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Dokumentenidentifikation DE102006017818A1 19.10.2006
Titel Verfahren zum Messen der Sperrdampftemperatur und zugehörige Vorrichtung
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Tisenchek, Nicholas Andrew, Clifton Park, N.Y., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 13.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017818
Offenlegungstag 19.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.10.2006
IPC-Hauptklasse F01D 11/06(2006.01)A, F, I, 20060413, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine (46), bei der Dampf zum Abdichten von Turbinenwellenenden (54, 56) verwendet wird, enthält: (a) Zufuhr von unter Druck stehendem Sperrdampf durch ein Versorgungsrohr (58) zu einem Sperrdampfverteiler (56), der den Sperrdampf auf die jeweiligen Wellenenden weiterverteilt, (b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem Ort, der wenigstens einem Wellenende (52) unmittelbar benachbart liegt, stromabwärts von dem Versorgungsrohr (58) und (c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Sperrdampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Temperaturbereiches liegt.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Dampfturbinensysteme und insbesondere auf die Verwendung von Dampfturbinensperrdampf zur Abdichtung von Dampfturbinenwellenenden.

Wie es in der Fachwelt wohlbekannt ist erfordern die Enden von Turbinenwellen vor und während dem Dampfturbinenbetrieb eine Abdichtung durch unter Druck stehenden Dampf, um eine Leckströmung von Luft in die Wellenenden hinein zu vermeiden und eine Leckströmung von Hochdruckdampf in den Turbinenraum hinein zu verhindern. Die Temperatur des zur Abdichtung der Turbinenwellenenden verwendeten Dampfes ist kritisch und kann die Leistungsfähigkeit der Turbine beeinträchtigen. Es gibt eine ideale Temperatur des als Sperrdampf zu verwendenden Dampfes, und die Fähigkeit, diese Temperatur zu erreichen, hängt von der Genauigkeit der Messung der Sperrdampftemperatur ab.

Frühere Anordnungen, die zum Abdichten der Dampfturbinenwellenenden Sperrdampf verwenden, enthalten Sperrdampftemperaturmessvorrichtungen in einem Verteilerversorgungsrohr, das einem Sperrdampfverteiler Hilfssperrdampf zuführt. Der Verteiler liefert seinerseits Sperrdampf an verschiedene Wellendichtungseinrichtungen, die die Turbinenwelle einschließlich der Wellenenden umschließen. Dies hat sich aufgrund der bidirektionalen Dampfströmung an diesem Ort (in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Turbine) und der Ferne dieses Ortes von den Wellenenden nicht als eine vollständig zufriedenstellende Anordnung zur genauen Temperaturmessung erwiesen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zur Verwendung einer Temperaturmessung zur Erfas- sung des Zustandes des Dampfes, der an den Dampfturbinenwellenenden verwendet wird, und um es dem Temperatursteuerungssystem zu ermöglichen, die Temperatur so einzustellen, wie es notwendig ist, um die Sperrdampftemperatur innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung wird die Temperatur des Sperrdampfes direkt vor seinem Eintritt in das Dampfturbinenwellenende stromabwärts von dem Sperrdampfversorgungsverteiler gemessen. Die Temperaturdaten werden zur Erkennung einer Temperatur außerhalb der Vorgaben an diesem Ort verwendet. Die gemessene Temperatur kann dann über eine konventionelle Rückkoppelungsschleife zurückgeführt werden und dadurch in einen akzeptablen Bereich fallen.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung in einer Ausführungsform auf ein Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine, bei der zum Abdichten der Turbinenwellenenden Dampf verwendet wird, wobei das Verfahren enthält: (a) Zufuhr von unter Druck stehendem Sperrdampf zu einem Paar von Dampfabdichtungsverteilern, der jeweils seinerseits den Sperrdampf auf die Wellenenden verteilt, (b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem zu wenigstens einem Wellenende unmittelbar benachbarten Ort stromabwärts von dem Dampfabdichtungsverteiler und (c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Sperrdampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereiches liegt.

In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine, bei der zum Abdichten wenigstens eines Turbinenwellenendes Dampf verwendet wird, wobei das Verfahren enthält: (a) Zufuhr unter Druck stehenden Sperrdampfes zu einem Paar von Dampfabdichtungsverteilern, der jeweils seinerseits den Sperrdampf auf die Wellenenden verteilt, (b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem zu wenigstens einem der Wellenenden unmittelbar benachbarten Ort stromabwärts von dem Dampfabdichtungsverteiler und (c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Sperrdampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereiches liegt, wobei der vorbestimmte akzeptable Bereich zwischen 149°C (300°F) und 371°C (700°F) liegt und wenigstens ein Wellenende in einer Niederdruckauslassdichtungseinrichtung eingeschlossen ist.

