DE102009003480A1

DE102009003480A1 - Dampfturbine und Verfahren zum Zusammenbau derselben

Info

Publication number: DE102009003480A1
Application number: DE102009003480A
Authority: DE
Inventors: Mark Bowen; Steven Sebastian Burdgick; Jason Paul Mortzheim; William Edward Adis; Eric Diederich Iken
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-08-20
Also published as: FR2927685A1; US20090206554A1; JP2009191850A; RU2009105580A

Abstract

Es ist eine Dichtungsringanordnung (200, 300) zur Verwendung in einer Turbinenanlage (100) geschaffen. Die Dichtungsringanordnung enthält mehrere einstückige bogenförmige Ringsegmente, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet rings um eine Mittelachse der Anordnung angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Ringsegmente einen Körper (208, 308) und wenigstens einen sich von diesem aus radial nach innen erstreckenden, integral ausgebildeten Zahn (210, 310) aufweist und wobei wenigstens ein Befestigungsmittel (212, 312) sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch erstreckt, wobei jedes der mehreren Ringsegmente mit einer Außenfläche einer stationären Komponente innerhalb der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels lösbar gekoppelt ist.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein Dampfturbinen und insbesondere Dichtungssysteme zur Verwendung mit Dampfturbinen.
Wenigstens einige bekannte Dampfturbinen weisen einen definierten Dampfpfad auf, der einen Dampfeinlass, eine Turbine und einen Dampfauslass enthält. Außerdem enthalten wenigstens einige bekannte Dampfturbinen stationäre Leitapparatsegmente oder Düsensegmente, die einen Dampfstrom stromabwärts zu Turbinenlaufschaufeln hin leiten, die sich von einem Rotor aus erstrecken. Wenigstens einige bekannte stationäre Leitapparatsegmente enthalten Leitschaufelblätter, die die Leitung des Dampfstroms unterstützen. Jedes Leitapparatsegment wird in Verbindung mit einer zugehörigen Reihe von Rotorlaufschaufeln gewöhnlich als eine Turbinenstufe bezeichnet. Die bekanntesten Dampfturbinen enthalten mehrere Stufen.
Im Allgemeinen ist zwischen einer Rotorschaufelspitze und einer stationären Komponente, beispielsweise einem Motorgehäuse, ein Spalt definiert. Obwohl sie für den Betrieb erforderlich sind, lassen derartige Spalte in unerwünschter Weise zu, dass Dampf um die Rotorschaufeln herum strömt, anstatt zwischen den Rotorschaufeln zu strömen, wodurch der Wirkungsgrad der Turbine reduziert wird und Strömungsverluste in dem Dampfstrom herbeigeführt werden. In wenigstens einigen bekannten Dampfturbinen kann ein zwischen den Rotorschaufelspitzen und dem Motorgehäuse gebildeter Spalt durch einen Austausch der stationären Leitapparatsegmente für jede Stufe reduziert wer den. Insbesondere wird die Dampfturbine demontiert, und die stationären Leitapparatsegmente für jede Stufe werden durch Leitapparatsegmente ersetzt, die eine daran gekoppelte Dichtungserweiterung enthalten. Die Dichtungserweiterung wird zwischen der Rotorschaufelspitze und dem Motorgehäuse derart positioniert, dass der Spalt im Wesentlichen abgedichtet ist.
