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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage mit einer Vielzahl von Dampfturbinen.
Es wird die Priorität der am 17. Februar 2017 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-027918 beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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[Stand der Technik]
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In einer Dampfturbine verlaufen die Enden einer Drehwelle eines Rotors durch Öffnungen, die in einem Gehäuse ausgebildet sind und stehen außerhalb des Gehäuses hervor. In einer solchen Dampfturbine wird die Abdichtbarkeit an den Enden der Drehwelle dadurch sichergestellt, dass Dampf durch Spalten zwischen den Öffnungen des Gehäuses und der Drehwelle geleitet wird. In dem Fall einer Dampfturbinenanlage mit einer hochdruckseitigen Dampfturbine und einer niederdruckseitigen Dampfturbine weist ein Innenraum eines Turbinengehäuses der hochdruckseitigen Dampfturbine einen höheren Druck als der Atmosphärendruck auf. Aus diesem Grund strömt Dampf (im Folgenden Abdichtungsdampf genannt) durch Spalten zwischen Öffnungen des Gehäuses und einer Drehwelle, an den Enden der Drehwelle der hochdruckseitigen Dampfturbine, von dem Inneren des Turbinengehäuses zu einer Außenseite des Turbinengehäuses, wodurch die Abdichtbarkeit an den Enden der Drehwelle gewährleistet ist. Andererseits weist das Innere eines Turbinengehäuses der niederdruckseitigen Dampfturbine einen niedrigeren Druck als der Atmosphärendruck auf. Aus diesem Grund tritt bei der niederdruckseitigen Dampfturbine Luft leicht durch Spalten zwischen Öffnungen des Gehäuses und der Drehwelle von einer Außenseite in das Innere des Gehäuses ein. Daher wird der Abdichtungsdampf, der die Spalten zwischen den Öffnungen des Gehäuses der hochdruckseitigen Dampfturbine und den Enden der Drehwelle der hochdruckseitigen Dampfturbine passiert hat, den Spalten zwischen den Öffnungen des Gehäuses der niederdruckseitigen Dampfturbine und der Drehwelle der niederdruckseitigen Dampfturbine zugeführt und dadurch wird die Abdichtbarkeit an den Enden der Drehwelle sichergestellt.
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In der Dampfturbinenanlage, wie vorstehend beschrieben, variiert die Strömungsrate des von der hochdruckseitigen Dampfturbine zur niederdruckseitigen Dampfturbine zugeführten Abdichtungsdampfes je nach Betriebszustand jeder Dampfturbine. Das heißt, zum Zeitpunkt des Starts der Dampfturbinenanlage ist die Strömungsrate des von der hochdruckseitigen Dampfturbine zur niederdruckseitigen Dampfturbine zugeführten Abdichtungsdampfes gering. Ferner erhöht sich, wenn sich die Dampfturbinenanlage in einem Nennbetriebszustand befindet, die Strömungsrate des von der hochdruckseitigen Dampfturbine zur niederdruckseitigen Dampfturbine zugeführten Abdichtungsdampfes.
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So wird beispielsweise in der Patentliteratur 1 eine Struktur offenbart, bei der in einem Fall, in dem die Strömungsrate des von der hochdruckseitigen Dampfturbine zur niederdruckseitigen Dampfturbine zugeführten Abdichtungsdampfes eine von der niederdruckseitigen Dampfturbine benötigte Dampfmenge übersteigt, der überschüssige Abdichtungsdampf in den in der Dampfturbinenanlage vorgesehenen Kondensator eingespeist und kondensiert wird.
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Wenn der überschüssige Abdichtungsdampf jedoch Wärme im Kondensator austauscht, geht thermische Energie, die der Abdichtungsdampf aufweist, verloren. So ist in der Patentliteratur 1 auch eine Struktur offenbart, in der der überschüssige Abdichtungsdampf einem Abdichtungsdampfkondensator zugeführt wird, der Wärme mit Wasser, das aus dem Kondensator kommt, austauscht. Gemäß dieser Struktur kann die Effizienz der thermischen Energie durch die Zufuhr des überschüssigen Dampfes zum Abdichtungskondensator erhöht werden, verglichen mit dem Fall, in dem der überschüssige Abdichtungsdampf in den Kondensator eingespeist wird.
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[Zitatliste]
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[Patentliteratur]
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[Patentliteratur 1]
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Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. 2002-129907
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[Darstellung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technik ist es jedoch unmöglich, sicher zu sein, dass der Abdichtungsdampf effektiv genutzt werden kann, da der überschüssige Abdichtungsdampf in den Kondensator oder den Abdichtungskondensator abgegeben wird und es besteht ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Effizienz der Anlage.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfturbinenanlage bereitzustellen, die in der Lage ist, eine effektive Nutzung von Abdichtungsdampf zu erzielen und deren Effizienz zu verbessern.
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[Lösung des Problems]
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Eine Dampfturbinenanlage als Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erreichen der obigen Aufgabe, weist auf: eine hochdruckseitige Dampfturbine, die dazu eingerichtet ist, ein Hochdruckgehäuse zu haben, in das Dampf strömen kann, und einen Hochdruckturbinenrotor, der in dem Hochdruckgehäuse vorgesehen ist, dessen beide Enden von in dem Hochdruckgehäuse ausgebildeten Öffnungen nach außen weisen und der dazu eingerichtet ist, von dem in das Hochdruckgehäuse strömenden Dampf gedreht zu werden; und eine niederdruckseitige Dampfturbine, die dazu eingerichtet ist, ein Niederdruckgehäuse zu haben, in das der von der hochdruckseitigen Dampfturbine abgelassene Dampf strömen kann, und einen Niederdruckturbinenrotor, der in dem Niederdruckgehäuse vorgesehen ist, dessen beide Enden von in dem Niederdruckgehäuse ausgebildeten Öffnungen nach außen weisen, und der dazu eingerichtet ist, von dem in das Niederdruckgehäuse strömenden Dampf gedreht zu werden. Die hochdruckseitige Dampfturbine weist Hochdruckabdichtungsabschnitte auf, die dazu eingerichtet sind, den Dampf zu Spalten zwischen den Öffnungen des Hochdruckgehäuses und den Enden des Hochdruckturbinenrotors als Abdichtungsdampf zuzuführen, und dadurch dazu eingerichtet sind, die Spalten abzudichten. Die niederdruckseitige Dampfturbine weist Niederdruckabdichtungsabschnitte auf, die dazu eingerichtet sind, den Abdichtungsdampf zu Spalten zwischen den Öffnungen des Niederdruckgehäuses und den Enden des Niederdruckturbinenrotors zuzuführen und dadurch dazu eingerichtet sind, die Spalten abzudichten. Die Dampfturbinenanlage umfasst ferner eine Abdichtungsreglerleitung, die dazu eingerichtet ist, den Abdichtungsdampf von den Hochdruckabdichtungsabschnitten zu den Niederdruckabdichtungsabschnitten zu führen, und eine Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung, die dazu eingerichtet ist, von der Abdichtungsreglerleitung abzuzweigen und einen Teil des Abdichtungsdampfes einem Strömungskanal des Dampfes zuzuführen, der den Niederdruckturbinenrotor im Niederdruckgehäuse dreht.
