DE102019210298A1 - Steam power plant as well as process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk (1),- mit einem von Wasser (W) und Wasserdampf (WD) durchströmbaren Wasser-Dampf-Kreislauf, in welchem ein Dampferzeuger (25) und eine Dampfturbine (2), die einen Turbinenabtrieb (3a) mit einer Abtriebswelle (3) aufweist, angeordnet ist,- mit einem ersten elektrischen Generator (7a) und mit einem zweiten elektrischen Generator (7b), die galvanisch voneinander getrennt sind und mit dem Turbinenabtrieb (3a), insbesondere der Abtriebswelle (3), der Dampfturbine (2) antriebsverbindbar oder antriebsverbunden sind.The invention relates to a steam power plant (1), with a water-steam circuit through which water (W) and water vapor (WD) can flow, in which a steam generator (25) and a steam turbine (2) with a turbine output (3a) an output shaft (3), - with a first electrical generator (7a) and with a second electrical generator (7b), which are galvanically separated from each other and with the turbine output (3a), in particular the output shaft (3), the Steam turbine (2) are drive-connected or drive-connected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Dampfkraftwerks.The invention relates to a steam power plant and a method for operating such a steam power plant.
Als Dampfkraftwerk wird gemeinhin ein Kraftwerk bezeichnet, bei welchem die thermische Energie von Wasserdampf in einer Dampfturbine für die Erzeugung von elektrischem Strom ausgenutzt wird.A steam power plant is commonly referred to as a power plant in which the thermal energy of water vapor in a steam turbine is used to generate electricity.
Ein Dampfkraftwerk umfasst einen Wasser-Dampf-Kreislauf, in welchem flüssiges Wasser bzw. Wasserdampf - im Folgenden der Einfachkeit halber auch als „Dampf“ bezeichnet - zirkuliert. Der zum Betrieb der Dampfturbine notwendige Wasserdampf wird in einem Dampfkessel aus zuvor gereinigtem und aufbereitetem Wasser erzeugt. Durch weiteres Erwärmen des Dampfes nehmen Temperatur und spezifisches Volumen des Dampfes zu. Vom Dampfkessel wird der Wasser-dampf im Wasser-Dampf-Kreislauf in die Dampfturbine geführt, wo er einen Teil seiner zuvor aufgenommenen Energie als mechanische Energie an die Dampfturbine abgibt. An eine Abtriebswelle des Turbinenabtriebs der Dampfturbine kann ein elektrischer Generator gekoppelt sein, der die von der Dampfturbine erzeugte mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Dem in der Dampfturbine entspannte Wasserdampf wird in einen stromab der Dampfturbine im Wasser-Dampf-Kreislauf angeordneten Wärmeübertrager Wärme entzogen, so dass der Wasserdampf zu Wasser kondensiert. Anschließend wird das Wasser erneut dem Dampfkessel zugeführt, wo das Wasser erneut verdampft werden kann. A steam power plant comprises a water-steam cycle in which liquid water or water vapor - also referred to below as “steam” for the sake of simplicity - circulates. The steam required to operate the steam turbine is generated in a steam boiler from previously cleaned and treated water. As the steam is heated further, the temperature and specific volume of the steam increase. The steam is fed from the steam boiler in a water-steam cycle into the steam turbine, where it transfers part of the energy it previously absorbed to the steam turbine as mechanical energy. An electrical generator, which converts the mechanical power generated by the steam turbine into electrical power, can be coupled to an output shaft of the turbine output of the steam turbine. Heat is extracted from the steam expanded in the steam turbine in a heat exchanger arranged downstream of the steam turbine in the water-steam circuit, so that the steam condenses to form water. The water is then fed back into the steam boiler, where the water can be evaporated again.
Wasser-Dampf-Kreisläufe moderner Dampfkraftwerke weisen komplizierte Schaltungen auf, um die eingebrachte Brennstoffenthalpie mit höchstem Wirkungsgrad in elektrische Leistung umsetzen zu können.Water-steam cycles in modern steam power plants have complicated circuits in order to be able to convert the fuel enthalpy into electrical power with the highest degree of efficiency.
Die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie wird typischerweise entweder in ein öffentliches Stromnetz eingespeist oder vom Betreiber des Dampfkraftwerks in einem sogenannten Eigenversorgungsstromnetz - oftmals auch „elektrischen Inselnetz“ bezeichnet - zur elektrischen Eigenversorgung selbst verwendet. Im Fall einer sogenannten Doppelnutzung der erzeugten Elektrizität, also einer Kombination aus Einspeisung in das öffentliche Netz und Eigenversorgung - dieser wird auch Netzparallelbetrieb genannt -, ist der elektrische Generator des Dampfkraftwerks elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden. Es besteht somit keine galvanische Trennung zwischen dem öffentlichen Stromnetz und dem Eigenversorgungsstromnetz. Diese am meisten verbreitete Ausführungsform ermöglicht zwar eine unabhängige Nutzung der im Dampfkraftwerk gleichzeitig bereitgestellten Abwärme und Elektrizität.The electrical energy generated by the electrical generator is typically either fed into a public power grid or used by the operator of the steam power plant in a so-called self-supply network - often also referred to as an "electrical island network" - for its own electrical supply. In the case of a so-called double use of the electricity generated, i.e. a combination of feeding into the public network and self-supply - this is also known as network-parallel operation - the electric generator of the steam power plant is electrically connected to the public electricity network. There is therefore no galvanic separation between the public power grid and the self-supply power grid. This most widespread embodiment allows independent use of the waste heat and electricity that are simultaneously provided in the steam power plant.
Als nachteilig erweis sich dabei, dass in diesem Fall immer eine elektrische Verbindung zwischen dem privaten Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Stromnetz besteht, wodurch insbesondere störende Effekte wie Spannungsschwankungen etc. im öffentlichen Stromnetz in das private Eigenversorgungsstromnetz übertragen werden können, und umgekehrt. Darüber hinaus können gesetzliche Bestimmungen eine solche elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Stromnetz verbieten, nur unter strengen Auflagen erlauben und - unabhängig davon - mit der Entrichtung von hohen Gebühren verbinden, die die Wirtschaftlichkeit des Dampfkraftwerks für den Betreiber erheblich mindern können.It has proven to be disadvantageous that in this case there is always an electrical connection between the private electricity supply network and the public electricity network, which means that disruptive effects such as voltage fluctuations etc. in the public electricity network can be transferred to the private electricity supply network, and vice versa. In addition, legal provisions can prohibit such an electrical connection between the self-supply power grid and the public power grid, only allow it under strict conditions and - regardless of this - combine it with the payment of high fees, which can significantly reduce the profitability of the steam power plant for the operator.
Eine Möglichkeit, derartige Probleme zu vermeiden, besteht darin, in einem sogenannten „Inselbetrieb“ des Dampfkraftwerks keine elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Netz zu realisieren.One possibility of avoiding such problems is not to establish an electrical connection between the self-supply power grid and the public grid in what is known as "island operation" of the steam power plant.
Im Falle eines solchen, elektrisch gegenüber dem öffentlichen Stromnetz autarken „Insel-Betriebs" wird der Generator des Dampfkraftwerks ausschließlich an das oben erwähnte Eigenversorgungsstromnetz des Kraftwerk-Betreibers angeschlossen, dass wiederum keinen elektrische Verbindung zum öffentlichen Stromnetz aufweist.In the case of such an "island operation" that is electrically self-sufficient in relation to the public power grid, the generator of the steam power plant is exclusively connected to the above-mentioned self-supply power grid of the power plant operator, which again has no electrical connection to the public power grid.
