ANORDNUNG FÜR EINE DAMPFTURBINE

Abstract

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

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Dampfturbine, eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit einem 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 Dampfturbine verbunden ist, ein Zusatzdampfventil, das in der Zusatzdampfleitung angeordnet ist, wobei der Zusatzeinströmbereich stromab des Strömungskanals angeordnet ist.

[0002] Dampfturbinen umfassen in der Regel mehrere Teilturbinen, die beispielsweise in eine Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Teilturbine eingeteilt werden. Es existieren Ausführungsformen von Dampfturbinen, die mehrere Teilturbinen umfassen und eine gemeinsame Welle aufweisen. Die Länge der Welle ist hierbei vergleichsweise lang. In einem Dampferzeuger 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 Strömungskanal wird die thermische Energie des Dampfes in eine Rotationsenergie der Welle umgewandelt.

[0003] Neben dem Hauptventil, durch das ein Frischdampf strömt, existieren Ausführungsformen, bei denen ein Zusatzdampfmassenstrom zur Leistungssteigerung in die Dampfturbine strömt. Dieser Zusatzdampfmassenstrom wird stromab in den Strömungskanal eingefügt. Allerdings führt die Einleitung des Zusatzdampfmassenstroms zu Bedingungen, die auf den Rotor wirken, was die Gefahr birgt, dass der Rotor zu Schwingungen angeregt werden könnte.

[0004] Um die Kräfte, die durch die Einleitung des Zusatzdampfmassenstromes 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 Störungen in den beiden Rohrleitungen stromab initiiert werden können, was zu einer unerwünschten Rotorschwingung führen könnte.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, bei der die Gefahr von Rotorschwingungen bei der Einleitung eines Zusatzmassenstroms minimiert wird.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung, umfassend eine Dampfturbine, eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit einem 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 Dampfturbine verbunden ist, ein Zusatzdampfventil, das in der Zusatzdampfleitung angeordnet ist, wobei der Zusatzeinströmbereich stromab des Strömungskanals angeordnet ist, wobei in der Zusatzdampfleitung ein Mittel zur Erhöhung des Druckverlustes angeordnet ist.

[0007] Die Erfindung besteht also darin, den Druckverlust in der Zusatzdampfleitung bewusst zu erhöhen, um die möglicherweise aus dem Dampfventilkommenden Störungen zu dämpfen.

[0008] Mit diesem Konzept wird somit eine Strömungsstörung und die damit einhergehende Rotorschwingung signifikant vermindert.

[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0010] In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist das Mittel als ein Ventil ausgebildet.

[0011] 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 erforderlich.

[0012] 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 betragen. Dementsprechend wird die Blende ausgestaltet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Zusatzdampfleitung nach dem Zusatzdampfventil in eine erste Zusatzdampfleitung und in eine zweite Zusatzdampfleitung aufgeteilt, wobei die erste Zusatzdampfleitung in einen ersten Zusatzeinströmbereich in den Strömungskanal mündet und die zweite Zusatzdampfleitung in einen anderen zweiten Zusatzeinströmbereich in den Strömungskanal mündet, wobei in der ersten Zusatzdampfleitung ein erstes Mittel zur Druckverminderung und in der zweiten Zusatzdampfleitung ein zweites Mittel zur Druckverminderung angeordnet ist.

[0013] Hier wird der Umstand berücksichtigt, dass der Zusatzdampfmassenstrom auf zwei Rohrleitungen aufgeteilt wird. Diese Rohrleitungen münden jeweils in einen Zusatzeinströmbereich in den Strömungskanal. Der erste Zusatzeinströmbereich kann beispielsweise in einer 3-Uhr-Position und der zweite Einströmbereich kann beispielsweise in einer 9-Uhr-Position angeordnet sein. Der durch die erste Zusatzdampfleitung und zweite Zusatzdampfleitung einströmende Dampf kann zu Rotorschwingungen führen, die dadurch minimiert werden, dass sowohl in der ersten Zusatzdampfleitung als auch in der zweiten Zusatzdampfleitung 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 vorgeschlagen, das zweite Mittel, das in der zweiten Zusatzdampfleitung angeordnet ist, als Ventil, als Blende, als Einlochblende oder als Mehrlochblende auszubilden. Der Druckverlust in jeder Rohrleitung kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch eingestellt 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 Zusatzdampfleitung bei der asymmetrischen Einstellung. Bei der symmetrischen Einstellung ist der Druckverlust durch das erste Mittel und durch das zweite Mittel identisch. In dieser Konfiguration sind die auf den Rotor wirkenden statischen Kräfte minimal. Je stärker die Strömung gedämpft wird, umso geringer ist die Gefahr von Rotorschwingungen.

[0014] 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 ausgenommen.

[0015] 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 der Zeichnung näher erläutert wird.

[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen 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.

[0017] Es zeigt

Figur

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung

[0018] Die Figur zeigt eine Anordnung 1, umfassend eine Dampfturbine 2. Die Dampfturbine 2 weist ein nicht näher dargestelltes Außengehäuse, ein Innengehäuse sowie einen Rotor auf. Über eine Zusatzdampfleitung 3 strömt ein Zusatzdampfmassenstrom über ein Zusatzdampfventil 4. Nach dem Zusatzdampfventil strömt der Dampf zu einem Strömungsteiler 5. Dort teilt sich der Dampf auf und strömt zum einen in eine erste Zusatzdampfleitung 6 und eine zweite Zusatzdampfleitung 7. Die erste Zusatzdampfleitung 6 mündet hierbei in einen ersten Zusatzeinströmbereich 8, der in den nicht näher dargestellten Strömungskanal mündet.

[0019] Die zweite Zusatzdampfleitung 7 mündet in einen anderen zweiten Zusatzeinströmbereich 9, der in den nicht näher dargestellten Strömungskanal mündet.

[0020] In der ersten Zusatzdampfleitung 6 ist ein erstes Mittel 10 zur Druckverminderung angeordnet. In der zweiten Zusatzdampfleitung ist ein zweites Mittel 11 angeordnet. Das erste Mittel kann ein Ventil, eine Blende, eine Einzellochblende oder eine Mehrlochblende sein.

[0021] Das zweite Mittel 11 kann ein Ventil, eine Blende, eine Einzellochblende oder eine Mehrlochblende sein.

[0022] 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 (asymmetrische Anordnung der Druckverluste).

[0023] 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).

[0024] 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. Anordnung (1) umfassend
eine Dampfturbine (2),
eine Dampfzuleitung, die strömungstechnisch mit einem 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 (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 Strömungskanals angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Zusatzdampfleitung (6, 7) ein Mittel (10, 11) zur Erhöhung des Druckverlustes angeordnet ist.

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 die Zusatzdampfleitung (3) sich nach dem Zusatzdampfventil (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 zweiten Zusatzeinströmbereich (9) in den Strömungskanal mündet,
wobei
in der ersten Zusatzdampfleitung (6) ein erstes Mittel (10) zur Druckverminderung und in der zweiten Zusatzdampfleitung (7) ein zweites Mittel zur Druckverminderung angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5,
wobei der durch das erste Mittel (10) erreichte Wert des Druckverlustes im Vergleich zu dem durch das zweite Mittel (11) erreichte Wert des Druckverlustes unterschiedlich ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Mittel (10, 11) derart ausgebildet ist, dass der Druckverlust direkt nach dem Zusatzventil (4) respektive vor dem Zusatzeinströmbereich (8, 9) mindestens 5% des Druckabbaus des Dampfventils (4) im Betrieb beträgt.

8. 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 ausgenommen sind.

Zeichnung