| (19) |
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(11) |
EP 2 638 250 B1 |
| (12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
| (45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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15.10.2014 Patentblatt 2014/42 |
| (22) |
Anmeldetag: 22.11.2011 |
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| (51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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| (86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2011/070667 |
| (87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2012/092996 (12.07.2012 Gazette 2012/28) |
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| (54) |
Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine mit einer Feinjustage der Schluckfähigkeit
und zugehöriges Verfahren
Bladed guiding ring for a steam turbine with fine adjusting device for flow capacity
and corresponding method
Anneau statorique aubagé pour une turbine à vapeur doté d'un dispositif d'ajustement
précis de la capacité de débit et procédé associé
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
| (30) |
Priorität: |
05.01.2011 EP 11150206
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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18.09.2013 Patentblatt 2013/38 |
| (73) |
Patentinhaber: Siemens Aktiengesellschaft |
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80333 München (DE) |
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| (72) |
Erfinder: |
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- AUF DEM KAMPE, Tilman
47269 Duisburg (DE)
- BEUL, Ulrich
45219 Essen (DE)
- DOBRZYNSKI, Boris
40476 Düsseldorf (DE)
- HOFFACKER, Ralf
47800 Krefeld (DE)
- KOEBE, Mario
45478 Mülheim an der Ruhr (DE)
- MINNINGER, Dieter
46535 Dinslaken (DE)
- SIEBER, Uwe
45476 Mülheim an der Ruhr (DE)
- STIEHM, Andreas
53424 Remagen-Kripp (DE)
- VÖLKER, Stefan
47447 Moers (DE)
- ZIMMERMANN, Adam
45478 Mülheim a.d. Ruhr (DE)
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| (56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 1 571 298 WO-A1-2008/065447 US-A- 4 664 594
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EP-A1- 1 703 084 DE-A1- 1 811 584
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Um einen wirtschaftlichen Betrieb einer Dampfturbine zu erzielen, ist es von Bedeutung,
dass ein maximal möglicher Prozessdampfmassenstrom eines Dampferzeugers, beispielsweise
eines Kernkraftwerks, die Dampfturbine passieren kann. Der durch die Dampfturbine
geförderte Prozessdampfmassenstrom, der als maßgebliche Größe bei der Dimensionierung
der Dampfturbine herangezogen und als die Schluckfähigkeit der Dampfturbine bezeichnet
wird, wird mittels einer Turbinenbeschaufelung möglichst verlustarm in Leit- und Laufschaufelgittern
umgelenkt. Von besonderer Bedeutung ist die Schluckfähigkeit in Kernkraftwerken, da
hier der Frischdampfdruck direkt die Leistung des Dampferzeugers beeinflusst. Die
Leitschaufelgitter weisen eine Vielzahl an Leitschaufeln auf, die gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordnet sind, wobei zwischen den Leitschaufeln Schaufelkanäle
ausgebildet sind. Radial sind die Schaufelkanäle nabenseitig begrenzt von einem Nabenkonturring
und gehäuseseitig von einem Gehäusekonturring. Die Schluckfähigkeit der Dampfturbine
wird maßgeblich durch die Schluckfähigkeit des ersten Leitschaufelkranzes vorgegeben,
so dass bei der Auslegung der Dampfturbine dieser Leitschaufelkranz von besonderer
Bedeutung ist. Die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes wird im Wesentlichen durch
dessen Strömungsquerschnitt bestimmt, der die Gesamtheit aller effektiven Querschnitte
der Schaufelkanäle umfasst.
[0002] Der Leitschaufelkranz unterliegt bei seiner Herstellung einer Bautoleranz, herkömmlich
bei etwa 2%. In der Folge weichen auch der Strömungsquerschnitt und somit die real
vorliegende Schluckfähigkeit von der ursprünglich bei der Auslegung der Dampfturbine
zugrunde gelegten Größe ab. Fällt die Schluckfähigkeit der Dampfturbine aus reaktortechnischer
Sicht zu groß aus, beispielsweise um 2%, muss bei konstanter Turbinendrehzahl das
Frischdampfventil der Dampfturbine entsprechend angedrosselt werden, um den Frischdampfdruck
vor der Dampfturbine zu halten. Das Androsseln führt dann zu einem zusätzlichen Dampfdruckabfall
an dem Frischdampfventil. Ist die Dampfturbine beispielsweise in einem Kernkraftwerk
als eine herkömmliche Kraftwerksdampfturbine eingesetzt, so kann es zu einem Abfall
der Generatorleistung von bis zu 5 Megawatt kommen. Fällt hingegen die Schluckfähigkeit
der Dampfturbine zu klein aus, beispielsweise um 2%, muss der Prozessdampfmassenstrom
entsprechend verringert werden, wodurch sich die Generatorleistung sich mehr absenkt.
