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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Turbinenanlangenkonstruktionen und insbesondere eine Traganordnung, die eine gleichmäßigere Wärmeausdehnung des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses erreicht, wodurch ein reduziertes Spiel an der Rotor/Gehäuse-Grenzstelle ermöglicht wird.
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In einigen derzeitigen Turbinenbauarten kann während des Turbinenbetriebs ein Spaltverschluss an dem „Verengungspunkt” zwischen dem Rotor und dem Turbinengehäuse in der Größenordnung von 254 μm aufgrund eines Unterschieds bei der vertikalen Ausdehnung der Rotorlagerträger (oder Lagerblöcke) und den Turbinengehäusearmträgern vorliegen. Ein vertikaler Anstieg und Abfall des Rotors infolge thermischer Ausdehnung und Kontraktion des Lagerblocks erfolgt relativ schnell (in weniger als einer Stunde), während der vertikale Anstieg und Abfall der Gehäusearme aufgrund der thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Gehäusetragstruktur relativ langsam ist (ungefähr 16 Stunden dauert, um vollständige Ausdehnung zu erzielen). In dieser Hinsicht haben sich Annahmen, dass die Rotorausdehnung und die Gehäuseausdehnung an Turbinenstützvorrichtungen im Wesentlichen gleich sind, da die Schmiermitteltemperaturen beide Ausdehnungen antreiben, als unzutreffend erwiesen.
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Jedes Millizoll an Spalt zwischen der Turbinenrotorstruktur und dem Turbinengehäuse verursacht einen erheblichen Leckageverlust und sich daraus ergebende Leistungs- und monetäre Verluste. Während es Versuche gab, gleichmäßigere Wärmewachstumscharakteristika bspw. zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu erzielen, um den Leckageverlust zu reduzieren, haben diese Versuche die erwünschten Ziele verfehlt.
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KURZE ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer beispielhaften aber nicht einschränkenden Ausführungsform gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stützvorrichtung zur Stützung eines Turbinenrotors und eines Turbinengehäuses geschaffen, die aufweist: einen Lagerblock, der ein Gehäuse enthält, das bogenförmige Lagerflächen umschließt, die mit dem Turbinenrotor in Eingriff bringbar sind; Turbinengehäusearmträger auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses, wobei jeder der Turbinengehäusearmträger eine horizontale und eine oder mehrere vertikale Oberflächen aufweist, die eingerichtet sind, um mit Tragarmen eines Turbinengehäuses in Eingriff zu stehen, das wenigstens einen Abschnitt der Turbine umgibt; und einen Kühl-/Heizkreislauf, der ein Wärmetauschermedium verwendet und eingerichtet ist, um gleichzeitig den Lagerblock und die Turbinengehäusearmträger zu kühlen oder zu erwärmen, um dadurch die unterschiedlichen Wärmewachstumseigenschaften des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses zu reduzieren.
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Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Stützvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen eine oder mehrere der folgenden:
Der Kühl-/Heizkreislauf kann eine Zuleitung zu der Stützvorrichtung, wenigstens eine Versorgungsleitung zu dem Lagerblock und wenigstens zwei Abzweigleitungen aufweisen, um einen Teil der Strömung in der Stützvorrichtung und der wenigstens einen Versorgungsleitung zu jedem der Turbinengehäusearmträger abzuzweigen.
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Jede der wenigstens zwei Abzweigleitungen kann mit einem internen Kreislauf in jedem der Gehäusearmträger verbunden sein, wobei der interne Kreislauf zur Kühlung oder Erwärmung der horizontalen und der einen oder der mehreren vertikalen Oberflächen eingerichtet ist.
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Der interne Kreislauf kann in einen ersten Unterkreislauf, der die horizontale Oberfläche kühlt oder erwärmt, und einen zweiten Unterkreislauf untergeteilt sein, der die eine oder die mehreren vertikalen Oberflächen kühlt oder erwärmt, wobei der erste und der zweite Unterkreislauf gesonderte Ablaufleitungen aufweisen.
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Der erste Unterkreislauf kann einen Durchgang aufweisen, der direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche liegt.
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Der zweite Unterkreislauf kann einen Durchgang direkt hinter der einen oder den mehreren vertikalen Oberflächen aufweisen. Dann kann der erste Unterkreislauf optional einen direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche liegenden Durchgang aufweisen.
