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DE60029510T2 - Dampfkühlungssystem für den Ausgleichkolben einer Dampfturbine und dazugehörige Methode - Google Patents

Dampfkühlungssystem für den Ausgleichkolben einer Dampfturbine und dazugehörige Methode Download PDF

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DE60029510T2
DE60029510T2 DE60029510T DE60029510T DE60029510T2 DE 60029510 T2 DE60029510 T2 DE 60029510T2 DE 60029510 T DE60029510 T DE 60029510T DE 60029510 T DE60029510 T DE 60029510T DE 60029510 T2 DE60029510 T2 DE 60029510T2
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DE
Germany
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pressure
turbine
steam
cooling
control
Prior art date
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Application number
DE60029510T
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English (en)
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DE60029510D1 (de
Inventor
Joseph S. Oviedo Zabrecky
Douglas R. Chuluota Ulrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Inc
Original Assignee
Siemens Power Generations Inc
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type
    • F01K7/20—Control means specially adapted therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Strom erzeugende Industrie und insbesondere das Gebiet der elektrischen Stromgeneratoren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In der Strom erzeugenden Industrie werden oftmals Dampfturbinen zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet. Die Dampfturbinen werden häufig in einer Reihe von unterschiedlichen Dampfdrücken angeordnet, so dass eine Hochdruckturbine (HD), eine Mitteldruckturbine (MD) und eine Niederdruckturbine (ND) entsprechend hintereinander angeordnet sind. Bei einer Reaktions-Beschaufelung bewirkt die Reaktion des Dampfs, dass sich die Schaufeln des Rotors drehen. Bei der Reaktions-Beschaufelung tritt ein sehr hoher Druckabfall auf, und entsprechend sind die auf den Rotor einwirkenden Axialkräfte recht hoch. Folglich kann es zwischen der HD-Turbine und der MD-Turbine und/oder der ND-Turbine zu einem Ungleichgewicht kommen.
  • In dem Bemühen, die Axialkräfte bei der MD- und/oder der Kombination aus MD- und ND-Turbine zu verringern oder zu beseitigen, kann zwar eine Turbine mit Strömungsteilung verwendet werden, der Aufbau von Turbinen mit Strömungsteilung kann aber kostspielig und komplex sein. Bei kombinierten MD-ND-Turbinen mit Strömungsteilung kann es zudem infolge der Umleitung des Dampfs vom Auslass des MD-Abschnitts der Beschaufelung zum Einlass des ND-Abschnitts der Beschaufelung zu einem verringerten thermischen Wirkungsgrad kommen. Folglich ist für gewisse Anwendungen eine MD-Turbine und/oder eine kombinierte MD-ND-Turbine mit Reaktionsbeschaufelung und einer geraden Durchgangsströmung wünschenswert.
  • Als Alternative kann daher ein Druckausgleichkolben am Einlass zur MD- und/oder kombinierten MD-ND-Turbine mit gerader Durchgangsströmung zum Zweck des Ausgleichs der Axialkräfte angeordnet werden. Allerdings sind selbst mit einem derartigen Druckausgleichkolben am Turbinensystem immer noch Probleme möglich, weil eine Kriechdeformation des Druckausgleichkolbens auftreten kann. Bei einem in einem solchen Turbinensystem angeordneten Druckausgleichkolben mit einem großen Durchmesser kann der Rotorwerkstoff in tangentialer Richtung bei entsprechenden Umlaufgeschwindigkeiten bzw. Betriebsdrehzahlen stark beansprucht werden, und aufgrund der Anordnung des Druckausgleichkolbens nahe dem heißen Einlass der MD-Turbine können zudem Kriechdeformationen auftreten.
  • Sowohl in der US-Patentschrift 3 614 255 als auch der DE-Patentschrift 560 954 werden Dampfturbinen beschrieben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird eine Dampfkühlsteuerungsvorrichtung zum Steuern des Kühldampfdrucks während des Strömens des Kühldampfs bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 beschrieben wird.