Um dieses ungünstige Szenario zu vermeiden, sind die Leitschaufeln der Dampfturbine
in der Regel um ca. 2% zu groß ausgelegt. Während es aber bei einem Leitschaufelkranz
mit zu kleinen Strömungsquerschnitten in gewissen Grenzen die Möglichkeit gibt die
Schluckfähigkeit durch eine Nachbearbeitung zu erhöhen, insbesondere durch Abschleifen
der Leitschaufelhinterkanten, ist eine solche Nachbearbeitung bei einem Leitschaufelkranz
mit zu kleinen Leitschaufeln und damit zu großen Strömungsquerschnitten nicht gegeben.
[0003] US 4 664 594 offenbart den nächstliegenden Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 6.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine
und ein Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes zu
schaffen, wobei die oben genannten Probleme überwunden sind und insbesondere die Schluckfähigkeit
der Dampfturbine auf korrigierende Weise veränderbar ist.
[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine
gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner ist die Aufgabe mit einem Verfahren zur Feinjustage
der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0006] Erfindungsgemäß ist ein Leitschaufelkranz für eine Dampfturbine geschaffen, mit Gehäusekonturringabschnitten,
Nabenkonturringabschnitten und Axialleitschaufeln, zwischen denen Schaufelkanäle ausgebildet
sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten sowie den Nabenkonturringabschnitten
begrenzt sind, wobei die Gehäusekonturringabschnitte und/oder die Nabenkonturringabschnitte
an ihren den Schaufelkanälen zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial versehen
sind, dessen radiale Erstreckung in die Schaufelkanäle hinein derart dimensioniert
ist, dass der Leitschaufelkranz eine vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat. Zur Feinjustage
der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes werden erfindungsgemäß die den Schaufelkanälen
zugewandten Seiten der Gehäusekonturringabschnitte und/oder der Nabenkonturringabschnitte
mit dem Zusatzmaterial versehen. Dadurch sind die Schaufelkanäle mittels des Zusatzmaterials
verengt und ein Prozessdampfmassenstrom durch die Schaufelkanäle des Leitschaufelkranzes
ist verringert. Somit ist eine zu große Schluckfähigkeit der Dampfturbine korrigierbar,
ohne etwa einen Austausch des Leitschaufelkranzes oder ein Androsseln vom Dampfturbinenfrischdampfventil
zur Korrektur des Prozessdampfmassenstroms vornehmen zu müssen.
[0007] Als Zusatzmaterial sind auf den Gehäusekonturringabschnitten und/oder den Nabenkonturringabschnitten
Membranen angeordnet, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes betätigt radial derart
verschiebbar sind, dass mit den Membranen die jeweiligen Schaufelkanäle unter Vorgabe
der vorherbestimmten Schluckfähigkeit radial verengt sind. Dazu ist jede Membran bevorzugt
mit einem Aktuator betätigbar von außerhalb des Leitschaufelkranzes. Bevorzugt ist
der Aktuator ein hydraulisch, pneumatisch, insbesondere mit Dampf, elektrisch oder
mechanisch angetriebener Stempel. Zwischen jeder Membran und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt
bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt ist bevorzugt ein piezoelektrischer
Aktuator angeordnet, mit dem am Gehäusekonturringabschnitt bzw. am Nabenkonturringabschnitt
abgestützt die Membran elektrisch von außerhalb des Leitschaufelkranzes radial verschiebbar
ist. Mittels der durch die Aktuatoren bewegbaren Membranen ist die Schluckfähigkeit
der Dampfturbine von außerhalb des Leitschaufelkranzes dynamisch einstellbar, wodurch
die Schaufelkanäle im Betrieb der Dampfturbine in ihrer radialen Erstreckung veränderbar
sind. Folglich ist die Schluckfähigkeit während des Betriebs der Dampfturbine auch
an unterschiedliche Betriebszustände anpassbar. Dies ist besonders vorteilhaft für
einen Teillastbetrieb der Dampfturbine.
