VERFAHREN ZUM ABKÜHLEN EINER DAMPFTURBINE

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem, das die theoretisch maximale Abkühlrate einer Dampfturbine (2) bestimmt und einen Dampferzeuger (6) derart betreibt, dass die thermische Energie des Dampfes die vorgegebene Abkühlrate weder überschreitet noch unterschreitet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen einer Dampfturbine, wobei die Dampfturbine mit Dampf aus einem Dampferzeuger beströmt wird, wobei eine vorgegebene Abkühlrate Ṫ_vor der Dampfturbine bestimmt wird, wobei die tatsächliche Abkühlrate Ṫ_tat ermittelt und mit der vorgegebenen Abkühlrate Ṫ_vor verglichen wird.

[0002] Dampfturbinen werden in Kraftwerksanalgen zur Energieerzeugung eingesetzt. Nach einer erfolgreichen Inbetriebnahme werden die Dampfturbinen mehr oder weniger im Dauerbetrieb eingesetzt. Dennoch ist es erforderlich, hin und wieder Revisionen durchzuführen. Hierbei ist es notwendig, dass die Dampfturbinen außer Betrieb genommen werden und abgekühlt sind. Zur Abkühlung ist es gängige Praxis, die Dampfturbine mittels dem sogenannten "forced cooling" abzukühlen. Das "forced cooling" umfasst im Wesentlichen drei Phasen, wobei in der ersten Phase eine Dampftemperaturabsenkung im Leistungsbetrieb erfolgt und nach dem Abschalten erfolgt danach ein natürliches Abkühlen und anschließend ein "kaltziehen" mit Umgebungsluft, wobei über eine Evakuierungseinrichtung die Luft durch die Dampfturbine gezogen wird. Die Dampfturbine wird also durch eine Reduktion der Dampftemperatur im Leistungsbetrieb vorab abgekühlt. Diese Reduktion der Dampftemperatur kann durch die Verwendung einer Kesselabspritzung und/oder durch Leistungsreduzierung der Feuerung bzw. der Gasturbine (im Falle einer GuD-Anlage) erfolgen. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass die Reduktion der Dampftemperaturen derart erfolgt, dass die Auslegungsgrenzen der Dampfturbine nicht überschritten werden. Dazu kann die Dampftemperatur mittels starrer Rampen reduziert werden. Nachteilig ist hierbei aber, dass eventuell vorgegebene Freiheiten nicht voll ausgereizt werden. Dies wiederum führt zu einem Zeitverlust, bei dem wertvoller Brennstoff vergeudet werden könnte.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, dass Verfahren zum Abkühlen der Dampfturbine zu beschleunigen.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 1.

[0005] Danach kommt erfindungsgemäß ein Verfahren zum Abkühlen einer Dampfturbine zum Einsatz, wobei die Dampfturbine mit Dampf aus einem Dampferzeuger beströmt wird, wobei eine vorgegebene Abkühlrate der Dampfturbine bestimmt wird, wobei die tatsächliche Abkühlrate ermittelt wird und mit der vorgegebenen Abkühlrate verglichen und der Dampferzeuger derart betrieben wird, dass die tatsächliche Abkühlrate im Wesentlichen der vorgegebenen Abkühlrate entspricht.

[0006] Somit ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass eine Regelung berücksichtigt wird, die nunmehr die Dampftemperatur derart regelt, dass die Abkühlung der Dampfturbine innerhalb vorgegebener Grenzen erfolgt.

[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0008] So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die vorgegebene Abkühlrate durch eine Finite-Elemente-Methode ermittelt, durch Messungen ermittelt oder durch Tests ermittelt.

[0009] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird bei der Abkühlrate die Temperatur der Bauteile, wie zum Beispiel das Gehäuse und der Rotor der Dampfturbine berücksichtigt.

[0010] Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Automatisierungssystem gelöst, das ausgebildet ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0011] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung 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.

[0013] Es zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage.

