleinrichtung (104) bis der gemessene Abstand einem vorbestimmten Abstand entspricht.

Zeichnung