DE19523923C2 - Niederdruck-Dampfturbine - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine mit einem Kondensator verbundene Niederdruck-Dampfturbine.

Stand der Technik

Bei mehrstufigen, aus einem Hoch-, einem Mittel- so­ wie einem oder mehreren Niederdruckteilen bestehen­ den Dampfturbinen ist es üblich, das Außengehäuse der Niederdruckturbine gegenüber dem gesamten Turbo­ satz axial festzulegen. Wegen der beim An- und Abfah­ ren und bei Laständerungen auftretenden Wärmedeh­ nungen müssen sich, ausgehend vom festgelegten Nie­ derdruckteil, die Lagerböcke, ein gegebenenfalls vor­ handener weiterer Niederdruckteil, der Mittel- und der Hochdruckteil sowie der Generator in Längsrichtung frei ausdehnen können.

Aus der EP-A1-05 75 642 ist eine doppelgehäusige Niederdruck-Dampfturbine bekannt, welche haupt­ sächlich aus einem Innengehäuse mit dem Turbinenro­ tor sowie einem Außengehäuse mit Abdampfraum be­ steht. Das Außengehäuse ist zweigeteilt, d. h. es besitzt ein Ober- und ein Unterteil. Das Außengehäuse-Unter­ teil ist als eine leere Stahlverschalung ausgebildet und in einer Ausnehmung des Betonfundamentes angeordnet. Am unteren Ende des Gehäuseunterteils schließt der Kondensator an. Sowohl die Trennebene der beiden Gehäuseteile als auch der Kondensatoranschluß sind Bestandteile des Fundaments. Die Lagerstellen für die Aufnahme des Rotors liegen oberhalb der Trennebene, d. h. oberhalb des Fundamenttisches.

Die Abstützung einer solchen Niederdruck-Dampf­ turbine auf einem Betonfundament ist relativ aufwendig und teuer. Zudem tritt infolge des Vakuumzuges bzw. des Kondensatorgewichtes eine hohe Fundamentbela­ stung auf.

Aus der EP-A1-03 84 200 ist ein Dampfkondensator in ebenerdiger Aufstellung neben der Dampfturbine be­ kannt, welcher über eine Abdampfhaube mit der Dampfturbine verbunden ist. Der Dampfaustritt erfolgt oberhalb des Fundamentes. Im Gegensatz zur Unterflu­ ranordnung des Kondensators kann damit sowohl die Bauhöhe des Maschinenhauses als auch die des Turbi­ nenfundamentes stark reduziert werden. Der Konden­ sator ist auf einfachen Gleitschuhen separat von der Dampfturbine abgestützt wodurch die Belastung des Betonfundamentes verringert wird.

Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß zur Be­ wältigung des Abdampf-Volumenstromes eine sehr gro­ ße Abdampfhaube für die Niederdruck-Dampfturbine benötigt wird, was einen relativ großen Bauraum erfor­ dert. Damit steigen sowohl die Herstellungskosten als auch der Montageaufwand. Außerdem muß der Dampf­ strom aus dem Unterteil des Gehäuses in die Abdampf­ haube umgelenkt werden, was einen Druckverlust und somit einem geringeren Wirkungsgrad zur Folge hat. Zudem wirken auf die Abdampfhaube der Niederdruck- Dampfturbine relativ große Horizontalkräfte, welche in geeigneter Weise auf das Fundament übertragen wer­ den müssen. Dadurch steigen wiederum die Herstel­ lungskosten der Dampfturbine.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermei­ den. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer mit einem Kondensator verbundenen Nieder­ druck-Dampfturbine zu erhöhen und deren Herstel­ lungskosten zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, die Trennebene von Ober- und Unterteil des Außengehäuses in Achshöhe des Turbinenrotors liegt und das Betonfundament bis zur Trennebene reicht. So­ wohl das Unterteil des Außengehäuses als auch die La­ gerstellen des Turbinenrotors sind im Betonfundament festgelegt. Das Außengehäuse ist zumindest einseitig offen ausgebildet, wobei die Öffnungen rechtwinklig und horizontal zur Achse des Turbinenrotors angeord­ net ist/sind. Bei nur einer seitlichen Öffnung des Außen­ gehäuses ist ein, bei zwei seitlichen Öffnungen jeweils ein Kondensator angeschlossen.