Die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie kann somit allerdings ausschließlich zur Eigenversorgung genutzt werden. In diesem Fall ist jedoch nicht gewährleistet, dass die von der Dampfturbine erzeugte Abwärme ausreicht, um den mit dem Dampfkraftwerk gekoppelten thermischen Verbraucher mit der erforderlichen Wärmeenergie zu versorgen. Umgekehrt kann ein Szenario auftreten, bei welchem das Dampfkraftwerk mehr elektrische Energie erzeugt als vom Eigenversorgungsstromnetz benötigt. Dann muss dem elektrischen Eigenversorgungsstromnetz eine interne Redundanz, beispielsweise in Form eines separaten Batteriesystems bereitgestellt werden. Dies ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.The electrical energy generated by the electrical generator can therefore only be used for self-supply. In this case, however, it is not guaranteed that the waste heat generated by the steam turbine is sufficient to supply the thermal consumer coupled to the steam power plant with the required thermal energy. Conversely, a scenario can arise in which the steam power plant generates more electrical energy than is required by the self-supply power grid. Internal redundancy, for example in the form of a separate battery system, must then be provided to the electrical power supply system. This is associated with additional costs.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Dampfkraftwerk zu schaffen, bei welchem insbesondere die voranstehend erläuterten Nachteile weitgehend oder sogar vollständig ausgeräumt sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren für den Betrieb eines solchen Dampfkraftwerks zu schaffen. It is therefore an object of the present invention to create an improved embodiment for a steam power plant, in which in particular the disadvantages explained above are largely or even completely eliminated. Another object of the present invention is to provide an improved method for operating such a steam power plant.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die Dampfturbine eines Dampfkraftwerks mit zwei elektrischen Generatoren zu koppeln, die galvanisch voneinander getrennt sind. Dies erlaubt es, einen der beiden elektrischen Generatoren - dieser wird nachfolgend als „erster Generator“ bezeichnet - elektrisch mit einem öffentlichen elektrischen Stromnetz zu verbinden, wohingegen der andere der beiden elektrischen Generatoren - nachfolgend als „zweiter Generator“ bezeichnet - mit einem Eigenversorgungsstromnetz - insbesondere dem Eigenversorgungsstromnetz des Dampfkraftwerk-Betreibers - verbunden werden kann. Da aufgrund der erfindungswesentlichen galvanischen Trennung der beiden elektrischen Generatoren des Dampfkraftwerks keine elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Stromnetz erzeugt werden kann, kann keine Störung des Eigenversorgungsstromnetzes durch das öffentliche Stromnetz erfolgen, und umgekehrt. Darüber hinaus entfallen gegebenenfalls aufgrund gesetzlicher Bestimmungen für eine elektrische Verbindung des Eigenversorgungsstromnetzes mit dem öffentlichen Netz anfallende Gebühren. Ein wesentlicher Vorteil der hier vorgestellten Lösung eines Dampfkraftwerks mit zwei galvanisch voneinander getrennten elektrischen Generatoren besteht außerdem darin, dass die von der Dampfturbine erzeuge Antriebsleistung äußerst flexibel von den beiden elektrischen Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden kann. Da die vom Dampfkraftwerk erzeugte elektrische Energie nicht - wie bei herkömmlichen Dampfkraftwerken mit nur einem einzigen elektrischen Generator - ausschließlich in das öffentliche Stromnetz oder in das Eigenversorgungsstromnetz eingespeist wird, sondern auf beide Stromnetze verteilt werden kann, kann die von der Dampfturbine zur Erzeugung von Abwärme für den thermischen Verbraucher erzeugte Antriebsleistung äußerst effektiv zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden. Dabei ist die oben erwähnte Bereitstellung eines Backup-Systems für das Eigenversorgungsstromnetz - etwa in Form eines zusätzlichen Batteriesystems - nicht erforderlich.The basic idea of the invention is therefore to couple the steam turbine of a steam power plant with two electrical generators that are galvanically separated from one another. This allows one of the two electrical generators - hereinafter referred to as the "first generator" - to be electrically connected to a public electrical power grid, whereas the other of the two electrical generators - hereinafter referred to as the "second generator" - to a self-supply power grid - in particular the self-supply network of the steam power plant operator - can be connected. Since, due to the galvanic separation of the two electrical generators of the steam power plant, which is essential to the invention, no electrical connection can be created between the self-supply power grid and the public power grid, the self-supply power grid cannot be disturbed by the public power grid, and vice versa. In addition, there may be no charges for an electrical connection of the self-supply power grid with the public grid due to statutory provisions. An essential advantage of the solution presented here of a steam power plant with two electrically isolated electric generators is that the drive power generated by the steam turbine can be used extremely flexibly by the two electric generators to generate electrical energy. Since the electrical energy generated by the steam power plant is not - as in conventional steam power plants with only a single electrical generator - fed exclusively into the public power grid or into the self-supply power grid, but can be distributed over both power grids, the steam turbine can be used to generate waste heat for The drive power generated by the thermal consumer can be used extremely effectively to generate electrical energy. The above-mentioned provision of a backup system for the internal power supply network - for example in the form of an additional battery system - is not required.
Insbesondere ist es möglich, die beiden Generatoren so anzusteuern bzw. zu betreiben, dass die von der Dampfturbine erzeugte Antriebsleistung dazu verwendet wird, mittels des zweiten elektrischen Generators elektrische Energie zu erzeugen, die den momentanen Bedarf des Eigenversorgungsstromnetzes deckt. Zusätzlich ist es möglich, mittels des ersten elektrischen Generators elektrische Energie zu erzeugen, die nicht für das Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird und daher - in der Regel gegen Vergütung - in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Außerdem enthält der vom Dampferzeuger des Dampfkraftwerks erzeugte Wasserdampf und im Wasser-Dampf-Kreislauf zirkulierende Wasserdampf Wärme, die an einen Heizkreislauf des Dampfkraftwerks übertragen werden kann, an welchen wiederum thermische Verbraucher gekoppelt sind. Die an den Heizkreislauf übertragene Wärme kann somit dazu verwendet werden, diese thermischen Verbraucher mit Wärmeenergie zu versorgen.In particular, it is possible to control or operate the two generators in such a way that the drive power generated by the steam turbine is used to generate electrical energy by means of the second electrical generator, which covers the current demand of the self-supply power grid. In addition, it is possible to use the first electrical generator to generate electrical energy that is not required for the self-supply power grid and can therefore be fed into the public power grid - usually against payment. In addition, the steam generated by the steam generator of the steam power plant and the steam circulating in the water-steam circuit contain heat that can be transferred to a heating circuit of the steam power plant, to which in turn thermal consumers are coupled. The heat transferred to the heating circuit can thus be used to supply these thermal consumers with thermal energy.
Im Ergebnis erlaubt die hier vorgestellte, erfindungswesentliche Bereitstellung zweier galvanisch voneinander getrennter elektrischer Generatoren eine Nutzung des erfindungsgemäßen Dampfkraftwerks gegenüber einem Dampfkraftwerk mit nur einem elektrischen Generator deutlich verbesserter Wirtschaftlichkeit.As a result, the provision, which is essential to the invention, of two electrical generators that are galvanically separated from one another allows the steam power plant according to the invention to be used, which is significantly more economical than a steam power plant with only one electric generator.
Ein erfindungsgemäßes Dampfkraftwerk umfasst einen von Wasser und Wasser-dampf durchströmbaren Wasser-Dampf-Kreislauf, in welchem ein Dampferzeuger und wenigstens eine Dampfturbine mit einem Turbinenabtrieb angeordnet sind. Vom Begriff „Dampfkraftwerk“ sind vorliegend auch sog. Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke oder sog. Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerke („GuD-Kraftwerk“) umfasst, bei welchen der Dampferzeuger durch eine Gasturbine gebildet ist.A steam power plant according to the invention comprises a water-steam circuit through which water and steam can flow, in which a steam generator and at least one steam turbine with a turbine output are arranged. The term “steam power plant” also includes so-called combined cycle power plants or so-called gas and steam turbine power plants (“combined cycle power plant”) in which the steam generator is formed by a gas turbine.
Das Dampfkraftwerk umfasst ferner einen ersten elektrischen Generator und einen zweiten elektrischen Generator, die galvanisch voneinander getrennt sind und mit dem Turbinenabtrieb der Dampfturbine antriebsverbindbar oder antriebsverbunden sind.The steam power plant further comprises a first electrical generator and a second electrical generator, which are galvanically separated from one another and can be or are drive-connected to the turbine output of the steam turbine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und der zweite elektrische Generator mit derselben Dampfturbine, vorzugsweise mit demselben Turbinenabtrieb, höchst vorzugsweise mit derselben Abtriebswelle, dieser Dampfturbine, antriebsverbindbar oder antriebsverbunden. Mit dieser Ausführungsform geht ein besonders einfacher technischer Aufbau des Dampfkraftwerks einher, woraus sich nicht unerhebliche Kostenvorteile bei der Fertigung des Dampfkraftwerks ergeben.According to a preferred embodiment, the first and the second electrical generator can be drive-connected or drive-connected to the same steam turbine, preferably to the same turbine output, most preferably to the same output shaft, this steam turbine. This embodiment is accompanied by a particularly simple technical structure of the steam power plant, which results in not inconsiderable cost advantages in the manufacture of the steam power plant.
Zweckmäßig kann die Dampfturbine als Gegendruckturbine, vorzugsweise ohne Wasserdampfentnahme, höchst vorzugsweise ohne Wasserdampfentnahme sowie mit oder ohne Anzapfung, ausgebildet sein.The steam turbine can expediently be designed as a counter-pressure turbine, preferably without steam extraction, most preferably without steam extraction and with or without tapping.
