DE102015118381A1

DE102015118381A1 - Systeme und Verfahren zur Steuerung der Rotor-Stator-Abstände in einer Dampfturbine

Info

Publication number: DE102015118381A1
Application number: DE102015118381.1A
Authority: DE
Inventors: Xiaoqing Zheng; Edward Jay COOPER; Hemanth Kumar; Edward Arthur Dewhurst
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-04
Also published as: US9695705B2; CN205477775U; US20160123173A1

Abstract

Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge beruhen auf einer Erwärmung oder Abkühlung einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine, die den Stator der Dampfturbine trägt. Ein gezieltes Erwärmen oder Abkühlen der Gehäusetragestruktur ermöglicht es, dass die thermischen Wachstums-/Kontraktionsraten und -größen der Gehäusetragstruktur mit den thermischen Wachstums-/Kontraktionsraten und -größen einer Lagertragstruktur der Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge besser übereinstimmen. Infolgedessen kann der Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator der Dampfturbine bewahrt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Dampfturbinen enthalten ein Gehäuse, das funktioniert, um einen Dampf hohen Drucks und hoher Temperatur aufzunehmen und um die Düsen und Verkleidungen zu tragen, die den Dampf auf die effizienteste Weise wie nur möglich durch rotierende Schaufelblätter zu leiten, um ein maximales Drehmoment an der Welle zu erzeugen. Das Gehäuse enthält Tragarme, die sich von dem Gehäuse aus nach außen erstrecken. Die Gehäusearme ruhen auf einer Tragstruktur, die mit einer Struktur einstückig ist, die auch eine Stütze für den Turbinenrotor bietet und die dazu dient, andere zu einer Turbine zugehörige Bauteile und Instrumente aufzunehmen. Diese Struktur wird häufig als ein „Standard“ bezeichnet. Die Elemente des Statorabschnitts der Dampfturbine sind mit dem Gehäuse gekoppelt, womit der Statorabschnitt der Dampfturbine durch die Gehäusearmtragstruktur gestützt ist.
Der Rotor der Dampfturbine wird gewöhnlich durch Lager gelagert. Die Lager sind typischerweise innerhalb eines Lagergehäuses montiert, das von einer Lagertragstruktur getragen wird. Die Lagertragstruktur kann ein Teil des vorstehend erwähnten „Standards“ sein. Während die Lagertragstruktur mit dem Standard einstückig sein kann, ist sie mit der Gehäusetragstruktur nicht einstückig. Die Gehäusearmstrukturen und die Lagertragstrukturen sind während unterschiedlicher Betriebsstufen der Dampfturbine verschiedenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Während transienter Betriebsvorgänge, einschließlich, aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt, während der Anfahrt, Lastwechsel, Abschaltung und Abkühlungen, im Drehvorrichtungsbetrieb erfahren verschiedene Abschnitte der Dampfturbine und die Tragelemente Temperaturänderungen. Diese Temperaturänderungen können innerhalb der verschiedenen Teile der Dampfturbine und in ihrer Tragstruktur mit verschiedenen Raten auftreten, was zum differentiellen thermischen Wachstum der Dampfturbinenelemente und der Tragelemente führt.
Während der Anfahrvorgänge neigen die Lager und die Lagertragstruktur, die die Lager und den Rotor der Dampfturbine stützt, dazu, die Temperatur schneller als die Gehäusearmtragstruktur zu erhöhen. Dies findet zum Teil deshalb statt, weil sich die den Rotor lagernden Lager während des Anfahrens schnell erwärmen, da sie durch die sich ändernde Öltemperatur getrieben werden, mit der sie in dauerhaftem Kontakt stehen, und die in den Lagern erzeugte Wärme auf die Lagertragstruktur übertragen wird. Das Gehäuse und die Gehäuseartragstruktur, die mit dem Öl nicht in dauerhaftem Kontakt stehen, neigen hingegen dazu, sich langsamer zu erwärmen.
Ebenso kühlen die Lager gewöhnlich nach dem Herunterfahren schneller ab, weil die Temperatur der Ölversorgung verringert wird, während die Dampfturbine von einem Betrieb mit voller Drehzahl zu einem Betrieb mit Drehvorrichtungsdrehzahlen wechselt. Dagegen kühlt die Tragstruktur unterhalb der Gehäusearme im Allgemeinen sehr langsam ab, weil ihre Temperatur eher durch die Gehäusetemperatur und die Leitung dieser Wärme von den Gehäusearmen in die Struktur getrieben wird. Gehäusetemperaturen klingen sehr langsam ab. Und dies kann bewirken, dass die Lagertragstruktur nach dem Abschalten schneller als die Gehäusearmtragstruktur abkühlt.
Wenn es Unterschiedene bei der Rate gibt, mit der die Temperatur der Lagertragstruktur steigt oder sinkt, im Vergleich zu der Rate, mit der die Temperatur das Gehäusearmtragstruktur steigt und sinkt, können die Temperaturunterschiede zu Unterschieden bei der Rate oder der Größe der thermischen Ausdehnung und Kontraktion dieser beiden Elemente führen. Und Unterschiede bei der Rate oder der Größe der thermischen Ausdehnung oder Kontraktion, wie beispielsweise zwischen der Lagertragstruktur und der Gehäusearmtragstruktur, können Veränderungen der Größe des radialen Spaltabstands, der zwischen rotierenden und stationären Teilen verfügbar ist, hervorrufen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt, kann die Erfindung in einem System zur Steuerung eines Spaltabstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge verkörpert sein, wobei das System eine Gehäusetragstruktur enthält, die eingerichtet ist, um ein Gehäuse einer Dampfturbine zu stützen, wobei die Gehäusetragstruktur einen Hauptkörper, der eine Basis und eine obere Stütze enthält, die eingerichtet ist, um wenigstens einen Gehäusearm eines Gehäuses einer Dampfturbine zu stützen, und einen Innendurchgang aufweist, der zwischen einem Einlass und einem Auslass durch einen Innenraum des Hauptkörpers hindurch verläuft, wobei der Innendurchgang eingerichtet ist, um eine Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums zu leiten. Das System enthält ferner eine Kondensatzuführleitung, die mit dem Einlass des Innendurchgangs der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist, wobei die Kondensatzuführleitung ein Kondensat zuführt, das aus Dampf erzeugt wurde, der durch eine Dampfturbine hindurchgeströmt ist, die durch die Gehäusetragstruktur getragen wird. Das System enthält ferner ein Steuerventil, das eine Strömungsrate des Kondensats durch den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur wahlweise variiert.