Jedoch kann der Ersatz der stationären Leitapparatsegmente für jede Stufe zeitaufwendig sein und zu längeren Betriebsausfallzeiten der Dampfturbine führen. Infolgedessen können die Kosten, die mit einer Turbinenreparatur verbunden sind, erhöht sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Zusammenbau einer Turbine geschaffen. Das Verfahren enthält eine Bereitstellung einer Nachrüst-Dichtungsringanordnung, die mehrere einheitliche, bogenförmige Ringsegmente enthält, die um eine Mittelachse der Ringanordnung herum längs des Umfangs im Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes der mehreren Ringsegmente enthält einen Körper und wenigstens einen integral ausgebildeten Zahn, der sich von diesem aus radial nach innen erstreckt. Das Verfahren enthält ferner ein Durchführen wenigstens eines Befestigungsmittels durch den Körper jedes der mehreren Ringsegmente und ein lösbares Koppeln jedes der mehreren Ringsegmente mit einer Außenfläche einer stationären Komponente innerhalb der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Dichtungsringanordnung zur Verwendung in einer Turbine geschaffen. Die Anordnung enthält mehrere einheitliche bogenförmige Ringsegmente, die in Umfangsrichtung rings um eine Mittelachse der Anordnung von einander beabstandet angeordnet sind. Jedes der mehreren Ringsegmente enthält einen Körper und wenigstens einen integral ausgebildeten Zahn, der sich von diesem aus radial nach innen erstreckt. Wenigstens ein Befestigungsmittel erstreckt sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch. Jedes der mehreren Ringsegmente ist mit einer Außenfläche einer stationären Komponente innerhalb der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels lösbar verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Turbine geschaffen. Die Turbine enthält eine stationäre Komponente und eine Dichtungsringanordnung, die mit der stationären Komponente gekoppelt ist. Die Anordnung enthält mehrere einheitliche bogenförmige Ringsegmente, die rings um eine Mittelachse der Anordnung längs des Umfangs im Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes der mehreren Ringsegmente enthält einen Körper und wenigstens einen integral ausgebildeten Zahn, der sich radial nach innen von diesem aus erstreckt. Wenigstens ein Befestigungsmittel erstreckt sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch. Jedes der mehreren Ringsegmente ist mit einer Außenfläche einer stationären Komponente in der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels lösbar gekoppelt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Dampfturbine;
2 zeigt eine schematisierte Querschnittsdarstellung eines Teils eines Hochdruckturbinenabschnitts, der eine Dichtungsringanordnung enthält, die mit der in 1 veranschaulichten Dampfturbine eingesetzt werden kann;
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in 2 veranschaulichten Dichtungsringanordnung;
4 zeigt eine schematisierte Querschnittsansicht eines Teils eines Hochdruckturbinenabschnitts, der eine alternative Dichtungsringanordnung enthält, die mit der in 1 veranschaulichten Dampfturbine verwendet werden kann; und
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der in 4 veranschaulichten Dichtungsringanordnung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Gegenstromdampfturbine 100, die einen Hochdruckabschnitt (HD-Abschnitt) 102 und einen Mitteldruckabschnitt (MD-Abschnitt) 104 enthält. Ein HD-Mantel oder HD-Gehäuse 106 ist in axialer Richtung in eine obere Hälfte 108 und eine untere Hälfte 110 unterteilt. In ähnlicher Weise ist ein MD-Mantel 112 axial in ein oberes Halbglied 114 und ein unteres Halbglied 116 unterteilt. In den beispielhaften Ausführungsformen stellen die Mäntel 106 und 112 innere Gehäuse dar. Alternativ können die Mäntel 106 und 112 äußere Gehäuse sein. Ein zentraler Abschnitt 118, der zwischen dem HD-Abschnitt 102 und dem MD-Abschnitt 104 positioniert ist, enthält einen HD-Dampfeinlass 120 und einen MD-Dampfeinlass 122. In der beispielhaften Ausführungsform sind der HD-Abschnitt 102 und der MD-Abschnitt 104 in einer einzelnen Lagerspannweite durch Achslager 126 und 128 gelagert. Auf der Innenseite jedes Achslagers 126 bzw. 128 ist eine Dampfdichtungsvorrichtung 130 bzw. 132 angeordnet.