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Gemäß dieser Konfiguration wird ein Teil des Abdichtungsdampfes, der von den Hochdruckabdichtungsabschnitten der hochdruckseitigen Dampfturbine in die Niederdruckabdichtungsabschnitte der niederdruckseitigen Dampfturbine eingespeist wird, einem Strömungskanal des Dampfes zugeführt, der den Niederdruckturbinenrotor in dem Niederdruckgehäuse der niederdruckseitigen Dampfturbine dreht. Dadurch kann ein Teil des Abdichtungsdampfs als Energie verwendet werden, die den Niederdruckturbinenrotor dreht. Auf diese Weise wird der Niederdruckturbinenrotor direkt durch den Abdichtungsdampf gedreht, wodurch auch ein Verlust gering ist und der Abdichtungsdampf effektiv genutzt werden kann.
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Ferner kann die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung dazu eingerichtet sein, einen Teil des Abdichtungsdampfes einem Abschnitt zuzuführen, der sich im Niederdruckgehäuse befindet und bei dem ein Druck niedriger ist als der Abdichtungsdampf, der von der Abdichtungsreglerleitung zugeführt wird.
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Gemäß dieser Konfiguration kann der Abdichtungsdampf durch die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung effizient in das Niederdruckgehäuse eingespeist werden, und eine Strömungsgeschwindigkeit des in das Niederdruckgehäuse eingespeisten Abdichtungsdampfes wird ebenfalls erhöht. Dadurch kann der Niederdruckturbinenrotor effizienter gedreht werden.
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Ferner kann die Dampfturbinenanlage dazu eingerichtet sein, ein Strömungssteuerventil aufzuweisen, das eine Strömungsrate des Abdichtungsdampfes einstellt, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung strömt.
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Gemäß dieser Konfiguration kann, abhängig von einer in der niederdruckseitigen Dampfturbine benötigten Menge, eine Zufuhrmenge des Abdichtungsdampfes in das Niederdruckgehäuse der Niederdruckdampfturbine eingestellt werden.
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Ferner kann die Dampfturbinenanlage einen Korrelationswertdetektor aufweisen, der einen Dampfströmungsratenkorrelationswert erfasst, der mit einer Strömungsrate des entlang der Abdichtungsreglerleitung strömenden Abdichtungsdampfs korreliert. Das Strömungssteuerventil kann dazu eingerichtet sein, offen zu sein, wenn der vom Korrelationswertdetektor erfasste Dampfströmungsratenkorrelationswert größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
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Gemäß dieser Konfiguration variiert die Strömungsrate des entlang der Abdichtungsreglerleitung strömenden Abdichtungsdampfes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der hochdruckseitigen Dampfturbine oder der niederdruckseitigen Dampfturbine. Zum Beispiel ist zum Zeitpunkt des Starts der Dampfturbinenanlage die Strömungsrate des entlang der Abdichtungsreglerleitung strömenden Abdichtungsdampfes klein. Nach dem Start der Dampfturbinenanlage steigt mit zunehmender Anzahl der Umdrehungen im Betrieb der hochdruckseitigen Dampfturbine oder der niederdruckseitigen Dampfturbine die Strömungsrate des entlang der Abdichtungsreglerleitung strömenden Abdichtungsdampfs. In diesem Zustand kann eine Strömungsrate des aus der hochdruckseitigen Dampfturbine abgegebenen Abdichtungsdampfes eine Strömungsrate des in der niederdruckseitigen Dampfturbine benötigten Abdichtungsdampfes überschreiten und es kann überschüssiger Abdichtungsdampf erzeugt werden. In einem Fall, in dem der überschüssige Abdichtungsdampf auf diese Weise erzeugt wird, wird die Strömungsrate des Abdichtungsdampfes, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung strömt, erhöht, und dadurch kann der überschüssige Abdichtungsdampf effektiv als Antriebsenergie zum Drehen des Niederdruckturbinenrotors der niederdruckseitigen Dampfturbine genutzt werden.
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Ferner kann die niederdruckseitige Dampfturbine aufweisen: eine Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen, die an einer inneren Umfangsseite des Niederdruckgehäuses befestigt sind und so vorgesehen sind, dass sie in Richtung einer Achse des Niederdruckturbinenrotors voneinander beabstandet sind; und eine Vielzahl von Stufen von Turbinenlaufschaufelreihen, die an einem äußeren Umfangsabschnitt des Niederdruckturbinenrotors ausgebildet sind und so vorgesehen sind, dass sie von jeder der Stufen von Turbinenleitschaufelreihen in Richtung der Achse beabstandet sind. Die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Niederdruckgehäuse auf einer stromaufwärtigen Seite der zweiten und nachfolgenden Stufen von Turbinenleitschaufelreihen, wobei eine am weitesten stromaufwärts gelegene Seite einer Strömungsrichtung des Dampfes im Niederdruckgehäuse ausgeschlossen ist, und auf einer stromabwärtigen Seite der Turbinenlaufschaufelreihe, die benachbart zu der stromaufwärtigen Seite dieser Turbinenleitschaufelreihen von der Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen angeordnet ist, verbunden zu werden.
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Gemäß dieser Konfiguration wird der über die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung in das Niederdruckgehäuse zugeführte Abdichtungsdampf auf der stromabwärtigen Seite der Turbinenlaufschaufelreihe, die die stromaufwärtige Seite derTurbinenleitschaufelreihe ist, eingespeist, und dadurch kann verhindert werden, dass der eingespeiste Abdichtungsdampf die Drehung der Turbinenlaufschaufelreihe behindert.