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Der Kühl-/Heizkreislauf kann einen oder mehrere gekerbte Stopfen aufweisen, die in jeden der Turbinengehäusearmträger eingesetzt sind.
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Das Wärmetauschermedium weist vorzugsweise Dampf, Wasser oder Öl auf.
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Der Kreislauf enthält vorzugsweise Zu- und Ablaufleitungen aufweisen, wobei jede Zu- und Ablaufleitung ein überwachendes Thermoelement aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich kann jede Zu- und Ablaufleitung eine Strömungsmessblende aufweisen.
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In einem weiteren Aspekt ist eine Stützvorrichtung zur Stützung eines Turbinenrotors und eines Turbinengehäuses geschaffen, die aufweist: einen Lagerblock, der ein Gehäuse enthält, das bogenförmige Lagerflächen umschließt, die mit dem Turbinenrotor in Eingriff bringbar sind; Turbinengehäusearmträger auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses, wobei die Turbinengehäusearmträger jeweils eine horizontale und eine oder mehrere vertikale Oberflächen aufweisen, die eingerichtet sind, um mit Tragarmen eines Turbinengehäuses in Eingriff zu stehen, das wenigstens einen Abschnitt der Turbine umgibt; einen Kühl-/Heizkreislauf, der eingerichtet ist, um eine Flüssigkeit bereitzustellen, um gleichzeitig den Lagerblock und die Turbinengehäusearmtragblöcke zu kühlen oder zu erwärmen, um dadurch die unterschiedlichen Wärmewachstumseigenschaften des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses zu reduzieren; wobei der Kühl-/Heizkreislauf wenigstens zwei Abzweigleitungen enthält und wobei die wenigstens zwei Abzweigleitungen mit dem internen Kreislauf in jedem der Gehäusearmträger verbunden sind, wobei der interne Kreislauf eingerichtet ist, um die horizontale und die eine oder die mehreren vertikalen Oberflächen zu kühlen oder zu erwärmen.
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Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Stützvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt entsprechen denen des ersten Aspekts und umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden:
Die Stützvorrichtung enthält vorzugsweise einen optionalen Wärmetauscher, wo die Flüssigkeit in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer wärmeren Flüssigkeit strömt, um dadurch den Lagerblock und die Turbinengehäusearmtragblöcke zu erwärmen.
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Der interne Kreislauf kann in einen ersten Unterkreislauf, der die horizontale Oberfläche kühlt oder erwärmt, und einen zweiten Unterkreislauf, der die eine oder mehreren vertikalen Oberflächen kühlt oder erwärmt, aufgeteilt sein, wobei der erste und der zweite Unterkreislauf gesonderte Ablaufleitungen aufweisen.
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Der erste Unterkreislauf kann einen Durchgang direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche liegend aufweisen
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Der zweite Unterkreislauf kann einen Durchgang direkt hinter der einen oder den mehreren vertikalen Oberflächen aufweisen. Dann kann der erste Unterkreislauf optional einen Durchgang direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche liegend aufweisen.
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Die Stützvorrichtung kann ferner eine manuelle Absperrvorrichtung aufweisen, um den Fluss zu dem Heiz-/Kühlkreislauf zu unterbinden.