  • Gemäß der Erfindung wird außerdem ein Verfahren der Dampfkühlung eines Turbinensystems bereitgestellt, wie es in Anspruch 11 beschrieben wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Einige der Merkmale, Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung sind bereits genannt worden, andere werden im Verlauf der Beschreibung deutlich werden, wenn diese im Zusammenhang mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen:
  • 1 eine Seitenschnittansicht eines Dampfkühlsystems für einen in einer Reihe von Turbinen angeordneten Druckausgleichkolben gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine vergrößerte Frontansicht eines Steuerventils eines Dampfkühlsystems für einen Druckausgleichkolben gemäß der Erfindung ist;
  • 3 ein schematisches Blockschaubild eines Dampfkühlsystems für einen Druckausgleichkolben in einer Reihe von Turbinen gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 4 eine vergrößerte Seitenansicht von Teilen eines Dampfkühlsystems für einen Druckausgleichkolben gemäß der Erfindung ist.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt werden. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden, und sie sollte daher nicht als auf die hier veranschaulichten Ausführungsformen begrenzt angesehen werden. Diese veranschaulichten Ausführungsformen sind vielmehr so dargestellt, dass diese Offenlegung ausführlich und vollständig ist und für den Fachmann der Umfang der Erfindung erkenntlich wird. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente, und Einfach- und Doppelindizes werden verwendet, um ähnliche Elemente in verschiedenen Ausführungsformen auszuweisen.
  • Die 1 und 3 veranschaulichen eine Dampfkühlsystem 30 für einen Druckausgleichkolben 40, der, was dem Fachmann ohne weiteres verständlich ist, zwischen einer ersten Hochdruck- (HD-) Dampfturbine 12 in einer geraden Durchgangsströmungskonfiguration und einer zweiten Mitteldruck- (MD-) Dampfturbine 16 in einer geraden Durchgangsströmungskonfiguration in unmittelbarer Nähe der ersten HD-Dampfturbine 12 eines Dampfturbinen-Stromerzeugungssystems 10 angeordnet ist. Eine z.B. stromabwärts von der MD-Turbine oder als Teil der MD-ND-Turbine angeordnete Niederdruck- (ND-) Dampfturbine 9 kann außerdem einen Teil des Turbinensystems 10 bilden. Der Druckausgleichkolben 40 ist neben dem Rotor-Einlassbereich 17 der zweiten MD-Dampfturbine 16 sowie zwischen der zweiten MD-Dampfturbine 16 und der ersten HD-Dampfturbine 12 angeordnet.
  • Wie es vielleicht in 3 am besten dargestellt ist, kann das Dampfturbinen-Stromerzeugungssystem 10 eine Vielzahl von Leitungs- oder Rohrwegen für den Dampf und eine Vielzahl von Ventilen zum Betreiben des Systems 10 aufweisen. Es wird beispielsweise gezeigt, dass die HD-Dampfturbine 12 Kreislaufentlüftungen 11, HD-Abflüsse 13, eine HD-Entlüftung 14, ein HD-Bypassventil 15 und andere Ventile 26 enthalten kann. Wie der Fachmann ohne weiteres verstehen wird, stellen die Kreislaufentlüftungen 11, die HD-Abflüsse 13 und die HD-Entlüftung 14 vorzugsweise einen Strömungsweg zum Kondensator 22 bereit, der den umlaufenden oder zuströmenden Dampf kondensiert. Die MD-Dampfturbine 16 enthält Haubensprühmittel (hood sprays) 18, MD-Abflussleitungen 19 sowie ein ND-Bypassventil 20 und eine Vielzahl von Ventilen 21 (z.B. das Verschlussventil (interceptor valve IV), das Zwischenerwärmungsstoppventil (reheat stop valve RV), das Induktionssteuerungsventil (induction control valve ICV) und das Induktionsstoppventil (induction stop valve ISV), die in Fluidverbindung damit angeordnet sind). Die Haubensprühmittel 18, die MD-Abflüsse 19 und das ND-Bypassventil 20 sind ebenfalls fluidmäßig mit dem Kondensator 22 verbunden. Ein Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 25 ist ebenfalls in Fluidverbindung mit den Turbinen 12, 16 angeordnet, um Dampf mit hohem, mittlerem bzw. niedrigem Druck zu erzeugen. Der gekühlte Dampf kann auch so geleitet werden, dass er durch einen Zwischenüberhitzer 24 des Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerators 25 strömt oder zirkuliert, wie es dargestellt ist.