Alternativ dazu kann die Dampfturbine als Kondensationsturbine mit einem Einlass, einem Auslass und einer Wasserdampfentnahme, die jeweils fluidisch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf kommunizieren oder in diesem angeordnet sind, ausgebildet sein. Denkbar ist anstelle einer Wasserdampfentnahme eine sogenannte (Wasserdampf-)Anzapfung, bei der in analoger Weise zur Wasserdampfentnahme der Dampfturbine und somit dem Expansionsprozess Wasserdampf entzogen wird. Allerdings wird beim Anzapfen der Entnahmedruck vorzugsweise nicht, wie bei der Entnahme, geregelt. Außerdem wird der entnommene Wasser-dampf energetisch zur Speisewasser-Vorerwärmung genutzt. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Dampfkraftwerks gesteigert werden. Daher wird eine solche Anzapfung anstelle einer Entnahme im Dampfkraftwerk primär dann realisiert, wenn ein besonders hoher Wirkungsgrad des Dampfkraftprozesses gewünscht ist oder zumindest im Vordergrund steht.As an alternative to this, the steam turbine can be designed as a condensation turbine with an inlet, an outlet and a steam extraction unit, each of which communicates fluidically with the water-steam circuit or is arranged in it. Instead of water vapor extraction, a so-called (water vapor) Tapping, in which water vapor is withdrawn in a manner analogous to the steam extraction of the steam turbine and thus the expansion process. However, when tapping, the withdrawal pressure is preferably not regulated, as is the case with withdrawal. In addition, the extracted water vapor is used energetically to preheat the feed water. In this way, the efficiency of the steam power plant can be increased. Therefore, such a tap is primarily implemented instead of a withdrawal in the steam power plant when a particularly high degree of efficiency of the steam power process is desired or is at least in the foreground.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zur Ausbildung der Kondensationsturbine im Wasser-Dampf-Kreislauf zwei Dampfturbinen hintereinander angeordnet, wobei eine erste Dampfturbine als Hochdruck-Dampfturbine ausgebildet ist und eine zweite Dampfturbine, die stromab der ersten Dampfturbine im Wasser-Dampf-Kreislauf angeordnet ist, als Niederdruck-Dampfturbine ausgebildet ist. Bei dieser Weiterbildung ist die Wasserdampfentnahme zwischen den beiden Dampfturbinen im Wasser-Dampf-Kreislauf angeordnet. Beide Dampfturbinen können bei dieser Weiterbildung einen Turbinenabtrieb mit einer gemeinsamen Abtriebswelle aufweisen. Diese Variante erweist sich als besonders kostengünstig. Alternativ dazu können die beiden Dampfturbinen über ein gemeinsames Getriebe mit der Abtriebswelle antriebsverbunden werden. Als gemeinsames Getriebe kann beispielsweise ein Standardgetriebe verwendet werden. Insbesondere kann das gemeinsame Getriebe bzw. Stirnradgetriebe als Reduktionsgetriebe ausgeführt sein, welches die Drehzahl der Dampfturbinen ins Niedrige übersetzt.According to an advantageous development, two steam turbines are arranged one behind the other to form the condensation turbine in the water-steam cycle, a first steam turbine being designed as a high-pressure steam turbine and a second steam turbine, which is arranged downstream of the first steam turbine in the water-steam cycle, as Low-pressure steam turbine is formed. In this development, the water vapor extraction is arranged between the two steam turbines in the water-steam cycle. In this development, both steam turbines can have a turbine output with a common output shaft. This variant proves to be particularly cost-effective. Alternatively, the two steam turbines can be drive-connected to the output shaft via a common gear unit. A standard gear, for example, can be used as a common gear. In particular, the common gear or spur gear can be designed as a reduction gear, which translates the speed of the steam turbines to a low level.
Denkbar ist auch eine Ausbildung mit Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckturbine, also mit drei hintereinander im Wasser-Dampf-Kreislauf angeordneten Dampfturbinen.A design with high-pressure, medium-pressure and low-pressure turbines, that is to say with three steam turbines arranged one behind the other in the water-steam cycle, is also conceivable.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Dampfkraftwerk einen fluidisch vom Wasser-Dampf-Kreislauf getrennten und von Heizwasser durchströmbaren Heizkreislauf. Dieser Heizkreislauf ist mittels eines Wärmeübertragers thermisch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf verbunden. Im Wärmeübertrager kann Wärme von dem durch den Wasser-Dampf-Kreislauf geführten Wasserdampf auf das durch den Heizkreislauf geführte Heizwasser übertragen werden. Dabei kondensiert der Wasserdampf zumindest teilweise zu Wasser aus, d.h. der Wärmeüberträger folgt dem Wirkprinzip eines Kondensators. Mit Hilfe des Heizkreislaufs kann also zum einen der aus der Dampfturbine austretende Wasserdampf durch Abgabe von Wärme an das Kühlmittel wieder zu Wasser kondensiert werden, so dass aus diesem im Dampferzeuger erneut Wasserdampf erzeugt werden kann. Zum anderen steht die im Wärmeüberträger bzw. im Kondensator auf das Kühlmittel übertragene Wärme zur Verwendung in einen an den Heizkreislauf gekoppelten thermischen Verbraucher zur Verfügung.According to another advantageous development, the steam power plant comprises a heating circuit which is fluidically separated from the water-steam circuit and through which heating water can flow. This heating circuit is thermally connected to the water-steam circuit by means of a heat exchanger. In the heat exchanger, heat can be transferred from the water vapor passed through the water-steam circuit to the heating water passed through the heating circuit. The water vapor at least partially condenses to water, i.e. the heat exchanger follows the operating principle of a condenser. With the help of the heating circuit, on the one hand, the water vapor emerging from the steam turbine can be condensed back into water by releasing heat to the coolant, so that water vapor can be generated again from this in the steam generator. On the other hand, the heat transferred to the coolant in the heat exchanger or in the condenser is available for use in a thermal consumer coupled to the heating circuit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommuniziert der Wärmeübertrager fluidisch mit der Wasserdampfentnahme. Bei dieser Ausführungsform kann zwischen dem Wärmeübertrager und der Wasserdampfentnahme im Wasser-Dampf-Kreislauf eine Ventileinrichtung angeordnet sein, mittels welcher eine Menge an Wasserdampf einstellbar ist, die der Dampfturbine über die Wasserdampfentnahme entnommen und dem Wärmeübertrager zugeführt wird.According to a preferred embodiment, the heat exchanger communicates fluidically with the water vapor extraction. In this embodiment, a valve device can be arranged between the heat exchanger and the water vapor extraction in the water-steam circuit, by means of which an amount of water vapor can be set, which is extracted from the steam turbine via the steam extraction and fed to the heat exchanger.
Zweckmäßig ist im Heizkreislauf wenigstens ein thermischer Verbraucher angeordnet bzw. thermisch mit diesem gekoppelt. Auf diese Weise kann der wenigstens eine thermische Verbraucher mit Abwärme aus dem Dampfkraftwerk versorgt werden. Selbstredend können auch zwei oder mehr solche thermische Verbraucher vorgesehen sein.At least one thermal consumer is expediently arranged or thermally coupled to it in the heating circuit. In this way, the at least one thermal consumer can be supplied with waste heat from the steam power plant. Of course, two or more such thermal consumers can also be provided.