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Die Erfindung wird nun detailliert in Verbindung mit den nachstehen angegebenen Zeichnungen beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer herkömmlichen Nieder-/Mittel-/Hochdruckturbinenkonfiguration;
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2 zeigt eine Perspektivansicht einer vorderen Stützvorrichtung, die einen Rotorlagerblock und eine Gehäusearmtragstruktur für die in der 1 gezeigte Turbine enthält;
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3 zeigt einen Gehäusearmtragblock, der aus der 2 herausgelöst wurde;
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4 zeigt eine perspektivische Teilansicht, die die Weise veranschaulicht, in der die oberen und unteren Gehäusearme auf dem Gehäusearmtragblock aus 3 aufgesetzt sind;
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5 zeigt eine perspektivische Teilansicht der in 2 gezeigten Stützvorrichtung, wobei jedoch der obere Lagerabschnitt entfernt ist, um einen Teil des internen Kühlkreislaufs für die Stützvorrichtung zu veranschaulichen;
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6 zeigt eine perspektivische Teilansicht, die den Gehäusearmtragblock aus 3 und einen Kühlkreislauf enthaltend veranschaulicht, gemäß einer beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung;
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kühlkreislaufs, der aus dem in 6 veranschaulichten Block herausgelöst wurde;
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht der LPA-Stützvorrichtung, die aus der 1 entnommen wurde;
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gehäusearmtragblocks, der einen Kühlkreislauf aufweist, gemäß der beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform; und
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10 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer Stützvorrichtung und zwei Gehäusearmtragblöcken, die durch einen Kreislauf gekühlt werden, gemäß einer weiteren beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezug nehmend zuerst auf 1 ist eine Turbinenanlage 10 ausschnittsweise gezeigt, wobei unter anderen Komponenten ein(en) Hochdruck(HP)/Mitteldruck(IP)-Turbinenmantel oder -gehäuse 12 und eine vordere Rotor- und Gehäuse-Stützvorrichtung 14 angezeigt sind. Die Stützvorrichtung 14 trägt ein Ende des Turbinenrotors und ein Paar Tragarme, die einen Teil des äußeren Turbinengehäuses bilden. Eine LPA- oder Mittel-Stützvorrichtung 16 ist axial zwischen dem HP/IP-Gehäuse 12 und der oberen Niederdruck(LP)-Abgashaube 18 angeordnet, und eine dritte Stützvorrichtung 20 ist an dem gegenüberliegenden Ende der Abgashaube 18 gezeigt. In dieser bekannten Anordnung sind die Stützvorrichtungen 14, 16 und 18 typischerweise auf einem Betonfundament 22 gelagert und dienen als Lagerblöcke für den Turbinenrotor R, der sich axial durch das HP/IP-Gehäuse und die Abgashaube erstreckt, und als Stützen für das Turbinengehäuse 12. Man wird erkennen, dass eine oder mehrere zusätzliche Stützvorrichtungen verwendet werden können, um den Turbinenrotor/das Turbinengehäuse in jeder beliebigen gegebenen Turbinenanlage zu tragen, und die hierin enthaltene Erfindung ist nicht auf die hierin beschriebene und veranschaulichte Turbinenkonfiguration beschränkt. Zusätzlich müssen für die Zwecke dieser Erfindung verschiedene weitere Details des Turbinenverdichters, der Brennkammern und der Turbinenstufen nicht im Detail beschrieben werden. Die hierin enthaltene Offenbarung betrifft die Konstruktion der einen oder mehrerer Stützvorrichtungen, die den Turbinenrotor und den Turbinenmantel oder das Turbinengehäuse stützen.
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2 veranschaulicht die vordere Stützvorrichtung 14 in größeren Einzelheiten. Insbesondere weist die vordere Stützvorrichtung 14 ein oberes halbes Abdeckungsteil 26 und ein unteres Halbteil 28, die eine oder zwei ansonsten herkömmliche Traglager und in einigen Fällen ein Drucklager aufweisen. Der Rotor R ist in dem Lagerblock 24 zentriert und von diesem umschlossen gezeigt (siehe 5). Die Stützvorrichtung 14 enthält ferner Gehäusearmtragblöcke 30 und 32 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerblocks 24 auf, die den oberen und unteren Teil des HP/IP-Gehäuses 12 (1) aufnehmen, wie in Verbindung mit den 3 und 4 weiter erläutert. Da die Gehäusearmtragblöcke 30 und 32 zueinander spiegelverkehrt sind, wird lediglich der Gehäusearmtragblock 30 detailliert beschrieben. Jeder Tragblock 30 und 32 ist an dem unteren Halbteil 28 der Stützvorrichtung 14 fixiert.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 3 enthält der Gehäusearmtragblock 30 eine horizontal ausgerichtete Vertikallastplatte oder -unterlage 34 auf, die von einer darunter liegenden ersten horizontalen Tragfläche 35 getragen und eingerichtet ist, um einen oberen Gehäusearm 36 aufzunehmen, wie am besten in 4 gesehen werden kann. Gleichzeitig sind Axiallastplatten oder -unterlagen 38, 45 auf jeweiligen vertikal ausgerichteten Tragblockoberflächen 40 bzw. 47 neben einer zweiten horizontalen Oberfläche 46 abgestützt. Somit sind vertikale Oberflächen 40, 47 durch eine horizontale Oberfläche 49 voneinander getrennt. Erneut, und wie am besten in 4 gesehen werden kann, ist der Endabschnitt des unteren Gehäusearms 48 hackenförmig und ist an der geschraubten Verbindung des oberen Gehäusearms 36 angehängt. Man beachte, dass ein Zwischenraum vorhanden ist, um eine geringe axiale Bewegung (gewöhnlich lediglich einige wenige Tausendstel Zoll) in Richtung der Axiallastplatten 38 und 45 oder von diesen weg zu ermöglichen. Diese gleiche Anordnung ist auf der gegenüberliegenden Seite der Stützvorrichtung 14 in dem Gehäusearmtragblock 32 wiederholt, der den oberen Gehäusearm 52 (1 und 4) und den zugehörigen unteren Gehäusearm 48 (1 und 4) trägt.