  • Das Dampfkühlsystem 30 beinhaltet zudem vorzugsweise eine Kühldampfleitung 32, z.B. ein Rohr, eine Röhre oder eine Leitung, die nahe der ersten HD-Turbine 12 einen Einlass und nahe dem Druckausgleichkolben 40 einen Auslass hat, um dazwischen einen Dampfkühlpfad bereitzustellen. Das System 30 weist zudem ein Dampfdrucksteuermittel auf, das mit der Leitung 32 verbunden ist, um den Kühldampfdruck zu steuern, wenn Kühldampf zwischen der ersten HD-Turbine 12 und der zweiten MD-Turbine 16 strömt. Das Dampfdrucksteuermittel enthält vorzugsweise eine Steuereinheit 31, die zur Steuerung des Kühldampfdrucks angeordnet ist, ein Kühldampfsteuerventil 35, das mit der Leitung 32 und der Steuereinheit 31 verbunden ist, einen ersten Drucksensor 33, der Verbindung zur Steuereinheit 31 hat und nahe dem Einlass 17 der MD-Dampfturbine 16 und stromabwärts vom Druckausgleichkolben 40 angeordnet ist, um z.B. den Einlassdruck zur MD-Turbine zu erfassen, und vorzugsweise wie gezeigt an der MD-Turbinenbeschaufelung angeordnet ist, und einen zweiten Drucksensor 34, der so angeordnet ist, dass er Verbindung hat mit der Steuereinheit 31 in der Leitung 32 stromaufwärts vom ersten Drucksensor 33 und dem Druckausgleichkolben 40 und stromabwärts von dem Kühldampfsteuerventil 35, um den Druck in der Kühldampfleitung zu erfassen, so dass das Kühldampfsteuerventil 35 funktionsmäßig öffnet und schließt, um den Druck in der Kühldampfleitung auf einem vorgegebenen Wert X aufrechtzuerhalten oder zu regeln, der größer als der Einlassdruck der zweiten MD-Dampfturbine 16 ist (siehe 4).
  • Das Kühldampfsystem 30 wird vorzugsweise verwendet, um eine Kühlung für den Einlassbereich 17 des MD-Rotors bereitzustellen, und es wird hier funktionsmäßig beschrieben. Die Kühldampfleitung 32 erhält vorzugsweise Dampf von zwei Stellen in der HD-Dampfturbine 12, nämlich von dem HD-Auslass und der Leckgasleitung des HD-Druckausgleichkolbens, wie der Fachmann ohne weiteres verstehen wird. Der gemischte Kühldampf passiert das Steuerventil 35 und gelangt, wie der Fachmann verstehen wird, in einen hohlen Führungsstift in dem Ring, der z.B. stromaufwärts vom MD-Druckausgleichkolben Abdichtungen aufweist, z.B. in einer ,Sechs-Uhr-Anordnung'. Der Kühldampf strömt anschließend zum Rotor durch einen internen Durchgang in dem Ring stromaufwärts vom MD-Druckausgleichkolben und sorgt dafür, dass der MD-Druckausgleichkolben und der Rotorbereich der ersten Stufe gekühlt werden. Die Menge des Leckdampfs eines HD-Druckausgleichkolbens (nicht gezeigt), der stromaufwärts von der HD-Dampfturbine in unmittelbarer Nähe des Einlasses der HD-Dampfturbine angeordnet ist, die in diesem System 30 zum Einsatz kommt, wird vorzugsweise durch den radialen Dichtabstand in dem HD-Druckausgleichkolben bestimmt oder gesteuert, wie dem Fachmann ohne weiteres geläufig ist. Der Leckstrom mit der höheren Temperatur aus der Stopfbuchse wird in der Kühldampfleitung 32 mit dem kühleren HD-Auslassdampf vermischt und bildet so eine Zufuhreinrichtung für Kühldampf, z.B. mit einer Temperatur von etwa 410 °C (ca. 770 °F).