Ist nur ein Kondensator vorhanden besteht das Ober­ teil des Außengehäuses aus einer Montagehaube sowie einem mit dem Unterteil und dem Kondensator stoff- oder kraftschlüssig verbundenen Rahmenteil. Die Mon­ tagehaube ist sowohl mit dem Unterteil des Außenge­ häuses als auch mit dem Rahmenteil kraft- oder form­ schlüssig verbunden, wobei letzteres zwischen Konden­ sator und Montagehaube angeordnet ist. Bei zwei Kon­ densatoren ist beidseitig jeweils ein Rahmenteil ausge­ bildet.

Da das Betonfundament bis in Achshöhe des Turbi­ nenrotors bzw. bis zur Trennebene von Ober- und Un­ terteil des Außengehäuses reicht, werden bei dessen Herstellung vor Ort sowohl das Unterteil als auch die Lagerstellen des Turbinenrotors mit dem Fundament vergossen. Das Betonfundament übernimmt auf diese Weise selbst die auftretenden Betriebskräfte der Nie­ derdruck-Dampfturbine sowie des bzw. der mit ihr ver­ bundenen Kondensatoren und kann damit optimal ge­ nutzt werden.

Bei einseitig offener Ausbildung des Außengehäuses kann der seitlich und auf gleicher Höhe der Nieder­ druck-Dampfturbine befestigte Kondensator im Be­ reich der gesamten Öffnung mit dem Abdampfraum verbunden werden. Ist das Außengehäuse beidseitig of­ fen ausgebildet, sind beide Kondensatoren auf gleiche Weise mit dem Abdampfraum verbunden. Der Dampf­ strom gelangt bei beiden Varianten auf direktem Wege und ohne nochmals umgelenkt werden zu müssen in den Kondensator. Somit wird der Druckverlust reduziert und der Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Tech­ nik verbessert.

Jedes mit einem Kondensator und dem Außengehäu­ se-Unterteil stoff- oder kraftschlüssig verbundene Rah­ menteil dient der Versteifung des Außengehäuse-Ober­ teils. Aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der den Abdampfraum nach oben abschließenden Haube mit dem Rahmenteil und dem Außengehäuse-Unterteil, kann die Haube als Montagehaube ausgeführt werden. Sie ist damit wesentlich leichter sowie einfacher ausge­ bildet als die Abdampfhauben des Standes der Technik. Außerdem gewährleistet die Montagehaube eine besse­ re Zugänglichkeit zu den innenliegenden Bauteilen der Niederdruck-Dampfturbine. Auch eine geschweißte Stahlblechkonstruktion der Montagehaube ist möglich. Dadurch sinken die Herstellungskosten und der Monta­ geaufwand der Dampfturbine weiter.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Niederdruck-Dampfturbine werden das Unterteil des Außengehäuses und die Lagerstellen bereits bei der Er­ stellung des Betonfundamentes in dieses integriert. Gleichzeitig wird das Rahmenteil bzw. werden die Rah­ menteile des Oberteils stoff- oder kraftschlüssig mit dem Unterteil des Außengehäuses verbunden. Als lose Teile sind lediglich das Innengehäuse mit dem Turbinen­ rotor und die Montagehaube ausgeführt. Bei der End­ montage der Niederdruck-Dampfturbine wird die vor­ montierte kompakte Einheit aus Fundament, Außenge­ häuse (Unterteil und Rahmenteilen) sowie Lagerstellen schließlich nur noch durch die bereits genannten Bautei­ le komplettiert. Daraus resultieren ein besonders gerin­ ger Montageaufwand und niedrige Herstellungskosten.

Es ist vorteilhaft, wenn am Unterteil des Außenge­ häuses mehrere, vorzugsweise vertikale, äußere Ver­ schalungsrippen angeordnet sind. Dadurch entsteht beim Erstellen des Betonfundamentes eine innige Ver­ bindung mit dem Unterteil, so daß die auftretenden Kräfte noch besser über das Fundament abgeleitet wer­ den können.

Natürlich können auch zwei oder mehrere, analog ausgebildete Niederdruck-Dampfturbinen miteinander verbunden werden. Die Lagerstellen von mit der Nie­ derdruck-Dampfturbine zu einer Turbogruppe verbun­ denen Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Dampfturbinen können gleichartig wie die Lagerstellen der Nieder­ druck-Dampfturbine ausgebildet sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand einer zweiflutigen Niederdruck-Dampf­ teilturbine dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt der Niederdruck-Dampftur­ bine;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Dampfturbine ent­ sprechend Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die vormontierte Einheit aus Fundament und Außengehäuse-Unterteil;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Eintrittspartie der Dampfturbine.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise die im Oberteil des Au­ ßengehäuses angeordneten Kühlwassereinspritzrohre.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die ebenerdig aufgestellte, Niederdruck-Dampfturbi­ ne ist doppelgehäusig ausgebildet, d. h. ihr Gehäuse be­ steht im wesentlichen aus einem Außengehäuse 1 und einem Innengehäuse 2, welche getrennt voneinander an­ geordnet sind. Dadurch können die Massen- und Bewe­ gungskräfte des Außengehäuses 1 nicht auf das Innen­ gehäuse 2 einwirken und umgekehrt.

