DE1751139B2 - Device for cooling the horizontal longitudinal flanges at the housing joints of saturated steam turbines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung der horizontalen Längsflansche an Teilfugen von Turbinengehäusen mittels von Arbeitsmittel durchströmten, in den Längsflanschen im äußeren Bereich angeordneten und in Richtung des horizontalen Turbinengehäuseumfanges an der Teilfuge sich erstreckenden Längskanälen und die Längskanäle mit dem Gehäuseinnern verbinden Querkanälen kleineren Durchmessers als die Längskanäle.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DT-PSThe invention relates to a device for cooling the horizontal longitudinal flanges at butt joints of turbine housings by means of working fluid flowing through them, arranged in the longitudinal flanges in the outer area and extending in the direction of the horizontal turbine housing circumference at the parting joint and the longitudinal channels with the interior of the housing connect transverse channels with a smaller diameter than the Longitudinal channels.
Such a device is from the DT-PS

8 50 616 bekannt8 50 616 known

Bei schneller Absenkung der Leistung einer Dampfturbine tritt infolge der Drosselung eine dem Druckabfall entsprechende Temperatursenkung ein. In der Längsflanschpartie ergibt sich dabei eine Temperaturdifferenz zwischen dem warmen Außenbereich und dem kühlen Innenbereich, die oberhalb der maximal zu-If the output of a steam turbine is reduced rapidly, the pressure drop occurs as a result of the throttling corresponding temperature reduction. There is a temperature difference in the longitudinal flange section between the warm outside area and the cool inside area, which are above the maximum

lässigen (negativen) Temperaturdifferenz von etwa 20⁰C liegen kann. Wird diese zulässige negative Temperaturdifferenz überschritten, kann im Bereich der Gehäuseteilfuge an dem Innenbereich ein Klaffen des Längsflansches zwischen Ober- und Unterteil des Ge-permissible (negative) temperature difference of about 20 ⁰ C can be. If this admissible negative temperature difference is exceeded, a gaping of the longitudinal flange between the upper and lower part of the body can occur in the area of the partial joint of the housing.

häuses und damit eine Undichtigkeit auftreten. Undichtigkeiten sind aber besonders bei mit radioaktivem Sattdampf betriebenen Dampfturbinen zu vermeiden.housing and thus a leak can occur. However, leaks are particularly common with radioactive materials To avoid saturated steam operated steam turbines.

Ein Klaffen des Längsflansches kann weiterhin dazu führen, daß an den Anlagesiegen für die Innengehäuseeinsätze und an den Düsendeckelnuten Naßdampf aus dem Raum höheren Druckes in den Raum niedrigeren Druckes übertritt und dabei Erosionen hervorruft.A gaping of the longitudinal flange can also lead to the fact that on the contact tables for the inner housing inserts and at the nozzle cover grooves wet steam from the space of higher pressure into the space of lower pressure Pressure and causing erosion.

Bei der bekannten, an sich für die Flanschheizung konzipierten Einrichtung tritt zumindest teilweise beiIn the case of the known, per se for the flange heating at least partially

Lastabsenkung auch eine Kühlung der Längsflansche auf. Diei-ϊ wird aber wegen der dann meist zu geringen Temperaturdifferenz nicht ausreichen, um die Kühlung wirksam herbeizuführen: meistens wird auch die Flanschtemperatur am kälteren Ende des jeweiligenLoad reduction also results in cooling of the longitudinal flanges. Diei-ϊ is then mostly too low because of the The temperature difference is not sufficient to bring about effective cooling: usually the Flange temperature at the colder end of the respective