Von dem zentralen oder Mittelabschnitt 118 aus erstreckt sich eine ringförmige Abschnittstrenneinrichtung 134 radial nach innen zu einer Rotorwelle 140 hin, die sich zwischen dem HD-Abschnitt 102 und dem MD-Abschnitt 104 erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die Trenneinrichtung 134 in Umfangsrichtung rings um einen Abschnitt der Rotorwelle 140 zwischen einem ersten HD-Abschnitts-Einlassleitapparat bzw. -Düsenkranz 136 und einem ersten MD-Abschnitts-Einlassleitapparat bzw. -Düsenkranz 138. Die Trenneinrichtung 134 ist in einem Kanal 142 aufgenommen, der in einem Packungsgehäuse 144 definiert ist. Insbesondere ist der Kanal 142 in der beispielhaften Ausführungsform C-förmig gestaltet, und er erstreckt sich radial in das Packungsgehäuse 144 hinein sowie um einen Außenumfang des Packungsgehäuses 144 herum, so dass eine Zentralöffnung des Kanals 142 radial nach außen weist.
Die Dampfturbine 100 enthält in der beispielhaften Ausführungsform ferner mehrere Turbinenrotorschaufeln oder Laufschaufeln 146 (in 1 nicht dargestellt), die mit der Rotorwelle 140 gekoppelt sind. Jede Rotorschaufel 146 weist eine Schaufelspitze 141 auf. Neben jedem Satz Turbinenrotorschaufeln 146 ist eine Statoranordnung positioniert, so dass eine Stufe 147 gebildet ist. Jede Stufe definiert einen (in 1 nicht veranschaulichten) Dampfströmungsweg 148.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Dampfturbine 100 durch eine Kombination einer Hochdruck- und einer Mitteldruck-Dampfturbine in Gegenstrombauweise gebildet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Dampfturbine 100 mit jeder beliebigen einzelnen Turbine verwendet werden, zu denen einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, Niederdruckturbinen gehören. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Dampfturbine 100 mit Dampfturbinenkonfigurationen eingesetzt werden, die einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, Einzelstrom- und Zweistrom-Dampfturbinen enthalten. In einer noch weiteren alternativen Ausführungsform kann die Dampfturbine 100 mit einer Gasturbine eingesetzt werden.
Im Betrieb empfängt der HD-Dampfeinlass 120 einen Hochdruck/Hochtemperatur-Dampf aus einer Dampfquelle, beispielsweise einem (nicht veranschaulichten) Hochleistungs- bzw. Kraftwerkskessel. Der Dampf wird von dem Einlassleitapparat 136 durch den HD-Abschnitt 102 geleitet, worin Arbeit aus dem Dampf entzogen wird, um die Drehwelle 140 über die Rotorlaufschaufeln 146 in Drehung zu versetzen.
2 zeigt eine schematisierte Querschnittsansicht eines Teils des HD-Abschnitts 102 der Dampfturbine 100, einschließlich einer Dichtungsringanordnung 200. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Dichtungsringanordnung 200. In der beispielhaften Ausführungsform wird der HD-Abschnitt 102 zusammengebaut, indem das obere Halbglied 108 an das untere Halbglied 110 (wie 1 veranschaulicht) lösbar angekoppelt wird. Mit einer radial inneren Fläche des oberen Halbglieds 108 ist ein Oberteil 150 eines Leitapparatträgers derart gekoppelt, dass das Trägeroberteil 150 sich von dem Gehäuse 106 aus radial nach innen erstreckt. Infolge dessen bleibt das Leitapparatträgeroberteil 150 in einer im Wesentlichen ortsfesten Position in Bezug auf den Turbinenrotor 140. Der HD-Abschnitt 102 enthält ferner mehrere stationäre beschaufelte Ringanordnungen, sog. Bling (Bladed Ring)-Anordnungen 152, die darin eingekoppelt sind. Ein (nicht veranschaulichtes) Unterteil des Leitapparatträgers ist mit dem unteren Halbglied 110 gekoppelt und nimmt die Leitapparat- und Bling-Anordnungen 152 in einer ähnlichen Weise wie das Leitapparatträgeroberteil 150 auf. In der beispielhaften Ausführungsform enthalten die Bling-Anordnungen 152 jeweils einen radial äußeren Abschnitt 156, einen Leitapparatabschnitt 158 und einen radial inneren Abschnitt 160. Benachbart zu jeder Bling-Anordnung 152 ist ein Satz Rotorschaufeln 146 positioniert, um eine Stufe 147 zu bilden, die einen Abschnitt des Dampfpfads 148 definiert. Zwischen jeder Rotorschaufelspitze 141 und dem Trägeroberteil 150 ist eine Lücke bzw. ein Spalt 149 definiert.