  • Im normalen Betrieb der Dampfturbinen 12, 16 ist das Kühldampfventil 35 weit geöffnet. Während der Betriebsphase hingegen, in der das Verschlussventil 21 den MD-Einlassstrom regelt (beispielsweise beim Hochlaufen und bei geringer Last), übernimmt das Steuerventil 35 die Steuerung. In diesen Fällen übt das Ventil 35 die Steuerung aus, um den Abwärtsstromkühldampfdruck zu regeln, damit am MD-Druckausgleichkolben kein Ungleichgewicht der Axialkräfte entsteht. Die Steuereinheit 31 steuert die Position des Steuerventils 35 auf der Grundlage des Verhältnisses von MD-Zylindereinlassdruck und Kühldampfleitungsdruck, der stromabwärts vom Steuerventil 35 gemessen wird. Die Steuerungen werden zur Regelung der Stellung des Kühldampfsteuerventils 35 so konfiguriert, dass ein vorgegebener Wert des Drucks in der Kühldampfleitung aufrecht erhalten wird, z.B. entsprechend 110 % des MD-Einlassdrucks. Dieses Druckverhältnis stimmt in etwa mit dem am Zwischenüberhitzer erwarteten Druckabfall bei Volllastbetrieb überein. Dadurch wird sichergestellt, dass das Steuerventil 35 im normalen Betrieb völlig geöffnet ist. Beim Hochlaufen wird das Kühldampfsteuerventil 35 erst geöffnet, wenn Dampf zur HD-Dampfturbine 12 geleitet wird und der HD-Auslassdruck um 10 höher als der MD-Einlassdruck ist. Wenn die Steuereinheit 31 an ihrem Eingang weder den MD-Einlassdruck noch den Kühldampfleitungsdruck erhält, schließt die Steuereinheit 31 automatisch das Kühldampfsteuerventil 35. In dieser Situation wird der Bediener von der Steuereinheit 31 auf den Fehler aufmerksam gemacht. Der Bediener kann dann die Temperaturen des Axiallagermetalls sowie den Wert des Überwachungsinstruments für die Rotorposition zur Anzeige übermäßiger Axiallagerbelastungen intensiv verfolgen.
  • Wie vielleicht in 2 am besten dargestellt ist, handelt es sich bei dem Kühldampfsteuerventil 35 vorzugsweise um ein 4-Zoll/270-kg-Kugelventil, das in der Dampfkühlleitung 32 zwischen der HD-Dampfturbine 12 und der MD/ND-Dampfturbine 16 angeordnet ist. Die Ventilstellung wird unter Verwendung eines Strom-zu-Pneumatik-Stellers 36 gesteuert, der den Leitungsdruck in einem pneumatischen Stellglied 37 regelt, z.B. zwischen 0,41 bar und 2,07 bar (6 und 30 psi). Eine Zufuhreinrichtung 38 von Luft oder Druckluft ist so angeordnet, dass sie die Luft durch einen Regler leitet, bevor sie zum Steller 36 gelangt. Das pneumatische Stellglied 37 ist konstruktiv so gestaltet, dass das Steuerventil 35 bei 0,41 bar schließt und dass 2,07 bar einer hundertprozentigen Offenposition entsprechen. Der Steller 36 empfängt ein 4- bzw. 20-mA-Signal von der Steuereinheit 31, die so gestaltet ist, dass sie bei 4 mA geschlossen und bei 20 mA geöffnet ist. Die Luft- und Stromsignale sind so kalibriert, dass im Falle des Ausfalls der Steuereinheit 31 oder aber des Pneumatiksteuersignals sichergestellt ist, dass das Steuerventil 35 schließt. Dem Fachmann ist klar, dass die Steuereinheit 31 entweder eine separate Steuereinheit sein oder ein Teil eines Turbinensteuersystems bilden kann, das auch den Betrieb der Turbinen im System 10 steuert. Das Schließen dieses Steuerventils 35 kann kritisch sein, da das Kühldampfsteuerventil 35 auch das Axiallager während eines Leistungseinbruchs der Turbine schützt. Wenn ein Leistungseinbruch auftritt, kann die MD/ND-Dampfturbine 16 ohne weiteres rasch zum Kondensator 22 evakuiert werden, während die HD-Dampfturbine 12 unter Umständen nicht so rasch evakuiert werden kann, was in erster Linie von der Ansprechzeit des HD-Entlüftungsventils abhängt. Eine Situation, in der die MD/ND-Dampfturbine oder der Zylinder 16 leergemacht wird und bei der HD-Dampfturbine oder dem Zylinder 12 dies nicht geschieht, kann zu einer großen Druckdifferenz am MD-Druckausgleichkolben und somit zu einer großen Axialkraft auf den Rotor führen. Um die Dauer dieses Vorkommnisses zu begrenzen, wird das Kühldampfsteuerventil 35 so angesteuert, dass es rasch schließt, wenn die Strömung in die MD-Dampfturbine 16 unterbrochen wird, z.B, während eines Leistungseinbruchs der Turbine oder einer Aktion der Überdrehzahlschutz-Steuerung (overspeed protection control – OCP).