[0008] Jede Membran ist bevorzugt an den Oberflächen ihrer unmittelbar benachbarten Axialleitschaufeln
und/oder an dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt
mit ihrem Rand festgelegt. Ein mittlerer Bereich der Membran ist elastisch verformbar
ausgebildet, so dass die Membran mittels des Aktuators konvex nach innerhalb des Schaufelkanals
verschiebbar ist, wodurch der Schaufelkanal radial verengbar ist. Aufgrund der elastischen
Verformbarkeit folgt die Membran mit ihrem mittleren Bereich dem Aktuator in eine
vorbestimmbare Lage, wodurch die Schluckfähigkeit der Dampfturbine präzise und dynamisch
von außerhalb des Leitschaufelkranzes einstellbar ist. Bevorzugt umfassen die Gehäusekonturringanschnitte
und/oder die Nabenkonturringabschnitte, die das Zusatzmaterial aufweisen, ein Segment
des Leitschaufelkranzes.
[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes
weist die Schritte auf: Bereitstellen eines Leitschaufelkranzes mit Gehäusekonturringabschnitten,
Nabenkonturringabschnitten und Axialleitschaufeln, zwischen denen Schaufelkanäle ausgebildet
sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten sowie den Nabenkonturringabschnitten
begrenzt sind; Ermitteln des Ist-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes;
Vorherbestimmen eines Soll-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes; Vergleichen
des Soll-Werts der Schluckfähigkeit mit dem Ist-Wert der Schluckfähigkeit; Versehen
der Gehäusekonturringabschnitte und/oder der Nabenkonturringabschnitte an ihren den
Schaufelkanälen zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial, das derart radial dimensioniert
wird, dass die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes gleich dem Soll-Wert der Schluckfähigkeit
wird.
[0010] Ferner weist das Verfahren den Schritt auf: Vorsehen einer Membran als Zusatzmaterial,
die von außerhalb des Leitschaufelkranzes betätigt radial verschoben wird, wodurch
die jeweiligen Schaufelkanäle derart verengt werden, dass der Leitschaufelkranz die
vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat.
[0011] Ferner wird bevorzugtermaßen das radiale Verschieben der Membran mit einem Aktuator,
insbesondere einem hydraulischen Stempel, von außerhalb des Leitschaufelkranzes bewerkstelligt.
Alternativ wird bevorzugt die Membran mit einem zwischen der Membran und dem zugeordneten
Gehäusekonturringabschnitt bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt abgestützten
piezoelektrischen Aktuator radial verschoben.
[0012] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes
anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Querschnittsdetail eines nicht zur Erfindung gehörenden Leitschaufelkranzes mit
in Schaufelkanälen angefügten Platten, und
- Fig. 2
- ein Querschnittsdetail eines erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes mit Membranen,
die mit ihren Rändern an Schaufelkanälen festgelegt sind.
[0013] In den Fig. 1 und 2 ist ein Leitschaufelkranz 1 für eine Dampfturbine gezeigt. Der
Leitschaufelkranz 1 weist einen Nabenkonturring 2 und einen den Nabenkonturring 2
konzentrisch umgebenden Gehäusekonturring 3 auf. Zwischen dem Nabenkonturring 2 und
dem Gehäusekonturring 3 erstreckt sich radial eine Mehrzahl an Axialleitschaufeln
4, die einen im Betrieb der Dampfturbine strömenden Prozessdampf umlenken. Der Prozessdampf
strömt dabei durch zwischen den Axialleitschaufeln 4 ausgebildete Schaufelkanäle 5,
die radial von Nabenkonturringabschnitten 9 des Nabenkonturrings 2 und Gehäusekonturringabschnitten
10 des Gehäusekonturrings 3 begrenzt sind.