Turbinengehäuses bereits so tief sein, in bezug auf die Entnahmestelle des Heiz- bzw. Kühldampfes, die im Dampfexpansionsweg direkt vor dem jeweiligen Turbi nengenäuse liegt, daß der Strömungsweg des Dampfes zum Zwecke der Kühlung an sich besser umgekehrt wie im Heizungsfalle sein müßte, um auch dort noch eine Kühlung zu erreichen, da anderenfalls dort der Dampf bereits durch die Flanschwärme zu sehr aufge heizt wäre. Es ist daher zu erwarten, daß in den meisten Fällen die Längsflansche des kälteren Gehäuseendes durch diese Einrichtung gar nicht gekühlt werden können. Schließlich ist auch diese über die Flanschlänge unterschiedliche Kühlwirkung sehr nachteilig, da ein Verziehen des genannten Turbinengehäuses zu be^rürchten ist.Turbine housing already be so deep, with respect to the extraction point of the heating or cooling steam, which is nengenäuse in the steam expansion path directly in front of the respective turbine, that the flow path of the steam for the purpose of cooling would have to be better reversed than in the heating case in order to also To achieve cooling there, otherwise the steam there would already be heated up too much by the flange heat. It is therefore to be expected that in most cases the longitudinal flanges of the colder end of the housing cannot be cooled at all by this device. Finally, this differential across the flange length cooling effect is very disadvantageous since warping is said turbine housing to be ^r ürchten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bei schneller Lastabsenkung auftretenden Temperaturdifferenzen zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich der Längsflansche überall wirksam zu verringern, um ein Verziehen des Turbinengehäuses zu verhindern.The object of the invention is therefore the faster Load reduction occurring temperature differences between the outside and the inside of the Effective reduction of longitudinal flanges everywhere in order to prevent distortion of the turbine casing.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß bei Satt- oder Naßdampfturbinen für jede Hälfte eines Gehäuseober- und Unterteils mehrere Längskanäle vorgesehen sind, die über die gesamte Länge der Längsflansche einander folgen, die gegeneinander innerhalb der Längsflansche abgeschlossen sind und die über mehrere Querkanäle jeweils für sich mit gesonderten Räumen einheitlichen Drucks im Turbinengehäuse verbunden sind und daß die Querkanäle derart angeordnet sind, daß sich im wesentlichen in den Längskanälen kondensiertes Arbeitsmittel ansammeln kann.The object is achieved according to the invention in a device of the type specified at the outset achieved that with saturated or wet steam turbines for each half of a housing upper and lower part several longitudinal channels are provided, which follow one another over the entire length of the longitudinal flanges, which against each other are completed within the longitudinal flanges and each for several transverse channels are connected to separate spaces of uniform pressure in the turbine housing and that the transverse channels are arranged in such a way that working fluid that has been condensed essentially collects in the longitudinal channels can.

Um einen möglichst großen Bereich der Flanschpartie kühlen zu können, ist es günstig, daß die Querkanäle sowohl in horizontaler Ebene als auch schräg zur horizontalen Ebene angeordnet sind. In order to be able to cool as large an area of the flange as possible, it is advantageous that the transverse channels are arranged both in the horizontal plane and at an angle to the horizontal plane.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Längskanäle mittels Stopfen nachIn a further embodiment of the invention it is proposed that that the longitudinal channels by means of plugs

außen verschlossen sind, wobei die Mantelfläche der Längskanäle im wesentlichen der Innenfläche des Längsflansches entsprichtare closed on the outside, the lateral surface of the longitudinal channels being essentially the inner surface of the Corresponds to the longitudinal flange

Ein Ausführungsbeispiel der Er^rmdung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the He mdung ^r is shown in the drawing and will be described in more detail below. It shows

F i g. 1 den Querschnitt eines Turbinengehäu>eflansches, F i g. 1 the cross-section of a turbine housing flange,

F i g. 2 einen Turbinengehäuseflansch, der in horizontaler Ebene geschnitten ist (Schnittlinie A-B nach Fig.l).F i g. 2 a turbine housing flange which is cut in the horizontal plane (section line AB according to Fig.l).