In dem zuvor beschriebenen System kann der Innendurchgang einen Einlassverteiler, der mit dem Einlass wirkverbunden ist, einen Auslasssammler, der mit dem Auslass wirkverbunden ist, und mehrere Zweige aufweisen, die sich zwischen dem Einlassverteiler und dem Auslasssammler erstrecken.
Als eine Alternative kann der Innendurchgang einen Serpentinendurchgang aufweisen, der sich zwischen dem Einlass und dem Auslass durch den Hauptkörper erstreckt.
Das System einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner eine Kühlmediumzuführleitung, die mit dem Einlass des Innendurchgangs der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist, wobei die Kühlmediumzuführleitung dem Einlass ein Kühlmedium zuführt, und ein Steuerventil aufweisen, das eine Strömungsrate des Kühlmediums durch den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur wahlweise variiert.
In einem weiteren Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren zur Steuerung eines Spaltabstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge verkörpert sein. Das Verfahren weist ein Bestimmen, dass ein transienter Betriebsvorgang begonnen hat, und gezieltes Zuführen einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums zu einem Innendurchgang einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine auf, um ein kontrolliertes thermisches Wachstum oder eine kontrollierte thermische Kontraktion der Gehäusetragstruktur zu bewirken, wodurch ein Abstand zwischen einem Rotor und einem Stator der Dampfturbine gesteuert wird.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren kann der Schritt des gezielten Zuführens ein Zuführen einer Strömung von Kondensat aufweisen, das aus dem Dampf gebildet wird, der eine Dampfturbine verlassen hat.
Ferner kann, wenn der Bestimmungsschritt anzeigt, dass ein Anfahren der Dampfturbine begonnen hat, der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ein gezieltes Zuführen eines Kondensats aufweisen, das aus dem Dampf gebildet wird, der aus einer Dampfturbine in den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur hinein ausgetreten ist, um eine thermische Ausdehnung der Gehäusetragstruktur zu bewirken.
In einer Ausführungsform kann der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums das Empfangen eines Abstandssignals von einem Abstands- oder Näherungssensor der Dampfturbine und gezieltes Variieren der Strömung des Wärme- oder Kühlmediums basierend auf dem Abstandssignal aufweisen.
In dieser Ausführungsform kann der Schritt des Empfangens eines Abstandssignals ein Empfangen eines Abstandssignals aufweisen, das für eine Größe des Abstands zwischen einem Element, das mit dem Rotor gekoppelt ist, und einem Element, das mit dem Stator gekoppelt ist, kennzeichnend ist.
Zusätzlich oder als eine Alternative dazu, kann der Schritt des Empfangens eines Abstandssignals ein Empfangen eines Abstandssignals von einem Näherungssensor in einem Lagergehäuse eines mit dem Rotor der Dampfturbine gekoppelten Lagers aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ein Empfangen von Signalen von Sensoren für thermisches Wachstum, die für ein Ausmaß des thermischen Wachstums der Gehäusetragstruktur und ein Ausmaß des thermischen Wachstums einer Lagertragstruktur der Dampfturbine kennzeichnend sind, und gezieltes Variieren einer Strömung eines Wärmemediums aufweisen, das basierend auf den Signalen von den Sensoren für thermisches Wachstum in den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur hinein geliefert wird.
Außerdem kann die Strömung des Wärmemediums gezielt variiert werden, um zu bewirken, dass die Gehäusetragstruktur mit ungefähr derselben Rate thermisch wächst wie die Lagertragstruktur.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ein Empfangen von Signalen von Sensoren für thermisches Wachstum, die für ein Ausmaß der thermischen Kontraktion der Gehäusetragstruktur und ein Ausmaß der thermischen Kontraktion einer Lagertragstruktur kennzeichnend sind, und gezieltes Variieren einer Strömung eines Kühlmediums aufweisen, das basierend auf den Signalen von den Sensoren für thermisches Wachstum in den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur hinein geliefert wird.
Außerdem kann die Strömung des Kühlmediums gezielt variiert werden, um zu bewirken, dass die Gehäusetragstruktur mit ungefähr derselben Rate thermisch kontrahiert wie die Lagertragstruktur.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ein Empfangen von Signalen von Temperatursensoren, die für eine Temperatur der Gehäusetragstruktur und eine Temperatur einer Lagertragstruktur der Dampfturbine kennzeichnend sind, und gezieltes Variieren einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums aufweisen, das basierend auf den Signalen von den Temperatursensoren in den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur hinein geliefert wird.
Außerdem kann die Strömung des Wärme- oder Kühlmediums gezielt variiert werden, um zu bewirken, dass eine Temperatur der Gehäusetragstruktur mit einer Temperatur der Lagertragstruktur ungefähr übereinstimmt.
In einem weiteren Aspekt, kann die Erfindung in einem System zur Steuerung eines Spaltabstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge verkörpert sein, das Mittel zur Bestimmung, dass transiente Betriebsvorgänge begonnen haben, und Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums zu einem Innendurchgang einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine enthält, um ein kontrolliertes thermisches Wachstum oder eine kontrollierte thermische Kontraktion der Gehäusetragstruktur zu bewirken, wodurch ein Abstand zwischen einem Rotor und einem Stator der Dampfturbine gesteuert wird.
In dem zuvor erwähnten System können die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums eine Kondensatzuführleitung, die eine Strömung von Kondensat, das aus dem eine Dampfturbine verlassenden Dampf gebildet wird, und ein Kondensatsteuerventil aufweisen, das mit der Kondensatzuführleitung wirkverbunden ist und das eine Strömungsrate eines Kondensats steuert, das durch die Kondensatzuführleitung dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird.
Zusätzlich können die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ferner eine Kühlmediumzuführleitung, die mit dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist, die eine Strömung eines Kühlmediums zuführt, und ein Kühlmediumsteuerventil aufweisen, das mit der Kühlmediumzuführleitung wirkverbunden ist, das eine Strömungsrate eines Kühlmediums steuert, das durch die Kühlmediumzuführleitung dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird.