[0014] Bei der Auslegung der Dampfturbine ist es wesentlich, dass ein vorherbestimmter maximaler
Prozessdampfmassenstrom den Leitschaufelkranz 1 passieren kann, ohne dass in den Schaufelkanälen
5 kritische Zustände auftreten. Dieser maximale Prozessdampfmassenstrom, die sogenannte
Schluckfähigkeit der Dampfturbine, stellt folglich die maßgebliche Größe bei der Dimensionierung
der effektiven Querschnitte der Schaufelkanäle 5 dar, da mit der Schluckfähigkeit
der Massenstrom der Dampfturbine festgelegt ist. Fallen die effektiven Querschnitte
von Schaufelkanälen eines herkömmlichen Leitschaufelkranzes aufgrund von herstellungsbedingten
Abweichungen, die dennoch innerhalb einer vorgegebenen Bautoleranz liegen können,
zu klein aus, so weicht die real vorliegende Schluckfähigkeit des herkömmlichen Leitschaufelkranzes
von der Auslegungsschluckfähigkeit ab. Da ein Nachbearbeiten, insbesondere durch Abschleifen
der Axialleitschaufelhinterkanten, dieses zu klein gebauten Leitschaufelkranzes zeit-
sowie kostenintensiv und ferner nicht immer möglich ist, werden herkömmliche Leitschaufelkränze
gezielt zu groß ausgelegt. Damit der vorherbestimmte maximale Prozessdampfmassenstrom
sich dennoch beim Betrieb der herkömmlichen Dampfturbine einstellt, ist das Frischdampfventil
der herkömmlichen Dampfturbine entsprechend anzudrosseln, wodurch allerdings Einbußen
der Dampfturbinenleistung hinzunehmen sind. Abhilfe schafft eine erfindungsgemäße
Feinjustage der Schluckfähigkeit der Dampfturbine, wobei die Feinjustage auch nach
Fertigstellung des Leitschaufelkranzes erfolgen kann, wodurch die Ausschussrate bei
der Herstellung des Leitschaufelkranzes reduziert ist.
[0015] Zur Feinjustage der Schluckfähigkeit der Dampfturbine ist an allen Nabenkonturringabschnitten
9 und an allen Gehäusekonturringabschnitten 10 jeweils ein Zusatzmaterial vorgesehen.
[0016] Das Zusatzmaterial ist als Schichten aufgetragen und wie in Fig. 1 dargestellt, als
Platten 6 ausgebildet, die als aufgeschweißte Bleche ausgeführt sind. Durch das Aufschweißen
der Platten 6 kann der Strömungsquerschnitt des zu groß gebildeten Leitschaufelkranzes
1 nachträglich radial verengt werden, so dass die vorgegebene Schluckfähigkeit der
Dampfturbine erreicht ist. Das sonst gemäß dem Stand der Technik notwendige Androsseln
vom Frischdampfventil der Dampfturbine kann somit vermieden werden. Die Platten 6
können im Rahmen eines Nachbearbeitungsschritts angebracht werden, wodurch die Schluckfähigkeit
eines etwa zu groß ausgefallenen Leitschaufelkranzes nachträglich fein justiert werden
kann. Dadurch braucht der zu groß ausgefallene Leitschaufelkranz nicht verworfen zu
werden, woraus sich ein Einsparungspotential bei der Herstellung der Dampfturbine
ergibt.
[0017] In Fig. 2 ist als das Zusatzmaterial für jeden Schaufelkanal 5 eine Membran 7 am
Nabenkonturringabschnitt 9 und eine Membran 7 am Gehäusekonturringabschnitt 10 angebracht.
Die Membranen 7 sind jeweils mit ihren Rändern an den Oberflächen der unmittelbar
benachbarten Axialleitschaufeln 4 festgelegt und weisen zudem je einen elastisch verformbaren
mittleren Bereich auf.
[0018] An den Nabenkonturringabschnitten 9 ist je ein Aktuator 8 vorgesehen mit dem die
zugeordneten Membranen 7 elastisch verformbar sind, wobei sich die Membranen 7 konvex,
in radialer Richtung in die Schaufelkanäle 5 hinein erstrecken, wodurch die Schaufelkanäle
5 verengt sind und somit die Schluckfähigkeit der Dampfturbine verändert ist. Der
Aktuator 8 ist vorliegend als ein Stempel ausgebildet und überträgt eine Schubkraft
auf den elastischen Bereich der von dem Aktuator 8 angetriebenen Membran 7. Das Betätigen
der Aktuatoren 8 erfolgt von außerhalb des Leitschaufelkranzes 1 und kann dynamisch
während des Betriebs der Dampfturbine erfolgen. Wird beispielsweise die Dampfturbine
im Teillastbetrieb gefahren, so ist von außen und während des laufenden Betriebs die
Schluckfähigkeit der Dampfturbine fein justierbar.