Besonders bevorzugt kommuniziert die Wasserdampfentnahme fluidisch mit einem Wärmeübertrager, der thermisch mit dem Heizkreislauf verbindbar oder verbunden ist. Auf diese Weise kann die im entnommenen Wasserdampf enthaltene Wärme an das im Heizkreislauf zirkulierende Heizwasser übertragen werden, so dass sie dort zur Verfügung steht.Particularly preferably, the water vapor extraction communicates fluidically with a heat exchanger which can be or is thermally connected to the heating circuit. In this way, the heat contained in the extracted water vapor can be transferred to the heating water circulating in the heating circuit, so that it is available there.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dampfkraftwerk einen fluidisch vom Wasser-Dampf-Kreislauf getrennten und von Luft durchströmbaren Kühlkreislauf, der zum Übertragen von Wärme von dem durch den Wasser-Dampf-Kreislauf geführten Wasserdampf auf die Luft mittels eines Kondensators thermisch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Kondensator als Wärmeübertrager ausgebildet und luftgekühlt. Mittels des Kondensators und des mit dem Kondensator verbundenen Kühlkreislauf kann der aus der Dampfturbine austretende und dort nicht über die Wasserdampfentnahme entnommene Wasserdampf gekühlt werden, so dass er zu Wasser kondensiert und in einem weiteren Zyklus mittels des Dampferzeugers wieder verdampft werden kann.According to another preferred embodiment, the steam power plant comprises a cooling circuit which is fluidically separated from the water-steam circuit and through which air can flow, which is used to transfer heat from the water vapor guided through the water-steam circuit to the air by means of a condenser. Steam circuit is connected. The condenser is particularly preferably designed as a heat exchanger and is air-cooled. By means of the condenser and the cooling circuit connected to the condenser, the steam exiting the steam turbine and not removed there via the steam extraction can be cooled so that it condenses into water and can be evaporated again in a further cycle by means of the steam generator.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Wasser-Dampf-Kreislauf ein Dampfspeicher zum Zwischenspeichern von Wasserdampf angeordnet sein. Dies erlaubt es, mindestens ein Teil des im Wasser-Dampf-Kreislauf zirkulierenden Wasserdampfs aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf auszukoppeln. Auf diese Weise kann zum Antreiben der Dampfturbine nicht benötigter, also vom Dampferzeuger im Überschuss produzierter Wasserdampf temporär im Dampfspeicher ausgespeichert und von dort im Bedarfsfall dem Wasser-Dampf-Kreislauf - insbesondere der Dampfturbine - wieder zur Verfügung gestellt werden.According to an advantageous further development, a steam accumulator for temporarily storing water vapor can be arranged in the water-steam circuit. This makes it possible to decouple at least part of the water vapor circulating in the water-steam cycle from the water-steam cycle. In this way, steam that is not required to drive the steam turbine, that is, steam produced in excess by the steam generator, can be temporarily stored in the steam store and from There, if necessary, the water-steam cycle - especially the steam turbine - can be made available again.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Generator einen ersten Stator und zumindest einen zweiten Stator, die beide Statorwicklungen aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann der wenigstens eine zweite Stator des ersten Generators wahlweise elektrisch mit dem ersten Stator verbunden oder elektrisch von diesem getrennt werden bzw. getrennt sein. Dies kann mit Hilfe eines geeigneten, zwischen den beiden Statoren angeordneten (ersten) elektrischen Schalters geschehen. Besonders zweckmäßig bilden bei dieser Ausführungsform der erste Stator und der wenigstens eine zweite Stator des ersten Generators eine elektrische Parallelschaltung aus. Alternativ oder zusätzlich umfasst bei dieser Ausführungsform der zweite Generator einen ersten Stator und wenigstens einen zweiten Stator. Bei dieser Ausführungsform kann der wenigstens eine zweite Stator des zweiten Generators wahlweise elektrisch mit dem ersten Stator verbunden oder von diesem elektrisch getrennt werden bzw. getrennt sein. Dies kann mit Hilfe eines geeigneten, zwischen den beiden Statorwicklungen angeordneten (zweiten) elektrischen Schalters geschehen. Besonders zweckmäßig bilden bei dieser Ausführungsform der erste Stator und der wenigstens eine zweite Stator des zweiten Generators eine elektrische Parallelschaltung aus. Bei dieser Ausführungsform kann vom zweiten Generator durch „Zuschalten“ des zumindest einen zweiten Stators entsprechend mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn die Dampfturbine am Turbinenabtrieb entsprechende Abtriebsleistung zur Verfügung stellt, weil diese für das Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird. Entsprechend kann durch Zuschalten des wenigstens einen zweiten Stators des ersten Generators zusätzliche elektrische Leistung zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz erzeugt werden, wenn entsprechende mechanische Leistung vom Turbinenabtrieb bereitgestellt ist.According to a preferred embodiment, the first generator comprises a first stator and at least one second stator, which both have stator windings. In this embodiment, the at least one second stator of the first generator can optionally be electrically connected to the first stator or electrically separated from it or be separated. This can be done with the aid of a suitable (first) electrical switch arranged between the two stators. In this embodiment, the first stator and the at least one second stator of the first generator particularly expediently form an electrical parallel circuit. Alternatively or additionally, in this embodiment, the second generator comprises a first stator and at least one second stator. In this embodiment, the at least one second stator of the second generator can optionally be electrically connected to the first stator or be electrically disconnected or separated from it. This can be done with the aid of a suitable (second) electrical switch arranged between the two stator windings. In this embodiment, the first stator and the at least one second stator of the second generator particularly expediently form an electrical parallel connection. In this embodiment, more electrical power can be generated by the second generator by “switching on” the at least one second stator if the steam turbine provides corresponding output power at the turbine output because this is required for the self-supply power grid. Correspondingly, by connecting the at least one second stator of the first generator, additional electrical power can be generated for feeding into the public power grid if corresponding mechanical power is provided by the turbine output.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Generator wenigstens zwei zweite Statoren auf, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in Form einer elektrischen Parallelschaltung, mit dem ersten Stator des ersten Generators verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich weist bei dieser Weiterbildung der zweite Generator wenigstens zwei zweite Statoren auf, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in Form einer elektrischen Parallelschaltung, mit dem ersten Stator des zweiten Stators verbunden sind. Bei dieser Weiterbildung kann vom ersten bzw. zweiten Generator durch sukzessives „Zuschalten“ von einzelnen zweiten Statoren entsprechend mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn die Dampfturbine am Turbinenabtrieb bzw. an der Abtriebswelle hierfür entsprechende Abtriebsleistung zur Verfügung stellt.According to an advantageous development, the first generator has at least two second stators, which are electrically connected to the first stator of the first generator in an electrically separable manner independently of one another, preferably in the form of an electrical parallel circuit. As an alternative or in addition, in this development the second generator has at least two second stators which are electrically connected to the first stator of the second stator in an electrically separable manner independently of one another, preferably in the form of an electrical parallel circuit. In this development, the first or second generator can generate correspondingly more electrical power by successively “switching on” individual second stators if the steam turbine provides the corresponding output power for this at the turbine output or at the output shaft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der erste Generator zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren magnetisch zusammenwirkenden ersten Rotor mit einer vorbestimmten ersten Anzahl an ersten Polpaaren aus magnetischen Polen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Generator zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren magnetisch zusammenwirkenden zweiten Rotor mit einer vorbestimmten zweiten Anzahl an zweiten Polpaaren aus magnetischen Polen aufweisen.According to a further preferred embodiment, the first generator for generating electrical power can have a first rotor which interacts magnetically with its stators and has a predetermined first number of first pole pairs composed of magnetic poles. Alternatively or additionally, the second generator for generating electrical power can have a second rotor which interacts magnetically with its stators and has a predetermined second number of second pole pairs composed of magnetic poles.
Zweckmäßig können die ersten magnetischen Pole sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweiten magnetischen Pole durch Magnete, vorzugsweise durch Permanentmagnete, aus einem magnetischen oder magnetisierten Material gebildet sein. Diese Variante ist technisch einfach zu realisieren und daher besonders zuverlässig. Alternativ dazu können die ersten oder/und zweiten magnetischen Pole durch Rotorwicklungen gebildet sein, die bei elektrischer Bestromung ein magnetisches Feld erzeugen, welches besonders bevorzugt ein magnetisches Dipol-Feld sein kann. Diese Variante realisiert eine sogenannte Erregermaschine, die vorzugsweise bürstenlos ausgebildet sein kann. Bei dieser Variante kann auf die Verwendung magnetischer bzw. magnetisierter Materialien, deren Beschaffung mit relativ hohen Kosten verbunden sein kann, verzichtet werden. Selbstredend ist auch eine Kombination beider voranstehend erläuterter Varianten möglich.The first magnetic poles and, alternatively or additionally, the second magnetic poles can expediently be formed by magnets, preferably permanent magnets, made of a magnetic or magnetized material. This variant is technically easy to implement and therefore particularly reliable. As an alternative to this, the first and / or second magnetic poles can be formed by rotor windings which, when electrically energized, generate a magnetic field, which can particularly preferably be a magnetic dipole field. This variant implements a so-called excitation machine, which can preferably be designed to be brushless. With this variant, the use of magnetic or magnetized materials, the procurement of which can be associated with relatively high costs, can be dispensed with. Of course, a combination of the two variants explained above is also possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Generatoren unabhängig voneinander mit der Dampfturbine antriebsverbindbar oder antriebsverbunden. Dieser Ausführungsform erlaubt einen variablen Betrieb der beiden elektrischen Generatoren. Insbesondere ist es bei dieser Ausführungsform möglich, den zweiten elektrischen Generator antriebsmäßig von der Dampfturbine zu entkoppeln, solange es nicht erforderlich ist, für das elektrische Eigenversorgungsstromnetz elektrische Energie zu erzeugen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn keine elektrischen Verbraucher im elektrischen Eigenversorgungsstromnetz aktiv sind oder diese vorübergehend mit elektrischer Energie aus einem lokalen elektrischen Energiespeicher, wie beispielsweise eine wiederaufladbare elektrische Batterie, versorgt werden. Entsprechend ist es möglich, den ersten elektrischen Generator vom Abtriebsstrang der Dampfturbine zu entkoppein, wenn die gesamte Abtriebsleistung der Dampfturbine ausschließlich dazu verwendet werden soll, elektrische Energie für das Eigenversorgungsstromnetz zu erzeugen.According to a preferred embodiment, the two generators can be drive-connected or drive-connected to the steam turbine independently of one another. This embodiment allows variable operation of the two electrical generators. In particular, in this embodiment it is possible to decouple the second electrical generator in terms of drive from the steam turbine, as long as it is not necessary to generate electrical energy for the electrical internal power supply network. This can be the case, for example, if no electrical consumers are active in the electrical self-supply network or if they are temporarily supplied with electrical energy from a local electrical energy store, such as a rechargeable electrical battery. Accordingly, it is possible to decouple the first electrical generator from the output train of the steam turbine if the entire output power of the steam turbine is to be used exclusively to generate electrical energy for the self-supply power grid.