In einer Ausführungsform des Systems gemäß dem letztgenannten Aspekt können die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums eine Wärme- oder Kühlmediumzuführleitung, die eine Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zuführt, und ein Steuerventil aufweisen, das mit der Wärme- oder Kühlmediumzuführleitung wirkverbunden ist und das eine Strömungsrate des Wärme- oder Kühlmediums, das zu dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur geliefert wird, steuert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer Dampfturbine, die an einer Tragstruktur montiert ist;
2 ist eine Endansicht einer Dampfturbine, die an einer Tragstruktur montiert ist;
3 ist ein Diagramm, das darstellt, wie das thermische Wachstum einer Gehäusetragstruktur und einer Lagertragstruktur während eines transienten Betriebs variiert;
4 ist ein Diagramm, das darstellt, wie die thermische Kontraktion einer Gehäusetragstruktur und einer Lagertragstruktur während eines transienten Betriebs im Laufe der Zeit variiert;
5 ist ein Schaubild, das darstellt, wie eine Zuführung von Dampf oder Kondensat und eines Kühlmittels mit den Innendurchgängen einer Gehäusetragstruktur einer Dampfturbine gekoppelt ist;
6 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Dampfturbinen-Gehäusetragstruktur, die einen Innendurchgang enthält, der in der Lage ist, ein Wärme- und/oder Kühlmedium zu leiten;
7 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Dampfturbinen-Gehäusetragstruktur, die Innendurchgänge enthält, die in der Lage sind, ein Wärme- und/oder Kühlmedium zu leiten;
8 ist ein Diagramm, das darstellt, wie Dampf und/oder Kondensat aus zwei Dampfturbinen wahlweise kombiniert werden können, um eine Strömung von Dampf und/oder Kondensat zu erzeugen, die verwendet werden kann, um das thermische Wachstum / die thermische Kontraktion einer Gehäusetragstruktur zu steuern;
9 ist ein Blockdiagramm von Elementen eines Steuersystems, das ein Wärme- und/oder ein Kühlmedium einer Dampfturbinen-Gehäusetragstruktur zuführt, um eine thermische Ausdehnung oder Kontraktion der Gehäusetragstruktur zu steuern; und
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte eines Verfahrens zur gezielten Zuführung eines Wärmemediums zu einer Dampfturbinen-Gehäusetragstruktur, um Abstände innerhalb der Dampfturbine zu steuern, veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 und 2 liefern stark vereinfachte Schaubilder, wie eine Dampfturbine 100 innerhalb einer Anlage montiert ist. Wie in diesen Figuren gezeigt, enthält ein Gehäuse 110, das die Dampfturbine umhüllt, obere Gehäusearme 112 und/oder untere Gehäusearme 114. Die Gehäusearme sind an Gehäusearmtragstrukturen 120 montiert, die an jeder Seite des Gehäuses 110 angeordnet sind. In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich ein einziger oberer Gehäusearm 112 und ein einziger unterer Gehäusearm 114 von jeder Seite des Gehäuses 110 aus. In alternativen Ausführungsformen können jedoch mehrere Paare von oberen und unteren Gehäusearmen 112/114 auf jeder Seite des Gehäuses 110 vorgesehen sein. Jedes Paar von oberen und unteren Gehäusearmen 112/114 könnte durch dieselbe Gehäusearmtragstruktur gestützt sein, oder sie könnten durch gesonderte Gehäusearmtragstrukturen 120 gestützt sein. Die Elemente des Stators der Dampfturbine würden an dem Gehäuse 110 befestigt sein. Somit stützen die Gehäusearmtragstrukturen 120 einen Stator der Dampfturbine.
1 und 2 veranschaulichen ferner, dass die Rotorlager 130 den Rotor der Dampfturbine lagern. Wie ebenso dargestellt, werden die Lager 130 durch Lagertragstrukturen 140 gestützt. Der Rotor der Dampfturbine wird somit durch die Lagertragstrukturen 140 gestützt. Obwohl die in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform zwei Lager 130 enthält, die durch zwei entsprechende Lagertragstrukturen 140 getragen werden, könnten in alternativen Ausführungsformen mehr als zwei Lager und entsprechende Lagertragstrukturen vorgesehen sein.
Eine Dampfzuführleitung 150 liefert einen Hochdruckdampf, um die Dampfturbine anzutreiben. Eine Niederdruckdampfleitung 160 führt einen Niederdruckdampf oder ein Kondensat weg, nachdem der Hochdruckdampf durch die Dampfturbine hindurch geströmt ist.
In einer beliebigen gegebenen Ausführungsform könnte die Dampfturbine eine Hochdruckdampfturbine, eine Mitteldruckdampfturbine oder eine Niederdruckdampfturbine sein. In einigen Ausführungsformen können sowohl die Niederdruckdampfturbine als auch die Mitteldruckdampfturbine innerhalb einer einzigen Gehäusestruktur angeordnet sein. Gleichermaßen können sowohl die Mitteldruckdampfturbine als auch die Hochdruckdampfturbine innerhalb einer einzigen Gehäusestruktur angeordnet sein. Somit sollte die in 1 und 2 geschaffene Darstellung in keiner Weise als einschränkend betrachtet werden. In den vorstehenden und folgenden Beschreibungen sollte jede Bezugnahme auf eine Dampfturbine als auf eine Niederdruckdampfturbine, eine Mitteldruckdampfturbine, eine Hochdruckdampfturbine oder eine beliebige Kombination von diesen anwendbar betrachtet werden.
Wie vorstehend erläutert, würden während der Anfahrbetriebsvorgänge die Elemente der Dampfturbine und die Gehäuse- und Lagertragstrukturen alle allmählich einen Temperaturanstieg erfahren. Wie jedoch ebenso vorstehend bemerkt, findet der Anstieg der Temperatur der Lager 130 einer Dampfturbine gewöhnlich schnell statt. Und im Ergebnis neigt die Temperatur der Lagertragstrukturen 140 dazu, während des Anfahrens schnell zu steigen. Dagegen neigt das Gehäuse 110 der Dampfturbine, das mit dem Stator der Dampfturbine gekoppelt ist, dazu, einen langsameren Temperaturanstieg als die Lager 130 zu verzeichnen. Im Ergebnis neigt die Temperatur der Gehäusetragstrukturen 120 dazu, langsamer zu steigen als die Temperatur der Lagertragstrukturen 140.