1. Leitschaufelkranz (1) für eine Dampfturbine,
mit Gehäusekonturringabschnitten (10), Nabenkonturringabschnitten (9) und Axialleitschaufeln
(4), zwischen denen Schaufelkanäle (5) ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten
(10) sowie den Nabenkonturringabschnitten (9) begrenzt sind,
wobei die Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte
(9) an ihren den Schaufelkanälen (5) zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial versehen
sind, dessen radiale Erstreckung in die Schaufelkanäle (5) hinein derart dimensioniert
ist, dass der Leitschaufelkranz (1) eine vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zusatzmaterial auf den Gehäusekonturringabschnitten (10) und/oder den Nabenkonturringabschnitte
(9) angeordnete Membranen (7) sind, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1)
betätigt radial derart verschiebbar sind, dass mit den Membranen (7) die jeweiligen
Schaufelkanäle (5) unter Vorgabe der vorherbestimmten Schluckfähigkeit radial verengt
sind.
2. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 1,
wobei jede Membran (7) mit einem Aktuator (8), insbesondere einem hydraulischen Stempel,
von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) betätigbar ist.
3. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 1,
wobei zwischen jeder Membran (7) und dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10)
bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitt (9) ein piezoelektrischer Aktuator
angeordnet ist, mit dem am Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. am Nabenkonturringabschnitt
(9) abgestützt die Membran (7) elektrisch von außerhalb des Leitschaufelkranzes radial
verschiebbar ist.
4. Leitschaufelkranz gemäß Anspruch 2 oder 3,
wobei jede Membran (7) an den Oberflächen der unmittelbar benachbarten Axialleitschaufeln
(4) und/oder an dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. dem zugeordneten
Nabenkonturringabschnitt (9) mit ihrem Rand festgelegt ist.
5. Leitschaufelkranz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gehäusekonturringanschnitte
(10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte (9), die das Zusatzmaterial aufweisen,
ein Segment des Leitschaufelkranzes (1) umfassen.
6. Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit eines Leitschaufelkranzes gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Leitschaufelkranzes (1) mit Gehäusekonturringabschnitten (10),
Nabenkonturringabschnitten (9) und Axialleitschaufeln (4), zwischen denen Schaufelkanäle
(5) ausgebildet sind, die radial von den Gehäusekonturringabschnitten (10) sowie den
Nabenkonturringabschnitten (9) begrenzt sind;
- Ermitteln des Ist-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes (1);
- Vorherbestimmen eines Soll-Werts der Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes (1);
- Vergleichen des Soll-Werts der Schluckfähigkeit mit dem Ist-Wert der Schluckfähigkeit;
- Versehen der Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder der Nabenkonturringabschnitte
(9) an ihren den Schaufelkanälen (5) zugewandten Seiten mit einem Zusatzmaterial,
das derart radial dimensioniert wird, dass die Schluckfähigkeit des Leitschaufelkranzes
(1) gleich dem Soll-Wert der Schluckfähigkeit wird,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- Vorsehen einer Membran (7) als das Zusatzmaterial, die von außerhalb des Leitschaufelkranzes
(1) betätigt radial verschoben wird, wodurch die jeweiligen Schaufelkanäle (5) derart
verengt werden, dass der Leitschaufelkranz (1) die vorherbestimmte Schluckfähigkeit
hat.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, mit dem Schritt:
- Nachbearbeiten des Leitschaufelkranzes (1) mittels Auftragen einer Schicht (6, 7)
als das Zusatzmaterial auf die Gehäusekonturringabschnitte (10) und/oder die Nabenkonturringabschnitte
(9), wodurch die jeweiligen Schaufelkanäle (5) derart verengt werden, dass der Leitschaufelkranz
(1) die vorherbestimmte Schluckfähigkeit hat.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6,
wobei das radiale Verschieben der Membran (7) mit einem Aktuator (8), insbesondere
einem hydraulischen Stempel, von außerhalb des Leitschaufelkranzes (1) bewerkstelligt
wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 6,
wobei das radiale Verschieben der Membran (7) mit einem zwischen der Membran (7) und
dem zugeordneten Gehäusekonturringabschnitt (10) bzw. dem zugeordneten Nabenkonturringabschnitte
(9) abgestützten piezoelektrischen Aktuator bewerkstelligt wird.