Zwischen Außen- und Innengehäuse 1, 2 ist ein Ab­ dampfraum 3 ausgebildet. Im Innengehäuse 2 ist ein Turbinenrotor 4 angeordnet und mit einem Wellenend­ teil 5 drehfest verbunden. Das zweiteilige Außengehäu­ se 1 besteht aus einem Ober- sowie einem Unterteil 6, 7, deren Trennebene 8 in Höhe der Achse 9 des Turbinen­ rotors 4 liegt. Beidseitig des Turbinenrotors 4 ist eine Lagerstelle 10 mit entsprechenden Traglagern 11 für den Turbinenrotor 4 ausgebildet (Fig. 1). Das Außenge­ häuse 1 besitzt beidseitig eine Gehäusedurchführung 12 für den Wellenendteil 5 des Turbinenrotors 4. Im Be­ reich jeder Gehäusedurchführung 12 ist auf dem Wel­ lenendteil 5 eine gekapselte Wellendichtung 13 ange­ ordnet, welche den Abdampfraum 3 nach außen abdich­ tet.

Die Niederdruck-Dampfturbine wird von einem Be­ tonfundament 14 aufgenommen, welches zu diesem Zweck eine Ausnehmung 15 aufweist. Das Unterteil 7 des Außengehäuses 1 ist als eine Stahlverschalung des bis zur Trennebene 8 des Außengehäuses 1 reichenden Betonfundamentes 14 ausgebildet. Damit sind sowohl das Unterteil 7 des Außengehäuses 1 als auch die Lager­ stellen 10 des Turbinenrotors 4 im Betonfundament 14 festgelegt (Fig. 1, Fig. 2).

Neben dem Außengehäuse 1 der Niederdruck- Dampfturbine ist ein Kondensator 16 angeordnet und mit dem Abdampfraum 3 verbunden. Der Kondensator 16 ist wie die Dampfturbine ebenerdig aufgestellt. Dazu ist das Außengehäuse 1 der Niederdruck-Dampfturbine rechtwinklig und horizontal zur Achse 9 des Turbinen­ rotors 4 einseitig offen ausgebildet. Der Kondensator 16 schließt an die Öffnung 17 des Außengehäuses 1 an (Fig. 2). Das Unterteil 7 des Außengehäuses 1 besitzt in der Draufsicht eine U-Form, welche zum Kondensator 16 hin geöffnet ist (Fig. 3). Am Unterteil 7 sind mehrere vertikale, äußere Verschalungsrippen 18 angeordnet, wodurch eine stabile Verbindung mit dem Betonfunda­ ment 14 erreicht wird. Die Verschalungsrippen 18 kön­ nen selbstverständlich auch anders ausgerichtet sein.

Das Oberteil 6 des Außengehäuses 1 wird von einer Montagehaube 19 sowie einem mit dem Unterteil 7 und dem Kondensator stoffschlüssig verbundenen Rahmen­ teil 20 gebildet. Die Montagehaube 19 verschließt den Abdampfraum 3 oberhalb der Trennebene 8 vollständig. Sie besteht aus einer geschweißten Stahlblechkonstruk­ tion mit zwei Stirnwänden 21 und Versteifungen 22 so­ wie aus einem vertikalen und einem horizontalen An­ schlußflansch 23, 24. In der Montagehaube 19 ist ein Zudampfstutzen 25 befestigt, über den der Dampf aus der nicht dargestellten Mitteldruck-Dampfturbine zu­ geleitet wird.