Temperaturanstiege der Lagertragstrukturen 140 und der Gehäusetragstrukturen 120 bewirken entsprechende thermische Ausdehnung dieser Elemente. Weil die Temperaturen der Elemente sich jedoch mit unterschiedlichen Raten verändern, tritt das Ausmaß der thermischen Ausdehnung, die stattfindet, ebenso mit unterschiedlichen Raten auf.
3 zeigt den Grad oder das Ausmaß der thermischen Ausdehnung, die von den Lagertragstrukturen 140 und den Gehäusetragstrukturen 120 einer Dampfturbine während eines Anfahrvorgangs erfahren werden. Die mit der Bezugsnummer 300 gekennzeichnete Linie repräsentiert das Ausmaß der thermischen Ausdehnung der Lagertragstrukturen 140, die während eines Anfahrens auftritt. Die mit der Bezugsnummer 310 gekennzeichnete Linie repräsentiert das Ausmaß der thermischen Ausdehnung der Gehäusetragstrukturen, die während eines Anfahrens auftritt. Wie in 3 wiedergegeben, dehnen sich sowohl die Lagertragstrukturen 140 als auch die Gehäusetragstrukturen nach einer bestimmten Zeitspanne um ungefähr dasselbe Maß aus. Aber während des Anfahrvorgangs gibt es einen Zeitraum, in dem das Maß der thermischen Ausdehnung, die die Lagertragstrukturen 140 erfahren, wesentlich größer als das Ausmaß der thermischen Ausdehnung ist, die die Gehäusetragstrukturen 120 erfahren.
Die Unterschiede bei den Größen der thermischen Ausdehnung zwischen den Lagertragstrukturen 140 und den Gehäusetragstrukturen 120 können radiale Abstandsprobleme für die Dampfturbine hervorrufen. Im Wesentlichen wird während des Anfahrbetriebs der Rotor, der auf den Lagertragstrukturen 140 ruht, schneller nach oben angehoben als der Stator, der auf den Gehäusetragstrukturen 120 gestützt ist. Somit ist für eine bestimmte Zeitspanne die Mittellinie des Rotors zu der Mittellinie des Stators nicht richtig ausgerichtet.
Eine Möglichkeit, diesem Problem zu begegnen, besteht darin, sicherzustellen, dass alle radialen Abstände zwischen den Elementen des Rotors und den Elementen des Stators groß genug sind, um sicherzustellen, dass selbst während des Zeitraums, wenn der Unterschied bei der thermischen Ausdehnung zwischen den Lagertragstrukturen und den Gehäusetragstrukturen am größten ist, Elemente des Rotors nicht gegen entsprechende Elemente des Stators reiben werden. Bedauerlicherweise erfordert das Einbauen solcher Spiele in die Dampfturbine eine Einbuße an einiger Leistung. Ebenso können im Laufe der Zeit, wenn ein Verschleiß auftritt, die Abstände sich bis zu dem Punkt verringern, an dem Elemente des Rotors während der Anfahrvorgänge beginnen, gegen Elemente des Stators zu reiben.
Die gleichen Hauptprobleme existieren während Abschalt-/Abkühlvorgänge. 4 stellt das Ausmaß der thermischen Kontraktion, die für die Lagertragstrukturen 140 und die Gehäusetragstrukturen 120 der Dampfturbine während eines Abschalt-/Abkühlvorgangs auftritt, dar. Die mit der Bezugsnummer 410 gekennzeichnete Linie repräsentiert das Ausmaß der thermischen Kontraktion, die die Gehäusetragstrukturen 120 während einer Abschaltung/Abkühlung erfahren. Die mit der Bezugsnummer 400 gekennzeichnete Linie repräsentiert das Ausmaß der thermischen Kontraktion, die die Lagertragstrukturen 140 während einer Abschaltung/Abkühlung erfahren. Wie dargestellt, gibt es einen Zeitraum, in dem die thermische Kontraktion der Lagertragstrukturen 140 viel größer als die thermische Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 ist. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass sich während der Abschaltung der Rotor schneller als der Stator senkt, was alle dieselben Arten von radialen Abstandsproblemen bewirkt, wie sie vorstehend in Verbindung mit den Anfahrvorgängen beschrieben sind.
5 zeigt ein System, das verwendet werden kann, um darin zu unterstützen, passende Abstände zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Vorgänge, wie z.B. Anfahr- und Abschaltvorgänge, aufrechtzuerhalten. Dieses System enthält Elemente, die entworfen sind, um eine kontrollierte thermische Ausdehnung und Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 während transienter Zeiträume zu erzielen. Das Ziel besteht darin, das Ausmaß oder die Rate der thermischen Ausdehnung, die die Gehäusetragstrukturen 120 erfahren, näher an das Ausmaß oder die Rate der thermischen Ausdehnung, die die Lagertragstrukturen 140 erfahren, anzupassen. Als ein Ergebnis werden das Gehäuse 110 und der Stator der Dampfturbine mit Raten, die mit jenen der Lager und des Rotors der Dampfturbine enger übereinstimmen, während des Anfahrens nach oben und während des Abschaltens nach unten bewegt, wodurch die radialen Abstände zwischen dem Rotor und dem Stator besser bewahrt werden.
Wie in 5 dargestellt, erstreckt sich ein Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 von dem Gehäuse 110 der Dampfturbine aus. Das Zuführrohr 510 befördert Dampf und/oder Kondensat, der bzw. das eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, um die Gehäusetragstrukturen 120 während eines Anfahrvorgangs zur Erzielung einer kontrollierten thermischen Ausdehnung der Gehäusetragstrukturen effektiv zu erwärmen.
Das Medium, das durch das Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 zugeführt wird, könnte Dampf sein, oder es könnte ein Kondensat sein, oder es könnte ein Gemisch aus beiden sein. In einigen Ausführungsformen kann der Dampf in dem Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 auch aus einer anderen Quelle oder aus anderen Quellen als aus dem Inneren des Gehäuses 110 der Turbine bereitgestellt werden. Somit muss in einigen Ausführungsformen das Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 nicht, wie in 5 gezeigt, innerhalb des Gehäuses 110 seinen Anfang haben.
Das System enthält auch ein Wärmemediumzuführrohr 514, das zu einem Einlass 518 an der Gehäusetragstruktur 120 führt. Ein Wärmemediumsteuerventil 512 ist an dem Wärmemediumzuführrohr 514 vorgesehen, um eine Strömungsrate des Wärmemediums, das durch das Wärmemediumzuführrohr 514 dem Einlass 518 zugeführt wird, zu steuern.