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Ferner kann die niederdruckseitige Dampfturbine aufweisen: eine Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen, die an einer inneren Umfangsseite des Niederdruckgehäuses befestigt sind und so vorgesehen sind, dass sie in Richtung einer Achse des Niederdruckturbinenrotors voneinander beabstandet sind; und eine Vielzahl von Stufen von Turbinenlaufschaufelreihen, die an einem äußeren Umfangsabschnitt des Niederdruckturbinenrotors ausgebildet sind und so vorgesehen sind, dass sie von jeder der Stufen von Turbinenleitschaufelreihen in Richtung der Achse beabstandet sind. Die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Niederdruckgehäuse verbunden zu werden, so dass sie einer Außenseite von mindestens einer der Vielzahl von Stufen von Turbinenlaufschaufelreihen in radialer Richtung zugewandt ist.
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Gemäß dieser Konfiguration wird der über die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung in das Niederdruckgehäuse eingespeiste Abdichtungsdampf von einer Position eingespeist, die der Außenseite der Turbinenlaufschaufelreihe in radialer Richtung zugewandt ist, wodurch verhindert werden kann, dass der Abdichtungsdampf die Drehung der Turbinenlaufschaufelreihe behindert.
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Ferner kann die Abdichtbarkeit eines Spaltes zwischen dem äußeren Umfangsabschnitt des Niederdruckturbinenrotors und einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses auf einer äußeren Umfangsseite davon durch den von der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung eingespeisten Abdichtungsdampf verbessert werden.
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[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine effektive Nutzung des Abdichtungsdampfes realisiert und die Effizienz der Anlage verbessert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Flussdiagramm einer Dampfturbinenanlage in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Schnittdarstellung einer hochdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine Schnittdarstellung einer niederdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein Liniendiagramm, das einen Zufuhrmodus von Abdichtungsdampf veranschaulicht, wenn die Dampfturbinenanlage in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gestartet wird.
- 5 ist eine Schnittdarstellung einer niederdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Modifikation der Dampfturbinenanlage in der ersten und zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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[Beschreibung der Ausführungsformen]
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Nachfolgend werden Ausführungsformen für die Realisierung einer Dampfturbinenanlage gemäß dieser Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Dampfturbinenanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Schnittdarstellung einer hochdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine Schnittdarstellung einer niederdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist ein Liniendiagramm, das einen Zufuhrmodus von Abdichtungsdampf, wenn die Dampfturbinenanlage gestartet wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Wie in 1 dargestellt ist, umfasst eine Dampfturbinenanlage 10 der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen einen Kessel 11, eine Hochdruckdampfturbine (eine hochdruckseitige Dampfturbine) 20, eine Mitteldruckdampfturbine (eine hochdruckseitige Dampfturbine) 30, eine Niederdruckdampfturbine (eine niederdruckseitige Dampfturbine) 40, einen Kondensator 15, eine Kondensatpumpe 16 und einen Dampfabdichtungsmechanismus 50.
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Der Kessel 11 erzeugt Dampf. Hier ist eine Wärmequelle des Kessels 11 unbedeutend, und beispielsweise kann die Wärme eines Abgases von einer Turbine (nicht dargestellt) genutzt werden. Der Kessel 11 umfasst einen Verdampfer 111, einen Überhitzer 112 und einen Zwischenüberhitzer 113.
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Hochdruckdampf Sh, der im Kessel 11 durch den Verdampfer 111 und den Überhitzer 112 erzeugt wird, wird über eine Hochdruckdampfleitung 101 in die Hochdruckdampfturbine 20 eingespeist. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Hochdruckdampfturbine 20 ein Hochdruckgehäuse 22, in das Dampf von der Hochdruckdampfleitung 101 strömt, einen Hochdruckturbinenrotor 21, der in dem Hochdruckgehäuse 22 vorgesehen ist, und Hochdruckabdichtungsabschnitte 23.
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Das Hochdruckgehäuse 22 umfasst integral ein rohrförmiges Gehäuse 221, einen Turbineneinlass 222, der auf einer ersten Seite des Gehäuses 221 in Richtung einer Achse Ar vorgesehen ist, und einen Turbinenauslass 223, der auf einer zweiten Seite des Gehäuses 221 in Richtung der Achse Ar vorgesehen ist. Im Hochdruckgehäuse 22 strömt der im Kessel 11 erzeugte Hochdruckdampf Sh von einer Dampfsaugöffnung 222a, die in dem Turbineneinlass 222 ausgebildet ist, durch die Hochdruckdampfleitung 101 in das Gehäuse 221. Der einströmende Hochdruckdampf Sh strömt durch das Gehäuse 221 von der Umgebung des Turbineneinlasses 222 in Richtung der der Umgebung des Turbinenauslasses 223 und wird von einer in dem Turbinenauslass 223 ausgebildeten Dampfauslassöffnung 223a nach außen abgegeben.
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Eine Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen 224, die so vorgesehen sind, dass sie in Richtung der Achse Ar voneinander beabstandet sind, sind auf einer inneren Umfangsseite des Gehäuses 221 vorgesehen. Jede Turbinenleitschaufelreihe 224 umfasst eine Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 224a, die in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar vorgesehen sind.
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Der Hochdruckturbinenrotor 21 umfasst eine Drehwelle 211, die sich in Richtung der Achse Ar erstreckt, und Turbinenlaufschaufelreihen 212, die integral auf einer Außenfläche der Drehwelle 211 in radialer Richtung vorgesehen sind.
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Die Drehwelle 211 ist so vorgesehen, dass ihre beide Enden 211a und 211a von Öffnungen 225 und 225 des Hochdruckgehäuses 22, die auf beiden Seiten des Hochdruckgehäuses 22 in Richtung der Achse Ar ausgebildet sind, nach außen weisen. Die beiden Enden 211a und 211a der Drehwelle 211 sind durch die Lager 24 außerhalb des Hochdruckgehäuses 22 gelagert, so dass sie um die Achse Ar drehbar sind.
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Die Turbinenlaufschaufelreihen 212 sind integral an einem äußeren Umfangsabschnitt der Drehwelle 211 ausgebildet. Die Turbinenlaufschaufelreihen 212 sind so vorgesehen, dass sie in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar der Drehwelle 211 voneinander beabstandet sind. Jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 212 ist so angeordnet, dass sie von jeder Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 224 beabstandet ist, die in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar vorgesehen sind. Jede Turbinenlaufschaufelreihe 212 umfasst eine Vielzahl von Schaufeln 212a in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar. Im Hochdruckturbinenrotor 21 kollidiert eine Drallströmung des Hochdruckdampfes Sh, der von jeder Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 224 erzeugt wird, mit den Schaufeln 212a jeder Turbinenlaufschaufelreihe 212, und dadurch werden jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 212 und die Drehwelle 211 integral um die Achse Ar gedreht.
