HINTERGRUND
DER ERFINDUNGBACKGROUND
THE INVENTION
1. Gebiet
der Erfindung1st area
the invention
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbine und insbesondere auf
eine Dampfturbine mit einem verbesserten Kühlsystem für das Gehäuse.The
The invention relates to a steam turbine and more particularly
a steam turbine with an improved cooling system for the housing.
2. Beschreibung des Standes
der Technik2. Description of the state
of the technique
Unter
Bezugnahme auf 3 beinhaltet eine Dampfturbine
des Standes der Technik einen Rotor 100, der sich entlang
einer Längsachse
erstreckt, und ein Gehäuse 102,
das den Rotor 100 umgibt. Ein Turbinenabschnitt 103 für hohen
Druck, ein Turbinenabschnitt 104 für mittleren Druck und ein Turbinenabschnitt
für niedrigen
Druck sind innerhalb des einzelnen Gehäuses 102 um und entlang
des Rotors 100 angeordnet.With reference to 3 For example, a prior art steam turbine includes a rotor 100 extending along a longitudinal axis and a housing 102 that the rotor 100 surrounds. A turbine section 103 for high pressure, a turbine section 104 for medium pressure and a turbine section for low pressure are within the single housing 102 around and along the rotor 100 arranged.
Innerhalb
des Gehäuses 102 ist
ein Dummy-Ring 110 vorgesehen, der die Turbinenbereiche für hohen
und mittleren Druck 103 und 104 trennt und dazwischen
abdichtet. Der Dummy-Ring 110 und das Gehäuse 101 definieren
einen Zwischenraum 118 dazwischen. Der Zwischenraum 118 ist
so mit Dampf gefüllt,
dass der Dampf innerhalb des Zwischenraums 118 dort gehalten
wird. Der Dampf innerhalb des Zwischenraums 118 wird durch
thermischen Transfer von dem Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur
erwärmt,
der dem Turbinenabschnitt 103 für hohen Druck zugeführt wird,
so dass der Abschnitt des Gehäuses 102,
der den Zwischenraum 118 umgibt, ebenfalls erwärmt wird.
Dies resultiert in der thermischen Deformation des Gehäuses 102.Inside the case 102 is a dummy ring 110 provided the turbine areas for high and medium pressure 103 and 104 separates and seals in between. The dummy ring 110 and the case 101 define a gap 118 between. The gap 118 is so filled with steam that the steam is within the gap 118 held there. The steam inside the gap 118 is heated by thermal transfer from the high pressure, high temperature steam that is in the turbine section 103 is supplied for high pressure, so that the section of the housing 102 that the gap 118 surrounds, is also heated. This results in the thermal deformation of the housing 102 ,
US 5.149.247 offenbart eine
Dampfturbine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Als ein weiteres Merkmal dieser Dampfturbine des
Standes der Technik tritt ein Dampfströmungskanal zum Kühlen des
Gehäuses
in die Dampfpassage stromabwärts der
dritten Stufe eines mehrstufigen Turbinenabschnitts für höheren Druck
an einem Punkt stromabwärts
eines Dampfauslassanschlusses des Turbinenabschnitts für höheren Druck
ein. US 5,149,247 discloses a steam turbine according to the preamble of claim 1. As another feature of this prior art steam turbine, a steam flow passage for cooling the housing into the steam passage downstream of the third stage of a higher pressure multistage turbine section occurs at a point downstream of a steam outlet port of the turbine section for higher Pressure.
US 2.796.231 offenbart eine
Dampfturbine, die eine mehrstufige Druckturbineneinheit beinhaltet. Ein
inneres Gehäuse
beinhaltet eine ringförmige Kammer,
durch die Dampf strömen
kann, der über eine
Mehrzahl von radialen Kanälen,
die in einer Stufe für
mittleren Druck der mehrstufigen Druckturbine ausgebildet sind,
in die Kammer gelangt. Der Dampf, der die Kammer verlässt, kann
durch eine Mehrzahl von Kanälen,
die in dem inneren Gehäuse
ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von kleinen Rohren, die sich
durch einen Abflusskanal zwischen dem inneren Gehäuse und
dem äußeren Gehäuse erstrecken,
zirkuliert werden und kann bei einer Stufe stromabwärts der
Stufe, von welcher der Dampf der Kammer zugeführt wird, in die Turbine zurückgelangen. US 2,796,231 discloses a steam turbine including a multi-stage pressure turbine unit. An inner housing includes an annular chamber through which steam may flow, which enters the chamber via a plurality of radial channels formed in a medium pressure stage of the multi-stage pressure turbine. The vapor leaving the chamber may be circulated through a plurality of passages formed in the inner housing and a plurality of small tubes extending through a drain passage between the inner housing and the outer housing, and may be a stage downstream of the stage from which the vapor is supplied to the chamber, get back into the turbine.