Die Dichtungsringanordnung 200 ist mit dem radial äußeren Abschnitt 156 jeder Bling-Anordnung 152 in jeder Turbinenstufe 147 lösbar gekoppelt. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtungsringanordnung 200 im Wesentlichen kreisringförmig und aus mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Dichtungssegmenten 202 ausgebildet. Jedes Dichtungsseg ment 202 enthält ein erstes Ende 204, ein zweites Ende 206 und einen sich dazwischen erstreckenden Körper 208. Außerdem erstreckt sich wenigstens ein einzelner Zahn 210 von dem Dichtungssegment 202 aus radial nach innen. Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform jedes Segment 202 mit dem wenigstens einen Zahn 210 in einem Stück, integral ausgebildet, so dass jedes Segment 202 eine Einzelkomponente bildet. In der beispielhaften Ausführungsform ist jedes Dichtungssegment 202 aus einem abriebfesten Material gefertigt. Folglich werden sich die Dichtungssegmente 202 in dem Fall, dass die Rotorschaufelspitze 141 mit dem Dichtungssegment 202 in Kontakt tritt, verformen, um zu ermöglichen, jede Beschädigung an den Rotorlaufschaufeln 146 zu verringern und/oder zu verhindern.
In der beispielhaften Ausführungsform ist jedes Dichtungssegment 202 mit dem Außenteil 156 derart lösbar gekoppelt, dass sich jedes Segment 202 zwischen der Rotorschaufelspitze 141 und dem Trägeroberteil 150 erstreckt. Demgemäß ist in der beispielhaften Ausführungsform wenigstens ein einzelner Zahn 210 benachbart zu der Rotorschaufelspitze 141 positioniert, um eine Abdichtung des Spalts 149 zu ermöglichen. Insbesondere stellt die Dichtungsringanordnung 200 in der beispielhaften Ausführungsform eine Nachrüst- bzw. Aufrüsteinrichtung für Dampfturbinen 100 dar, die keine Dichtungsanordnungen für die Rotorspitze enthalten. Alternativ kann die Dichtungsringanordnung 200 in neu hergestellten Dampfturbinen 100 eingebaut sein. Eine lösbare Ankopplung jedes Dichtungssegmentes 202 an den äußeren Abschnitt 156 beseitigt im Wesentlichen die Notwendigkeit eines Austausches der gesamten Bling-Anordnung 152, wodurch der Spalt 149 in einer kosteneffizienteren Weise abgedichtet wird. Demgemäß wird ermöglicht, die Zeitdauer, während der die Dampfturbine 100 außer Betrieb ist, zu reduzieren. Außerdem ermöglicht eine lösbare Kopplung der Dichtungsringan ordnung 200 mit Bling-Anordnungen 152 jeder Stufe eine Reduktion der mit der Abdichtung des Spalts 149 verbundenen Kosten im Vergleich zu anderen Dampfturbinen, die die gesamte Bling-Anordnung 152 durch eine sich von dieser aus erstreckende integrale Dichtungserweiterung ersetzen müssen.
Jedes Dichtungssegment 202 ist in der beispielhaften Ausführungsform mit dem vorhandenen äußeren Abschnitt 156 unter Verwendung wenigstens eines einzelnen Befestigungsmittels 212 gekoppelt. Alternativ kann jedes Dichtungssegment 202 mit dem äußeren Abschnitt 156 unter Verwendung einer beliebigen Einrichtung lösbar gekoppelt sein, die dem Dichtungssegment 202 ermöglicht, in der hier beschriebenen Weise zu funktionieren. In der beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Befestigungsmittel 212 von jedem Dichtungssegment 202 weg und ist mit dem äußeren Abschnitt 156 verbunden. Insbesondere ist jedes Befestigungsmittel 212 in jedem Dichtungssegment 202 im Wesentlichen zentriert angeordnet. Jedes Dichtungssegment 202 ist von jedem benachbarten Dichtungssegment 202 längs des Umfangs in einem Abstand angeordnet, so dass ein Umfangsspalt 214 zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Dichtungssegmenten 202 definiert ist. Jeder Umfangsspalt 214 ermöglicht jedem Dichtungssegment 202, sich thermisch bedingt auszudehnen und zusammenzuziehen in Bezug auf wenigstens ein benachbartes Dichtungssegment 202, einen äußeren Abschnitt 156 und/oder den Zentralabschnitt des Körpers 208, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben ist.
