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Dokumentenidentifikation DE19953123A1 10.05.2001
Titel Schubausgleich einer Turbogruppe
Anmelder ABB ALSTOM POWER (Schweiz) AG, Baden, Aargau, CH
Erfinder Rüth, Ulrich, Wettingen, CH;
Szincsak, Peter, 68535 Edingen-Neckarhausen, DE
Vertreter Lück, G., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 79761 Waldshut-Tiengen
DE-Anmeldedatum 04.11.1999
DE-Aktenzeichen 19953123
Offenlegungstag 10.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2001
IPC-Hauptklasse F01D 3/04
Zusammenfassung Turbogruppe eines Dampfkraftwerks, bestehend im wesentlichen aus einer auf einer gemeinsamen Welle (1) angeordneten einflutigen Hochdruck- (4) und einer einflutigen Mitteldruckturbine (3), jeweils mit einem Schubausgleichskolben (5), (6), einer Leitung (8) zwischen dem Austritt der Hochdruckturbine (4) und dem Eintritt der Mitteldruckturbine (3), in welcher Leitung (8) ein Zwischenüberhitzer (12) vorhanden ist, der Anordnung des Schubausgleichskolbens (5) der Hochdruckturbine (4) am eintrittsseitigen Ende der Hochdruckturbine (4) und einem Axiallager (13), welches sich zwischen dem eintrittsseitigen Ende der Mitteldruckturbine (3) und dem Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubausgleichskolben (6) für die Mitteldruckturbine (3) austrittsseitig an der Hochdruckturbine (4) angeordnet ist und direkt mit Hochdruckabdampf gespeist ist.

Beschreibung[de]

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Turbogruppe eines Dampfkraftwerkes gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Die Wellen von Dampfturbinen ab Reaktionen von ca. 20% weisen bei Betrieb einen gewissen axialen Schub auf. Dieser axialer Schub muss durch eine entsprechende Lagerung der Welle ausgeglichen bzw. aufgenommen werden. In der klassischen Bauweise von Dampfturbinen werden die Wellen mit Schubausgleichskolben und Axiallagern ausgestattet. Die Schubausgleichskolben, welche in jeder Teilturbine vorhanden sind, gleichen den Schub bei jedem Lastfall so aus, dass die Belastung des Axiallagers innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Bei der klassischen Schaltung eines Dampfkraftwerks mit je einer einflutigen Hochdruck- und einer einflutigen Mitteldruckturbine und mit zwei Niederdruckturbinen werden die Schübe der Hochdruck- und Mitteldruckturbine mit einem einzelnen Schubausgleichskolben ausgeglichen, wobei die Schubausgleichskolben in dem entsprechenden Turbinenteil jeweils vor dem eintrittsseitigen Ende der Turbine integriert sind. Der Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine wird dabei genauso wie die Mitteldruckturbine selbst mit dem Abdampf der Hochdruckturbine gespeist. Der Abdampf aus der Hochdruckturbine wird vor dem Eintritt in die Mitteldruckturbine bzw. in den Schubausgleichskolben der Mitteldruckurbine aber in einem Zwischenüberhitzer um ca. 200 K weiter erhitzt. Dies hat den Nachteil, dass der Durchmesser des Schubausgleichskolbens der Mitteldruckturbine durch die erhöhte Temperatur am Eintritt des Schubausgleichskolbens begrenzt ist. Durch diese Begrenzung wird der Durchmesser auf maximal 1200 mm festgelegt. Bei der Weiterentwicklung von einflutigen Mitteldruckturbinen werden jedoch höhere Kolbendurchmesser benötigt. Es ist zwar in der klassischen Schaltung möglich, den Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine mit dem Abdampf der Hochdruckturbine zu kühlen, dies erfordert aber eine spezielle Regelvorrichtung, um die Zufuhr des Abdampfes zum Schubausgleichskolben zu regeln.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schubausgleich bei einer Turbogruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der Schubausgleichskolben zum Ausgleich des axialen Schubes der Mitteldruckturbine grössere Durchmesser im Vergleich mit den im Stand der Technik üblicherweise heute verwendeten aufweist.

Erfindungsgemäss wird dies bei einer Turbogruppe eines Dampfkraftwerkes gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass der Schubausgleichskolben für die Mitteldruckturbine austrittseitig an der Hochdruckturbine angeordnet ist und direkt mit Hochdruckabdampf gespeist ist.