F i g. 3 eine vergrößerte Einzelheit des Gehäuseflansches mit der Einmündung eines Querkanals in den Innenraum des Gehäuses.F i g. 3 shows an enlarged detail of the housing flange with the opening of a transverse channel into the interior of the housing.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gehäuseflansch, dessen Oberteil mit Xa und dessen Unterteil mit \b bezeichnet ist, sind parallel zur Außenkontur Längskanäle 2 angeordnet, die über Querkanäle 3 mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden sind. Die Kanäle 2 und 3 sind jeweils als Bohrungen ausgeführt. Die Loeher für die Teilfugenschrauben sind mit 4 und mit 5 die Stopfen, mit denen die Längskanäle 2 verschlossen sind, bezeichnet.In the housing flange shown in FIGS. 1 and 2, the upper part of which is denoted by Xa and the lower part by \ b , longitudinal channels 2 are arranged parallel to the outer contour and are connected to the interior of the housing via transverse channels 3. The channels 2 and 3 are each designed as bores. The holes for the joint screws are denoted by 4 and 5, the plugs with which the longitudinal channels 2 are closed.

Strichpunktiert sind Leitungsanschlüsse 7 zu den Längskanälen 2 angedeutet. An der Innenkontur der Gehäuseflansche sind Anlagestege für Träger 8 der Gehäuseeinsätze oder der Düsendeckel vorgesehen. In der F i g. 3 ist die Einmündung eines Querkanah 3 in den Innenraum des Gehäuses dargestellt.Line connections 7 to the longitudinal channels 2 are indicated by dash-dotted lines. On the inner contour of the Housing flanges are contact webs for supports 8 of the housing inserts or the nozzle cover. In the F i g. 3 shows the confluence of a transverse channel 3 in the interior of the housing.

Aus der F i g. 1 geht hervor, daß die Querkanäle 3 sowohl in horizontaler Ebene als auch schräg zur horizontalen Ebene angebracht sind, wobei die Einmündungen der Querkanäle 3 in die Längskanäle 2 im oberen Mantelbereich der Längskanäle angeordnet sind.From FIG. 1 shows that the transverse channels 3 both in the horizontal plane and at an angle to the horizontal Level are attached, the junctions of the transverse channels 3 in the longitudinal channels 2 in the upper Jacket area of the longitudinal channels are arranged.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert werden.The mode of operation of the device according to the invention will be explained below.

Die Längskanäle 2, die über Querkanäle 3 mit Gehäuseinnenräumen jeweils gleichen Druckes verbunden sind, sind im stationären Betrieb der Dampfturbine mit Kondensat gefüllt, da sich der Sattdampf infolge des kühleren Flanschaußenbereichs niederschlägt. Bei s hnellen Absenkungen der Turbinenleisiung, beispielsweise von Vollast (100%) auf Eigenbedai fsleistung (angenommen 30%) wird der Druck im Gehäuseinnenraum und damit die Sättigungstemperatur stark fallen, wobei auch die Temperatur des Flanschinnenbereichs infolge der Benetzung mit Kondensat entsprechend schnell sinkt.The longitudinal channels 2, which are connected via transverse channels 3 with the interior of the housing, each of the same pressure are, are filled with condensate in stationary operation of the steam turbine, since the saturated steam as a result of the cooler flange exterior area. In the case of rapid reductions in turbine power, for example from full load (100%) to self-service (assumed 30%) the pressure inside the housing and thus the saturation temperature will drop sharply, the temperature of the inside of the flange is also correspondingly due to the wetting with condensate sinks quickly.