Während eines Betriebs wird Dampf durch den Abschnitt 102 und insbesondere entlang des Dampfpfads 148 geleitet. Außerdem wird Dampf zu den Rotorlaufschaufeln 146 hin durch den Einlassleitapparat 136 und die Leitapparate 158 geleitet. Die Dichtungsringanordnung 200 und insbesondere der Zahn 210 er möglicht eine Reduktion der Dampfmenge, die an den Rotorschaufeln 146 vorbei und durch den Spalt 149 strömen kann. Insbesondere ermöglicht die Dichtungsringanordnung 200 eine Minderung von Dampfstromverlusten, indem der Spalt 149 im Wesentlichen abgedichtet wird. Infolgedessen wird die Dampfmenge, die über den Rotorschaufeln 146 strömen kann, wesentlich reduziert, was wiederum die Effizienz der Dampfturbine 100 steigert.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines HD-Abschnitts 102 einer Dampfturbine 100, die eine alternative Dichtungsringanordnung 300 enthält. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Dichtungsringanordnung 300. Komponenten der Dichtungsringanordnung 300, die den Komponenten der Dichtungsringanordnung 200 im Wesentlichen ähnlich sind, und gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtungsringanordnung 300 mit dem radial äußeren Abschnitt 156 jeder Bling-Anordnung 152 in jeder Turbinenstufe 147 lösbar gekoppelt. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtungsringanordnung 300 im Wesentlichen kreisringförmig und ist aus mehreren längs des Umfangs nebeneinander angeordneten Dichtungssegmenten 302 gebildet. Jedes Dichtungssegment 302 enthält ein erstes Ende 304, ein zweites Ende 306 und einen sich dazwischen erstreckenden Körper 308. Außerdem erstreckt sich wenigstens ein einzelner Zahn 310 radial nach innen von dem Dichtungssegment 302 aus. Insbesondere ist jedes Segment 302 in der beispielhaften Ausführungsform mit wenigstens einem Zahn 310 integral ausgebildet, so dass jedes Segment 302 eine Einzelkomponente bildet. Außerdem ist jedes Dichtungssegment 302 in der beispielhaften Ausführungsform aus einem im Wesentlichen abriebfesten Material ausgebildet. In dem Fall, dass die Rotorschaufelspitze 141 mit dem Dichtungssegment 302 in Berührung kommt, werden sich die Dichtungssegmente 302 folg lich verformen, um eine Verhinderung einer Beschädigung an der Rotorschaufel 146 zu ermöglichen.
In der beispielhaften Ausführungsform ist jedes Dichtungssegment 302 mit dem Oberteil 150 derart lösbar gekoppelt, dass jedes Segment 302 sich zwischen der Rotorschaufelspitze 141 und dem Trägeroberteil 150 erstreckt und dass dieser Zahn 310 benachbart zu der Rotorschaufelspitze 141 positioniert ist, um eine Abdichtung des Spalts 149 zu ermöglichen. Insbesondere ist die Dichtungsringanordnung 300 in der beispielhaften Ausführungsform eine Nachrüstung bzw. Aufrüstung für Dampfturbinen 100, die keine Rotorspitzenabdichtungsanordnungen enthalten. Alternativ kann die Dichtungsringanordnung 300 in neu gefertigten Dampfturbinen 100 installiert werden. Ein lösbares Koppeln jedes Dichtungssegmentes 302 mit dem Oberteil 150 ermöglicht es, die Notwendigkeit, die gesamte Bling-Anordnung 152 auszutauschen, im Wesentlichen zu eliminieren, was eine effizientere Abdichtung des Spalts 149 ermöglicht. Da die gesamte Bling-Anordnung nicht ersetzt wird, wird außerdem die Zeitdauer, in der die Dampfturbine 100 außer Betrieb ist, deutlich reduziert. Außerdem ermöglicht eine lösbare Kopplung der Dichtungsringanordnung 300 mit den Bling-Anordnungen 152 jeder Stufe eine Reduktion der mit der Abdichtung des Spalts 149 verbundenen Kosten im Vergleich zu Dampfturbinen, bei denen die gesamte Bling-Anordnung 152 durch eine von dieser vorragende integrale Dichtungserweiterung ersetzt werden muss.