Zum Zwecke einer besonders einfachen und somit kostengünstigen technischen Realisierung der erfindungswesentlichen Antriebsverbindung der beiden elektrischen Generatoren mit der Dampfturbine wird vorgeschlagen, dass die beiden Generatoren über ein gemeinsames Getriebe mit der Dampfturbine antriebsverbunden werden. Ein solches Getriebe kann einen Getriebeantrieb zum Koppeln mit dem Turbinenabtrieb der Dampfturbine, einen ersten Getriebeabtriebe zum Koppeln mit dem ersten Generator und einen zweiten Getriebeabtrieb zum Koppeln mit dem zweiten Generator umfassen. Ein solches Getriebe erfordert besonders wenig Bauraum.For the purpose of a particularly simple and thus inexpensive technical implementation of the The drive connection of the two electric generators with the steam turbine, which is essential to the invention, is proposed that the two generators be drive-connected to the steam turbine via a common gear. Such a transmission can comprise a transmission drive for coupling with the turbine output of the steam turbine, a first transmission output for coupling with the first generator and a second transmission output for coupling with the second generator. Such a transmission requires particularly little space.
Besonders bevorzugt sind die beiden Generatoren, vorzugsweise mittels des Getriebes, miteinander antriebsverbindbar oder antriebsverbunden. Eine solche Antriebsverbindung der beiden Generatoren miteinander - unabhängig von der bzw. zusätzlich zur Antriebsverbindung der Generatoren mit der Dampfturbine - erlaubt einen Notbetrieb des Dampfkraftwerks, falls die Dampfturbine aufgrund eines technischen Defekts nicht ordnungsgemäß arbeitet oder vollständig ausfällt. In diesem Fall kann einer der beiden Generatoren - falls er als Motor-Generator ausgestaltet ist - den jeweils anderen Generator antreiben, so dass letzterer elektrischen Strom erzeugen kann.Particularly preferably, the two generators can be or are drive-connected to one another, preferably by means of the transmission. Such a drive connection between the two generators - independently of or in addition to the drive connection between the generators and the steam turbine - allows emergency operation of the steam power plant if the steam turbine does not work properly due to a technical defect or fails completely. In this case, one of the two generators - if it is designed as a motor generator - can drive the respective other generator so that the latter can generate electrical power.
Besonders bevorzugt ist das Getriebe als Übersetzungsgetriebe oder als Untersetzungsgetriebe ausgebildet, welches die Drehzahl des Rotors des betreffenden Generators gegenüber der Drehzahl dem Turbinenabtrieb vergrößert bzw. verkleinert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei fest vorgegebener Drehzahl der Turbine - kommerziell erhältliche Dampfturbinen rotieren im Betrieb typischerweise mit einer vorgegebenen Drehzahl, beispielsweise 12.000 U/min,- die die Abtriebswelle des Turbinenabtriebs und somit auch die Rotoren der beiden Generatoren - insbesondere des zweiten Generators - mit der gewünschten Drehzahl rotieren.The transmission is particularly preferably designed as a step-up transmission or as a step-down transmission, which increases or decreases the speed of the rotor of the generator in question compared to the speed of the turbine output. In this way it can be achieved that with a fixed speed of the turbine - commercially available steam turbines typically rotate during operation at a predetermined speed, for example 12,000 rpm, - the output shaft of the turbine output and thus also the rotors of the two generators - in particular the second generator - rotate at the desired speed.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Abtriebswelle ein Untersetzungsgetriebe - dem einschlägigen Fachmann auch als „Reduktionsgetriebe“ bekannt - vorgeschaltet, welches eine Drehzahl der Turbine ins Niedrige übersetzt, so dass die Drehzahl der Abtriebswelle des Turbinenabtriebs reduziert ist. Dies erlaubt es, die mit reduzierter Drehzahl rotierende Abtriebswelle mit einem kinetischen Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Abtriebsenergie in Antriebsverbindung zu setzen.According to an advantageous development, the output shaft is preceded by a reduction gear - also known as a “reduction gear” to the relevant person skilled in the art - which translates a speed of the turbine to a low level, so that the speed of the output shaft of the turbine output is reduced. This makes it possible to put the output shaft rotating at reduced speed in drive connection with a kinetic energy storage device for temporarily storing output energy.
Zweckmäßig kann das Untersetzungsgetriebe in ein Gehäuse der Dampfturbine integriert sein. Diese Variante erweist sich als besonders kostengünstig. Insbesondere kann das Untersetzungsgetriebe innerhalb eines Gehäuses der Dampfturbine verbaut sein. Denkbar ist aber auch eine Anordnung, insbesondere ein Anbau, des Untersetzungsgetriebes außen am Gehäuse der Dampfturbine.The reduction gear can expediently be integrated into a housing of the steam turbine. This variant proves to be particularly cost-effective. In particular, the reduction gear can be installed within a housing of the steam turbine. An arrangement, in particular an attachment, of the reduction gear on the outside of the housing of the steam turbine is also conceivable.
Besonders bevorzugt kann das Untersetzungsgetriebe als Stirnradgetriebe oder Planetengetriebe ausgebildet sein. Ein derart ausgebildetes Untersetzungsgetriebe benötigt besonders wenig Bauraum.The reduction gear can particularly preferably be designed as a spur gear or planetary gear. A reduction gear designed in this way requires particularly little installation space.
Für den Fall, dass bei einer bestimmten Solldrehzahl der Abtriebswelle und vorgegebenen Netzfrequenzen für das öffentliche Netz und für das Eigenversorgungsstromnetz eine optimale Anpassung der Anzahl an ersten und zweiten Polpaaren nicht möglich ist, bietet es sich an, eine Antriebsverbindung zwischen zumindest einem der beiden Generatoren und der Abtriebswelle bzw. - falls vorhanden - des an der Abtriebswelle vorgesehenen Reduktionsgetriebes der Dampfturbine über ein Übersetzungsgetriebe zu realisieren, welche die Drehzahl des Rotors dieses Generators gegenüber der Drehzahl der Abtriebswelle vergrößert oder verkleinert. Alternativ dazu kann ein solches Übersetzungsgetriebe auch im Abtriebsstrang zwischen den beiden Generatoren angeordnet werden.In the event that an optimal adjustment of the number of first and second pole pairs is not possible at a certain target speed of the output shaft and specified network frequencies for the public network and for the self-supply network, it is advisable to establish a drive connection between at least one of the two generators and the output shaft or - if present - the reduction gear provided on the output shaft of the steam turbine via a transmission gear, which increases or decreases the speed of the rotor of this generator compared to the speed of the output shaft. Alternatively, such a transmission gear can also be arranged in the output train between the two generators.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Abtriebswelle der Dampfturbine und den beiden Generatoren zumindest ein - bereits voranstehend im Zusammenhang mit dem an der Abtriebswelle vorgesehenen Untersetzungsgetriebe erläuterter - kinetischer Energiespeicher angeordnet, der bei Störung oder Ausfall der Dampfturbine das sofortige Einleiten eines Notbetriebs und somit eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, vor allem für das Eigenstromversorgungsnetz, gewährleistet. In einem solchen Notbetrieb Szenario arbeitet der erste elektrische Generator entkoppelt von der Abtriebswelle der Dampfturbine als elektrischer Motor, der vom öffentlichen Stromnetz elektrische Energie bezieht und diese als mechanische Antriebsenergie an den zweiten Generator des Eigenstromversorgungsnetzes weitergibt.According to an advantageous development, between the output shaft of the steam turbine and the two generators there is at least one kinetic energy store - already explained above in connection with the reduction gear provided on the output shaft - which, in the event of a malfunction or failure of the steam turbine, initiates emergency operation immediately and thus uninterrupted Power supply, especially for the in-house power supply network, guaranteed. In such an emergency operation scenario, the first electrical generator works decoupled from the output shaft of the steam turbine as an electrical motor that draws electrical energy from the public power grid and forwards this as mechanical drive energy to the second generator of the internal power supply network.