Zusammenfassung
der ErfindungSummary
the invention
Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer
Dampfturbine zugrunde, die wenigstens teilweise die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten
der Dampfturbinen des Standes der Technik überwindet und insbesondere
in der Lage ist, eine effektive Kühlung des Turbinengehäuses bereitzustellen.Of the
Invention is the technical problem of providing a
Steam turbine based, at least in part, the above-mentioned difficulties
the steam turbine of the prior art overcomes and in particular
is able to provide effective cooling of the turbine housing.
Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung einer Dampfturbine mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.The
Invention solves
this problem by providing a steam turbine with the
Features of claim 1.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Diese
und weitere Aufgaben und Vorteile und eine weitere Beschreibung
werden nunmehr in Verbindung mit den Zeichnungen erörtert, in
denen:These
and other tasks and benefits and further description
will now be discussed in conjunction with the drawings, in
which:
1 eine Übersichts-Schnittansicht
einer Dampfturbine gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist, 1 FIG. 3 is an overview sectional view of a steam turbine according to the preferred embodiment of the invention; FIG.
2 ein
vergrößerter Schnitt
ist, der einen in 1 mit "A" bezeichneten
Abschnitt der Dampfturbine detailliert darstellt, und 2 an enlarged section is one in 1 detailing the section of the steam turbine designated "A", and
3 eine Übersichts-Schnittansicht
einer Dampfturbine des Standes der Technik ist. 3 an overview sectional view of a steam turbine of the prior art is.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION
THE PREFERRED EMBODIMENTS
Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 wird die
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.With reference to the 1 and 2 the preferred embodiment of the invention will be described.
1 zeigt
eine Schnittansicht einer Dampfturbine gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die einen Rotor 1, der sich entlang einer Längsachse
erstreckt, und ein Gehäuse 2 beinhaltet, um
den Rotor 1 zu umgeben. Ein Turbinenabschnitt 3 für hohen
Druck, ein Turbinenabschnitt 4 für mittleren Druck und ein Turbinenabschnitt 5 für niedrigen Druck
sind innerhalb des einzigen Gehäuses 2 um und
entlang des Rotors 1 angeordnet. In dieser speziellen Ausführungsform
beinhaltet der Turbinenabschnitt 3 für hohen Druck eine erste, eine
zweite und eine dritte Stufe 3a, 3b und 3c,
die um und entlang des Rotors 1 vorgesehen sind (2).
Wenngleich es in den Zeichnungen nicht detailliert gezeigt ist,
beinhaltet das Gehäuse 2 eine
obere und eine untere Gehäusehälfte, die
in einer horizontalen Ebene durch eine Mehrzahl von Bolzen miteinander
verbunden sind, wie auf dem Fachgebiet allgemein bekannt ist. 1 shows a sectional view of a steam turbine according to the preferred embodiment of the invention, the rotor 1 extending along a longitudinal axis and a housing 2 involves to the rotor 1 to surround. A turbine section 3 for high pressure, a turbine section 4 for medium pressure and a turbine section 5 for low pressure are inside the single case 2 around and along the rotor 1 arranged. In this particular embodiment, the turbine section includes 3 for high pressure a first, a second and a third stage 3a . 3b and 3c , around and along the rotor 1 are provided ( 2 ). Although not shown in detail in the drawings, the housing includes 2 upper and lower housing halves interconnected in a horizontal plane by a plurality of bolts as is well known in the art.
Das
Gehäuse 2 beinhaltet
einen Dampfeinlassanschluss 6 für hohen Druck, durch den Dampf 30 mit
hohem Druck zu dem Turbinenabschnitt 3 für hohen
Druck geführt
wird, sowie einen Dampfauslassanschluss 7 für hohen
Druck, durch den der in dem Turbinenabschnitt 3 für hohen
Druck verwendete Dampf abgeführt
wird. Das Gehäuse 2 beinhaltet
des Weiteren einen Dampfeinlassanschluss 8 für mittleren
Druck, durch den ein Dampf 32 mit mittlerem Druck zu dem
Turbinenabschnitt 4 für
mittleren Druck geführt
wird. Das Gehäuse 2 beinhaltet
des Weiteren einen Dampfeinlassanschluss 9 für niedrigen
Druck, durch den Dampf 33 mit niedrigem Druck zu dem Turbinenabschnitt 5 für niedrigen
Druck geführt
wird. Innerhalb des Gehäuses 2 ist
ein Dummy-Ring 10 vorgesehen, der die Turbinenabschnitte 3 und 4 für hohen
und mittleren Druck trennt und dazwischen abdichtet (2).The housing 2 includes a steam inlet port 6 for high pressure, through the steam 30 with high pressure to the turbine section 3 for high pressure, and a steam outlet port 7 for high pressure, by that in the turbine section 3 steam used for high pressure is removed. The housing 2 further includes a steam inlet port 8th for medium pressure, through which a steam 32 with medium pressure to the turbine section 4 for medium pressure is performed. The housing 2 further includes a steam inlet port 9 for low pressure, through the steam 33 with low pressure to the turbine section 5 for low pressure. Inside the case 2 is a dummy ring 10 provided the turbine sections 3 and 4 separates for high and medium pressure and seals in between ( 2 ).