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Ein Teil des Hochdruckdampfes Sh im Gehäuse 221 strömt in einen Spalt zwischen der Öffnung 225 des Hochdruckgehäuses 22 und dem Ende 211a des Hochdruckturbinenrotors 21 als Abdichtungsdampf Sg, und dadurch dichtet der Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 den Spalt ab. Der in den Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 strömende Abdichtungsdampf Sg wird an die Abdichtungsreglerleitung 110 abgegeben (nachfolgend beschrieben). Ferner wird ein Teil des Abdichtungsdampfes Sg, der in den Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 strömt, in eine Abdichtungskondensatorleitung 130 gesaugt.
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In dieser Hochdruckdampfturbine 20 treibt der vom Kessel 11 über die Hochdruckdampfleitung 101 eingespeiste Hochdruckdampf Sh den Hochdruckturbinenrotor 21 drehbar an, während er im Gehäuse 221 eine Dekompression und Expansion erfährt. Die Hochdruckdampfturbine 20 gibt eine Rotationskraft der Drehwelle 211 des Hochdruckturbinenrotors 21 nach außen ab.
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In der Mitteldruckdampfturbine 30 wird Mitteldruckdampf Sm, der abgegeben wird nachdem der Hochdruckdampf Sh in der Hochdruckdampfturbine eine Dekompression und Expansion erfahren hat, über eine Mitteldruckdampfleitung 102 eingespeist. Wie in 2 dargestellt ist, durchläuft die Mitteldruckdampfleitung 102 den im Kessel 11 vorgesehenen Zwischenüberhitzer 113, und dadurch wird der von der Hochdruckdampfturbine 20 abgegebene Mitteldruckdampf Sm durch den Zwischenüberhitzer 113 erhitzt. Die Mitteldruckdampfturbine 30 umfasst ein Mitteldruckgehäuse 32, in das Dampf von der Mitteldruckdampfleitung 102 strömt, einen Mitteldruckturbinenrotor 31, der im Mitteldruckgehäuse 32 vorgesehen ist, und Mitteldruckabdichtungsabschnitte 33.
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Das Mitteldruckgehäuse 32 umfasst integral ein rohrförmiges Gehäuse 321, einen Turbineneinlass 322, der auf einer ersten Seite des Gehäuses 321 in Richtung der Achse Ar vorgesehen ist, und einen Turbinenauslass 323, der auf einer zweiten Seite des Gehäuses 321 in Richtung der Achse Ar vorgesehen ist. Im Mitteldruckgehäuse 32 strömt der von der Hochdruckdampfturbine 20 abgelassene Mitteldruckdampf Sm von einer Dampfsaugöffnung 322a, die in dem Turbineneinlass 322 ausgebildet ist, durch die Mitteldruckdampfleitung 102 in das Gehäuse 321. Der einströmende Mitteldruckdampf Sm strömt durch das Gehäuse 321 von der Umgebung des Turbineneinlasses 322 in Richtung der der Umgebung des Turbinenauslasses 323 und wird von einer in dem Turbinenauslass 323 ausgebildeten Dampfauslassöffnung 323a nach außen abgegeben.
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Eine Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen 324, die so vorgesehen sind, dass sie in Richtung der Achse Ar voneinander beabstandet sind, sind auf einer inneren Umfangsseite des Gehäuses 321 vorgesehen. Jede Turbinenleitschaufelreihe 324 umfasst eine Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 324a in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar.
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Der Mitteldruckturbinenrotor 31 umfasst eine Drehwelle 311, die sich in Richtung der Achse Ar erstreckt, und Turbinenlaufschaufelreihen 312, die integral auf einer Außenfläche der Drehwelle 311 in radialer Richtung vorgesehen sind.
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Die Drehwelle 311 ist so vorgesehen, dass ihre beide Enden 311a und 311a von Öffnungen 325 und 325 des Mitteldruckgehäuses 32, die auf beiden Seiten des Mitteldruckgehäuses 32 in Richtung der Achse Ar ausgebildet sind, nach außen weisen. Die beiden Enden 311a und 311a der Drehwelle 311 sind durch die Lager 34 außerhalb des Mitteldruckgehäuses 32 gelagert, so dass sie um die Achse Ar drehbar sind.
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Die Turbinenlaufschaufelreihen 312 sind integral an einem äußeren Umfangsabschnitt der Drehwelle 311 ausgebildet. Die Turbinenlaufschaufelreihen 312 sind so vorgesehen, dass sie in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar der Drehwelle 311 voneinander beabstandet sind. Jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 312 ist so angeordnet, dass sie von jeder Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 324 beabstandet ist, die in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar vorgesehen sind. Jede Turbinenlaufschaufelreihe 312 umfasst eine Vielzahl von Schaufeln 312a in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar. Im Mitteldruckturbinenrotor 31 kollidiert eine Drallströmung des Mitteldruckdampfes Sm, der durch jede Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 324 erzeugt wird, mit den Schaufeln 312a jeder Turbinenlaufschaufelreihe 312, und dadurch werden jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 312 und die Drehwelle 311 integral um die Achse Ar gedreht.
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Ein Teil des Mitteldruckdampfes Sm im Gehäuse 321 strömt in einen Spalt zwischen der Öffnung 325 des Mitteldruckgehäuses 32 und dem Ende 311a des Mitteldruckturbinenrotors 31 als Abdichtungsdampf Sg, und dadurch dichtet der Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 den Spalt ab. Der in den Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 strömende Abdichtungsdampf Sg wird an die Abdichtungsreglerleitung 110 abgegeben (nachfolgend beschrieben). Ferner wird ein Teil des Abdichtungsdampfes Sg, der in den Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 strömt, in die Abdichtungskondensatorleitung 130 gesaugt.
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Der Mitteldruckdampf Sm wird über die Mitteldruckdampfleitung 102 in diese Mitteldruckdampfturbine 30 zugeführt. Der Mitteldruckdampf Sm treibt den Mitteldruckturbinenrotor 31 drehbar an, während er im Gehäuse 321 der Mitteldruckdampfturbine 30 eine Dekompression und Expansion erfährt. Die Mitteldruckdampfturbine 30 gibt eine Rotationskraft der Drehwelle 311 des Mitteldruckturbinenrotors 31 nach außen ab.