In noch einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Dampfabdichtungssystem zur Abdichtung gegenüberliegender Enden einer Dampfturbinenwelle, wobei das Dampfabdichtungssystem ein Sperrdampfversorgungsrohr, einen Sperrdampfverteiler, der von dem Sperrdampfversorgungsrohr Sperrdampf empfängt, eine Mehrzahl von Verteilungsrohren zur Zufuhr von Sperrdampf von dem Verteiler zu einer Mehrzahl von Dichtungseinrichtungen, die Teile der Welle umschließen, und einen Sperrdampftemperatursensor aufweist, der stromabwärts von dem Verteiler in einem aus der Mehrzahl von Verteilungsrohren angeordnet ist.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den unten bezeichneten Zeichnungen im Detail beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines bekannten Dampfabdichtungskreises für eine Turbinenwelle und

2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Dampfabdichtungskreises für eine Turbinenwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

1 stellt eine gegenwärtige Dampfabdichtungskreislaufanordnung für Wellen- oder Rotorenden in einer konventionellen Dampfturbine dar. Speziell ist das Sperrdampfversorgungssystem 10 zur Abdichtung der Enden eines Rotors 12 einer Dampfturbine 14 angeordnet, die einen Niederdruck (LP)-Bereich 16 und einen Hochdruck (HP)-Bereich 18 enthält. Das Ende des Rotors 12, das dem HP-Bereich benachbart ist, ist in einer HP-Auslassdichtungseinrichtung 20 eingeschlossen, während das gegenüberliegende Ende, das dem LP-Bereich 16 benachbart ist, in einer LP-Dichtungseinrichtung 22 eingeschlossen ist. Zwischen dem LP-Turbinenbereich 16 und dem HP-Turbinenbereich 18 ist der Rotor in einer LP-Einlassdichtungseinrichtung 24 und einer HP-Einlassdichtungseinrichtung 26 eingeschlossen.

Ein Sperrdampfverteiler 28 wird über ein Sperrdampfverteilerversorgungsrohr 30 mit Sperrdampf versorgt und liefert Sperrdampf über ein LP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 32 an die LP-Auslassdichtungseinrichtung 22, über ein LP-Einlassrohr 34 an die LP-Einlassdichtungseinrichtung 24, über ein HP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 36 an die HP-Einlassdichtungseinrichtung 26 und über ein HP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 38 an die HP-Auslassdichtungseinrichtung 20. In dieser bekannten Anordnung ist der Temperatursensor 40, der zum Gewinnen von Sperrdampftemperaturmesswerten und Liefern derselben an das Temperatursteuerungssystem (nicht gezeigt) verwendet wird, in dem Sperrdampfverteilerversorgungsrohr 30 stromaufwärts von dem Verteiler 28 angeordnet. Aus bereits genannten Gründen ist diese Lage des Sensors 40 nicht vollständig zufriedenstellend.

Mit Bezug nun auf 2: Ein modifiziertes Sperrdampfversorgungssystem 42 ist dargestellt. Diese Anordnung ist im Wesentlichen mit dem oben beschriebenen System identisch mit der bedeutenden Ausnahme der Lage des Sperrdampftemperatursensors. Speziell ist das Sperrdampfversorgungssystem 42 zur Abdichtung der Enden eines Rotors oder einer Welle 44 eingerichtet, der bzw. die sich durch eine einen LP-Bereich 48 und einen HP-Bereich 50 aufweisende Dampfturbine 46 erstreckt. Die Enden des Rotors sind von einer LP-Auslassdichtungseinrichtung 52 und einer HP-Auslassdichtungseinrichtung 54 umschlossen. Zwischen dem LP- und dem HP-Bereich 48, 50 ist der Rotor 44 in einer LP-Einlassdichtungseinrichtung 46 und einer HP-Einlassdichtungseinrichtung 48 eingeschlossen.

Ein Sperrdampfverteiler 56 wird über ein Sperrdampfverteilerversorgungsrohr 58 mit Sperrdampf versorgt und verteilt den Sperrdampf seinerseits über ein LP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 60 auf die LP-Auslassdichtungseinrichtung 52, über ein LP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 62 auf die LP-Einlassdichtungseinrichtung 46, über ein HP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 64 auf die HP-Einlassdichtungseinrichtung 48 und über ein HP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr 66 auf die HP-Auslassdichtungseinrichtung 54. In diesem Fall ist der Temperatursensor 68 nahe bei dem Wellenende und der LP-Auslassdichtungseinrichtung 52 in dem LP-Auslasszufuhrrohr 60 stromabwärts von dem Verteiler 56 angeordnet. Diese Lage liefert eine bessere Genauigkeit im Hinblick auf die Sperrdampftemperaturmessergebnisse, die verwendet werden, um über eine ansonsten konventionelle Rückführungsschleifenanordnung Sperrdampftemperaturen innerhalb akzeptabler Grenzen, z.B. zwischen 149°C und 371°C (300°F bis 700°F) zu erreichen.

Ein Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine 46, bei der Dampf zum Abdichten von Turbinenwellenenden 54, 56 verwendet wird, enthält: (a) Zufuhr von unter Druck stehendem Sperrdampf durch ein Versorgungsrohr 58 zu einem Sperrdampfverteiler 56, der den Sperrdampf auf die jeweiligen Wellenenden weiterverteilt, (b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem Ort, der wenigstens einem Wellenende 52 unmittelbar benachbart liegt, stromabwärts von dem Versorgungsrohr 58 und (c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Sperrdampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Temperaturbereiches liegt.

Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, soll erkannt werden, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern es im Gegenteil beabsichtigt ist, vielfältige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Geistes und Bereiches der beigefügten Ansprüche einzuschließen.

10
Sperrdampfversorgungssystem
12
Rotor
14
Dampfturbine
16
Niederdruck(LP)-Bereich
18
Hochdruck(HP)-Bereich
20
HP-Auslassdichtungseinrichtung
22
LP-Dichtungseinrichtung
24
LP-Einlassdichtungseinrichtung
26
HP-Einlassdichtungseinrichtung
28
Sperrdampfverteiler
30
Sperrdampfverteilerversorgungsrohr
32
LP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
34
LP-Einlassrohr
36
HP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
38
HP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
40
Temperatursensor
42
Sperrdampfversorgungssystem
44
Rotor oder Welle
46
Dampfturbine
49
Niederdruck(LP)-Bereich
50
Hochdruck(HP)-Bereich
52
LP-Auslassdichtungseinrichtung (und Wellenende)
54
HP-Auslassdichtungseinrichtung (und Wellenende)
56
Sperrdampfverteiler
58
Sperrdampfverteilerversorgungsrohr
60
LP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
62
LP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
64
HP-Einlassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
66
HP-Auslassdichtungseinrichtungszufuhrrohr
68
Temperatursensor


Anspruch[de]
Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine (46), bei der Dampf zum Abdichten von Turbinenwellenenden (54, 56) verwendet wird, wobei das Verfahren enthält:

(a) Zufuhr von unter Druck stehendem Sperrdampf durch ein Versorgungsrohr (58) zu einem Sperrdampfverteiler (56), der den Sperrdampf jeweils auf die Wellenenden verteilt,

(b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem Ort, der wenigstens einem der Wellenenden (52) unmittelbar benachbart ist, stromabwärts von dem Versorgungsrohr (58) und

(c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Dampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereiches liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte akzeptable Bereich zwischen 149°C (300°F) und 371°C (700°F) liegt. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verteiler (56) auch Sperrdampf an das andere der Wellenenden liefert. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wellenenden jeweils in Nieder- bzw. Hochdruckauslassdichtungseinrichtungen (52, 54) eingeschlossen sind. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Dampfturbine einen Nieder- und einen Hochdruckbereich (49, 50) enthält und bei dem der Sperrdampfverteiler (56) Sperrdampf an eine Nieder- und eine Hochdruckeinlassdichtungseinrichtung (46, 48) liefert, die axial zwischen dem Nieder- und dem Hochdruckbereich angeordnet sind. Verfahren zur Gewinnung von Sperrdampftemperaturmesswerten in einer Dampfturbine, bei der Dampf zum Abdichten wenigstens eines Turbinenwellenendes verwendet wird, wobei das Verfahren enthält:

(a) Zufuhr unter Druck stehenden Sperrdampfes durch ein Versorgungsrohr (58) zu einem Sperrdampfverteiler (56), der den Sperrdampf jeweils auf die Wellenenden (52, 54) verteilt,

(b) Messung der Temperatur des unter Druck stehenden Sperrdampfes an einem Ort, der wenigstens einem der Wellenenden (52) unmittelbar benachbart ist, stromabwärts von dem Versorgungsrohr (58) und

(c) Verwendung der Temperaturmesswerte aus dem Schritt (b), um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Sperrdampf innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereiches liegt,

wobei der vorbestimmte akzeptable Bereich zwischen 149°C (300°) und 371°C (700°F) liegt und

wobei das wenigstens ein Wellenende (52) in einer Niederdruckauslassdichtungseinrichtung eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Verteiler auch Sperrdampf an das andere der Wellenenden (54) liefert. Verfahren nach Anspruch 7, bei das andere der Wellenenden (54) in einer Hochdruckauslassdichtungseinrichtung eingeschlossen ist. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Dampfturbine einen Nieder- und einen Hochdruckbereich (49, 50) enthält und bei dem der Sperrdampfverteiler auch Sperrdampf an eine Nieder- und eine Hochdruckeinlassdichtungseinrichtung (46, 48) liefert, die axial zwischen dem Nieder- und dem Hochdruckbereich angeordnet sind. Sperrdampfsystem (42) zur Abdichtung gegenüberliegender Enden einer Dampfturbinenwelle (44), das ein Sperrdampfversorgungsrohr (58), einen Sperrdampfverteiler (56), der Sperrdampf von dem Sperrdampfversorgungsrohr empfängt, eine Mehrzahl von weiteren Zufuhrrohren (60, 62, 64 und 66) zur Lieferung von Sperrdampf von dem Verteiler (56) an eine Mehrzahl von Dichtungseinrichtungen (46, 48, 52, 54), die Teilbereiche der Welle umschließen, und einen Sperrdampftemperatursensor (68) enthält, der in einem aus der Mehrzahl von Verteilungsrohren stromabwärts von dem Sperrdampfversorgungsrohr angeordnet ist.






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