  • Das Kühldampfsteuerventil 35 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es während solcher Vorkommnisse innerhalb einer Sekunde schließt. Damit eine derart kurze Schließzeit zugelassen werden kann, ist ein Schnellauslöseventil 39 vorgesehen, um die Luft aus dem Stellglied in die Atmosphäre abzulassen (siehe 2). Während eines Leistungseinbruchs oder einer OPC-Aktion gibt die Steuereinheit 31 rasch die Anforderung an den Dampfkühlventil-Steller 36, eine völlig geschlossene Stellung einzunehmen. Der resultierende plötzliche Druckabfall am Ausgang des Stellers aktiviert das Schnellauslöseventil 39. Somit wird durch diese Aktion der Druck des Stellglieds auf Atmosphärendruck gebracht und das Ventil 35 rasch geschlossen.
  • Im normalen Teillastbetrieb, wenn das Dampfkühlsteuerventil 35 die Steuerung übernehmen muss, handelt es sich bei dem Anforderungssignal für den Steller 36 um einen sich langsam bewegenden Sollwert von der Steuereinheit 31. Das Schnellauslöseventil 39 gestattet eine normale Luftströmung in das Stellglied 37 zum Öffnen und Halten einer gegebenen Ventilstellung. Für eine langsame Bewegung in der geschlossenen Stellung sorgt ein Bypassventil 42 am Kühldampfventil 35 dafür, dass Luft unter Einwirkung einer Steuerung aus dem Stellglied 37 zum Steller 36 strömt. Um die ordnungsgemäße Funktion des DEH-Ausgangs zu gewährleisten, sind vorzugsweise der Steller 36 und das Stellglied 37 sowie ein Grenzschalter 44 am Kühldampfventil 35 vorgesehen, um anzuzeigen, ob das Ventil 35 geschlossen wurde, ohne dass eine Notwendigkeit dafür bestand. Unter diesen Bedingungen würde der Bediener die oben beschriebenen Überwachungstätigkeiten und Kontingenzoperationen fortsetzen.
  • Wie in den 1 bis 4 veranschaulicht ist, beinhaltet die vorliegende Erfindung auch ein Dampfkühlverfahren eines Turbinensystems 10. Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise das Anordnen eines Druckausgleichkolbens 40 in unmittelbarer Nähe des Einlasses 17 einer Mitteldruck (MD-) Dampfturbine 12 und zwischen der MD-Dampfturbine 12 und einer Hochdruck- (HD-) Dampfturbine 16, wodurch ein Dampfkühlpfad zwischen der MD- und der HD-Dampfturbine 12, 16 und mit einer Verbindung zum Druckausgleichkolben 40 bereitgestellt wird, und es beinhaltet die Steuerung des Kühldampfdrucks, wenn Kühldampf zwischen der HD-Dampfturbine 12 und der MD-Dampfturbine 16 strömt, so dass der Druck in der Kühldampfleitung funktionsmäßig auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, der größer als der Einlassdruck der MD-Dampfturbine 12 ist.