Als technisch besonders einfach zu realisieren und somit kostengünstig erweist sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der Zwischenspeicher als Schwungrad ausgebildet ist oder ein solches Schwungrad umfasst.A particularly preferred embodiment in which the intermediate storage device is designed as a flywheel or comprises such a flywheel proves to be technically particularly simple to implement and thus inexpensive.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung, die technisch besonders einfach aufgebaut ist, so dass mit ihr nicht unerhebliche Kostenvorteile einhergehen, kann der zweite Generator über den ersten Generator mit dem Turbinenabtrieb der Dampfturbine antriebsverbunden sein, oder umgekehrt. Diese Variante realisiert antriebstechnisch eine Reihenschaltung der beiden Generatoren hinter der Abtriebswelle der Dampfturbine. Bei dieser Variante kann die Bereitstellung eines Verteilergetriebes entfallen.According to an advantageous further development, which is technically particularly simple so that it is accompanied by not inconsiderable cost advantages, the second generator can be drive-connected to the turbine output of the steam turbine via the first generator, or vice versa. In terms of drive technology, this variant implements a series connection of the two generators behind the output shaft of the steam turbine. With this variant, the provision of a transfer case can be omitted.
Besonders bevorzugt können die beiden Generatoren bei der voranstehend erläuterten Weiterbildung mittels einer Teilkupplung entkoppelbar miteinander antriebsverbunden sein. Somit ist es möglich, den nachgeschalteten der beiden Generatoren vom Abtriebsstrang der Dampfturbine abzukoppeln, falls von diesem keine elektrische Energie erzeugt werden soll. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der nachgeschaltete Generator der erste Generator ist und die gesamte Abtriebsleistung des Turbinenabtriebs der Dampfturbine für den zweiten Generator, also zur Stromerzeugung für das Eigenversorgungsstromnetz, benötigt wird.The two generators in the case of the one explained above can be particularly preferred Further development by means of a partial coupling can be decoupled and drive-connected to one another. It is thus possible to decouple the downstream of the two generators from the output train of the steam turbine if no electrical energy is to be generated by this. This can be the case in particular when the downstream generator is the first generator and the entire output power of the turbine output of the steam turbine is required for the second generator, that is to say to generate electricity for the self-supply network.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Generatoren mittels einer gemeinsamen Kupplung, die zwischen dem Verteilergetriebe und der Abtriebswelle angeordnet ist, von der Abtriebswelle der Dampfturbine entkoppelbar. Für den Fall, dass die Dampfturbine - beispielsweise aufgrund eines technischen Defekts - nicht einsatzbereit ist, ist es somit möglich, einen oder beide elektrische Generatoren mithilfe eines anderen geeigneten Antriebssystems in der Art eines sogenannten Notstrombetriebs - anzutreiben. Dieses Szenario bietet sich insbesondere dann an, wenn einer der beiden elektrischen Generatoren als sogenannter Motor-Generator ausgestaltet ist, was bedeutet, dass dieser Generator wahlweise als Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie oder als elektrischer Motor zum Erzeugen mechanischer Arbeit betrieben werden kann, der elektrisch angetrieben wird.According to an advantageous development, the two generators can be decoupled from the output shaft of the steam turbine by means of a common coupling which is arranged between the transfer case and the output shaft. In the event that the steam turbine is not ready for use - for example due to a technical defect - it is thus possible to drive one or both electrical generators with the aid of another suitable drive system in the form of so-called emergency power operation. This scenario is particularly useful if one of the two electric generators is designed as a so-called motor generator, which means that this generator can be operated either as a generator for generating electrical energy or as an electric motor for generating mechanical work that is electrically is driven.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Generator mittels einer ersten Teilkupplung unabhängig vom zweiten Generator entkoppelbar mit der Abtriebswelle bzw. dem Reduktionsgetriebe der Dampfturbine antriebsverbunden. Bei dieser Weiterbildung ist der zweite Generator mittels einer zweiten Teilkupplung unabhängig vom ersten Generator entkoppelbar mit der Abtriebswelle bzw. dem Reduktionsgetriebe der Dampfturbine antriebsverbunden. In einer vereinfachten Variante dieser Weiterbildung ist nur die erste oder nur die zweite Teilkupplung vorgesehen.According to an advantageous development, the first generator is drivingly connected to the output shaft or the reduction gear of the steam turbine by means of a first partial clutch, independently of the second generator. In this development, the second generator is drivingly connected to the output shaft or the reduction gear of the steam turbine by means of a second partial clutch, independently of the first generator. In a simplified variant of this development, only the first or only the second partial coupling is provided.
Besonders bevorzugt ist der erste Generator über die erste Teilkupplung entkoppelbar mit dem ersten Getriebeabtrieb des Verteilergetriebes antriebsverbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Generator über die zweite Teilkupplung entkoppelbar mit dem zweiten Getriebeabtrieb des Verteilergetriebes antriebsverbunden. Somit können die einzelnen Generatoren vom Abtriebsstrang entkoppelt werden, solange von diesen kein elektrischer Strom, insbesondere zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz bzw. das Eigenversorgungsstromnetz, erzeugt werden soll.Particularly preferably, the first generator is drive-connected to the first transmission output of the transfer case via the first partial clutch so that it can be decoupled. In this embodiment, the second generator is drivingly connected to the second transmission output of the transfer case via the second partial clutch. The individual generators can thus be decoupled from the drive train as long as no electrical current is to be generated by them, in particular for feeding into the public power grid or the self-supply power grid.
Als technisch besonders einfach zu realisieren und somit kostengünstig in der Herstellung erweist sich eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die beiden Generatoren mittels des Verteilergetriebes kupplungsfrei, also nicht entkoppelbar, mit dem Reduktionsgetriebes der Dampfturbine antriebsverbunden sind. Diese Ausführungsform ist nicht nur kostengünstig, sondern auch besonders wartungsarm. Darüber hinaus benötigt sie weniger Bauraum als Ausführungsformen mit Kupplung.Another preferred embodiment proves to be technically particularly simple to implement and thus inexpensive to manufacture, in which the two generators are drive-connected to the reduction gear of the steam turbine without coupling, i.e. not decoupling, by means of the transfer case. This embodiment is not only inexpensive, but also particularly low-maintenance. In addition, it requires less installation space than embodiments with a clutch.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Generator elektrisch mit einem elektrischen Eigenversorgungsstromnetz - dies kann insbesondere das elektrische Stromnetz des Dampfkraftwerks sein - verbunden oder verbindbar, welches galvanisch getrennt von einem öffentlichen Stromnetz ist. Auf diese Weise kann der vom zweiten elektrischen Generator erzeugte elektrische Strom zum Verbrauch im Eigenversorgungsstromnetz zur Verfügung gestellt werden, ohne dass dadurch das öffentliche Stromnetz gestört würde. Insbesondere können unvermeidliche Frequenzschwankungen im öffentlichen Stromnetz vom Eigenversorgungstromnetz - insbesondere des Dampfkraftwerks - ferngehalten werden.According to a preferred embodiment, the second generator is electrically connected or connectable to an electrical self-supply power network - this can in particular be the electrical power network of the steam power plant - which is galvanically separated from a public power network. In this way, the electric power generated by the second electric generator can be made available for consumption in the self-supply power grid without the public power grid being disrupted as a result. In particular, unavoidable frequency fluctuations in the public power grid can be kept away from the self-supply power grid - especially the steam power plant.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste elektrische Generator elektrisch nicht mit dem elektrischen Eigenversorgungsstromnetz verbunden oder verbindbar. Diese Variante erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbindbar ist und wenn gesetzliche Regelungen bestehen, die eine elektrische Verbindung des Eigenversorgungsstromnetzes mit dem öffentlichen Stromnetz verbieten.According to an advantageous development, the first electrical generator is not electrically connected or cannot be connected to the electrical power supply network. This variant proves to be particularly advantageous if the first generator can be electrically connected to a public power grid and if there are legal regulations that prohibit an electrical connection of the self-supply power grid to the public power grid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden oder verbindbar, welches galvanisch getrennt von dem Eigenversorgungsstromnetz ist, mit welchem der zweite Generator elektrisch verbindbar oder verbunden ist. Somit kann der erste elektrische Generator dazu verwendet werden, Abtriebsleistung des Turbinenabtriebs der Dampfturbine zur Erzeugung elektrischer Energie zu verwenden, die nicht für das elektrische Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird, so dass sie als überschüssige elektrische Energie gegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.According to a preferred embodiment, the first generator is electrically connected or connectable to a public power grid, which is galvanically separated from the self-supply power grid to which the second generator is electrically connectable or connected. Thus, the first electrical generator can be used to use the output power of the turbine output of the steam turbine to generate electrical energy that is not required for the electrical self-supply power grid, so that it can be fed into the public power grid as excess electrical energy against payment.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Generator und, alternativ oder zusätzlich, der zweite Generator als Motor-Generator ausgebildet. Ein solcher Motor-Generator kann in dem Fachmann bekannter Weise in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden: In einem ersten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als herkömmlicher Generator und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. In einem zweiten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als elektrischer Motor und wandelt bereitgestellte elektrische Energie in mechanische Energie um. Die Ausbildung des ersten Generators als Motor-Generator ermöglicht die bereits erwähnte Realisierung eines Notstrombetriebs des Dampfkraftwerks bei Ausfall der Dampfturbine. In diesem Fall kann der erste Generator entsprechend dem zweiten Betriebsmodus als alternatives Antriebssystem arbeiten, welches elektrische Energie aus dem öffentlichen Stromnetz bezieht und auf diese Weise den zweiten Generator antreibt, so dass diese elektrische Energie für das Eigenversorgungsstromnetz erzeugen kann. Denkbar ist aber auch eine Ausbildung des zweiten Generators als Motor-Generator.According to an advantageous development, the first generator and, alternatively or additionally, the second generator are designed as a motor generator. Such a motor generator can be operated in two different operating modes in a manner known to those skilled in the art: In a first operating mode, the motor generator works as a conventional generator and converts mechanical energy into electrical energy. In a second operating mode, the motor-generator works as an electric motor and converts provided electric Energy into mechanical energy. The design of the first generator as a motor-generator enables the aforementioned implementation of emergency power operation of the steam power plant in the event of a steam turbine failure. In this case, the first generator can work as an alternative drive system in accordance with the second operating mode, which draws electrical energy from the public power grid and in this way drives the second generator so that it can generate electrical energy for the self-supply power grid. However, it is also conceivable for the second generator to be designed as a motor generator.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann zumindest der zweite Generator als Gleichstrommaschine ausgebildet sein. Diese Variante bietet sich an, wenn der vom Generator erzeugte elektrische Strom zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers ohnehin in Form von elektrischem Gleichstrom vorliegen muss. Dies kann bei verschiedenen Anwendungen der Fall sein. Beispielsweise werden moderne Rechenzentren typischerweise mit elektrischer Energie in Form von Gleichstrom versorgt. Eine überflüssige Umwandlung von elektrischen Strom elektrischen Wechselstrom, der von einem elektrischen Wechselstromgenerator erzeugt wird, kann auf diese Weise entfallen.According to another preferred embodiment, at least the second generator can be designed as a direct current machine. This variant is useful when the electrical current generated by the generator to supply the electrical consumer has to be in the form of electrical direct current anyway. This can be the case in various applications. For example, modern data centers are typically supplied with electrical energy in the form of direct current. A superfluous conversion of electrical current to electrical alternating current, which is generated by an electrical alternating current generator, can be dispensed with in this way.