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5–7 veranschaulichen die Weise, in der die Gehäusearmtragblöcke 30, 32 in einer beispielhaften aber nicht beschränkenden Ausführungsform gekühlt werden, wobei das gleiche Kühlöl verwendet wird, das dem Lagerblock 24 zugeführt wird. Da die Kühlkreisläufe für die Blöcke 30, 32 im Wesentlichen identisch sind, wird lediglich der zu dem Block 30 zugehörige Kreislauf detailliert beschrieben. Der Einfachheit halber ist der Kühlkreislauf, der in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben ist, in 7 klarer gezeigt, wo er aus der Gehäusearmtragstruktur herausgelöst ist.
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Unter Druck stehendes Schmieröl wird der vorderen Stützvorrichtung 14 und dem Lagerblock 24 mit Hilfe einer Schmiermittelversorgungsleitung 56 (5) zugeführt, die sich in zwei Abzweigleitungen 58, 60 aufteilt, die Öl zu dem Lagerblock 24 zuführen. Innerhalb der vorderen Stützvorrichtung 14 wird ein vorbestimmter Anteil des eingelassen Öls in jeden der Gehäusearmtragblöcke 30, 32 abgezweigt. Wie vorab erwähnt, liegt der Betrachtungsschwerpunkt hier auf dem Gehäusearmträger 30. Wie am besten in 6 ersichtlich, wird das abgezweigte eingelassene Öl dem Gehäusearmtragblock 30 zugeführt, und es sind interne Durchgänge innerhalb des Blocks ausgebildet, um das Öl durch die internen Durchgänge z. B. neben der Vertikallastplatte 34 und den Axiallastplatten 38, 45 strömen zu lassen. Insbesondere wird das Öl dem Gehäusearmtragblock 30 durch ein Zuleitungsrohr 62 zugeführt und es tritt in einen gewinkelten Durchgang 64 in Form eines gekerbten Stopfens hinein, der wiederum das Öl entlang und unterhalb der Vertikallastplattentragfläche 35 durch die Durchgänge 66, 68 zuführt. Das Öl fließt dann in einen zweiten, gewinkelten, gekerbten Stopfen 70 zu einem unteren seitlichen Durchgang 72 (7). Das Öl tritt dann in einen dritten, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten gekerbten Stopfen 74 hinein, der mit einem weiteren horizontalen Durchgang 76 verbunden ist, und tritt aus dem Gehäusearmtragblock 30 über ein Leitungsrohr 78 aus, das wiederum mit einer Ablaufleitung 80 verbunden ist. Man beachte, dass sich die Durchgänge 72, 76 entlang der und neben den vertikal ausgerichteten Tragblockflächen 42, 44 erstrecken, um diese Oberflächen und die jeweiligen Platten oder Unterlagen 38, 45 zu kühlen.
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Das Öl aus der Zuleitung 62 fließt auch durch das untere Ende des gewinkelten, gekerbten Stopfens 64 hindurch über ein Leitungsrohr 82 in einen zweiten Kreislauf hinein, der einem geschlossen Pfad durch den seitliche Durchgang 84, den horizontal ausgerichteten gekerbten Stopfen 86 und den seitlichen Durchgang 88 folgt und zu einer weiteren Ablaufleitung 90 führt. Der Durchgang 84 und der gekerbte Stopfen 86 leiten somit das Öl entlang und direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche 49.
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Aus der obigen Beschreibung ist es offensichtlich, dass das Schmieröl verwendet wird, um kritische Oberflächen der Gehäusearmtragblöcke, einschließlich der Platte oder Unterlage 34 und der darunterliegenden Oberfläche 42 sowie der Platten oder Unterlagen 38, 45 und der Barunterliegender Oberflächen 42, 44 und der horizontalen Oberfläche 49 direkt zu kühlen und um die Platte oder Unterlage 45 und die darunterliegende Oberfläche 47 indirekt zu kühlen. Auf diese Weise werden der Lagerblock 24 und die Gehäusearmtragblöcke 30, 32 bei relativ gleichmäßigeren Temperaturen gehalten, was somit zu gleichförmigeren Wärmewachstumseigenschaften beider Kompontenten führen.