Durch diese Anordnung wird der axiale Schub der Mitteldruckturbine im Bereich der Hochdruckturbine ausgeglichen. Vorteilhaft wird der Schubausgleichskolben dann mit Dampf gespeist, welcher eine um ca. 200 K verringerte Temperatur hat. Es sind keine besonderen Regelvorrichtungen nötig, um den Hochdruckturbinenabdampf in den Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine einzuleiten und ihn damit abzukühlen. Der Durchmesser des Schubausgleichskolbens der Mitteldruckturbine kann dadurch bei Weiterentwicklungen vorteilhaft vergrössert werden. Weiter ist es in der erfindungsgemässen Turbogruppe auch möglich, den Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine kleiner zu dimensionieren und den Schub durch ein verstärktes Axiallager auszugleichen. Vorteilhaft wird durch diese Ausführungsform der Leckageverlust des Schubausgleichskolbens dadurch sehr gering gehalten.

Die weiteren Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Turbogruppe eines Dampfkraftwerks mit einer auf einer Welle angeordneten einflutigen Hochdruckturbine, einer einflutigen Mitteldruckturbine, jeweils mit einem Schubausgleichskolben und zwei Niederdruckturbinen.

Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Turbogruppe eines Dampfkraftwerks. Auf einer Welle 1 befinden sich zwei Niederdruckturbinen 2, eine einflutige Mitteldruckturbine 3 und eine einflutige Hochdruckturbine 4. Die Anzahl der Niederdruckturbinen 2 ist lediglich beispielhaft gewählt und kann variieren. Zwischen der Hochdruckturbine 4 und der Mitteldruckturbine 3 bzw. den Niederdruckturbinen 2 befindet sich ein Axiallager 13. Der axiale Schub der Hochdruckturbine 4 und der Mitteldruckturbine 3, welcher bei Dampfturbinen bei Reaktionen ab 20% auftritt, werden durch jeweils einen Schubausgleichskolben 5, 6 ausgeglichen. Der Schubausgleichskolben 5 der Hochdruckturbine 4 befindet sich auf der Seite der Hochdruckturbine 4, an welcher eine Frischdampfzufuhr 7 erfolgt. Die Frischdampfzufuhr 7 versorgt sowohl die Hochdruckturbine 4 als auch den Schubausgleichskolben 5. Auf der anderen Seite der Hochdruckturbine 4, an welcher sich eine Ableitung 8 der Hochdruckturbine 4 befindet, ist erfindungsgemäss der Schubausgleichskolben 6 der Mitteldruckturbine 3 angeordnet. Die Ableitung 8 befördert den entspannten Dampf über einen Zwischenüberhitzer 12 zum Eintritt der Mitteldruckturbine 3. Der Schubausgleichskolben 6 der Mitteldruckturbine 3 wird über eine Einspeisung 10 direkt durch die Leitung 8 mit der Hochdruckturbine 4 verbunden und so direkt mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 4 versorgt. Die Einspeisung 10 wird in der Leitung 8 vor dem Zwischenüberhitzer 12 angeordnet und der Dampf ist somit um ca. 200 K kühler als der Dampf, mit welchem die Mitteldruckturbine 3 gespeist wird. Am Ausgang des Schubausgleichskolbens 6 befindet sich die Ableitung 11, welche den Dampf, welcher den Ausgleichsgleichskolben 6 verlässt, einer sich am Ausgang der Mitteldruckturbine 3 befindenden Leitung 9 zuführt. Der Abdampf des Schubausgleichskolbens 5 der Hochdruckturbine 4 wird in die Leitung 8 vor dem Zwischenüberhitzer 12 eingespeist. Der Mitteldruckturbine 3 wird durch die Leitung 8 der Dampf, welcher vorher den Zwischenüberhitzer 12 passiert hat, zugeführt und gibt den entspannten Dampf durch die Leitungen 9 an die zwei Niederdruckturbinen 2 weiter.

Da eintrittsseitig an der Mitteldruckturbine 3 nun der Schubausgleichskolben fehlt und dort der Druck nach dem Zwischenüberhitzer 12 herrscht, aber auf der anderen Seite des Axiallagers 13 beide Schubausgleichskolben 5, 6 einen vermehrten Schub erzeugen, muss beidseitig des Axiallagers 13 eine Entlastungsleitung 15 angebracht werden.