Der
Dampf 30 mit hohem Druck strömt durch den Dampfeinlassanschluss 6 für hohen
Druck in den Turbinenabschnitt 3 für hohen Druck, um den Turbinenabschnitt 3 für hohen
Druck anzutreiben, wonach der in dem Turbinenabschnitt für hohen
Druck verwendete Dampf durch den Dampfauslassanschluss 7 für hohen
Druck abgeführt
wird. Der Dampf 32 mit mittlerem Druck strömt durch
den Dampfeinlassanschluss 8 für mittleren Druck in den Turbinenabschnitt 4 für mittleren
Druck, um den Turbinenabschnitt 4 für mittleren Druck anzutreiben,
wonach er in den Turbinenabschnitt für niedrigen Druck strömt. Der
Dampf 33 mit niedrigem Druck, der über den Dampfeinlassanschluss 9 für niedrigen
Druck zugeführt
wird, strömt
zusammen mit dem Dampf von dem Turbinenabschnitt 4 für mittleren
Druck in den Turbinenabschnitt 5 für niedrigen Druck, um den Turbinenabschnitt 5 für niedrigen
Druck anzutreiben. Der in dem Turbinenabschnitt 5 für niedrigen
Druck verwendete Dampf wird über
eine Auslasskammer 11 abgeführt.The steam 30 high pressure flows through the steam inlet port 6 for high pressure in the turbine section 3 for high pressure to the turbine section 3 to drive for high pressure, after which the steam used in the high-pressure turbine section passes through the steam outlet port 7 is discharged for high pressure. The steam 32 with medium pressure flows through the steam inlet port 8th for medium pressure in the turbine section 4 for medium pressure to the turbine section 4 to drive for medium pressure, after which it flows into the turbine section for low pressure. The steam 33 at low pressure, via the steam inlet port 9 is supplied for low pressure, flows together with the steam from the turbine section 4 for medium pressure in the turbine section 5 for low pressure to the turbine section 5 to power for low pressure. The one in the turbine section 5 Steam used for low pressure is passed through an outlet chamber 11 dissipated.
Der
Dummy-Ring 10 definiert eine Düsenkammer 13, die
mit dem Dampfeinlassanschluss 6 für hohen Druck über Dampfkanäle (nicht
ge zeigt), die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Dummy-Ring 10 vorgesehen sind, und mit einer Mehrzahl
von Düsen 12 in
Fluidverbindung steht, durch die der Dampf mit hohem Druck zu dem
Turbinenabschnitt 3 für
hohen Druck und insbesondere zu der ersten Stufe 3a des
Turbinenabschnitts für
hohen Druck geleitet wird. Der Dampf wird zum Beispiel der Düsenkammer 13 mit
ungefähr
560°C zugeführt und
der ersten Stufe 3a mit ungefähr 500°C zugeführt.The dummy ring 10 defines a nozzle chamber 13 connected to the steam inlet connection 6 for high pressure over steam channels (not ge shows), which between the housing 2 and the dummy ring 10 are provided, and with a plurality of nozzles 12 is in fluid communication through which the high pressure steam to the turbine section 3 for high pressure and especially for the first stage 3a of the turbine section for high pressure is passed. The steam becomes, for example, the nozzle chamber 13 fed at about 560 ° C and the first stage 3a supplied at about 500 ° C.
Das
Gehäuse 2 und
der Dummy-Ring 10 definieren einen Zwischenraum 18 dazwischen.
Der Zwischenraum 18 steht mit dem Dampfturbinenabschnitt 3 für hohen
Druck in einem Abschnitt zwischen der zweiten und der dritten Stufe 3b und 3c über einen
Spalt 16 in Fluidverbindung. Daher wird der Zwischenraum 18 über den
Spalt 16 mit Dampf von stromabwärts der zweiten und der dritten
Stufe 3b gefüllt.