1. Guide vane ring (1) for a steam turbine,
having housing contour annular sections (10), hub contour annular sections (9) and
axial guide vanes (4), between which are formed vane passages (5) that are delimited
radially by the housing contour annular sections (10) and hub contour annular sections
(9),
wherein the housing contour annular sections (10) and/or the hub contour annular sections
(9) have, on that side which faces the vane passages (5), an additional material whose
radial extent into the vane passages (5) is dimensioned such that the guide vane ring
(1) has a predefined maximum flow rate,
characterized in that
the additional material is in the form of membranes (7) arranged on the housing contour
annular sections (10) and/or the hub contour annular sections (9), which membranes
may be moved radially, being actuated from outside the guide vane ring (1), such that
by means of the membranes (7) the respective vane passages (5) are narrowed in the
radial direction so as to conform to the predefined maximum flow rate.
2. Guide vane ring according to Claim 1,
wherein each membrane (7) may be actuated from outside the guide vane ring (1) by
means of an actuator (8),
in particular a hydraulic ram.
3. Guide vane ring according to Claim 1,
wherein between each membrane (7) and the associated housing contour annular section
(10) or the associated hub contour annular section (9) there is arranged a piezoelectric
actuator by means of which, supported on the housing contour annular section (10)
or the hub contour annular section (9), the membrane (7) may be moved radially by
electrical means from outside the guide vane ring.
4. Guide vane ring according to Claim 2 or 3,
wherein each membrane (7) is attached by means of its rim to the surfaces of the immediately
adjacent axial guide vanes (4) and/or to the associated housing contour annular section
(10) or the associated hub contour annular section (9).
5. Guide vane ring according to one of Claims 1 to 4,
wherein the housing contour annular sections (10) and/or the hub contour annular sections
(9), which have the additional material, comprise a segment of the guide vane ring
(1).
6. Method for the fine adjustment of the maximum flow rate of a guide vane ring according
to one of Claims 1 to 5, having the steps of:
- preparing a guide vane ring (1) having housing contour annular sections (10), hub
contour annular sections (9) and axial guide vanes (4), between which are formed vane
passages (5) that are delimited radially by the housing contour annular sections (10)
and hub contour annular sections (9);
- determining the actual value of the maximum flow rate of the guide vane ring (1);
- predefining a setpoint value for the maximum flow rate of the guide vane ring (1);
- comparing the setpoint value for the maximum flow rate with the actual value of
the maximum flow rate;
- providing the housing contour annular sections (10) and/or the hub contour annular
sections (9), on that side which faces the vane passages (5), with an additional material
which is radially dimensioned such that the maximum flow rate of the guide vane ring
(1) is the same as the setpoint value for the maximum flow rate,
characterized by the step of:
- providing a membrane (7) as the additional material, which is moved radially, actuated
from outside the guide vane ring (1), whereby the respective vane passages (5) are
narrowed such that the guide vane ring (1) has the predefined maximum flow rate.
7. Method according to Claim 6, having the step of:
- finishing the guide vane ring (1) by applying a layer (6, 7) as the additional material
to the housing contour annular sections (10) and/or the hub contour annular sections
(9), whereby the respective vane passages (5) are narrowed such that the guide vane
ring (1) has the predefined maximum flow rate.
8. Method according to Claim 6,
wherein moving the membrane (7) radially is effected by means of an actuator (8),
in particular a hydraulic ram, from outside the guide vane ring (1).
9. Method according to Claim 6,
wherein moving the membrane (7) radially is effected by means of a piezoelectric actuator
supported between the membrane (7) and the associated housing contour annular section
(10) or the associated hub contour annular section (9).
1. Couronne (1) d'aube directrice pour une turbine à vapeur, comprenant des parties (10)
annulaires de contour de carcasse, des parties (9) annulaires de contour de moyeu
et des aubes (4) directrices axiales, entre lesquelles sont formés des canaux (5)
d'aube, qui sont délimités radialement par les parties (10) annulaires de contour
de carcasse ainsi que par les parties (9) annulaires de contour de moyeu,
dans laquelle les parties (10) annulaires de contour de carcasse et/ou les parties
(9) annulaires de contour de moyeu sont pourvues, sur leurs côtés tournés vers les
canaux (5) d'aube, d'un matériau supplémentaire, dont l'étendue radiale allant dans
les canaux (5) d'aube est dimensionnée de manière à ce que la couronne (1) d'aube
directrice ait un débit défini à l'avance,
caractérisée en ce que
le matériau supplémentaire est des membranes (7), qui sont disposées sur les parties
(10) annulaires de contour de carcasse et/ou sur les parties (9) annulaires de contour
de moyeu et qui, en étant actionnées de l'extérieur de la couronne (1) d'aube directrice,
peuvent être déplacées radialement, de manière à rétrécir radialement, par les membranes
(7), les canaux (5) d'aube respectifs, en respectant le débit défini à l'avance.