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In der Niederdruckdampfturbine 40 wird Niederdruckdampf SI, der abgegeben wird, nachdem der Mitteldruckdampf Sm in der Mitteldruckdampfturbine 30 eine Dekompression und Expansion erfahren hat, über eine Niederdruckdampfleitung 103 eingespeist. Wie in 3 dargestellt ist, umfasst die Niederdruckdampfturbine 40 ein Niederdruckgehäuse 42, in das Dampf von der Niederdruckdampfleitung 103 strömt, einen im Niederdruckgehäuse 42 vorgesehenen Niederdruckturbinenrotor 41 und Niederdruckabdichtungsabschnitte 43.
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Das Niederdruckgehäuse 42 umfasst integral ein rohrförmiges Gehäuse 421, einen Turbineneinlass 422, der auf einer ersten Seite des Gehäuses 421 in Richtung der Achse Ar vorgesehen ist, und einen Turbinenauslass 423, der auf einer zweiten Seite des Gehäuses 421 in Richtung der Achse Ar vorgesehen ist. Im Niederdruckgehäuse 42 strömt der von der Mitteldruckdampfturbine 30 abgelassene Niederdruckdampf Sl von einer Dampfsaugöffnung 422a, die in dem Turbineneinlass 422 ausgebildet ist, durch die Niederdruckdampfleitung 103 in das Gehäuse 421. Der einströmende Niederdruckdampf Sl strömt durch das Gehäuse 421 von der Umgebung des Turbineneinlasses 422 in Richtung der der Umgebung des Turbinenauslasses 423 und wird von einer in dem Turbinenauslass 423 ausgebildeten Dampfauslassöffnung 423a nach außen abgegeben.
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Eine Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen 424, die so vorgesehen sind, dass sie in Richtung der Achse Ar voneinander beabstandet sind, sind auf einer inneren Umfangsseite des Gehäuses 421 vorgesehen. Jede Turbinenleitschaufelreihe 424 umfasst eine Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 424a in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar.
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Der Niederdruckturbinenrotor 41 umfasst eine Drehwelle 411, die sich in Richtung der Achse Ar erstreckt, und Turbinenlaufschaufelreihen 412, die integral auf einer Außenfläche der Drehwelle 411 in radialer Richtung vorgesehen sind.
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Die Drehwelle 411 ist so vorgesehen, dass ihre beide Enden 411a und 411a sich von Öffnungen 425 und 425 des Niederdruckgehäuses 42, die auf beiden Seiten des Niederdruckgehäuses 42 in Richtung der Achse Ar ausgebildet sind, nach außen erstrecken. Die beiden Enden 411a und 411a der Drehwelle 411 sind durch die Lager 44 außerhalb des Niederdruckgehäuses 42 gelagert, so dass sie um die Achse Ar drehbar sind.
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Die Turbinenlaufschaufelreihen 412 sind integral an einem äußeren Umfangsabschnitt der Drehwelle 411 ausgebildet. Die Turbinenlaufschaufelreihen 412 sind so vorgesehen, dass sie in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar der Drehwelle 411 voneinander beabstandet sind. Jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 412 ist so angeordnet, dass sie von jeder Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 424 beabstandet ist, die in einer Vielzahl von Stufen in Richtung der Achse Ar vorgesehen sind. Jede Turbinenlaufschaufelreihe 412 umfasst eine Vielzahl von Schaufeln 412a in Abständen in Umfangsrichtung Dr um die Achse Ar. Im Niederdruckturbinenrotor 41 kollidiert eine Drallströmung des Niederdruckdampfes SI, der durch jede Stufe der Turbinenleitschaufelreihen 424 erzeugt wird, mit den Schaufeln 412a jeder Turbinenlaufschaufelreihe 412, und dadurch werden jede Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen 412 und die Drehwelle 411 integral um die Achse Ar gedreht.
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In der Niederdruckdampfturbine 40 dient ein ringförmiger Querschnittsraum zwischen einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 421 und einer äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 411 des Niederdruckturbinenrotors 41 als Hauptdampfströmungskanal (Strömungskanal) 45, entlang dem der Niederdruckdampf SI strömt.
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Der Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 führt den Abdichtungsdampf Sg, der über die Abdichtungsreglerleitung 110 einströmt, zu einem Spalt zwischen der Öffnung 425 des Niederdruckgehäuses 42 und dem Ende 411a des Niederdruckturbinenrotors 41 zu und dichtet dadurch den Spalt ab. Der in den Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 strömende Abdichtungsdampf Sg wird zu der Abdichtungskondensatorleitung 130 (nachfolgend beschrieben) abgeführt.
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Der Niederdruckdampf SI wird über die Niederdruckdampfleitung 103 in die Niederdruckdampfturbine 40 eingespeist. Der Niederdruckdampf Sl treibt den Niederdruckturbinenrotor 41 drehbar an, während er im Gehäuse 421 der Niederdruckdampfturbine 40 eine Dekompression und Expansion erfährt. Die Niederdruckdampfturbine 40 gibt eine Rotationskraft der Drehwelle 411 des Niederdruckturbinenrotors 41 ab.
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Der Kondensator 15 ist mit dem Niederdruckgehäuse 42 der Niederdruckdampfturbine 40 verbunden. Der aus der Niederdruckdampfturbine 40 abgelassene Dampf strömt in den Kondensator 15, und der Kondensator 15 wandelt den Dampf durch Wärmeaustausch zu Wasser um.
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Die Kondensatpumpe 16 ist an einer Speisewasserleitung 105 vorgesehen, die den Kondensator 15 und den Kessel 11 verbindet und Wasser in dem Kondensator 15 zu dem Kessel 11 leitet.
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Der Dampfabdichtungsmechanismus 50 umfasst die Abdichtungsreglerleitung 110, eine Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 und die Abdichtungskondensatorleitung 130.
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Die Abdichtungsreglerleitung 110 führt den Abdichtungsdampf Sg von dem Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 und von dem Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 zu dem Niederdruckabdichtungsabschnitt 43.
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Die Abdichtungskondensatorleitung 130 sammelt den Abdichtungsdampf Sg, der von dem Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 der Hochdruckdampfturbine 20, dem Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 der Mitteldruckdampfturbine 30 und dem Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 der Niederdruckdampfturbine 40 abgegeben wird, und speist den Abdichtungsdampf Sg in einen Abdichtungskondensator 18 ein. Der Abdichtungskondensator 18 führt einen Wärmeaustausch zwischen dem entlang der Speisewasserleitung 105 strömenden Wasser und dem durch die Abdichtungskondensatorleitung 130 eingespeisten Abdichtungsdampf Sg durch. Dadurch wird das Wasser von dem Kondensator 15 erhitzt und der Abdichtungsdampf Sg gekühlt. Der durch den Abdichtungskondensator 18 gekühlte Abdichtungsdampf Sg wird über eine Verbindungsleitung 106 in den Kondensator 15 geleitet und wieder in Wasser umgewandelt.