Zweckmäßig besitzt das Dampfkraftwerk eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung zur Steuerung/Regelung des Dampferzeugers, der Dampfturbine, sowie - falls vorhanden - des Dampfspeichers. Dabei ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die beiden Generatoren nicht elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise werden die erfindungswesentliche galvanische Trennung der beiden Generatoren und somit auch die galvanische Trennung des öffentlichen Stromnetzes vom Eigenversorgungsstromnetz gewährleistet. Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung können bevorzugt auch die voranstehend erläuterten (Teil-)Kupplungen sowie die vorhandenen elektrischen Schalter gesteuert werden. Ebenso können im Wasser-Dampf-Kreislauf vorhandene Ventile bzw. Ventileinrichtungen gesteuert werden. Außerdem kann mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung die Abtriebswelle auf eine vorbestimmte Soll-Drehzahl geregelt werden, mit welcher die Abtriebswelle in einem Nominalbetrieb der Dampfturbine rotiert. Alternativ dazu kann eine solche Drehzahl-Regelung auch in die Dampfturbine integriert sein, so dass diese Regelungsfunktion nicht von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung übernommen wird, sondern von einer separaten Regelungseinrichtung.The steam power plant expediently has a control / regulating device for controlling / regulating the steam generator, the steam turbine, and - if present - the steam accumulator. The control / regulating device is preferably designed in such a way that it does not electrically connect the two generators to one another. In this way, the galvanic separation of the two generators, which is essential to the invention, and thus also the galvanic separation of the public electricity network from the self-supply electricity network, are ensured. The (partial) clutches explained above and the existing electrical switches can preferably also be controlled by means of the control / regulating device. Valves or valve devices that are present in the water-steam cycle can also be controlled. In addition, the control / regulating device can be used to regulate the output shaft to a predetermined target speed at which the output shaft rotates in a nominal operation of the steam turbine. Alternatively, such a speed regulation can also be integrated into the steam turbine, so that this regulation function is not taken over by the control / regulating device, but by a separate regulating device.
Zweckmäßig ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die beiden Generatoren nicht elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise werden die erfindungswesentliche galvanische Trennung der beiden Generatoren und die damit verbundene Trennung des öffentlichen Stromnetzes vom Eigenversorgungsstromnetz sichergestellt.The control / regulating device is expediently designed in such a way that it does not electrically connect the two generators to one another. In this way, the galvanic separation of the two generators, which is essential to the invention, and the associated separation of the public electricity network from the self-supply electricity network are ensured.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfkraftwerk, insbesondere des voranstehend erläuterten Dampfkraftwerks. Dabei umfasst das Dampfkraftwerk einen ersten elektrischen Generator und einen zweiten elektrischen Generator, die galvanisch voneinander getrennt sind. Die voranstehend erläuterten Vorteile des Dampfkraftwerks übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Verfahren. Gemäß dem Verfahren ist wenigstens einer der beiden Generatoren mit einem Turbinenabtrieb der Dampfturbine antriebsverbunden. Besonders bevorzugt sind beide Generatoren mit der Dampfturbine antriebsverbunden. Gemäß dem Verfahren ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden, so dass er in einem mit der Dampfturbine antriebsverbundenen Zustand und für dieses öffentliche Stromnetz elektrischen Strom erzeugt. Gemäß dem Verfahren ist der zweite Generator elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz getrennten Eigenversorgungsstromnetz verbunden, so dass er in einem mit der Dampfturbine antriebsverbundenen Zustand für dieses Eigenversorgungsstromnetz elektrischen Strom erzeugt.The invention also relates to a method for operating a steam power plant, in particular the steam power plant explained above. The steam power plant comprises a first electrical generator and a second electrical generator, which are galvanically separated from one another. The advantages of the steam power plant explained above are therefore also transferred to the method according to the invention. According to the method, at least one of the two generators is drive-connected to a turbine output of the steam turbine. Both generators are particularly preferably drive-connected to the steam turbine. According to the method, the first generator is electrically connected to a public power grid, so that it generates electrical power for this public power grid when it is drive-connected to the steam turbine. According to the method, the second generator is electrically connected to a self-supply network that is galvanically separated from the public power network, so that it generates electrical current for this self-supply network in a drive-connected state to the steam turbine.
Bei der Durchführung des Verfahrens ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden und erzeugt für dieses elektrischen Strom, solange die Antriebsverbindung des ersten Generators mit der Dampfturbine besteht. Bei der Durchführung des Verfahrens ist außerdem der zweite Generator elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz getrennten Eigenversorgungsstromnetz verbunden und erzeugt für das Eigenversorgungsstromnetz elektrischen Strom, solange die Antriebsverbindung des zweiten Generators mit der Abtriebswelle der Dampfturbine besteht.When carrying out the method, the first generator is electrically connected to a public power grid and generates electricity for this as long as the drive connection of the first generator to the steam turbine exists. When carrying out the method, the second generator is also electrically connected to a self-supply network that is galvanically separated from the public network and generates electricity for the self-supply network as long as the drive connection of the second generator to the output shaft of the steam turbine exists.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren in einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung durchgeführt, welche zumindest den Dampferzeuger und die beiden elektrischen Generatoren, vorzugsweise - soweit vorhanden - auch den Dampfspeicher, ansteuert. Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung können bevorzugt auch die voranstehend erläuterten (Teil-)Kupplungen sowie die vorhandenen elektrischen Schalter sowie die im Wasser-Dampf-Kreislauf vorhandenen Ventile bzw. Ventileinrichtungen gesteuert werden.According to an advantageous development, the method is carried out in a control / regulating device which controls at least the steam generator and the two electrical generators, preferably also the steam accumulator, if present. The control / regulating device can preferably also be used to control the (partial) clutches explained above, as well as the electrical switches present and the valves or valve devices present in the water-steam circuit.
Bevorzugt wird die von der Dampfturbine im Betrieb erzeugte Abtriebsleistung in Abhängigkeit von einem Eigenbedarf des Eigenversorgungsstromnetzes als erste bzw. zweite Antriebsleistung auf die beiden Generatoren verteilt.The output power generated by the steam turbine during operation is preferably distributed to the two generators as a first or second drive power as a function of an internal requirement of the internal power supply network.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Abtriebsleistung der Dampfturbine zum Antreiben des zweiten Generator derart genutzt, dass der zweite Generator die momentan vom Eigenversorgungsstromnetz benötigte elektrische Leistung erzeugt. Die verbleibende Abtriebsleistung der Dampfturbine, die nicht zum Antreiben des zweiten Generators benötigt wird, kann somit zum Antreiben des ersten Generators genutzt werden, so dass der erste Generator elektrische Leistung zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz erzeugt.In a preferred embodiment of the method, the output power of the steam turbine is used to drive the second generator in such a way that the second generator generates the electrical power currently required by the internal power supply network. The remaining output power of the steam turbine, which is not required to drive the second generator, can thus be used to drive the first generator, so that the first generator generates electrical power for feeding into the public power grid.