Das Rahmenteil 20 ist bügelförmig ausgebildet und am Kondensator 16 sowie am Unterteil 7 des Außenge­ häuses 1 angeschweißt (Fig. 2). Es ist in seinem Inneren zumindest teilweise hohl und wird bei der Fertigung des Betonfundamentes 14 gleichzeitig mit dem Unterteil 7 des Außengehäuses 1 vergossen. Selbstverständlich kann es auch nur verschweißt werden. Eine kraftschlüs­ sige Verbindung mittels Schrauben ist ebenfalls mög­ lich. Das Rahmenteil 20 trägt die Montagehaube 19 und ist Bindeglied zwischen dieser und dem Kondensator 16. Dazu ist es über den vertikalen Anschlußflansch 23 mit der Montagehaube 19 verschraubt. Jedoch kann auch eine andere kraftschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung gewählt werden. Zur Abdichtung der mit dem Unterteil 7 des Außengehäuses 1 verschraubten Montagehaube 19 ist am horizontalen Anschlußflansch 24 eine nicht dargestellte Dichtleiste angeschweißt. Eine weitere Dichtleiste ist zwischen dem vertikalen An­ schlußflansch 23 und dem Rahmenteil 20 angeordnet. Selbstverständlich können auch andere geeignete Dichtmittel Verwendung finden.

An den Lagerstellen 10 ist jeweils ein Lagersattel 26 in das Betonfundament 14 eingelassen und mit diesem verankert. Der Lagersattel 26 nimmt eine Ölwanne 27 auf, welche mit einer in das Betonfundament 14 inte­ grierten Ölablaufleitung 28 verbunden ist. Das Tragla­ ger 11 ist im Lagersattel 26 angeordnet und gegen verti­ kale Bewegungen gesichert (Fig. 1). Die Lagerstelle 10 ist mit einem Gehäusedeckel 29 abgedeckt.

Das exakte Ausrichten des Turbinenrotors 4 zu den anschließenden Nachbarrotoren anderer Teilturbinen bzw. zum Generator erfolgt mittels einer nicht darge­ stellten Verstellvorrichtung.

Im Bereich der Basis 30 der Ausnehmung 15 ist das Innengehäuse 2 der Niederdruck-Dampfturbine auf vier Stützen 31 gelagert und über zwei Führungen 32 in axialer Richtung geführt. Die Führungen 32 sind mit dem Betonfundament 14 verbunden und quer zur Achse 9 des Turbinenrotors 4 einstellbar (Fig. 4).

Bereits bei der Erstellung des Betonfundamentes 14 werden sowohl das Unterteil 7 des Außengehäuses 1 als auch die Lagerstellen 10 des Turbinenrotors 4 integriert. Das Betonfundament 14 wird bis in Höhe der Trennebe­ ne 8 von Unter- und Oberteil 7, 6 des Außengehäuses 1 ausgebildet. Nach der Montage des Kondensators 16 wird das gleichfalls mit Beton gefüllte Rahmenteil 20 mit dem Kondensator 16 und dem Unterteil 7 des Außenge­ häuses 1 verschweißt. Bei der Endmontage der Nieder­ druck-Dampfturbine wird diese vormontierte, kompak­ te Einheit nur noch durch das Innengehäuse 2 mit dem Turbinenrotor 4 und durch die Montagehaube 19 kom­ plettiert. Dadurch besteht die Möglichkeit, auch das In­ nengehäuse 2 und den Turbinenrotor 4 vorzumontieren, gemeinsam zu transportieren und schließlich zusammen in das vorbereitete Betonfundament 14 einzusetzen. Daraus resultieren ein besonders geringer Montageauf­ wand und niedrige Herstellungskosten.

Beim Betrieb der Niederdruck-Dampfturbine wird der Dampfstrom aus der nicht dargestellten Mittel­ druck-Dampfturbine über den Zudampfstutzen 25 in das Innengehäuse 2 eingeleitet. Er treibt den Turbinen­ rotor 4 an und wird dabei bis auf den Abdampfdruck entspannt. Schließlich gelangt der Dampf über den Ab­ dampfraum 3 sowie die Öffnung 17 des Außengehäuses 1 auf direktem Weg, d. h. ohne nochmals umgelenkt werden zu müssen, in den Kondensator 16 und wird dort niedergeschlagen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei Kon­ densatoren 16 mit der Niederdruck-Dampfturbine ver­ bunden. Dazu weist deren Außengehäuse 1 beidseitig eine rechtwinklig und horizontal zur Achse 9 des Turbi­ nenrotors 4 angeordnete, seitlichen Öffnung 17 auf. An jeder Öffnung 17 ist ein Kondensator 16 angeschlossen und mit jeweils einem Rahmenteil 20 und dem Unterteil 7 des Außengehäuses 1 verbunden (nicht dargestellt). Alle anderen Bauteile sind im wesentlichen analog dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet und an­ geordnet.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel mit einer Nieder­ druck-Dampfturbine beschränkt. Ebenso können zwei oder mehrere, analog ausgebildete Niederdruck- Dampfturbinen miteinander verbunden werden.