6 und 7 sind Querschnittsansichten, die das Innere der zwei alternativen Ausführungsformen der Gehäusetragstrukturen 120 veranschaulichen. In der in 6 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein serpentinenförmiger Innendurchgang 545 zwischen dem Einlass 518 und einem Auslass 540. In der in 7 dargestellten Ausführungsform ist der Einlass 518 mit einem Einlassverteiler 547 gekoppelt, und der Auslass 540 ist mit einem Auslasssammler 549 gekoppelt. Mehrere Zweige 555 erstrecken sich zwischen dem Einlassverteiler 547 und dem Auslasssammler 549.
Die in 7 dargestellte Ausführungsform kann einfacher herzustellen sein, da eine Reihe von geraden Löchern in die Gehäusetragstruktur 120 gebohrt werden könnte, um den Einlassverteiler 547, den Auslasssammler 549 und die Zweige 555 auszubilden. Die Zweige 555 könnten durch Bohren von geraden Löchern nach oben von der Unterseite der Gehäusetragstruktur 120 aus und durch anschließendes Verstopfen der Abschnitte der Löcher an der Unterseite der Gehäusetragstruktur 120, die sich unterhalb des Auslasssammlers 549 erstrecken, erzeugt werden.
Selbstverständlich könnte(n) in alternativen Ausführungsformen der Innendurchgang oder die Innendurchgänge, die innerhalb der Gehäusetragstrukturen 120 angeordnet sind und die sich zwischen dem Einlass 518 und dem Auslass 540 erstrecken, vielfältige andere Formen aufweisen.
Wenn eine Gehäusetragstruktur 120, wie in den 6 und 7 dargestellt, mit den anderen in 5 dargestellten Elementen gekoppelt wird, ist es möglich, eine Strömung eines Wärmemediums in Form eines kondensierten Dampfes in die Innendurchgänge in der Gehäusetragstruktur 120 hinein zu befördern. Das den Auslass 540 verlassende Kondensat könnte in einen Dampfregenerationskreis zurückgeleitet werden, um bei der Dampfturbine wiederverwendet zu werden, oder das Kondensat könnte zu einem Abfluss geleitet werden.
Ein System, wie es in 5 dargestellt ist, stellt ein einfaches Mittel bereit, um die Gehäusetragstruktur 120 zu veranlassen, sich gemeinsam mit den Lagertragstrukturen 140 rasch zu erwärmen. Somit kann die thermische Ausdehnung der Gehäusetragstrukturen näher an die thermische Ausdehnung der Lagertragstrukturen während transienter Zeiträume angepasst werden, wenn die Temperaturen beider Träger steigen. Das Wärmemediumsteuerventil 512 wird verwendet, um zur Steuerung der Rate der thermischen Ausdehnung der Gehäusetragstruktur 120 die Strömungsrate des Kondensats in die Gehäusetragstruktur 120 hinein zu steuern.
Obwohl die in 5 dargestellte Ausführungsform eine Wärmemediumzuführleitung 514 zeigt, die mit einem Wärme-/Kondensatzuführrohr 510 gekoppelt ist, könnte in alternativen Ausführungsformen ein alternatives Wärmemedium aus einer Wärmemediumversorgung verwendet werden. Wenn ein alternatives Wärmemedium verwendet wird, kann der Auslass 540 mit der Wärmemediumversorgung zurückgekoppelt sein, so dass das Wärmemedium in Umlauf gebracht werden kann.
5 stellt auch dar, dass eine Kühlmittelversorgung 520 dem Einlass 518 der Gehäusetragstruktur 120 über eine Kühlmediumzuführleitung 516 ein Kühlmedium zuführt. Ein Kühlmediumsteuerventil 522 ist mit der Kühlmediumzuführleitung 516 wirkverbunden, um die Strömung des zu dem Einlass 518 gelieferten Kühlmediums zu steuern. In einigen Ausführungsformen könnte das Kühlmedium einfach Leitungswasser sein, das mit einer Raumtemperatur zugeführt wird. Wenn Wasser als das Kühlmedium verwendet wird, könnte das den Auslass 540 der Gehäusetragstrukturen 120 verlassende Wasser einfach in einen Abfluss geleitet werden.
In alternativen Ausführungsformen könnte ein anderes Kühlmedium verwendet werden. Wenn ein alternatives Kühlmedium aus einer Kühlmittelversorgung verwendet wird, um die Gehäusetragstruktur 120 zu kühlen, kann das den Auslass 540 verlassende Kühlmedium zurückgeleitet werden, so dass das Kühlmedium erneut in Umlauf gebracht werden kann.
In einigen Ausführungsformen könnte ein Gemisch aus einem Kühlmittel aus der Kühlmittelversorgung 520 und einem Kondensat aus dem Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 in den Einlass 518 der Gehäusetragstruktur 120 eingeleitet werden. Die Steuerventile 512, 522 würden wahlweise geöffnet und geschlossen werden, um das Gemisch, das in den Einlass 518 eingeführt wird, gezielt zu variieren. Dies kann eine große Kontrolle über die Temperatur und die Strömungsrate des Mediums ermöglichen, das durch die Gehäusetragstruktur 120 strömt, um die thermische Ausdehnung der Gehäusetragstruktur 120 sorgfältig zu steuern.
Temperatursensoren können an den Gehäusearmträgern und den Lagerträgern montiert sein, um darin zu unterstützen, die Temperatur dieser Elemente zu überwachen.
Während Abschaltvorgänge könnte das Kühlmedium aus der Kühlmittelversorgung 520 verwendet werden, um die Gehäusetragstruktur 120 zu kühlen. Durch gezieltes Variieren der Strömungsrate des Kühlmediums kann man, unter Verwendung des Kühlmediumsteuerventils 522, die Rate steuern, mit der die Gehäusetragstruktur eine thermische Kontraktion erfährt. Somit kann die Rate der thermischen Kontraktion der Gehäusetragstruktur 120 mit der Rate der thermischen Kontraktion der Lagertragstrukturen 140 in Übereinstimmung gebracht werden, so dass die Abstände zwischen dem Rotor und dem Stator während der Abschaltvorgänge gewahrt werden.
