DE19715492C2 - Dampfturbinenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbinenanlage.

Eine Dampfturbine wird üblicherweise in einer Kraftwerksan­ lage zum Antrieb eines Generators oder in einer Industriean­ lage zum Antrieb einer Arbeitsmaschine eingesetzt. Dazu wird der Dampfturbine als Strömungsmedium dienender Dampf zuge­ führt, der sich in der Dampfturbine arbeitsleistend ent­ spannt. Nach seiner Entspannung gelangt der Dampf üblicher­ weise in einen der Dampfturbine nachgeschalteten Kondensator und kondensiert dort. Das Kondensat wird sodann als Speise­ wasser einem Dampferzeuger zugeführt und gelangt nach seiner Verdampfung erneut in die Dampfturbine, so daß ein geschlos­ sener Wasser-Dampf-Kreislauf entsteht. Eine Anlage mit den dazu erforderlichen Komponenten, also insbesondere mit einer Dampfturbine und mit einem Kondensator, wird auch als Dampf­ turbinenanlage bezeichnet.

Der Kondensator einer derartigen Dampfturbinenanlage ist aus strömungstechnischen Gründen üblicherweise unterhalb der Dampfturbine angeordnet. Eine derartige Anlage, bei der der Kondensator in einem Betongehäuse angeordnet ist, ist bei­ spielsweise aus der US-PS 5 495 714 bekannt. Eine derartige Bauweise erfordert jedoch einen besonders großen umbauten Raum und bedingt einen besonders hohen montage- und ferti­ gungstechnischen Aufwand.

Alternativ ist auch eine ebenerdige Aufstellung des Kondensa­ tors, also eine Aufstellung in gleicher Bauhöhe wie die der Dampfturbine an sich, möglich. Für eine derartige Aufstellung ist im Hinblick auf Wärmespannungen zwischen der Dampfturbine und dem Kondensator, insbesondere bei wechselnden Lastzustän­ den, üblicherweise eine Überströmleitung zwischen der Dampf­ turbine und dem Kondensator vorgesehen. Eine derartige Über­ strömleitung kann jedoch unerwünschte Nachteile hinsichtlich des Strömungsverhaltens des aus der Dampfturbine abströmenden Dampfes oder hinsichtlich eines Druckverlustes zur Folge ha­ ben. Eine Dampfturbinenanlage mit ebenerdig aufgestelltem Kondensator, der an das Abdampfgehäuse einer Dampfturbine an­ geschlossen ist, ist beispielsweise aus der EP 0 384 200 A1 oder aus der DE 195 23 923 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dampf­ turbinenanlage anzugeben, bei der mit besonders geringem Auf­ wand und mit besonders geringem Druckverlust für den aus der Dampfturbine abströmenden Dampf eine kellerlose oder ebener­ dige Aufstellung des Kondensators ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dampf­ turbinenanlage mit einer Dampfturbine, deren Turbinengehäuse ein mit einem Kondensator lösbar starr verbundenes Gehäuse­ oberteil aufweist, wobei der Kondensator auf einem Fundament verschiebbar gelagert ist und zur Lagerung des Kondensators ein Kugellager vorgesehen ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine kellerlose oder ebenerdige Aufstellung des Kondensators unter Vermeidung eines ungünstigen Druckverlustes durch einen Ver­ zicht auf die zwischen die Dampfturbine und den Kondensator geschaltete Überströmleitung ermöglicht ist. Dazu kann der Kondensator unmittelbar an das Turbinengehäuse angeschlossen sein. Die Verbindung von Turbinengehäuse und Kondensator sollte dabei für eine Aufnahme von Reibungskräften insbeson­ dere bei unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten von Turbinen­ gehäuse und Kondensator starr sein. Um eine Beschädigung von Komponenten aufgrund thermischer Ausdehnung dabei sicher zu vermeiden, sollte der Kondensator örtlich verschiebbar gela­ gert sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Auflager des Kondensators sollten dabei derart ausgebil­ det sein, daß die bei einer seitlichen Verschiebung des Kon­ densators beispielsweise infolge thermischer Ausdehnung auf­ tretenden Reibungskräfte besonders gering sind. Dazu können als Auflager beispielsweise Elastomere oder Pendelstützen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist zur Lagerung des Kon­ densators ein Vielkugellager vorgesehen.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die Dampfturbi­ nenanlage derart ausgebildet, daß sich die bei der örtlichen Verschiebung des Kondensators infolge von Wärmedehnungen auf­ tretenden Reibungskräfte gegenseitig aufheben und somit nur zu einer besonders resultierenden Gesamtkraft auf das Turbi­ nengehäuse führen. Dazu umfaßt der Kondensator zweckmäßiger­ weise eine Anzahl von Kondensatorelementen, die strömungs­ technisch beispielsweise parallel geschaltet sein können. Je­ weils zwei dieser Kondensatorelemente sind zweckmäßigerweise am Gehäuseoberteil einander gegenüberliegend angeordnet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind sämtliche Ab­ strömflächen für Abdampf aus der Dampfturbine in das Gehäuse­ oberteil integriert. Somit ist unabhängig von der individuel­ len Auslegung der Dampfturbine die Verwendung eines standar­ disierten Gehäuseunterteils für die Dampfturbine ermöglicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die verschiebbare Lagerung des Konden­ sators oder der Kondensatorelemente auf dem Fundament auf be­ sonders einfache Weise eine Kompensation thermischer Ausdeh­ nungen infolge von Lastwechseln der Dampfturbine auch bei ei­ ner starren Verbindung des Kondensators mit dem Turbinenge­ häuse ermöglicht ist. Somit ist eine kellerlose oder ebener­ dige Aufstellung des Kondensators auch bei Verzicht auf eine den Kondensator von der Dampfturbine kräftemäßig entkoppeln­ den Überströmleitung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch eine Dampfturbinenanlage in Frontansicht.