2. Couronne d'aube directrice suivant la revendication 1,
dans laquelle chaque membrane (7) peut être actionnée par un actionneur (8),
notamment par un vérin hydraulique,
de l'extérieur de la couronne (1) d'aube directrice.
3. Couronne d'aube directrice suivant la revendication 1,
dans laquelle il est monté, entre chaque membrane (7) et la partie (10) annulaire
de contour de carcasse associée ou la partie (9) annulaire de contour de moyeu associée,
un actionneur piézoélectrique par lequel, appuyée sur la partie (10) annulaire de
contour de carcasse ou sur la partie (9) annulaire de contour de moyeu, la membrane
(7) peut être déplacée radialement, électriquement, de l'extérieur de la couronne
d'aube directrice.
4. Couronne d'aube directrice suivant la revendication 2 ou 3,
dans laquelle chaque membrane (7) est fixée par son bord aux surfaces des aubes (4)
directrices axiales immédiatement voisines et/ou à la partie (10) annulaire de contour
de carcasse associée ou à la partie (9) annulaire de contour de moyeu associée.
5. Couronne d'aube directrice suivant l'une des revendications 1 à 4,
dans laquelle les parties (10) annulaires de contour de carcasse et/ou les parties
(9) annulaires de contour de moyeu, qui ont le matériau supplémentaire, comprennent
un segment de la couronne (1) d'aube directrice.
6. Procédé d'ajustage fin du débit d'une couronne d'aube directrice suivant l'une des
revendications 1 à 5,
comprenant les stades :
- on se procure une couronne (1) d'aube directrice, ayant des parties (10) annulaires
de contour de carcasse, des parties (9) annulaires de contour de moyeu et des aubes
(4) directrices axiales, entre lesquelles sont formés des canaux (5) d'aube, qui sont
délimités radialement par les parties (10) annulaires de contour de carcasse ainsi
que par les parties (9) annulaires de contour de moyeu,
- on détermine la valeur réelle du débit de la couronne (1) d'aube directrice,
- on définit à l'avance une valeur de consigne du débit de la couronne (1) d'aube
directrice,
- on compare la valeur de consigne du débit à la valeur réelle du débit,
- on munit les parties (10) annulaires du contour de carcasse et/ou les parties (9)
annulaires du contour du moyeu, sur leurs côtés tournés vers les canaux (5) d'aube,
d'un matériau supplémentaire, dimensionné radialement de manière à ce que le débit
de la couronne (1) d'aube directrice soit égal à la valeur de consigne du débit, caractérisé par le stade :
- on prévoit une membrane (7) comme matériau supplémentaire, qui, actionnée de l'extérieur
de la couronne (1) d'aube directrice, est déplacée radialement, de sorte que les canaux
(5) d'aube respectifs sont rétrécis, de manière à ce que la couronne (1) d'aube directrice
ait le débit défini à l'avance.
7. Procédé suivant la revendication 6, comprenant le stade :
- on retraite la couronne (1) d'aube directrice au moyen d'un dépôt d'une couche (6,
7) comme matériau supplémentaire sur les parties (10) annulaires du contour de la
carcasse et/ou sur les parties (9) annulaires du contour du moyeu, de sorte que les
canaux (5) d'aube respectifs sont rétrécis, de manière à ce que la couronne (1) d'aube
directrice ait le débit défini à l'avance.
8. Procédé suivant la revendication 6,
dans lequel on réalise le déplacement radial de la membrane (7) par un actionneur
(8), notamment par un vérin hydraulique, de l'extérieur de la couronne (1) d'aube
directrice.
9. Procédé suivant la revendication 6,
dans lequel on réalise le déplacement radial de la membrane (7) par un actionneur
piézoélectrique, appuyé entre la membrane (7) et la partie (10) annulaire de contour
de la carcasse associée ou les parties (9) annulaires du contour du moyeu associées.

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