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In der beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform, ist der Ablauf auf zwei Leitungen 80, 90 aufgeteilt, um die Länge der einzelnen Abläufe in dem Gehäusearmtragblock zu minimieren. Herstellungseffizienzen werden auch durch Verwendung von gekerbten Stopfen 64, 70, 74 und 86 erzielt, die die Bohrarbeit, insbesondere an ansonsten schwer zu erreichenden Orten innerhalb des Tragblocks, minimieren. Die gekerbten Stopfen sind einfach Blöcke, die mit nach innen weisenden Einkerbungen ausgebildet sind, die, wenn sie in Aussparrungen in den Tragblöcken eingesteckt sind, Durchgänge bilden. Ein Bohren von Ein- und Auslässen in dem Stopfen, um Zugang zu der Einkerbung zu erhalten, anstatt schwer zu erreichende Abschnitte in dem Tragblock selbst zu bohren, erleichtert die Herstellung der Tragblöcke enorm. Die gekerbten Stopfen 64, 70, 74 und 86 sind an die Gehäusetragblöcke 30 und 32 dichtgeschweißt, um eine externe Leckage zu verhindern, wenn das unter Druck stehende Öl entlang der internen Durchgänge fließt. Die Verwendung dieser Stopfen dient nicht nur dazu, die Anzahl von Bohrlöchern innerhalb der Tragblöcke 30 und 32 zu minimieren, sondern erhält auch die Festigkeit aufrecht und ermöglicht den Blöcken, die schweren Turbinengehäuselasten ausreichend zu tragen. Wie in den 7 und 9 gezeigt, sind die Rohrstopfen 65, 75, 77, 87 und 113, 117, 119, 133 und 135 bzw. 89 in den meisten der dichtgeschweißten gekerbten Stopfenteile installiert. Diese Rohrstopfen sind mit den verbindenden horizontalen Öldurchgängen ausgerichtet, um einen Zugang zu den Durchgängen während Wartungsunterbrechungen bereitzustellen, um eine visuelle und Boroskop-Inspektion durchzuführen und um diese von jeglichen Verunreinigungen zu befreien, die sich im Laufe vieler Monate des Turbinenbetriebs angesammelt haben.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Zuleitung 62 eine Leitung mit einem Durchmesser von ungefähr einem Zoll sein, die eine Flussrate erbringt, die viel kleiner ist als der erforderliche Durchfluss zu dem Turbinentraglager innerhalb der Stützvorrichtung 14. Das unter Druck stehende Lagersammleröl wird, wie in 5 gezeigt, zuerst dem Verteilerblock 91 für die Lagerölzufuhr innerhalb der Turbinenstützvorrichtung 14 entnommen. Der Ölkühlfluss des Gehäusetragblocks wird dann zu einem Handabsperrventil 93 gepumpt, das, wie in 6 gezeigt, an der Seitenwand der Turbinenstützvorrichtung 14 befestigt ist. Dieses Ventil wird für einen normalen Turbinenbetrieb normalerweise weit geöffnet belassen. Der Ölfluss stromabwärts von diesem Absperrventil wird dann aufgeteilt, um getrennt zu jedem Gehäusearmtragblock 30 und 32 zu fließen. Beispielsweise würde, wie in 6 gezeigt, eine Abzweigleitung über das Zuleitungsrohr 62 mit einem der Gehäusetragblöcke verbunden sein. Das Absperrventil 93 dient als eine Sicherheitsvorrichtung in dem höchst ungewöhnlichen Fall einer Ölleckage nach außen, die von den ölgekühlten Gehäusetragblöcken 30 und 32 oder von den Leitungen 62, 80 und 90, die mit diesen