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Die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 ist eine Leitung, die von der Abdichtungsreglerleitung 110 abzweigt. Die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 führt einen Teil des Abdichtungsdampfes Sg, der von dem Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 der Hochdruckdampfturbine 20 und von dem Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 der Mitteldruckdampfturbine 30 durch die Abdichtungsreglerleitung 110 zugeführt wird, dem Hauptdampfströmungskanal 45 des Dampfes zu, der den Niederdruckturbinenrotor 41 im Niederdruckgehäuse 42 dreht. Hier ist, wie in 3 dargestellt ist, die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 mit einem Abschnitt verbunden, der sich im Niederdruckgehäuse 42 befindet und bei dem ein Druck P1 niedriger ist als ein Druck P0 des von der Abdichtungsreglerleitung 110 zugeführten Abdichtungsdampfes Sg. Genauer gesagt ist die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 mit dem Niederdruckgehäuse 42 verbunden auf einer stromaufwärtigen Seite der zweiten und nachfolgenden Stufen von Turbinenleitschaufelreihen 424, wobei die am weitesten stromaufwärts gelegene Seite einer Strömungsrichtung des Dampfes ausgeschlossen ist, und einer stromabwärtigen Seite der Turbinenlaufschaufelreihe 412, die in dem Hauptdampfströmungskanal 45 des Niederdruckgehäuses 42 auf einer stromaufwärtigen Seite von diesen Turbinenleitschaufelreihen 424 von der Vielzahl von Stufen von Turbinenleitschaufelreihen 424 vorgesehen ist.
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Der durch die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 eingespeiste Abdichtungsdampf Sg tritt dem Dampf im Inneren des Gehäuses 421 bei, der entlang dem Hauptdampfströmungskanal 45 strömt und den Niederdruckturbinenrotor 41 dreht.
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Hier umfasst der Dampfabdichtungsmechanismus 50, wie in 1 dargestellt ist, einen Temperaturabsenker 55, der eine Temperatur des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 strömt, absenkt, ein Strömungssteuerventil 56, das eine Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 strömt, einstellt, und einen Korrelationswertdetektor 56s, der einen Dampfströmungsratenkorrelationswert erfasst, der mit der Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Abdichtungsreglerleitung 110 strömt, korreliert.
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Das Strömungssteuerventil 56 wird geöffnet, wenn der vom Korrelationswertdetektor 56s erfasste Dampfströmungsratenkorrelationswert größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und erhöht die Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 strömt. Beispielsweise umfasst hierin der vom Korrelationswertdetektor 56s erfasste Dampfströmungsratenkorrelationswert, zusätzlich zu einer Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg selbst, einen Druck P0 des Abdichtungsdampfes Sg, eine Anlagenleistung der Dampfturbinenanlage 10 oder dergleichen.
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Ferner umfasst der Dampfabdichtungsmechanismus 50 eine Auslassleitung 140, die von der Abdichtungsreglerleitung 110 abzweigt und mit dem Kondensator 15 verbunden ist. Ein Absperrventil 19, das die Auslassleitung 140 verbindet/trennt, ist an der Auslassleitung 140 vorgesehen.
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Wie beispielsweise in 4 dargestellt ist, reicht zum Zeitpunkt des Starts der Dampfturbinenanlage 10, wenn die Anlagenleistung gering ist, eine Menge des vom Kessel 11 erzeugten Dampfes nicht aus, um den Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 der Hochdruckdampfturbine 20, den Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 der Mitteldruckdampfturbine 30 und den Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 der Niederdruckdampfturbine 40 abzudichten. In diesem Zustand sind das Absperrventil 19 an der Auslassleitung 140 und das Strömungssteuerventil 56 an der Abdichtungsreglerleitung 110 geschlossen. Dies kann den Dampfabfluss von dem Hochdruckabdichtungsabschnitt 23, dem Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 und dem Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 begrenzen und den Betrieb der Hochdruckdampfturbine 20, der Mitteldruckdampfturbine 30 und der Niederdruckdampfturbine 40 stabilisieren. In diesem Zustand kann Abdichtungsdampf Sg von einem Hilfskessel (nicht dargestellt), der mit der Abdichtungsreglerleitung 110 verbunden ist, dem Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 der Niederdruckdampfturbine 40 zugeführt werden und die Abdichtung am Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 bewirken.
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Nach dem Start der Dampfturbinenanlage 10 wird zu einem Zeitpunkt, an dem eine voreingestellte Zeit verstrichen ist oder zu einem Zeitpunkt, an dem ein Dampfströmungsratenkorrelationswert größer oder gleich einem bestimmten Wert ist, das in der Auslassleitung 140 vorgesehene Absperrventil 19 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der von der Abdichtungsreglerleitung 110 in den Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 eingespeist wird, zu einer Strömungsrate, die ausreicht, um den Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 abzudichten. Daher überschreitet nach diesem Zeitpunkt eine Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Abdichtungsreglerleitung 110 strömt, einen Dampfströmungsrate, die zum Abdichten des Niederdruckabdichtungsabschnitts 43 erforderlich ist. Somit wird, wie vorstehend beschrieben ist, das Absperrventil 19 geöffnet, und überschüssiger Dampf, der Dampf von dem entlang der Abdichtungsreglerleitung 110 strömenden Abdichtungsdampf Sg, ausschließt, der zum Abdichten des Niederdruckabdichtungsabschnitts 43 erforderlich ist, wird über die Auslassleitung 140 zu dem Kondensator 15 geleitet. Im Kondensator 15 wird der Abdichtungsdampf Sg von der Auslassleitung 140 wieder in Wasser umgewandelt.
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In einem Fall, in dem weitere Zeit verstrichen ist und von dem Korrelationswertdetektor 56s entsprechend erkannt wird, dass die Anlagenleistung (ein Dampfströmungsratenkorrelationswert) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, das an der Auslassleitung 140 vorgesehene Absperrventil 19 wird geschlossen und das in der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 vorgesehene Strömungssteuerventil 56 wird geöffnet. Dadurch wird der zu dem Kondensator 15 geleitete Abdichtungsdampf Sg über die rotorantreibende Dampfzuleitung 120 zu den Hauptdampfströmungskanal 45 des Niederdruckgehäuses 42 geleitet. Der Abdichtungsdampf Sg bildet ein Teil einer Energiequelle, die den Niederdruckturbinenrotor 41 dreht.