Wenn, wie in den 6 und 7 dargestellt, eine Gehäusetragstruktur 120 mit den anderen in den Ausführungsformen in 5 dargestellten Elementen gekoppelt ist, ist es möglich, eine Strömung eines Wärme-/Kühlmediums in die Innendurchgänge hinein innerhalb der Gehäusetragstruktur 120 während aller Betriebszeiträume zuzuführen, einschließlich, aber nicht notwendiger darauf beschränkt, während des Anfahrens, Zeiträume des kommerziellen Betriebs unter variierenden Lastniveaus, der Abschaltungen, Ausreißern, Verlangsamungen und Zeiträumen des Abkühlens mit oder ohne Drehvorrichtungsbetrieb. In Ausführungsformen, die Strömungssteuerventile 512, 522 enthalten, kann das gezielte Variieren der Öffnung der Steuerventile die Menge des Wärme-/Kühlmediums, das dem Einlass 518 der Gehäusetragstruktur 120 zugeführt wird, und somit die Rate, mit der sich die Gehäusetragstruktur thermisch ausdehnt/zusammenzieht, variieren. Die Rate der thermischen Ausdehnung/Kontraktion der Gehäusetragstruktur 120 kann dann angepasst werden, um während transienter Vorgänge mit der Rate der thermischen Ausdehnung/Kontraktion der Lagertragstrukturen 140 übereinzustimmen.
8 veranschaulicht, dass der Dampf / das Kondensat, der bzw. das aus zwei oder mehreren Dampfturbinen austritt, kombiniert werden könnte, um den Dampf / das Kondensat zu erzeugen, der bzw. das in dem in 5 dargestellten System schließlich in das Dampf-/Kondensatzuführrohr 510 hinein geliefert wird. 8 zeigt eine Mitteldruckdampfturbine 620 und eine Niederdruckdampfturbine 630. Dampf aus einer Dampfzuführleitung 610 wird in die Mitteldruckdampfturbine 620 geliefert. Ein Teil des Dampfes, der aus der Mitteldruckdampfturbine 620 austritt, wird in eine erste Dampf-/Kondensatzuführleitung 622 geleitet, und der Rest des Dampfes, der aus der Mitteldruckdampfturbine 620 austritt, wird in die Niederdruckdampfturbine 630 geleitet. Ein Teil des Dampfes/Kondensats, der bzw. das die Niederdruckdampfturbine 630 verlässt, wird in eine Regenerationsleitung 634 geleitet, die den Dampf und/oder das Kondensat zurück zu einem Dampfregenerationsprozess führt. Der Rest des Dampfes und/oder des Kondensats, der bzw. das die Niederdruckdampfturbine 630 verlässt, wird in eine zweite Dampf-/Kondensatzuführleitung 632 geleitet.
Die erste Dampf-/Kondensatzuführleitung 622 und die zweite Dampf-/Kondensatzuführleitung 632 sind mit einem Steuerventil 640 gekoppelt, das den Dampf/das Kondensat wahlweise vermischt und das Gemisch in das Dampf-/Kondesatzuführrohr 510 zuführt. Wie vorstehend beschrieben, wird das Kondensat, das aus dem Dampf/Kondensat in dem Dampf-/Kondesatzuführrohr 510 resultiert, dann wahlweise in eine Gehäusetragstruktur 120 eingeleitet, um die thermische Ausdehnung der Gehäusetragstruktur 120 zu steuern. Das Steuerventil 640 kann die relativen Mengen der zwei verschiedenen Dämpfe/Kondensate steuern, um die Temperatur des Dampfes/ Kondensats in dem Dampf-/Kondesatzuführrohr 510 zu steuern. Selbstverständlich könnten gesonderte Steuerventile, eines in jeder Leitung 622 und 632, anstatt eines einzigen Steuerventils 640 vorgesehen sein.
9 stellt Elemente eines Gesamtsystems dar, das verwendet werden würde, um die thermische Ausdehnung und Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 während transienter Zeiträume zu steuern. Wie darin gezeigt, enthält das System eine Steuereinheit 902 für thermisches Wachstum der Gehäuseträger, die mit einem Wärmemediumsteuerventil 904 und einem Kühlmediumsteuerventil 906 wirkverbunden ist.
In einigen Ausführungsformen würde die Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum das Wärmemediumsteuerventil 904 und das Kühlmediumsteuerventil 906 basierend auf vorbestimmten Profilen oder Plänen gezielt steuern, um die Strömung des Wärmemediums oder des Kühlmediums durch die Innendurchgänge der Gehäusetragstrukturen 120 gezielt zu steuern. Dies würde durchgeführt werden, um die thermische Ausdehnung und Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 mit der thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Lagertragstrukturen 140 in Übereinstimmung zu bringen. Die vorbestimmten Profile oder Pläne könnten auf experimentellen Wege erarbeitet werden.
In alternativen Ausführungsformen kann das System einen oder mehrere Abstandssensoren 908 enthalten, die mit der Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum wirkverbunden sind. Die Abstandssensoren 908 könnten einen oder mehrere Spaltabstände zwischen Elementen des Rotors und Elementen des Stators erfassen. Alternativ könnten die Abstandssensoren 908 einen Abstand in einem oder mehreren Lagern der Dampfturbine erfassen. Signale, die für den erfassten Abstand (die erfassten Abstände) kennzeichnend sind, würden der Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum zugeführt werden, und die Sensorsignale würden verwendet werden, um zu bestimmen, wie das Wärmemediumsteuerventil 904 und das Kühlmediumsteuerventil 906 zur Steuerung der thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 gesteuert werden sollen.
In anderen Ausführungsformen könnten Sensoren für thermisches Wachstum 910 an den Lagertragstrukturen 140 und möglicherweise auch an den Gehäusetragstrukturen 120 vorgesehen sein. Signale von den Sensoren für thermisches Wachstum 910 würden den Grad oder das Ausmaß des thermischen Wachstums dieser Elemente und/oder möglicherweise eine Änderungsrate des thermischen Wachstums, die diese Elemente erfahren, anzeigen. Diese Informationen würden von der Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum verwendet werden, um zur Steuerung des thermischen Wachstums oder der thermischen Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 das Wärmemediumsteuerventil 904 und das Kühlmediumsteuerventil 906 zu steuern.