Durch die Erfindung wird nun gewährleistet, daß auch im Außenbereich des Flansches eine Kühlung auftritt und unzulässige Temperaturdifferenzen im Flansch vermieden werden. Durch die Druckabsenkung wird nämlich das in den Längskanälen 2 und Querkanälen 3 angesammelte Kondensat veranlaßt auszudampfen, wobei den die Kanäle umgebenden Flanschpartien Wärme entzogen wird. Die Mantelflächen der Längskanäle 2 sind etwa gleich groß wie die vom Kondensat benetzten Flächen der Innenkontur des Gehäuseflansches. Dann ist sichergestellt, daß die Kühlung des Außenbereichs des Flansches in der gleichen Größenordnung erfolgt wie die Kühlung der Flanschinnenkontur. Damit nun bei Druckabsenkungen das in den Kanälen enthaltene Wasser nicht in einem Schwall austritt und damit der die Kühlung verursachende Verdampfangsvorgang unterbunden wird, sind an den Einmündungen der Querkanäle 3 in den Gehäuseinnenraum Drosselstellen 9, hier Blenden vorgesehen, die einen mit Gewinde versehenen Tragteil aufweisen, womit sie in das Gehäuse eingeschraubt sind. Als Schutzschirme wirkende Prallplatten 10 sind vor den Einmündungen der Querkanäle in den Gehäuseinnenraum angebracht, damit das aus den Querkanälen 3 austretende Kondensat nicht direkt auf die umlaufenden Schaufeln des Läufers trifft und dort Beschädigungen hervorruft. Die durch die Stopfen 5 abgesperrten Längskanäle 2 wirken infolge ihres großen Volumens als Kondensatspeicher und kühlen beim Ausdampfen des gespeicherten Kondensats im Falle von schnellen Lastabsenkungen die Flanschaußenbereiche. Damit dieser Kühleffekt auch den mittleren Flanschpartien in einem möglichst großen Bereich zugute kommt, sind die Querkanäle 3 in einer horizontalen und in einer schräg zur Horizontalen liegenden Ebene angeordnet. Der besondere Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß die beabsichtigte Kühlung der Längsflansche selbsttätig und selbstregelnd erfolgt und ohne einen Eingriff von außen abläuft. The invention now ensures that cooling also occurs in the outer region of the flange and impermissible temperature differences in the flange are avoided. The pressure reduction is namely the condensate collected in the longitudinal ducts 2 and transverse ducts 3 causes it to evaporate, heat is extracted from the flange parts surrounding the channels. The outer surfaces of the longitudinal channels 2 are about the same size as the surfaces of the inner contour of the housing flange wetted by the condensate. It is then ensured that the cooling of the outer region of the flange is of the same order of magnitude takes place like the cooling of the flange inner contour. So that in the ducts when the pressure drops contained water does not escape in a gush and thus the evaporation process causing the cooling is prevented, are at the junctions of the transverse channels 3 in the housing interior Throttle points 9, provided here diaphragms, which have a threaded support part, with which they are screwed into the housing. Impact plates 10 acting as protective screens are in front of the junctions of the transverse channels in the interior of the housing, so that the condensate emerging from the transverse channels 3 does not hit the rotating blades of the rotor directly and cause damage there. the Longitudinal channels 2 blocked by the stopper 5 act as a condensate reservoir due to their large volume and cool when the stored condensate evaporates in the event of rapid load drops the flange exteriors. So that this cooling effect also the middle flange parts in one as possible Large area benefits, the transverse channels 3 are in a horizontal and in an oblique to the horizontal arranged lying plane. The particular advantage of the facility is that the intended Cooling of the longitudinal flanges takes place automatically and in a self-regulating manner and takes place without external intervention.

Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung besteht nach der Erfindung darin, daß die Längskanäle 2 über zusätzlich vorzusehende Leitungsanschlüsse 7 an außerhalb des Gehäuses verlegte Leitungen angeschlossen werden, die zu Räumen niedrigeren Druckes, beispielsweise dem Kondensator, führen. In diesen Leitungen sind Absperrorgane eingefügt, die bei schnellen Lastabsenkungen entweder von Hand oder automatisch geöffnet werden. In diesem Fall würde eine Dampfströmung vom Gehäuseinnenraum über die Querkanäle 3 und die Längskanäle 2 sowie die Leitungen zu dem Raum niedrigeren Drucks stattfinden, wobei eine gute Wärmeübertragung von den warmen Flanschpartien auf das durchströmende Medium erfolgt.Another possibility for cooling is, according to the invention, that the longitudinal channels 2 additionally Line connections 7 to be provided are connected to lines laid outside the housing which lead to rooms with lower pressure, for example the condenser. In these lines shut-off devices are inserted, which open either manually or automatically in the event of rapid load lowering will. In this case, steam would flow from the interior of the housing via the transverse channels 3 and the longitudinal channels 2 as well as the lines to the space of lower pressure take place, with a good Heat is transferred from the warm flange parts to the medium flowing through.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Kühlung der horizontalen Längsflansche an Teilfugen von Turbinengehäusen mittels von Arbeitsmitte! durchströmten, in den Längsflanschen im äußeren Bereich angeordneten und in Richtung des horizontalen Turbinengehäuseumfanges an der Teilfuge sich erstreckenden Längskanälen und die Längskanäle mit dem Gehäuseinnern verbindenden Querkanälen kleineren Durchmessers als die Längskanäle, dadurch gekennzeichnet, daß bei Satt- oder Naßdampfturbinen für jede Hälfte eines Gehäuseober- und Unterteils mehrere Längskanäle (2) vorgesehen sind, die über die gesamte Länge der Längsilansehe (la, 16) einander folgen, die gegeneinander innerhalb der Längsflansche abgeschlossen sind und die über mehrere Querkanäle (3) jeweils für sich mit gesonderten Räumen einheitlichen Drucks im Turbinengehäuse (1) verbunden sind und daß die Querkanäle derart angeordnet sind, daß sich im wesentlichen in den Längskanälen kondensiertes Arbeitsmittel ansammeln kann.1. Device for cooling the horizontal longitudinal flanges at butt joints in turbine housings by means of work center! flowed through, arranged in the longitudinal flanges in the outer area and extending in the direction of the horizontal turbine housing circumference at the parting line Longitudinal channels and the longitudinal channels with the interior of the housing connecting transverse channels are smaller Diameter than the longitudinal channels, characterized in that in saturated or wet steam turbines several longitudinal channels (2) are provided for each half of an upper and lower housing part are that over the entire length of the longitudinal line (la, 16) follow one another, which are against each other within the longitudinal flanges are completed and each with several transverse channels (3) separate spaces of uniform pressure in the turbine housing (1) are connected and that the Transverse channels are arranged in such a way that there is substantially condensed working medium in the longitudinal channels can accumulate. ?. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle (3) sowohl in horizontaler Ebene als auch schräg zur horizontalen Ebene angeordnet sind.?. Device according to claim 1, characterized in that that the transverse channels (3) both in the horizontal plane and at an angle to the horizontal plane are arranged. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (2) mittels Stopfen (5) nach außen verschlossen sind, wobei die Mantelfläche der Längskanäle (2) im wesentlichen der Innenfläche des Längsflansches (la; 16) entspricht.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the longitudinal channels (2) by means of Plugs (5) are closed to the outside, the outer surface of the longitudinal channels (2) essentially corresponds to the inner surface of the longitudinal flange (la; 16). 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dit Querkanäle (3) in die Längskanäle (2) in deren oberen Mantelbereich einmünden, so daß sich in den Hohlräumen Wasser ansammeln kann.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the transverse channels (3) in the Longitudinal channels (2) open into the upper jacket area, so that water collects in the cavities can. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß in den Querkanälen (3) an der Gehäuteinnenseite des Längsflansches (la; ib) Drosselstellen (9) vorgesehen sind.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that throttle points (9) are provided in the transverse channels (3) on the inside of the housing of the longitudinal flange (la; ib). 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß vor den Einmündungen der Querkanäle (3) in den Gehäuseinnenraum in letzterem Prallplatten (10) angeordnet sind.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that in front of the junctions the transverse channels (3) are arranged in the housing interior in the latter baffle plates (10). 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (2) über außerhalb des Gehäuses verlegte Leitungen mit einer Stelle niedrigeren Druckes verbunden sind.7. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the longitudinal channels (2) over Lines laid outside the housing are connected to a point with lower pressure. 8. Einrichtung nach den Asprüchen 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen Absperrorgane vorgesehen sind, die automatisch oder vv ti Hand bei Lastsenkungen der Dampfturbine geöffnet werden.8. Device according to Asprüchen 1, 2 and 7, thereby characterized in that shut-off devices are provided in the lines that are automatic or vv ti hand opened when the steam turbine load drops will.