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Wie vorstehend beschrieben, ist zu einem Zeitpunkt, zu dem das Absperrventil 19 geöffnet wird, überschüssiger Dampf, der Dampf, der zum Abdichten des Niederdruckabdichtungsabschnitts 43 erforderlich ist, ausschließt, in dem Abdichtungsdampf Sg enthalten, der entlang der Abdichtungsreglerleitung 110 strömt. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch ein Druck oder eine Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Abdichtungsreglerleitung 110 strömt, instabil, und eine Strömungsrate des überschüssigen Dampfes ist zu klein, um einen Teil der Energie, die den Niederdruckturbinenrotor 41 dreht, zu bilden. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform selbst wenn überschüssiger Dampf erzeugt wird, der überschüssige Dampf sofort zu dem Kondensator 15 geleitet, ohne den überschüssigen Dampf zum Hauptdampfströmungskanal 45 des Niederdruckgehäuses 42 zu leiten.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Dampfturbinenanlage 10 wird ein Teil des Abdichtungsdampfes Sg, der von dem Hochdruckabdichtungsabschnitt 23 der Hochdruckdampfturbine 20 und dem Mitteldruckabdichtungsabschnitt 33 der Mitteldruckdampfturbine 30 entnommen und in den Niederdruckabdichtungsabschnitt 43 der Niederdruckdampfturbine 40 eingespeist wird, dem Hauptdampfströmungskanal 45 des Dampfes zugeführt, der den Niederdruckturbinenrotor 41 im Niederdruckgehäuse 42 der Niederdruckdampfturbine 40 dreht. Somit kann ein Teil des Abdichtungsdampfs Sg als Energie verwendet werden, die den Niederdruckturbinenrotor 41 dreht. Auf diese Weise wird der Niederdruckturbinenrotor 41 direkt durch den Abdichtungsdampf Sg gedreht, und dadurch kann die Energie des Abdichtungsdampfes Sg effektiv genutzt werden. Dadurch kann die Effizienz der Anlage in der Dampfturbinenanlage 10 verbessert werden.
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Ferner ist die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 so gestaltet, dass sie einen Teil des Abdichtungsdampfes Sg einem Abschnitt zuführt, der sich im Niederdruckgehäuse 42 befindet und bei dem ein Druck niedriger als der des Abdichtungsdampfs Sg ist, der von der Abdichtungsreglerleitung 110 zugeführt wird. Dadurch kann der Abdichtungsdampf Sg effizient über die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 in das Niederdruckgehäuse 42 eingespeist werden. Aus diesem Grund ist es möglich, den Niederdruckturbinenrotor 41 effizienter zu drehen.
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Ferner umfasst der Dampfabdichtungsmechanismus 50 das Strömungssteuerventil 56, das die Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg, der entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 strömt, einstellt. Somit kann je nach Betriebssituation der Hochdruckdampfturbine 20, der Mitteldruckdampfturbine 30 und der Niederdruckdampfturbine 40 eine optimale Menge an Abdichtungsdampf Sg, die in der Niederdruckdampfturbine 40 benötigt wird, angemessen zugeführt werden.
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Ferner wird das Strömungssteuerventil 56 geöffnet, wenn der von dem Korrelationswertdetektor 56s erfasste Dampfströmungsratenkorrelationswert größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Mit dieser Konfiguration ist in einem Fall, in dem die Strömungsrate des von der Hochdruckdampfturbine 20 und der Mitteldruckdampfturbine 30 abgegebenen Abdichtungsdampfes Sg die in der Niederdruckdampfturbine 40 erforderliche Strömungsrate des Abdichtungsdampfes Sg übersteigt und überschüssiger Abdichtungsdampf Sg erzeugt wird, die Strömungsrate des entlang der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 strömenden Abdichtungsdampfes Sg erhöht und dadurch kann überschüssiger Abdichtungsdampf Sg effektiv als Antriebsenergie zum Drehen des Niederdruckturbinenrotors 41 der Niederdruckdampfturbine 40 genutzt werden.
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Ferner ist die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 mit dem Niederdruckgehäuse 42 verbunden auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten und nachfolgenden Stufen der Turbinenleitschaufelreihen 424, wobei die am weitesten stromaufwärts gelegene Seite der Strömungsrichtung in dem Niederdruckgehäuse 42 ausgeschlossen ist, und auf der stromabwärtigen Seite der Turbinenlaufschaufelreihe 412, die auf der stromaufwärtigen Seite dieser Turbinenleitschaufelreihen 424 von der Vielzahl von Stufen der Turbinenleitschaufelreihen 424 angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration kann eine Rotationsbehinderung der Turbinenlaufschaufelreihen 412 durch den eingespeisten Abdichtungsdampf Sg verhindert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Dampfturbinenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben; in der nachfolgend beschriebenen zweiten Ausführungsform werden die mit denen der ersten Ausführungsform gemeinsamen Komponenten in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung weggelassen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass Abdichtungsdampf Sg, der über eine Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120B in eine Niederdruckdampfturbine 40B eingespeist wird, an einer Position zugeführt wird, die der Außenseite der Turbinenlaufschaufelreihen 412 in radialer Richtung zugewandt ist.
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5 ist eine Schnittdarstellung einer niederdruckseitigen Dampfturbine der Dampfturbinenanlage in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 5 dargestellt ist, ist eine Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120B in der Niederdruckdampfturbine 40B in dieser Ausführungsform so verbunden, dass sie der Außenseite von mindestens einer Stufe der Turbinenlaufschaufelreihen von einer Vielzahl von Stufen der Turbinenlaufschaufelreihen 412, die in der Niederdruckdampfturbine 40B vorgesehen sind, in radialer Richtung zugewandt ist. Genauer gesagt ist die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120B an einer Position verbunden, die den Spitzen 412c, die an den Spitzenabschnitten der Schaufeln 412a der Turbinenlaufschaufelreihe 412 vorgesehen sind, von der Außenseite in radialer Richtung gegenüberliegt ist.
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In dieser Konfiguration wird Abdichtungsdampf Sg, der über die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120B in ein Niederdruckgehäuse 42 zugeführt wird, von einer Position aus eingespeist, die der Außenseite derTurbinenlaufschaufelreihe 412 in radialer Richtung zugewandt ist.