In noch anderen Ausführungsformen könnten Temperatursensoren 912 an den Lagertragstrukturen 140 und möglicherweise auch an den Gehäusetragstrukturen 120 vorgesehen sein. Signale von den Temperatursensoren 912 würden die Temperaturen dieser Elemente und/oder möglicherweise eine Änderungsrate der Temperatur, die diese Elemente erfahren, anzeigen. Diese Informationen würden von der Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum verwendet werden, um zur Steuerung des thermischen Wachstums oder der thermischen Kontraktion der Gehäusetragstrukturen 120 das Wärmemediumsteuerventil 904 und das Kühlmediumsteuerventil 906 zu steuern.
In Ausführungsformen, in denen die Dampfausgabe aus zwei oder mehreren Dampfturbinen verwendet wird, um eine Gehäusetragstruktur 120 zu erwärmen oder/oder zu kühlen, könnte die Steuereinheit 902 für thermisches Gehäuseträgerwachstum mit einem Dampfquellensteuerventil 905 gekoppelt sein, um die relativen Mengen des aus jeder der Dampfquellen verwendeten Dampfes zu steuern. Das in 9 dargestellte Dampfquellensteuerventil 905 könnte dem in 8 dargestellten Steuerventil 640 entsprechen.
10 veranschaulicht Schritte eines Verfahrens zur Steuerung des thermischen Wachstums von Gehäusetragstrukturen einer Dampfturbine, um während eines Anfahrbetriebs gewünschte Abstände zwischen dem Rotor und dem Stator der Dampfturbine zu bewahren. Das Verfahren würde von den Systemen, wie sie in 5–8 dargestellt sind, Gebrauch machen.
Das Verfahren beginnt im Schritt S1002, in dem das System beginnt, eine Strömung eines Wärmemediums dem Innendurchgang von Gehäusetragstrukturen zuzuführen. Als Nächstes würde im Schritt S1004 eine Steuereinheit für thermisches Gehäuseträgerwachstum eines oder mehrere von einem Abstand in der Dampfturbine, einer Temperaturdifferenz zwischen den Gehäusetragstrukturen und den Lagertragstrukturen und einem Unterschied des thermischen Wachstums zwischen den Gehäusetragstrukturen und den Lagertragstrukturen erfassen. Diese Informationen würden von Sensoren, wie vorstehend beschrieben, erlangt werden.
Als Nächstes würde im Schritt S1006 basierend auf den im Schritt S1004 erlangten Informationen die Strömungsrate des Wärmemediums gezielt gesteuert werden, um die thermische Ausdehnung der Gehäusetragstrukturen derart zu steuern, dass sie sich der thermischen Ausdehnung der Lagertragstrukturen annähert. Dann würde im Schritt S1008 eine Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob ein stationärer Betriebszustand erreicht worden ist. Dies würde hauptsächlich eine Überprüfung der von den Sensoren gelieferten Informationen bedeuten, um zu bestimmen, ob die Lagertragstrukturen und/oder die Gehäusetragstrukturen aufgehört haben, ihre Temperaturen zu ändern, oder aufgehört haben, sich auszudehnen. Wenn nicht, springt das Verfahren zurück zum Schritt S1004. Wenn ja, schreitet das Verfahren zum Schritt S1010 voran, und die Strömung des Wärmemediums in die Gehäusetragstrukturen hinein wird gestoppt.
Ein ähnlicher Prozess würde verwendet werden, um während eines Abschaltbetriebs die Strömung eines Kühlfluids in die Gehäusetragstrukturen hinein zu steuern, um die thermische Kontraktion der Gehäusetragstrukturen an die thermische Kontraktion der Lagertragstrukturen anzupassen.
Während die Erfindung in Verbindung mit dem erläutert wurde, was momentan als die praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu bestimmt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnung zu umfassen, die innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge beruhen auf einer Erwärmung oder Abkühlung einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine, die den Stator der Dampfturbine trägt. Ein gezieltes Erwärmen oder Abkühlen der Gehäusetragestruktur ermöglicht es, dass die thermischen Wachstums-/Kontraktionsraten und -größen der Gehäusetragstruktur mit den thermischen Wachstums-/Kontraktionsraten und -größen einer Lagertragstruktur der Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge besser übereinstimmen. Infolgedessen kann der Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator der Dampfturbine bewahrt werden.
Bezugszeichenliste

110: Gehäuse
112: obere Gehäusearme
114: untere Gehäusearme
120: Tragstrukturen
130: Rotorlager
140: Tragstrukturen
130: zwei Lager
150: Zuführleitung
160: Dampfleitung
300, 310: thermische Ausdehnung
410, 400: thermische Kontraktion
510, 514: Zuführrohr
518: Einlass
512, 522: Steuerventil
545: Innendurchgang
540: Auslass
547: Einlassverteiler
549: Auslasssammler
555: Zweige
520: Kühlmittelversorgung
516, 610, 622, 632: Zuführleitung
620, 630: Dampfturbine
634: Regenerationsleitung
640, 904, 906, 905: Steuerventil
902: Steuereinheit
908: Abstandssensoren
910: Wachstumssensoren
912: Temperatursensoren

Claims

System zur Steuerung eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge, das aufweist: eine Gehäusetragstruktur, die eingerichtet ist, um ein Gehäuse einer Dampfturbine zu tragen, wobei die Gehäusetragstruktur enthält: einen Hauptkörper, der eine Basis und eine obere Stütze aufweist, die eingerichtet ist, um wenigstens einen Gehäusearm eines Gehäuses einer Dampfturbine zu stützen; und einen Innendurchgang, der zwischen einem Einlass und einem Auslass durch ein Inneres des Hauptkörpers hindurchführt, wobei der Innendurchgang eingerichtet ist, um eine Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums zu leiten; eine Mediumzuführleitung, die mit einem Einlass des Innendurchgangs der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist, wobei die Mediumzuführleitung ein Kondensat zuführt, das aus Dampf erzeugt wurde, welcher durch die Dampfturbine hindurchgeströmt ist; und ein Steuerventil, das eine Strömungsrate des Kondensats durch den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur wahlweise variiert.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Innendurchgang aufweist: einen Einlassverteiler, der mit dem Einlass wirkverbunden ist; einen Auslasssammler, der mit dem Auslass wirkverbunden ist; und mehrere Zweige, die sich zwischen dem Einlassverteiler und dem Auslasssammler erstrecken.