Jedes Dichtungssegment 302 ist in der beispielhaften Ausführungsform mit dem Oberteil 150 unter Verwendung wenigstens eines einzelnen Bolzens 312 gekoppelt. Alternativ kann jedes Dichtungssegment 302 mit dem Oberteil 150 unter Verwendung jeder beliebigen Einrichtung lösbar gekoppelt sein, die dem Dichtungssegment 302 ermöglicht, in der hier beschriebenen Weise zu funktionieren. In der beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Bolzen 312 von jedem Dichtungssegment 302 weg, um eine Ankopplung des Segmentes 302 zu ermöglichen. Insbesondere ist jeder Bolzen 312 innerhalb jedes Dichtungssegmentes 302 im Wesentlichen zentriert angeordnet, und jedes Dichtungssegment 302 ist in Umfangsrichtung beabstandet in einer Entfernung von jedem benachbarten Dichtungssegment 302 weg angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Dichtungssegmenten 302 ein Umfangsspalt 314 gebildet ist. Der Umfangsspalt 314 ermöglicht jedem Dichtungssegment 302 sich wärmebedingt in Bezug auf wenigstens eines der benachbarten Dichtungssegmente 302, das Oberteil 150 und/oder den mittleren Abschnitt des Körpers 308 auszudehnen oder zusammenzuziehen, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben ist.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtungsringanordnung 300 in der Dampfturbine 100 als eine nachgerüstete Aufrüsteinrichtung eingebaut. Alternativ kann die Dichtungsringanordnung 300 in einer neu hergestellten Dampfturbine 100 eingebaut sein. Ein Verfahren zum Zusammenbau einer Dampfturbine mit einer Nachrüst-Dichtungsanordnung enthält die Bereitstellung einer Nachrüst-Dichtungsringanordnung 300. Das Verfahren enthält ferner ein Durchführen wenigstens eines Befestigungsmittels 312 durch den Körper 308 jedes Dichtungssegmentes 302. Das Verfahren enthält ferner ein Ankoppeln jedes Dichtungssegmentes 302 an eine Außenfläche einer stationären Komponente unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels 312.
Im Betrieb wird Dampf durch den Abschnitt 102 und insbesondere entlang des Dampfpfads 148 geleitet. Außerdem wird Dampf zu den Rotorlaufschaufeln 146 durch den Einlassleitapparat 136 und die Leitapparate 158 geleitet. Die Dichtungsringanordnung 300 und insbesondere der Zahn 310 ermöglicht eine Reduktion einer Dampfmenge, die an den Rotorschaufeln 146 vorbei und durch den Spalt 149 strömen kann. Insbesondere ermöglicht die Dichtungsringanordnung 300 eine Minderung von Dampfströmungsverlusten durch eine wesentliche Abdichtung des Spalts 149. Infolgedessen wird die Menge des Dampfs, der über den Rotorschaufeln 146 strömen kann, deutlich reduziert, was wiederum den Wirkungsgrad der Dampfturbine 100 erhöht.