Blöcken verbunden sind, herrührt. Man beachte, dass jede Zu- und Ablaufleitung, die mit den Gehäusetragblöcken 30 und 32 verbunden ist, mit einem überwachenden Thermoelement 95 sowie einer Messblende 97 ausgestattet ist, um den Zufluss oder austretenden Ablauffluss zu steuern. Die Strömungsblende 97 in jeder der beiden Ablaufleitungen 80 und 90 dient dazu, sicherzustellen, dass die Öldurchgänge innerhalb jedes Gehäusetragblocks 30 und 32 voll mit (unter Druck stehendem) Öl gefüllt bleiben, um die Wärmeaufnahme des Flusses zu maximieren. Zusätzlich kann die Größe der Ablaufleitungsblende variiert werden, um die Temperatur und Wärmeaufnahme in den beiden gesonderten Wärmeaufnahmebereichen jedes Gehäusetragblocks 30 und 32 besser zu steuern, um den gesamten Kühlkreislauf weiter zu optimieren. Die Strömungsblende 97 in der Zuleitung 62 steuert die gesamte Zuflussrate zu den Gehäusetragblöcken 30 und 32. Diese Flussrate ist ausreichend hoch bemessen, um die Tragblöcke 30 und 32 ausreichend zu kühlen, aber nicht übermäßig hoch, um die gesamte Durchflusskapazität des Turbinenlagersammlers nicht zu vergeuden. Die Thermoelemente 95 ermöglichen eine Fernüberwachung der Temperatur des Öls, das in jeden Gehäusearmtragblock 30 und 32 hinein- und aus diesem herausfließt. Wir erwarten einen gewissen Temperaturanstieg des Ablauföls verglichen mit dem gekühlten Lagerzuflussöl, da Wärme von dem Öl innerhalb der Gehäusetragblöcke 30 und 32 aufgenommen wird. Sehr geringe Unterschiede bei den Zu- und Ablauftemperaturen des Öls aus den Öl gekühlten Blöcken können unzureichende Durchflussraten durch die Strömungsmessblende 97 oder eine mögliche Blockade innerhalb der Öldurchgänge der Blöcke anzeigen.
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Bezugnehmend nun auf die 8 und 9 wird ein ähnlicher Kühlkreislauf für die LPA (Turbinenstützvorrichtung neben der Niederdruckhaube ”A”) oder die Mittel-Stützvorrichtung 16 verwendet. Unter Bezug auf den Gehäusearmtragblock 92 gibt es insofern eine insgesamte Ähnlichkeit in dem Aufbau des Blocks verglichen mit der vorderen Stützvorrichtung 14, als dass der Gehäusearmtragblock 92 eine Vertikallastplattentragfläche 94 und Axiallastflächen 96, 97 aufweist. (Man beachte, dass die LPA-Stützvorrichtung 16, wie sie in 9 gezeigt ist, zu der in 1 Ausrichtung im Einbauzustand umgedreht ist). Zusätzlich ist eine Vertikallastplatte (ähnlich der Platte 34 in 3) in 9 nicht gezeigt, würde jedoch typischerweise auf der Vertikallastfläche 94 installiert sein. Der Gehäusearm (in 8 und 9 nicht gezeigt, aber mit 98 in 1 gekennzeichnet) wird auf der Vertikallastfläche 94 getragen. (Es sollte beachtet werden, dass der Gehäusearm der oberen Hälfte neben der Mittel-Stützvorrichtung 16, und in der 1 bei 98 angezeigt, ein integraler Bestandteil des ebenfalls in 1 gezeigten oberen HP-gehäuses 36 ist). Der in 9 gezeigte interne Kühlkreislauf ist demjenigen in 7 gezeigten ähnlich, aber in diesem Falle ist der Kreislauf so geführt, dass ein axiales Hebevorrichtungsloch 100, das durch den Tragblock 92 hindurchgeht, gemieden wird.