System gemäß Anspruch 1, wobei der Innendurchgang einen serpentinenförmigen Durchgang aufweist, der sich zwischen dem Einlass und dem Auslass durch den Hauptkörper erstreckt.
System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–3, das ferner aufweist: eine Kühlmediumzuführleitung, die mit dem Einlass des Innendurchgangs der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist, wobei die Kühlmediumzuführleitung dem Einlass ein Kühlmedium zuführt; und ein Steuerventil, das eine Strömungsrate des Kühlmediums durch den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur wahlweise variiert.
Verfahren zur Steuerung eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge, das aufweist: Bestimmen, dass transiente Betriebsvorgänge begonnen haben; und gezieltes Zuführen einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums zu einem Innendurchgang einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine, um ein kontrolliertes thermisches Wachstum oder eine kontrollierte thermische Kontraktion der Gehäusetragstruktur zu bewirken, wodurch ein Abstand zwischen einem Rotor und einem Stator der Dampfturbine gesteuert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Schritt des gezielten Zuführens ein Zuführen einer Strömung von Kondensat aufweist, das aus einem Dampf gebildet wird, der eine Dampfturbine verlassen hat; und/oder wobei, wenn der Bestimmungsschritt anzeigt, dass ein Anfahren der Dampfturbine begonnen hat, der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums ein gezieltes Zuführen eines Kondensats aufweist, das aus einem Dampf gebildet wird, der aus einer Dampfturbine in den Innendurchgang der Gehäusetragstruktur hinein ausgetreten ist, um ein thermisches Wachstum der Gehäusetragstruktur zu bewirken.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung des Wärme- oder Kühlmediums aufweist: Empfangen eines Abstandssignals von einem Abstands- oder Näherungssensor der Dampfturbine; und gezieltes Variieren der Strömung des Wärme- oder Kühlmediums basierend auf dem Abstandssignal.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5–7, wobei der Schritt des Empfangens eines Abstandssignals ein Empfangen eines Abstandssignals aufweist, das für eine Größe des Abstands zwischen einem Element, das mit dem Rotor gekoppelt ist, und einem Element, das mit dem Stator gekoppelt ist, kennzeichnend ist; und/oder wobei der Schritt des Empfangens eines Abstandssignals ein Empfangen eines Abstandssignals von einem Näherungssensor in einem Lagergehäuse eines mit dem Rotor der Dampfturbine gekoppelten Lagers aufweist.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5–8, wobei der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums aufweist: Empfangen von Signalen von Sensoren für thermisches Wachstum, die für einen Grad des thermischen Wachstums der Gehäusetragstruktur und einen Grad des thermischen Wachstums einer Lagertragstruktur der Dampfturbine kennzeichnend sind; und gezieltes Variieren einer Strömung eines Wärmemediums, das dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird, basierend auf den Signalen von den Sensoren für thermisches Wachstum; wobei die Strömung des Wärmemediums vorzugsweise gezielt variiert wird, um die Gehäusetragstruktur zu veranlassen, mit ungefähr derselben Rate thermisch zu wachsen wie die Lagertragstruktur.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5–9, wobei der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums aufweist: Empfangen von Signalen von Sensoren für thermisches Wachstum, die für einen Grad der thermischen Kontraktion der Gehäusetragstruktur und einen Grad der thermischen Kontraktion einer Lagertragstruktur der Dampfturbine kennzeichnend sind; und gezieltes Variieren einer Strömung eines Kühlmediums, das dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird, basierend auf den Signalen von den Sensoren für thermisches Wachstum; wobei die Strömung des Kühlmediums vorzugsweise gezielt variiert wird, um die Gehäusetragstruktur zu veranlassen, mit ungefähr derselben Rate thermisch zu kontrahieren wie die Lagertragstruktur.
Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5–10, wobei der Schritt des gezielten Zuführens einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums aufweist: Empfangen von Signalen von Temperatursensoren, die für eine Temperatur der Gehäusetragstruktur und eine Temperatur einer Lagertragstruktur der Dampfturbine kennzeichnend sind; und gezieltes Variieren einer Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums, das dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird, basierend auf den Signalen von den Temperatursensoren; wobei die Strömung des Wärme- oder Kühlmediums vorzugsweise gezielt variiert wird, um zu bewirken, dass eine Temperatur der Gehäusetragstruktur ungefähr mit einer Temperatur der Lagertragstruktur übereinstimmt.
System zur Steuerung eines Abstands zwischen einem Rotor und einem Stator einer Dampfturbine während transienter Betriebsvorgänge, das aufweist: Mittel zur Bestimmung, dass transiente Betriebsvorgänge begonnen haben; und Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder eines Kühlmediums zu einem Innendurchgang einer Gehäusetragstruktur der Dampfturbine, um ein kontrolliertes thermisches Wachstum oder eine kontrollierte thermische Kontraktion der Gehäusetragstruktur zu bewirken, wodurch ein Abstand zwischen einem Rotor und einem Stator der Dampfturbine gesteuert wird.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder eines Kühlmediums aufweisen: eine Kondensatzuführleitung, die eine Strömung von Kondensat zuführt, das aus einem eine Dampfturbine verlassenden Dampf gebildet wird; und ein Kondensatsteuerventil, das mit der Kondensatzuführleitung wirkverbunden ist und das eine Strömungsrate eines Kondensats steuert, das durch die Kondensatzuführleitung dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird.
System gemäß Anspruch 13, wobei die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder eines Kühlmediums aufweisen: eine Kühlmediumzuführleitung, die mit dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur gekoppelt ist und die eine Strömung eines Kühlmediums zuführt; und ein Kühlmediumsteuerventil, das mit der Kühlmediumzuführleitung wirkverbunden ist und das eine Strömungsrate eines Kühlmediums steuert, das durch die Kühlmediumzuführleitung dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel zur wahlweisen Zuführung einer Strömung eines Wärme- oder eines Kühlmediums aufweisen: eine Wärme- oder Kühlmediumzuführleitung, die eine Strömung eines Wärme- oder Kühlmediums dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zuführt; und ein Steuerventil, das mit der Wärme- oder Kühlmediumzuführleitung wirkverbunden ist und das eine Strömungsrate des Wärme- oder Kühlmediums steuert, das dem Innendurchgang der Gehäusetragstruktur zugeführt wird.