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Zusammenbau einer Turbine geschaffen. Das Verfahren enthält die Bereitstellung einer Nachrüst-Dichtungsringanordnung, die mehrere einheitliche bogenförmige Ringsegmente enthält, die rings um eine Mittelachse der Ringanordnung längs des Umfangs im Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes der mehreren Ringsegmente enthält einen Körper und wenigstens einen integral ausgebildeten Zahn, der sich von dem Körper aus radial nach innen erstreckt. Das Verfahren enthält ferner ein Durchstecken wenigstens eines Befestigungsmittels durch den Körper jedes der mehreren Ringsegmente und ein lösbares Koppeln jedes der mehreren Ringsegmente mit einer Außenfläche einer stationären Komponente in der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels.
In einer Ausführungsform sind ein erstes Ringsegment und ein in Umfangsrichtung benachbartes zweites Ringsegment mit der Außenfläche der stationären Komponente derart gekoppelt, dass dazwischen ein Spalt definiert ist, der eine Wärmeausdehnung des ersten Ringsegmentes in Bezug auf das zweite Ringsegment ermöglicht. Ferner wird das wenigstens eine Befestigungsmittel in einer Ausführungsform unter einem Neigungswinkel und/oder parallel zu der Mittelachse des Ringsegmentes angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform wird das Befestigungsmittel durch einen Mittelabschnitt jedes Ringsegmentes hindurch geführt. Außerdem enthalten die mehreren Ringsegmente in einer Ausführungsform jeweils ein abriebbeständiges Material.
Vorstehend sind beispielhafte Ausführungsformen von Dichtungsringanordnungen in Einzelheiten beschrieben. Die Dichtungsringanordnungen sind nicht darauf beschränkt, mit der hier beschriebenen Dampfturbine eingesetzt zu werden, so dass die Dichtungsringanordnungen vielmehr unabhängig und gesondert von anderen hier beschriebenen Dampfturbinenkomponenten eingesetzt werden können. Außerdem ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der Dichtungsringanordnungen beschränkt, wie sie vorstehend im Detail beschrieben sind. Stattdessen können weitere Variationen der Dichtungsringanordnungen innerhalb des Rahmens und Schutzumfangs der Ansprüche verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen eine Reduktion der Dampfmenge, die an den Rotorschaufeln vorbei und durch einen Spalt einer Dampfturbine strömen kann. Insbesondere ermöglichen die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren eine Verringerung von Dampfströmungsverlusten, indem sie den Spalt wesentlich abdichten. Infolgedessen wird die Dampfmenge, die über den Rotorschaufeln strömen kann, deutlich reduziert, was wiederum den Wirkungsgrad der Dampfturbine steigert. Demgemäß wird ermöglicht, Kosten und/oder Zeit, die mit der Instandhaltung und/oder Reparatur der Dampfturbine im Zusammenhang stehen, zu reduzieren.
Während die Erfindung anhand verschiedener spezieller Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung in dem Rahmen und Schutzumfang der Ansprüche mit Modifikationen ausgeführt werden kann.
Es ist eine Dichtungsringanordnung 200, 300 zur Verwendung in einer Turbinenanlage 100 geschaffen. Die Dichtungsringan ordnung enthält mehrere einstückige bogenförmige Ringsegmente, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet rings um eine Mittelachse der Anordnung angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Ringsegmente einen Körper 208, 308 und wenigstens einen sich von diesem aus radial nach innen erstreckenden, integral ausgebildeten Zahn 210, 310 aufweist und wobei wenigstens ein Befestigungsmittel 212, 312 sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch erstreckt, wobei jedes der mehreren Ringsegmente mit einer Außenfläche einer stationären Komponente innerhalb der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels lösbar gekoppelt ist.