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Insbesondere wird das unter Druck stehende Schmieröl (oder ein anderes geeignetes Schmiermittel/Wärmetauschermedium, wie z. B. Dampf oder Wasser) der LPA-Stützvorrichtung 16 und den Lagerblöcken 102 mit Hilfe einer einzigen Schmiermittelzuleitung nicht (die Zu- und die Ablaufleitung sind im Wesentlichen bei 107 in 8 gezeigt). Wie in der vorab beschriebenen Ausführungsform, wird ein vorbestimmter Anteil des eingelassen Öls in jeden der Gehäusearmtragblöcke 92, 106 abgezweigt und, der Einfachheit halber, beschränkt sich die nachstehende Beschreibung auf den Gehäusearmtragblock 92, mit dem Verständnis, dass ein ähnlicher Kreislauf in dem gegenüberliegenden Gehäusearmtragblock 106 gefunden werden kann, wie in 8 ersichtlich. Ähnlich zu 6 wird ein weiteres Absperrventil verwendet und an der Seitenwand der Mittel-Stützvorrichtung 16 befestigt, bevor der Kühlfluss auf jeden Gehäusetragblock 92 und 106 aufgeteilt wird. Erneut ist jede Zulauf- und Ablaufleitung, die aus dem Gehäusetragblock 106 hervortritt, mit einer Strömungsmessblende und einem Thermoelement ausgestattet, ähnlich jenen, die in 6 (bei 97 bzw. 95) gezeigt sind. Unter besonderer Bezugnahme auf 9 wird Öl aus der Zuleitung zu dem Gehäusetragblock 92 über die Zuleitung 108 abgezweigt, und es tritt in einen gewinkelten Durchgang 110 hinein, der in einem gekerbten Stopfen 112 ausgebildet ist, der wiederum das Öl über einen seitlichen Durchgang 114 zu einem zweiten gewinkelten gekerbten Stopfen 116 und zu einem seitlichen Durchgang 118 liefert, der oberhalb des axialen Hebevorrichtungslochs 100 und neben der Tragfläche 94 eingerichtet ist. Das Öl fließt dann durch einen dritten gekerbten Stopfen 120 hindurch, der das Öl zu einem seitlichen Durchgang 122 befördert, der sich neben der vertikalen Tragfläche 96 unterhalb des Hebevorrichtungslochs 100 entlang erstreckt. Das Öl fließt dann durch einen vertikal ausgerichteten gekerbten Stopfen 124 zu einem weiteren seitlichen Durchgang 126, der sich ebenfalls entlang der Oberfläche 96 erstreckt, und tritt dann über das Leitungsrohr 128 aus, das mit einem der beiden Tragblockablässe verbunden ist. Gleichzeitig fließt ein weiterer vorbestimmter Anteil des durch die Zuleitung 108 fließenden Öls durch den ersten gekerbten Stopfen 112 und wird seitlich durch den Durchgang 130 in einen vierten horizontal ausgerichteten gekerbten Stopfen 132 gelenkt, der dann das Öl direkt unterhalb der horizontalen Oberfläche 134 durch den Durchgang 136 fließen lässt. Das Öl in diesem Teil des Kreislaufs tritt dann durch die Leitung 138 aus und verbindet sich mit dem zweiten der beiden Stützvorrichtungsableitungen. Auf diese Weise werden kritische Oberflächen des Gehäusearmtragblocks bei der gewünschten Temperatur gehalten, und die Wärmewachstumseigenschaften des Tragblocks (insbesondere in der vertikalen Richtung) stimmen enger mit jenen der Lagerblöcke 102 überein. Man beachte, dass die Rohrstopfen 113, 117, 119 125, 127, 133 und 135 auch in gekerbten Stopfen 112, 116, 124 und 132 installiert sind, um einen Wartungs- und Reinigungszugang zu den internen Durchgängen zu schaffen, die mit diesen gekerbten Stopfen verbunden sind, wie z. B. 122, 118 und 130.
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In einem Beispiel wird das Öl zuerst auf z. B. ungefähr 110°F erwärmt und beim Anlauf dem „kalten” Lagerblock und den Tragarmen zugeführt. Dies ermöglicht das Aufwärmen des Lagerblocks und der Tragarme in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise. Wenn die Turbine die Bedingungen eines stationären Zustands erreicht, kühlt das Schmieröl den Lagerblock und die Gehäusearmtragblöcke. Die Verwendung des gemeinsamen Wärmeaustauschmediums zur Kühlung der Gehäusearmtragblöcke kann das typische vertikale Wachstum der Gehäusearmtragblöcke von 25–30 Millizoll auf etwa 10 Millizoll reduzieren und somit dem vertikalen Wachstum des Turbinenrotors enger angenähert werden.
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10 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer dritten beispielhaften, aber nicht beschränkenden Ausführungsform, in der der Ölfluss zu den Gehäusearmtragblöcken 140, 142 vorgewärmt wird, indem das aus der Einlassverbindung (oder dem Verteilerblock) 144 abgezweigte Öl durch einen Wärmetauscher 146 geleitet wird, der an dem Boden 148 des Blocks angeordnet ist, so dass das Öl Wärme aus einigen Zoll Ablauföl an dem Boden des Tragblocks aufnehmen kann. Dies ist insbesondere beim Anlauf nützlich, so dass der Lagerblock und die Tragblöcke schneller auf die gewünschte Betriebstemperatur erwärmt werden können. Zu dieser Zeit kann das Öl unter Umgehung des Wärmetauschers 146 direkt zu Kühlzwecken geroutet werden.