Im Stand der Technik steht der Zwischenraum 18 hingegen
nicht mit einem anderen Abschnitt innerhalb des Gehäuses 2 in
Fluidverbindung, so dass der Dampf innerhalb des Zwischenraums 18 dort
gehalten wird.The housing 2 and the dummy ring 10 define a gap 18 between. The gap 18 stands with the steam turbine section 3 for high pressure in a section between the second and third stages 3b and 3c over a gap 16 in fluid communication. Therefore, the gap becomes 18 over the gap 16 with steam from downstream of the second and third stages 3b filled. In the prior art is the gap 18 however, not with another section inside the case 2 in fluid communication, so that the vapor within the interspace 18 held there.
Der
Dampf innerhalb des Zwischenraums 18 wird durch thermischen
Transfer von dem Dampf mit hoher Temperatur innerhalb der Düsenkammer 13 und
zwischen den Düsen 12 und
der ersten Stufe 3a über
den Dummy-Ring auf wenigstens 500°C
erwärmt.
Der erwärmte
Dampf innerhalb des Zwischenraums 18 erwärmt dann
den Abschnitt des Gehäuses 2,
der den Zwischenraum 18 umgibt, auf wenigstens 500°C. Dies resultiert
in der thermischen Deformation des Gehäuses 2 und dem Anwachsen
der mechanischen Spannung in den Bolzen, welche die obere und untere
Gehäusehälfte des
Gehäuses 2 verbinden.The steam inside the gap 18 is due to thermal transfer from the high temperature steam inside the nozzle chamber 13 and between the nozzles 12 and the first stage 3a heated to at least 500 ° C via the dummy ring. The heated steam inside the gap 18 then heats the section of the housing 2 that the gap 18 surrounds, to at least 500 ° C. This results in the thermal deformation of the housing 2 and the increase of the mechanical stress in the bolts, which are the upper and lower half of the housing 2 connect.
Die
in 2 gezeigte Ausführungsform beinhaltet eine
externe Rohrleitung oder eine Dampfpassage 22, die sich
zwischen dem Zwischenraum 18 und einer Dampfpassage 15 stromabwärts der
dritten Stufe 3c des Turbinenabschnitts 3 für hohen
Druck erstrecken. Die Dampfpassage 15 steht mit dem Dampfauslassanschluss 7 für hohen
Druck in Fluidverbin dung. Die externe Rohrleitung 22 ermöglicht, dass
der Dampf innerhalb des Zwischenraums 18 zu der Dampfpassage 15 strömt, und
stellt eine Dampfströmungspassage
bereit, um das Gehäuse 2 zu kühlen, von
dem Turbinenabschnitt 3 für hohen Druck zwischen der
zweiten und der dritte Stufe 3b und 3c, über den
Spalt 16, den Zwischenraum 18 und die externe
Rohrleitung 22 zu der Dampfpassage 15 stromabwärts der
dritten Stufe 3c des Turbinenabschnitts 3 für hohen
Druck bereit. Die Ausdehnung des Dampfes durch die erste und die
zweite Stufe 3a und 3b des Turbinenabschnitts 3 für hohen
Druck reduziert seine Temperatur von ungefähr 500°C auf ungefähr 450°C. Dies reduziert die Temperatur
des Gehäuses 2,
wodurch das Ausmaß der
thermischen Deformation des Gehäuses 2 und
der mechanischen Beanspruchung in den Bolzen zum Verbinden der oberen
und unteren Gehäusehälften des
Gehäuses 2 reduziert
wird.In the 2 shown embodiment includes an external pipe or a vapor passage 22 that is between the gap 18 and a steam passage 15 downstream of the third stage 3c of the turbine section 3 extend for high pressure. The steam passage 15 stands with the steam outlet connection 7 for high pressure in fluid connection. The external pipeline 22 allows the steam within the gap 18 to the steam passage 15 flows, and provides a steam flow passage to the housing 2 to cool from the turbine section 3 for high pressure between the second and the third stage 3b and 3c , across the gap 16 , the gap 18 and the external pipeline 22 to the steam passage 15 downstream of the third stage 3c of the turbine section 3 ready for high pressure. The expansion of the vapor through the first and second stages 3a and 3b of the turbine section 3 for high pressure its temperature is reduced from about 500 ° C to about 450 ° C. This reduces the temperature of the housing 2 , reducing the extent of thermal deformation of the housing 2 and the mechanical stress in the bolts for connecting the upper and lower housing halves of the housing 2 is reduced.
Die
externe Rohrleitung 22 kann ein Ventil 21 zum
Steuern der Flussrate des Dampfes durch die Rohrleitung 22 beinhalten.
Eine Steuerung der Flussrate des Dampfes steuert den Gesamtwärmeeintrag in
das Gehäuse 2 und
steuert somit die Temperatur des Gehäuses 2.The external pipeline 22 can a valve 21 for controlling the flow rate of the steam through the pipeline 22 include. Control of the flow rate of the steam controls the total heat input into the housing 2 and thus controls the temperature of the housing 2 ,