[0014] Die Kraftwerksanlage 1 umfasst eine Dampfturbine 2, die in eine Hochdruck-Teilturbine 3, eine Mitteldruck-Teilturbine 4 und Niederdruck-Teilturbine 5 eingeteilt ist. Ferner umfasst die Kraftwerksanlage 1 einen Dampferzeuger 6 und einen Kondensator 7, der strömungstechnisch mit der Niederdruck-Teilturbine 5 verbunden ist. Frischdampf wird im Dampferzeuger 6 erzeugt und strömt über eine Frischdampfleitung 8 in die Hochdruck-Teilturbine 3 und von dort über einen Auslass 9 zu einem Zwischenüberhitzer 10. Im Zwischenüberhitzer 10 wird der Dampf wieder auf eine höhere Temperatur gebracht und strömt anschließend in die Mitteldruck-Teilturbine 4. Von dort aus strömt der Dampf über eine Überströmleitung 11 zur Niederdruck-Teilturbine 5 und schließlich über eine Abdampfleitung 12 in den Kondensator 7. Im Kondensator 7 kondensiert der Dampf zu Wasser und wird mittels einer Pumpe 13 wieder zum Dampferzeuger 6 geführt.

[0015] Die Dampfturbine 1 wird mit Dampf aus dem Dampferzeuger 6 beströmt, wobei eine vorgegebene Abkühlrate Ṫ_vor der Dampfturbine 2 bestimmt wird. Des Weiteren wird die tatsächliche Abkühlrate Ṫ_tat ermittelt und mit der vorgegebenen Abkühlrate Ṫ_vor verglichen. Dies erfolgt in einem Automatisierungssystem (nicht dargestellt). Das Automatisierungssystem liefert ein Ausgangssignal an den Dampferzeuger 6, was dazu führt, dass der Dampferzeuger 6 derart betrieben wird, dass die tatsächliche Abkühlrate Ṫ_tat im Wesentlichen der vorgegebenen Abkühlrate Ṫ_vor entspricht. In der Dampfturbinensteuerung sind demnach die Auslegungsgrenzen abgebildet, wobei eine Vorgabe zur Abkühlung berechnet wird und dem Dampferzeuger 6 als Signal zur Verfügung gestellt wird. Diese optimale Dampftemperatur nutzt die Auslegungsgrenzen der Dampfturbine 2 beim Abkühlen optimal aus. Sie überprüft stets die Ist-Zustände und vergleicht mit den zulässigen Grenzen. Mit anderen Worten, mit dem Automatisierungssystem wird die optimale Dampftemperatur die Temperatur zügig herabsetzen, wenn noch große Freibeträge vorhanden sind und langsamer herabsetzen, wenn nur noch kleine Freibeträge vorhanden sind, wie z. B. nahe der Auslegungsgrenze. Berücksichtigt werden hierbei Temperaturen der Dampfturbine und somit die Wandtemperatur-Grenzen.

[0016] Die vorgegebene Abkühlrate kann durch eine Finite-Elemente-Methode ermittelt werden oder durch Messungen oder durch Tests.

[0017] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Abkühlen einer Dampfturbine (2),
wobei die Dampfturbine (2) mit Dampf aus einem Dampferzeuger (6) beströmt wird,
wobei eine vorgegebene Abkühlrate Ṫ_vor der Dampfturbine (2) bestimmt wird,
wobei die tatsächliche Abkühlrate Ṫ_tat ermittelt wird und mit der vorgegebenen Abkühlrate Ṫ_vor verglichen wird und der Dampferzeuger (6) derart betrieben wird, dass die tatsächliche Abkühlrate Ṫ_tat im Wesentlichen der vorgegebenen Abkühlrate Ṫ_vor entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die vorgegebene Abkühlrate Ṫ_vor durch eine Finite-Elemente-Methode ermittelt wird, durch Messungen ermittelt wird oder durch Tests ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei bei der Abkühlrate die Temperaturen der Bauteile der Dampfturbine (2) berücksichtigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei eine Temperatur an der Innenwand T_I und eine Temperatur an der Außenwand T_A ermittelt wird und eine Differenz der Temperatur T_A - T_I einen vorgegebenen Grenzwert ΔT_AI weder überschreitet noch unterschreitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Dampferzeuger (6) derart betrieben wird, dass eine Kesselabspritzung erfolgt und/oder die Feuerung derart geändert wird, dass die Leistung des Dampferzeugers (6) reduziert wird.

6. Automatisierungssystem
ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 5.

Zeichnung