Die Dampfturbinenanlage 1 gemäß der Figur umfaßt eine Dampf­ turbine 2, deren Turbinengehäuse 4 aus einem Gehäuseoberteil 6 und aus einem Gehäuseunterteil 8 gebildet ist. Die Dampf­ turbine 2 ist zum Einsatz als Industrieturbine vorgesehen und für eine mechanische Leistung von etwa 6 bis 8 MW ausgelegt.

Das Gehäuseunterteil 8 des Turbinengehäuses 4 ist auf einem Traggestell 10 angeordnet, welches seinerseits auf einem ebenerdigen Fundament 12 eines nicht näher dargestellten Ma­ schinenhauses angebracht ist.

Die Dampfturbine 2 ist in einen nicht näher dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbinenanlage 1 geschaltet. Im Wasser-Dampf-Kreislauf ist der Dampfturbine 2 ein Konden­ sator 14 nachgeschaltet, der im Ausführungsbeispiel zwei Kon­ densatorelemente 16, 18 umfaßt. Alternativ kann aber auch eine andere Anzahl an Kondensatorelementen vorgesehen sein.

Die Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensators 14 sind je­ weils über einen Flansch 20, 22 mit einem in das Gehäuseober­ teil 6 integrierten Abdampfgehäuse 24 starr lösbar verbunden. Zur Herstellung der starr lösbaren Verbindungen ist dabei an jedem Flansch 20, 22 eine Schraubverbindung vorgesehen. Das Abdampfgehäuse 24 ist dabei derart ausgebildet, daß sämtliche für die Abströmung des Turbinenabdampfes vorgesehenen Ab­ strömflächen in das Gehäuseoberteil 6 integriert sind. Unab­ hängig von der individuellen Auslegung der Dampfturbine 2 ist somit ein standardisiertes Bauteil als Gehäuseunterteil 8 verwendbar.

Zur Lagerung der Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensa­ tors 14 ist jeweils ein auf dem Fundament 12 angeordneter La­ gerblock 26 bzw. 28 vorgesehen. Auf dem jeweiligen Lagerblock 26, 28 ist das jeweilige Kondensatorelement 16 bzw. 18 mit­ tels einer Anzahl von Lagerelementen 30 bzw. 32 in horizonta­ ler Richtung verschiebbar gelagert. Der Kondensator 14 ist somit auf dem Fundament 12 verschiebbar gelagert. Die Lager­ blöcke 26, 28 sind dabei in ihrer Höhe derart bemessen, daß die Lagerelemente 30, 32 annähernd in Höhe der Mittelachse der (nicht näher dargestellten) Turbinenwelle der Dampftur­ bine 2 angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist ein Auftre­ ten vertikaler Kraftkomponenten in den Lagerelementen 30, 32 bei thermischen Spannungen weitgehend vermieden.

Als Lagerelemente 30, 32 sind im Ausführungsbeispiel Vielku­ gellager vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die Lagerelemente 30, 32 aber auch als Elastomere oder als Pen­ delstützen ausgebildet sein.

Durch die verschiebbare Lagerung der Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensators 14 auf dem Fundament 12 ist auf besonders einfache Weise eine ebenerdige Anordnung des Kondensators 14 und somit eine kellerlose Aufstellung des Kondensators 14 er­ möglicht. Die bei Lastwechseln der Dampfturbine 2 infolge thermischer Ausdehnungen auftretenden Kräfte am Turbinenge­ häuse 4 werden über die starren Verbindungen an den Flanschen 20, 22 auf die Kondensatorelemente 16, 18 übertragen. Sie re­ sultieren dort infolge der verschiebbaren Lagerung in einer horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18, ohne daß nennenswerte Verspannungen auftreten können. Auch bei kellerloser Aufstellung des Kondensators 14 sind somit Schäden aufgrund von Wärmespannungen sicher vermieden.

Die bei der horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18 auftretenden Reibungskräfte sind aufgrund der Ausge­ staltung der Lagerelemente 30, 32 besonders gering.

Die Kondensatorelemente 16, 18 sind einander gegenüberliegend am Gehäuseoberteil 6 des Turbinengehäuses 4 angeordnet. Die bei der horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18 infolge thermischer Ausdehnung auftretenden, auf das Ge­ häuseoberteil 6 aufgrund der Reibungskräfte in den Lagerele­ menten 30, 32 einwirkenden Reaktionskräfte kompensieren sich aufgrund dieser symmetrischen Anordnung nahezu. Eine Verlage­ rung des Gehäuseoberteils infolge thermischer Ausdehnungen ist somit sicher vermieden.

Claims (4)

1. Dampfturbinenanlage (1) mit einer Dampfturbine (2), deren Turbinengehäuse (4) ein mit einem Kondensator (14) lösbar starr verbundenes Gehäuseoberteil (6) aufweist, wobei der Kondensator (14) auf einem Fundament (12) verschiebbar gela­ gert ist und zur Lagerung des Kondensators (14) ein Kugellager vorgesehen ist.

2. Dampfturbinenanlage (1) nach Anspruch 1, bei der der Kon­ densator (14) auf dem Fundament (12) in horizontaler Richtung verschiebbar gelagert ist.

3. Dampfturbinenanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kondensator (14) eine Anzahl von Kondensatorelementen (16, 18) umfaßt, von denen jeweils zwei am Gehäuseoberteil (6) einander gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Dampfturbinenanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der sämtliche Abströmflächen für Abdampf aus der Dampf­ turbine (2) in das Gehäuseoberteil (6) integriert sind.