Bevorzugt wird die von der Dampfturbine im Betrieb erzeugte Abtriebsleistung in Abhängigkeit von einem Eigenbedarf des Eigenversorgungsstromnetzes als erste bzw. zweite Antriebsleistung auf die beiden Generatoren verteilt. Somit ist sichergestellt, dass die gesamte Abtriebsleistung der Dampfturbine zur Erzeugung elektrische Energie verwendet wird.The output power generated by the steam turbine during operation is preferably distributed to the two generators as a first or second drive power as a function of an internal requirement of the internal power supply network. This ensures that the entire output power of the steam turbine is used to generate electrical energy.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Dampferzeuger, die Dampfturbine - sowie, falls vorhanden, der Dampfspeicher - und die beiden elektrischen Generatoren derart angesteuert, dass die vom Eigenversorgungsstromnetz benötigte elektrische Leistung vom zweiten Generator erzeugt wird.According to a preferred embodiment, the steam generator, the steam turbine - and, if present, the steam accumulator - and the two electrical generators are controlled in such a way that the electrical power required by the internal power supply network is generated by the second generator.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Abtriebsleistung des Turbinenabtriebs der Dampfturbine zum Antreiben des zweiten Generator genutzt, so dass der zweite Generator die momentane vom Eigenversorgungsstromnetz benötigte elektrische Leistung erzeugt. Die verbleibende Abtriebsleistung des Turbinenabtriebs, die nicht zum Antreiben des zweiten Generators benötigt wird, kann somit bei dieser Ausführungsform zum Antreiben des ersten Generators genutzt werden, so dass der erste Generator elektrische Leistung zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz erzeugt.In a preferred embodiment of the method, the output power of the turbine output of the steam turbine is used to drive the second generator, so that the second generator generates the current electrical power required by the internal power supply network. The remaining output power of the turbine output, which is not required to drive the second generator, can thus be used in this embodiment to drive the first generator, so that the first generator generates electrical power for feeding into the public power grid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vom Turbinenabtrieb bereitgestellte Abtriebsleistung, die nicht zum Erzeugen von elektrischer Energie für das Eigenversorgungsstromnetz durch den zweiten Generator benötigt wird, mittels des ersten Generators zum Erzeugen von elektrischer Energie für das öffentliche Stromnetz herangezogen.According to a preferred embodiment, the output power provided by the turbine output, which is not required by the second generator to generate electrical energy for the self-supply network, is used by means of the first generator to generate electrical energy for the public electricity network.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Generator einen ersten Stator mit Statorwicklungen und wenigstens einen zweiten Stator mit Statorwicklungen. Der/Die vorhandene(n) zweite(n) Stator(en) kann/können bei dieser Ausführungsform jeweils einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Dampfturbine und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung für das Eigenversorgungsstromnetz elektrisch mit diesem Eigenversorgungsstromnetz verbunden oder von diesem getrennt werden. Bei dieser Ausführungsform kann vom zweiten Generator durch „Zuschalten“ von zweiten Statoren genau dann mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn diese auch vom Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird.In a further preferred embodiment, the second generator comprises a first stator with stator windings and at least one second stator with stator windings. In this embodiment, the existing second stator (s) can be electrically connected to or from this self-supply network, depending on the current output power of the steam turbine and depending on the current demand for electrical power for the self-supply network be separated from this. In this embodiment, more electrical power can be generated by the second generator by “switching on” the second stators precisely when this is also required by the internal power supply network.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere mit der voranstehend erläuterten Ausführungsform kombiniert werden kann, umfasst der erste Generator einen ersten Stator mit Statorwicklungen und wenigstens eine zweiten Stator mit Statorwicklungen. Auch bei dieser Ausführungsform kann/können der/die vorhandene(n) zweite(n) Stator(en) jeweils einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Dampfturbine und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung für das öffentliche Stromnetz zur Stromerzeugung elektrisch mit diesem öffentlichen Stromnetz verbunden oder von diesem getrennt werden. Bei dieser Ausführungsform kann vom ersten Generator durch „Zuschalten“ von zweiten Statoren diejenige elektrische Leistung erzeugt werden, die nicht vom Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird.In a further preferred embodiment, which can in particular be combined with the embodiment explained above, the first generator comprises a first stator with stator windings and at least one second stator with stator windings. In this embodiment as well, the existing second stator (s) can each individually depending on the current output power of the steam turbine and depending on the current demand for electrical power for the public power grid to generate electricity connected to or disconnected from the public power grid. In this embodiment, the electrical power that is not required by the internal power supply network can be generated by the first generator by “switching on” the second stators.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
FigurenlisteFigure list
-
1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Dampfkraftwerks in schematischer, stark vereinfachter Darstellung,1 an example of a steam power plant according to the invention in a schematic, greatly simplified representation, -
2a,b das Dampfkraftwerk der1 jeweils in einer Detailansicht, in welcher der Aufbau der beiden Generatoren genauer dargestellt ist,2a, b the steam power plant of1 each in a detailed view in which the structure of the two generators is shown in more detail, -
3 eine Variante des Beispiels der1 . (Untersetzungsgetriebe)3 a variant of the example of the1 . (Reduction gear)
Die
Im Beispiel der
Alternativ zur Ausbildung als Kondensationsturbine
Die Kondensationsturbine
Der Kondensationsturbine
In einer alternativen Variante, die in
Wie
Wie
Wird an der Dampfturbine
Wie
Im Beispiel der
Gemäß
Gemäß
Im Beispiel der
Optional und unabhängig vom voranstehend erläuterten Getriebe
Im Beispiel der
Der zweite Generator
In analoger Weise zum ersten Generator
Somit können die beiden Generatoren
Wie
Das Einspeichern von Wasserdampf
Zweckmäßig kann der Dampfspeicher
Unabhängig von seiner fluidischen Einbindung in den Wasser-Dampf-Kreislauf
Alternativ oder zusätzlich zum Dampfspeicher
Zweckmäßig können die ersten magnetischen Pole bzw. Polpaare p1, sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweiten magnetischen Pole bzw. Polpaare p2 durch Magnete, vorzugsweise durch Permanentmagnete, aus einem magnetischen oder magnetisierten Material gebildet sein. Alternativ dazu können die ersten oder/und zweiten magnetischen Pole bzw. Polpaare p1, p2 durch Rotorwicklungen gebildet sein, die bei elektrischer Bestromung ein magnetisches Feld erzeugen, welches besonders bevorzugt ein magnetisches Dipol-Feld sein kann. Auch eine Kombination beider voranstehend erläuterter Varianten ist denkbar.The first magnetic poles or pole pairs p1 and, alternatively or additionally, the second magnetic poles or pole pairs p2 can expediently be formed by magnets, preferably permanent magnets, made of a magnetic or magnetized material. As an alternative to this, the first and / or second magnetic poles or pole pairs p1, p2 can be formed by rotor windings which, when electrically energized, generate a magnetic field which can particularly preferably be a magnetic dipole field. A combination of the two variants explained above is also conceivable.
Die Anzahl n1 an ersten Polpaaren p1 beeinflusst - zusammen mit der Drehzahl d der Abtriebswelle
Typischerweise besitzt das öffentliche Stromnetz
Der zweite Stator
Der zweite Generator
Das Dampfkraftwerk
Für die Ausführung des Verfahren kann die Steuerungs-/Regelungseinrichtung
Von der Abtriebswelle
Im Betrieb der Dampfturbine
Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung kann die Abtriebswelle
Des Weiteren wird - bei geeigneter bzw. angepasster Festlegung der oben erläuterten Polpaare p1, p2 in den beiden Generatoren
Für den Fall, dass bei einer bestimmten Solldrehzahl dSoll und vorgegebenen Netzfrequenzen f1, f2 eine optimale Anpassung der Anzahl an ersten und zweiten Polpaaren p1, p2 nicht möglich ist, bietet es sich an, einen der beiden Generatoren - beispielsweise den zweiten Generator
Die von der Dampfturbine
Für eine optimierte Stromerzeugung können die vorhandenen zweiten Statoren
Einer der beiden Generatoren
Die voranstehend erläuterten Varianten können, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden. In einer ersten vereinfachten Variante des Beispiels der
Claims (25)
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2019
- 2019-07-11 DE DE102019210298.0A patent/DE102019210298A1/en active Pending
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