Durch den Ausgleich des axialen Schubs der Mitteldruckturbine 3 an der Hochdruckturbine 4 werden verschiedene Vorteile erreicht. Da der Schubausgleichskolben 6 nun direkt mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 4, welcher den Zwischenüberhitzer 12 noch nicht passiert hat, gespeist wird, kann der Durchmesser dieses Schubausgleichskolbens 6 vergrössert werden, da die Temperatur entsprechend geringer ist. Diese Vergrösserung des Durchmessers geht über die heute üblicherweise verwendeten 1200 mm hinaus. Weiterentwicklungen der Mitteldruckturbine 3, welche die Leistung erhöhen, sind damit möglich. Es ist auch denkbar, den Schubausgleichskolben 6 weiterhin kleiner als 1200 mm zu dimensionieren, damit die Leckageverluste des Schubausgleichskolbens 6 vorteilhaft gering zu halten und gleichzeitig aber das Axiallager 13 entsprechend zu verstärken. Vorteilhaft entfallen auch die Regelvorrichtungen, welche nach dem bekannten Stand der Technik beim Anfahren nötig waren, um den Schubausgleichskolben 6 der Mitteldruckturbine 3 mit dem Abdampf der Hochdruckturbine 6 abzukühlen. BEZUGSZEICHEN 1 Welle

2 Niederdruckturbine

3 Einflutige Mitteldruckturbine

4 Einflutige Hochdruckturbine

5 Schubausgleichskolben der Hochdruckturbine 4

6 Schubausgleichskolben der Mitteldruckturbine 3

7 Frischdampfzufuhr

8 Ableitung von Hochdruckturbine 4

9 Leitung von Mitteldruckturbine 3 zur Niederdruckturbine 2

10 Einspeisung des Schubausgleichskolben 6

11 Ableitung des Schubausgleichskolbens 6

12 Zwischenüberhitzer

13 Axiallager

14 Leitung vom Schubausgleichskolben 5 zur Leitung 8

15 Entlastungsleistung


Anspruch[de]
  1. 1. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks bestehend im wesentlichen aus einer auf einer gemeinsamen Welle (1) angeordneten einflutigen Hochdruck- (4) und einer einflutigen Mitteldruckturbine (3) jeweils mit einem Schubausgleichskolben (5), (6), einer Leitung (8) zwischen dem Austritt der Hochdruckturbine (4) und dem Eintritt der Mitteldruckturbine (3), in welcher Leitung (8) ein Zwischenüberhitzer (12) vorhanden ist, der Anordnung des Schubausgleichskolbens (5) der Hochdruckturbine (4) am eintrittsseitigen Ende der Hochdruckturbine (4) und einem Axiallager (13), welches sich zwischen dem eintrittsseitigen Ende der Mitteldruckturbine (3) und dem Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubausgleichskolben (6) für die Mitteldruckturbine (3) austrittseitig an der Hochdruckturbine (4) angeordnet ist und direkt mit Hochdruckabdampf gespeist ist.
  2. 2. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubausgleichskolben (6) der Mitteldruckturbine (3) austrittseitig eine Leitung (11) aufweist, welche mit einer Leitung (9) verbunden ist, die den entspannten Dampf der Mitteldruckturbine (3) abführt.
  3. 3. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor und nach dem Axiallager (13) eine Entlastungsleitung (15) angeordnet ist.
  4. 4. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Schubausgleichskolbens (6) der Mitteldruckturbine (3) grösser als 1200 mm ist.
  5. 5. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Schubausgleichskolbens (6) der Mitteldruckturbine (3) kleiner als 1200 mm ist, und das Axiallager (13) zwischen dem Schubausgleichskolben (5) der Hochdruckturbine (4) und dem eintrittsseitigen Ende der Mitteldruckturbine (3) verstärkt ist.
  6. 6. Turbogruppe eines Dampfkraftwerks nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftwerk zusätzlich noch mindestens eine auf der gemeinsamen Welle (1) angeordnete Niederdruckturbine (2) aufweist, welche durch den Abdampf der Mitteldruckturbine (3) gespeist ist.






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