100: Dampfturbine, Dampfturbinenanlage
102: Hochdruckabschnitt (HD-Abschnitt)
104: Mitteldruckabschnitt (MD-Abschnitt)
106: Gehäuse
108: Oberes Halbglied, obere Hälfte
110: Unteres Halbglied, untere Hälfte
112: Mäntel
114: Oberes Halbglied
116: Unteres Halbglied
118: Zentraler Abschnitt
120: HD-Dampfeinlass
122: MD-Dampfeinlass
126: Achslager
128: Achslager
130: Dampfabdichtungsvorrichtung
132: Dichtungsvorrichtung
134: Abschnittstrenneinrichtung
136: Leitapparat am Einlass des HD-Abschnitts
138: Leitapparat am Einlass des MD-Abschnitts
140: Rotorwelle
141: Rotorschaufelspitze
142: Kanal
144: Packungsgehäuse
146: Rotorschaufeln
147: Turbinenstufe
148: Dampfpfad
149: Dichtungsspalt
150: Oberteil
152: Bling-Anordnung, beschaufelte Ringanordnung
156: Äußerer Abschnitt
158: Leitapparate
160: Radial innerer Abschnitt
200: Dichtungsringanordnung
202: Dichtungssegment
204: Erstes Ende
206: Zweites Ende
208: Körper
210: Zahn
212: Befestigungsmittel
214: Umfangsspalt
300: Dichtungsringanordnung
302: Dichtungssegment
304: Erstes Ende
306: Zweites Ende
308: Körper
310: Zahn
312: Befestigungsmittel
314: Umfangsspalt

Claims

Dichtungsringanordnung (200, 300) zur Verwendung in einer Turbine (100), wobei die Anordnung aufweist: mehrere einzelne bogenförmige Ringsegmente, die rings um eine Mittelachse der Anordnung in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Ringsegmente einen Körper (208, 308) und wenigstens einen sich von diesem aus radial nach innen erstreckenden, integral ausgebildeten Zahn (210, 310) aufweist; und wenigstens ein Befestigungsmittel (212, 312), das sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch erstreckt, wobei jedes der mehreren Ringsegmente mit einer Außenfläche einer stationären Komponente innerhalb der Turbine unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels lösbar gekoppelt ist.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 1, wobei ein erstes bogenförmiges Ringsegment und ein in Umfangsrichtung benachbartes zweites bogenförmiges Ringsegment mit der Außenfläche der stationären Komponente derart lösbar gekoppelt sind, dass dazwischen ein Spalt (214, 314) definiert ist.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 2, wobei der Spalt eine Wärmeausdehnung des ersten Ringsegmentes in Bezug auf das zweite Ringsegment ermöglicht.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Befestigungsmittel (212, 312) sich schräg durch das Ringsegment hindurch erstreckt.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Befestigungsmittel (212, 312) sich durch das Segment derart erstreckt, dass das Befestigungsmittel im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse des Ringsegmentes ausgerichtet ist.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Befestigungsmittel (212, 312) sich durch einen Mittelabschnitt jedes Ringsegmentes hindurch erstreckt.
Dichtungsringanordnung (200, 300) nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Ringsegmente ein abriebfestes Material aufweist.
Turbine (100), die aufweist: eine stationäre Komponente; und eine Dichtungsringanordnung (200, 300), die mit der stationären Komponente gekoppelt ist, wobei die Ringanordnung aufweist: mehrere einzelne bogenförmige Ringsegmente, die in Umfangsrichtung rings um eine Mittelachse der Anordnung im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Ringsegmente einen Körper und wenigstens einen sich von diesem aus radial nach innen erstreckenden, integral ausgebildeten Zahn (210, 310) aufweist; und wenigstens ein Befestigungsmittel (212, 312), das sich durch den Körper jedes der mehreren bogenförmigen Ringsegmente hindurch erstreckt, wobei jedes der mehreren Ringsegmente unter Verwendung des wenigstens einen Befestigungsmittels mit einer Außenfläche einer stationären Komponente in der Turbine lösbar gekoppelt ist.
Turbine (100) nach Anspruch 8, wobei ein erstes bogenförmiges Ringsegment und ein in Umfangsrichtung benachbartes zweites bogenförmiges Ringsegment mit der Außenfläche der stationären Komponente derart lösbar gekoppelt sind, dass dazwischen ein Spalt (214, 314) gebildet ist.
Turbine (100) nach Anspruch 8, wobei der Spalt (214, 314) eine Wärmeausdehnung des ersten Ringsegmentes in Bezug auf das zweite Ringsegment zulässt.