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Gemäß der oben beschriebenen Dampfturbinenanlage wird der über die Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120B in das Niederdruckgehäuse 42 zugeführte Abdichtungsdampf Sg von der Position eingespeist, die der Außenseite der Turbinenlaufschaufelreihe 412 in radialer Richtung zugewandt ist, und dadurch kann verhindert werden, dass der eingespeiste Abdichtungsdampf Sg die Drehung der Turbinenlaufschaufelreihe 412 behindert. Ferner kann die Abdichtbarkeit eines Spaltes zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt eines Niederdruckturbinenrotors 41 und einer inneren Umfangsfläche des Niederdruckgehäuses 42 auf einer äußerer Umfangsseite davon durch den von der Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 zugeführten Abdichtungsdampf Sg verbessert werden.
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(Modifikation der Ausführungsform)
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In der ersten und zweiten Ausführungsform, wie in 6 dargestellt ist, können Temperaturabsenker 55 sowohl an einer Abdichtungsreglerleitung 110 als auch an einer Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung 120 vorgesehen sein.
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Ferner umfasst Dampfturbinenanlage 10 der ersten und zweiten Ausführungsform die Auslassleitung 140, aber die Auslassleitung 140 kann weglassen werden. In diesem Fall wird ein Strömungssteuerventil 56 zu einem Zeitpunkt geöffnet, der im Wesentlichen identisch mit dem Zeitpunkt des Öffnens eines Absperrventils 19 ist.
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In jeder Ausführungsform sind das Hochdruckgehäuse 22 und das Mitteldruckgehäuse 32 miteinander verbunden und so integriert, dass sie ein einziges Gehäuse ausbilden. Ferner ist das Niederdruckgehäuse 42 in jeder Ausführungsform unabhängig von dem Hochdruckgehäuse 22 und dem Mitteldruckgehäuse 32. Eine Verbindungsbeziehung der Gehäuse 22, 32 und 42 der Dampfturbinen 20, 30 und 40 ist jedoch nicht auf die vorstehende Form beschränkt. So können beispielsweise das Hochdruckgehäuse 22, das Mitteldruckgehäuse 32 und das Niederdruckgehäuse 42 miteinander verbunden und so integriert sein, dass sie ein einziges Gehäuse ausbilden. Ferner können beispielsweise das Mitteldruckgehäuse 32 und das Niederdruckgehäuse 42 miteinander verbunden und so integriert sein, dass sie ein einziges Gehäuse ausbilden, und das Hochdruckgehäuse 22 kann unabhängig von den anderen Gehäusen sein. Ferner können beispielsweise das Hochdruckgehäuse 22, das Mitteldruckgehäuse 32 und das Niederdruckgehäuse 42 unabhängig voneinander sein.
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Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurden, sind die Komponenten in jeder Ausführungsform und Kombinationen davon ein Beispiel, und Ergänzungen, Auslassungen, Substitutionen und andere Modifikationen der Konfiguration sind möglich, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferne ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsformen, sondern nur durch die Patentansprüche begrenzt.
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(Industrielle Anwendbarkeit)
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die effektive Nutzung von Abdichtungsdampf realisiert und die Effizienz der Anlage verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dampfturbinenanlage
- 11
- Kessel
- 12
- Erhitzer
- 15
- Kondensator
- 16
- Kondensatpumpe
- 18
- Abdichtungskondensator
- 19
- Absperrventil
- 20
- Hochdruckdampfturbine
- 21
- Hochdruckturbinenrotor
- 22
- Hochdruckgehäuse
- 23
- Hochdruckabdichtungsabschnitt
- 24
- Lager
- 30
- Mitteldruckdampfturbine
- 31
- Mitteldruckturbinenrotor
- 32
- Mitteldruckgehäuse
- 33
- Mitteldruckabdichtungsabschnitt
- 34
- Lager
- 40
- Niederdruckdampfturbine
- 40B
- Niederdruckdampfturbine
- 41
- Niederdruckturbinenrotor
- 42
- Niederdruckgehäuse
- 43
- Niederdruckabdichtungsabschnitt
- 44
- Lager
- 45
- Hauptdampfströmungskanal
- 50
- Dampfabdichtungsmechanismus
- 55
- Temperaturabsenker
- 56
- Strömungssteuerventil
- 56s
- Korrelationswertdetektor
- 101
- Hochdruckdampfleitung
- 102
- Mitteldruckdampfleitung
- 103
- Niederdruckdampfleitung
- 105
- Speisewasserleitung
- 106
- Verbindungsleitung
- 110
- Abdichtungsreglerleitung
- 111
- Verdampfer
- 112
- Überhitzer
- 113
- Zwischenüberhitzer
- 120
- Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung
- 120B
- Rotorantrieb-Dampfzufuhrleitung
- 130
- Abdichtungskondensatorleitung
- 140
- Auslassleitung
- 211
- Drehwelle
- 211a
- Ende
- 212
- Turbinenlaufschaufelreihe
- 212a
- Schaufel
- 221
- Gehäuse
- 222
- Turbineneinlass
- 222a
- Dampfsaugöffnung
- 223
- Turbinenauslass
- 223a
- Dampfauslassöffnung
- 224
- Turbinenleitschaufelreihe
- 224a
- Leitschaufel
- 225
- Öffnung
- 311
- Drehwelle
- 311a
- Ende
- 312
- Turbinenlaufschaufelreihe
- 312a
- Schaufel
- 321
- Gehäuse
- 322
- Turbineneinlass
- 322a
- Dampfsaugöffnung
- 323
- Turbinenauslass
- 323a
- Dampfauslassöffnung
- 324
- Turbinenleitschaufelreihe
- 324a
- Leitschaufel
- 325
- Öffnung
- 411
- Drehwelle
- 411a
- Ende
- 412
- Turbinenlaufschaufelreihe
- 412a
- Schaufel
- 412c
- Spitze
- 421
- Gehäuse
- 422
- Turbineneinlass
- 422a
- Dampfsaugöffnung
- 423
- Turbinenauslass
- 423a
- Dampfauslassöffnung
- 424
- Turbinenleitschaufelreihe
- 424a
- Leitschaufel
- 425
- Öffnung Ar-Achse
- Dr
- Umfangsrichtung
- P0
- Druck
- P1
- Druck
- Sg
- Abdichtungsdampf
- Sh
- Hochdruckdampf
- Sl
- Niederdruckdampf
- Sm
- Mitteldruckdampf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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