  • Der Schritt der Steuerung des Kühldampfdrucks beinhaltet vorzugsweise die Bereitstellung eines Kühldampfsteuerventils 35, das im Pfad der Dampfkühlströmung angeordnet ist und Änderungen des Drucks zwischen dem Einlass 17 zur MD-Dampfturbine 16 und dem Druck im Pfad der Dampfkühlströmung stromaufwärts des Druckausgleichkolbens 40 erfasst, sowie das Öffnen oder Schließen zumindest von Teilen des Steuerventils 35 als Reaktion auf die erfassten Änderungen. Mit dem Verfahren kann zudem vorteilhafterweise festgestellt werden, wenn das Ventil 35 schließt, obwohl dafür keine Notwendigkeit besteht. Das Steuerventil 35 kann ein pneumatisches Stellglied 37 enthalten, und das Verfahren kann des Weiteren den schnellen Abbau des Stellglieddrucks beinhalten, um Luft vom Stellglied 37 in die Atmosphäre abzulassen.
  • Für den Fachmann sind sicherlich viele Änderungen und andere Ausführungsformen der Erfindung vorstellbar, die den Nutzen der in der obigen Beschreibung und den Zeichnungen dargestellten Lehre aufweisen. Es versteht sich infolgedessen von selbst, dass die Erfindung nicht auf die dargelegten spezifischen Ausführungsformen begrenzt ist und dass Änderungen und Ausführungsformen für die Aufnahme in den Umfang der anliegenden Ansprüche vorgesehen sind.

Claims (14)

  1. Dampfkühlsteuervorrichtung (30) zum Steuern des Kühldampfdrucks, wenn Kühldampf zwischen einer ersten Turbine (12) und mindestens einer weiteren Turbine (16) strömt; wobei die Vorrichtung eine Leitung (32) zum Transportieren eines Stroms des Kühldampfs von der ersten Turbine (12) zu einem Einlassbereich (17) umfasst, der der mindestens einen weiteren Turbine (16) zugeordnet ist und gekennzeichnet ist durch die Bereitstellung eines Steuermittels zum Aufrechterhalten oder Regeln des Kühldampfleitungsdrucks auf einem vorgegebenen Wert, der größer ist als der Druck am Einlassbereich (17); wobei das Steuermittel Folgendes umfasst: ein Kühldampfsteuerventil (35), das eine Fluidverbindung zur Leitung (32) aufweist und so konfiguriert ist, dass es den Druck des Kühldampfs in der Leitung steuert; erste (33) und zweite (34) Drucksensoren, die so angeordnet sind, dass sie den Dampfdruck an der Stelle (a) neben dem Einlassbereich (17) bzw. an der Stelle (b) in der Leitung (32) stromabwärts des Ventils (35) und stromaufwärts des ersten Drucksensors (33) erfassen; und eine Kühldampfsteuereinheit (31), die mit dem Steuerventil (35) und den ersten und zweiten Drucksensoren (33, 34) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die Funktion des Dampfsteuerventils als Reaktion auf die erfassten Drücke steuert, um den Kühlstromleitungsdruck auf dem vorgesehenen Wert zu halten bzw. einzuregeln.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine weitere Turbine (16) einen Druckausgleichkolben (40) enthält, der stromaufwärts des Einlassbereichs (17), stromaufwärts des ersten Drucksensors (33), stromabwärts des zweiten Drucksensors (34) und stromabwärts der ersten Turbine (12) angeordnet ist; wobei der Druckausgleichkolben darüber hinaus eine Fluidverbindung mit der Leitung (32) und der ersten Dampfturbine (12) und mindestens einer weiteren (16) Dampfturbine aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der vorgegebene Wert im Wesentlichen gleich dem am Zwischenüberhitzer während des Volllastbetriebs der ersten Dampfturbine (12) und mindestens einer weiteren (16) Dampfturbine erwarteten Druckabfalls entspricht.