Auch können die Lagerstellen von mit der Nieder­ druck-Dampfturbine zu einer Turbogruppe verbun­ denen Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Dampfturbinen gleichartig wie die Lagerstellen 10 der Niederdruck- Dampfturbine ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1

Außengehäuse

2

Innengehäuse

3

Abdampfraum

4

Turbinenrotor

5

Wellenendteil

6

Oberteil

7

Unterteil

8

Trennebene

9

Achse

10

Lagerstelle

11

Traglager

12

Gehäusedurchführung

13

Wellendichtung

14

Betonfundament

15

Ausnehmung

16

Kondensator

17

Öffnung

18

Verschalungsrippe

19

Montagehaube

20

Rahmenteil

21

Stirnwand

22

Versteifung

23

Anschlußflansch, vertikal

24

Anschlußflansch, horizontal

25

Zudampfstutzen

26

Lagersattel

27

Ölwanne

28

Ölablaufleitung

29

Gehäusedeckel

30

Basis

31

Stütze

32

Führung

Claims (6)

1. Niederdruck-Dampfturbine hauptsächlich beste­ hend aus

• a) einem Innengehäuse (2) mit einem Turbi­ nenrotor (4) und aus einem Außengehäuse (1) mit einem Abdampfraum (3), wobei das Au­ ßengehäuse (1) ein Ober- sowie ein Unterteil (6, 7) aufweist,
• b) einem Betonfundament (14) mit einer Aus­ nehmung (15) zur Aufnahme der Niederdruck- Dampfturbine, insbesondere des Unterteils (7) ihres Außengehäuses (1), welches als eine Stahlverschalung des Betonfundamentes (14) ausgebildet ist,
• c) beidseitigen Lagerstellen (10) mit entspre­ chenden Traglagern (11) für den Turbinenro­ tor (4),
• d) einem mit dem Außengehäuse (1) verbun­ denen und seitlich von diesem angeordneten Kondensator (16), dadurch gekennzeichnet, daß
• e) die Trennebene (8) von Ober- und Unterteil (6, 7) des Außengehäuses (1) in Höhe der Ach­ se (9) des Turbinenrotors (4) liegt und das Be­ tonfundament (14) bis zur Trennebene (8) reicht,
• f) sowohl das Unterteil (7) des Außengehäuses (1) als auch die Lagerstellen (10) des Turbinen­ rotors (4) im Betonfundament (14) festgelegt sind,
• g) das Außengehäuse (1) rechtwinklig sowie horizontal zur Achse (9) des Turbinenrotors (4) zumindest einseitig offen ausgebildet ist und an jeder der seitlichen Öffnungen (17) des Au­ ßengehäuses (1) ein Kondensator (16) ange­ schlossen ist,
• h) das Oberteil (6) des Außengehäuses (1) aus einer Montagehaube (19) sowie je Kondensa­ tor (16) einem mit diesem und dem Unterteil (7) stoff- oder kraftschlüssig verbundenen Rahmenteil (20) besteht,
• i) die Montagehaube (19) mit dem Unterteil (7) des Außengehäuses (1) sowie mit jedem Rah­ menteil (20) kraft- oder formschlüssig verbun­ den und je ein Rahmenteil (20) zwischen einem Kondensator (16) sowie der Montagehaube (19) angeordnet ist.

2. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Montagehaube (19) aus Stahlblech besteht und Versteifungen (22) be­ sitzt.

3. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Unterteil (7) des Außengehäuses (1) mehrere, vorzugsweise vertikale, äußere Verschalungsrippen (18) angeord­ net sind.

4. Niederdruck-Dampfturbine nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Lagerstellen (10) jeweils ein Lagersattel (26) im Betonfundament (14) eingelassen ist und jeder Lagersattel (26) eine Öl­ wanne (27) aufnimmt, welche mit einer in das Be­ tonfundament (14) integrierten Ölablaufleitung (28) verbunden ist.

5. Niederdruck-Dampfturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest zwei analog ausgebildete Niederdruck-Dampfturbinen miteinander verbun­ den sind.

6. Niederdruck-Dampfturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerstellen von mit ihr zu einer Turbogruppe verbundenen Hochdruck- bzw. Mit­ teldruck-Dampfturbinen analog der Lagerstellen (10) der Niederdruck-Dampfturbine ausgebildet sind.