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Durch die gleichzeitige Kühlung des Turbinenrotorlagerblocks und der Gehäusearmtragblöcke wird das unterschiedliche vertikale Wärmewachstum minimiert, und die vorstehend erwähnte Zeitdifferenz in Bezug auf Ausdehnungs- und Kontraktionszeiten des Turbinenrotors und der Msantel- oder Gehäusetragarme wird im Wesentlichen neutralisiert, so dass engere radiale Toleranzen zwischen dem Rotor und dem Gehäuse erhalten werden können. Es wird ferner erkannt, dass die Temperatur des Wärmeaustauschmediums überwacht werden kann, indem z. B. Thermoelemente mit integrierten Alarmvorrichtungen in den Abläufen verwendet werden, um Betreiber auf einen überhitzten Zustand warnend hinzuweisen. Zusätzlich können manuelle oder automatische Steuerungen verwendet werden, um die Zufuhr des Wärmeaustauschmediums/Schmieröls zu einigen oder zu allen Komponenten in jeder oder in mehreren der verschiedenen Stützvorrichtungen zu erhöhen oder zu verringern.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit der als die zur Zeit als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen enthalten soll, die in dem Rahmen und Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten ist.
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Eine Stützvorrichtung zur Stützung eines Turbinenrotors und eines Turbinengehäuses enthält einen Lagerblock, der ein Gehäuse enthält, das Lagerflächen umschließt, die mit dem Turbinenrotor in Eingriff bringbar sind. Die Turbinengehäusearmträger sind auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet, wobei die Turbinengehäusearmträger jeweils eine horizontale und eine oder mehrere vertikale Oberflächen aufweisen, die eingerichtet sind, um mit Tragarmen eines Turbinengehäuses in Eingriff zu stehen, das wenigstens einen Abschnitt der Turbine umgibt. Ein interner Kühl-/Heizkreislauf ist eingerichtet, um gleichzeitig den Lagerblock und die Turbinengehäusearmträger zu kühlen oder zu erwärmen, um dadurch die unterschiedlichen Wärmewachstumseigenschaften des Turbinenrotors und des Turbinengehäuses zu reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Turbinenanlage
- 12
- Mantel oder Gehäuse
- 14
- Stützvorrichtung
- 16
- LPA oder Mittel-Stützvorrichtung
- 18
- Abgashaube
- 20
- dritte Stützvorrichtung
- 22
- Betonfundament
- 24, 102
- Lagerblock obere Hälfte des Abdeckungsabschnitts
- 28
- Abschnitt der unteren Hälfte
- 30, 32, 92, 106
- Gehäusearmtragblöcke
- 34
- Vertikallastplatte oder -unterlage
- 35
- horizontale Tragfläche
- 36
- oberer Gehäusearm
- 38, 45
- Axiallastplatte oder -unterlagen
- 40, 47
- Tragblockflächen
- 46, 49
- horizontale Oberfläche
- 48
- unterer Gehäusearm
- 52
- oberer Gehäusearm
- 56
- Versorgungsleitung
- 58, 60
- Abzweigleitungen
- 62, 108
- Zuleitung
- 66, 68, 136
- Durchgänge
- 64, 70, 74, 86, 112, 116, 124, 132
- gekerbter Stopfen
- 72
- unterer seitlicher Durchgang
- 76
- horizontaler Durchgang
- 78, 82, 128
- Leitungsrohr
- 80, 90
- Ablaufleitung
- 84, 88, 118, 126, 130
- seitlicher Durchgang
- 65, 75, 77, 87 und 113, 117, 119, 127, 133 und 135
- Rohrtopfen
- 93
- Absperrventil
- 94
- Tragoberfläche
- 95
- Thermoelement
- 97
- Messblende
- 98
- Gehäusearm der oberen Hälfte
- 100
- Hebevorrichtungsloch
- 107
- Zulauf- und Ablaufleitungen
- 110
- gewinkelter Durchgang
- 114
- seitlicher Durchgang
- 134
- horizontale Oberfläche
- 138
- Leitungsrohr
- 140, 142
- Gehäusearmtragblöcke
- 144
- Einlassabzweigung oder Verteilerblock
- 146
- Wärmetauscher
- 148
- Boden
- R
- Turbinenrotor