  4. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Wert 110 % des Druckes am Einlassbereich (17) der mindestens einen weiteren Dampfturbine (16) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine Luftzufuhreinrichtung (38) umfasst, die mit dem Kühldampfsteuerventil (35) verbunden ist, und wobei das Kühldampfsteuerventil ein pneumatisches Stellglied (37) enthält, das mit der Luftzufuhreinrichtung verbunden ist, um das Kühldampfventil pneumatisch zu öffnen und zu schließen, und ein Strom-zu-Pneumatik-Steller (36), der mit der Steuereinheit (31) verbunden ist und einen vorgegebenen Strom von der Steuereinheit erhält und die von der Luftzufuhreinrichtung an das pneumatische Stellglied gelieferte Luft so steuert, dass das Kühldampfsteuerventil als Reaktion auf den Strom öffnet und schließt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Kühldampfsteuerventil (35) des Weiteren ein Bypass- Nadelventil (42) enthält, dass so angeordnet ist, dass Luft aus dem Stellglied (37) zum Steller (36) strömen kann, um die Steuerung des Öffnens und Schließens des Ventils (35) zu verbessern, sowie ein Schnelllöseventil (39), das so angeordnet ist, dass es Luft vom Stellglied in die Atmosphäre entlässt.
  7. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dampfturbine (12) eine Hochdruck- (HD-) Turbine und mindestens eine der weiteren Turbinen (16) eine Mitteldruck (MD-) Turbine ist.
  8. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Turbinen (12, 16) eine Konfiguration mit gerader Durchgangsströmung aufweisen.
  9. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (32) so angeordnet ist, dass sie Dampf vom Auslass der ersten Dampfturbine (12) und vom Leckgasleitungsauslass eines Druckausgleichkolbens der ersten Dampfturbine erhält.
  10. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine weitere Turbine (16) eine Reaktionsbeschaufelung beinhaltet.
  11. Verfahren des Steuerns des Kühldampfdrucks, wenn Kühldampf zwischen einer ersten Turbine (12) und mindestens einer weiteren Turbine (16) strömt; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Leitung (32), um einen Strom des Kühldampfes von der ersten Turbine (12) zu einem Einlassbereich (17) zu transportieren, der mindestens einer der weiteren Turbinen (16) zugeordnet ist und durch Folgendes gekennzeichnet ist: Aufrechterhalten oder Regeln des Kühldampfleitungsdrucks auf einen vorgegebenen Wert, der größer ist als der Druck am Einlassbereich (17), durch: Verbinden eines Kühldampfsteuerventils (35) zu einer Fluidverbindung mit der Leitung (32) und Betätigen des Ventils, um den Druck des Kühldampfs in der Leitung zu steuern; Erfassen des Dampfdrucks an Stellen (a) neben dem Einlassbereich (17) bzw. (b) in der Leitung (32) stromabwärts des Ventils (35) und stromaufwärts des ersten Drucksensors (33); und Verbinden einer Kühldampfsteuereinheit (31) mit dem Steuerventil (35), Erhalten der an den besagten Stellen erfassten Dampfdruckwerte und Konfigurieren der Steuereinheit, um die Funktion des Dampfsteuerventils als Reaktion auf die erfassten Drücke zu steuern, um den Kühlstromleitungsdruck auf dem vorgegebenen Wert zu halten oder einzuregeln.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Turbine (12) eine Hochdruck- (HD-) Turbine und die mindestens eine weitere Turbine (16) eine Mitteldruck- (MD-) Turbine ist, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Anordnen eines Druckausgleichkolbens (40) in unmittelbarer Nähe des Einlassbereichs (17) und zwischen die MD-Dampfturbine (16) und die HD-Turbine (12); und Verbinden der Dampfkühlleitung (32) zu einer Fluidverbindung mit dem Druckausgleichkolben (40).
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, das des Weiteren den Schritt umfasst, dass festgestellt wird, wenn das Steuerventil (35) schließt, ohne dass dafür eine Notwendigkeit besteht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren die Schritte des Verbindens eines pneumatischen Stellglieds (37) mit dem Steuerventil (35) und des raschen Abbaus des Stellglieddrucks umfasst, um Luft vom Stellglied in die Atmosphäre abzulassen.
DE60029510T 1999-05-05 2000-05-03 Dampfkühlungssystem für den Ausgleichkolben einer Dampfturbine und dazugehörige Methode Expired - Lifetime DE60029510T2 (de)

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