DE2544953A1

DE2544953A1 - Axialstromturbine mit elastischem treibmittel

Info

Publication number: DE2544953A1
Application number: DE19752544953
Authority: DE
Inventors: Klaus Miller
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1976-05-06
Also published as: SE402320B; US3945760A; JPS5342841B2; ES441793A1; BE834921A; IT1049002B; GB1488766A; SE7512119L; NL7510985A; FR2289728A1; JPS5165204A; CA1008772A; CH601648A5; FR2289728B1

Description

Dipl. ing. B. HOLZEB 89 AUGSBURG

PRIUPPINB - WKLSKn - 8TKA8BX U rauMWi UST*

W. 76 4 Augsburg, den 3. Oktober 1975

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V.St.A_e

Axialstromturbine mit elastischem Treibmittel

Die Erfindung betrifft eine Axialstromturbine mit elastischem Treibmittel, mit einem einen Turbinenrotor umschließenden Gehäuse, weiter mit einem Lagerkonus und einer AbStromführung, welch letztere mit dem Gehäuse verbunden ist und zusammen mit diesem einen sich an die

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niedrigste Druckstufe anschließenden Diffusorkanal bildet.

Es ist dem Fachmann bekannt, daß jede Abschaltung einer Turbine für Reparatur- oder Austauschzwecke von beschädigten Teilen einen größeren Betriebs kos ten faktor darstellt. Die Reparatur und der Austausch einer beschädigten Laufschaufel aus dem letzten Laufschaufelkranz in der Niederdruckturbine ist jedoch gelegentlich erforderlich«

Die Laufschaufeln des letzten Laufe chaufelkranzes der Niederdruckturbine sind Schwingungskräften ausgesetzt, die manchmal zur Beschädigung dieser Schaufeln führen. Außerdem sind die Laufschaufeln des letzten Laufs chaufelkranzes bei Dampfturbinen auch dem Aufprall verhältnismäßig großer Wassertropfen ausgesetzt, die im Dampfstrom mitgeführt werden. Diese erodierenden Umstände können Schaufelschäden hervorrufen. Um die beschädigten Schaufeln für das Reparaturpersonal leichter zugänglich zu machen, ist es erforderlich, das Außen- und das Innengehäuse der Niederdruckturbine abzunehmen. Dies erfordert eine längere und deshalb kostspielige Abschaltperiode, Es ist deshalb klar, daß die Turbinenabs ehalt zeit beträchtlich verringert werden könnte, wenn eine Herausnahme beschädigter Turbinenschaufeln aus dem letzten Laufschaufelkranz ohne Notwendigkeit der Entfernung des äußeren und inneren Turbinengehäuses möglich

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wäre. Dadurch würde auch die Ausfallzeit der gesamten Turbinen-Generator-Einheit verringert, was eine beträchtliche Kosteneinsparung bedeuten würde.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Turbine der eingangs dargelegten Art so zu verbessern, daß ein leichter Austausch von Laufschaufeln des letzten Laufschaufelkranzes ohne Abnahme des Turbinengehäuses möglich ist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Axialstromturbine gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkonus ein zur niedrigsten Druckstufe benachbart angeordnetes herausnehmbares Teil aufweist, derart, daß bei Herausnahme dieses Teils ein Preiraum im Lagerkonus entsteht, der eine axiale Herausnahme einer Laufschaufel der niedrigsten Druckstufe ohne Abnahme des Lagerkonus ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das

Außengehäuse einer Niederdruck-Dampfturbine,

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Fig. 2 einen vertikalen Axialschnitt

durch eine Niederdruckdampfturbine nach der Erfindung entlang der Linie H-II in Fig. 4,

Fig, 3 eine vergrößerte Einzelheit

der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Niederdruckdampfturbine, und

Fig. 4 eine Ansicht der Niederdruck

dampfturbine in der Ebene IV-IV in Fig. 1.

Die Fig« 1 und 2 zeigen einen Teil einer Niederdruckturbine 10 mit einem Außengehäusedeckel 12 und einem Innengehäusedeckel 14. Obwohl ein vollständiges Turbinengehäuse aus einem Deckelteil und einem Sockelteil besteht, welche miteinander verbunden sind, sind der Klarheit wegen in den Zeichnungen nur die Deckelteile des Außengehäuses und des Innengehäuses 14 dargestellt.

Der Außengehäusedeckel 12 und der Innengehüusedeckel weisen eine Einlaßöffnung 16 auf, durch welche unter Druck stehender heißer Dampf in die Turbine 10 eintritt,, Der

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Dampf expandiert in der Turbine 10 und trifft auf eine Anzahl von auf einem Rotor 18 angeordneten Laufschaufelkränzen 17 auf und erzeugt mechanische Energie in Form von Rotationsenergie. Die Laufschaufeln 17 3ind mit Hilfe von Befestigungsmitteln 19 auf dem Rotor l8 befestigt. Diese Befestigungsmittel 19 erfordern zur Erleichterung der Herausnahme und Reparatur der Laufschaufeln 17 an die Schaufelkränze angrenzende axiale Freiräume. Zwischen den Laufschaufelkränzen 17 sind feststehende Leitschaufelkränze 20 angeordnet.

Eine Beschädigung tritt hauptsächlich bei den Laufschaufeln 21 des letzten Laufs chaufe lkranzes 22 auf, und zwar infolge von Schwingungen und Erosion, Wenn Laufschaufeln 21 des letzten Laufs chaufe lkranzes 22 eine Beschädigung erlitten haben, müssen sie ausgetauscht werden.

Das Außengehäuse 12 weist einen Lagerkonus 24 auf, der ein im wesentlichen glockenförmiges Haubenteil darstellt, welches die Anordnung einer Lagerung 25 (Fig. 2) für den Rotor 18 so nahe wie möglich am letzten Laufschaufelkranz 22 ermöglicht. Die Anordnung der Lagerung 30 nahe wie möglich am letzten Laufs chaufe !kranz 22 ver-

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ringert die Stützweite auf ein Minimum. Die Stützweite ist der auf dem Rotor 18 gemessene Abstand zwischen den beiden den Rotor 18 lagernden Lagerungen. Die Turbine weist einen einstückig mit dem Außengehäuse de ekel 12 ausgebildeten und am innersten Teil des Lagerkonus angeordneten Stopfbuchsenflanschring 26 auf. Dieser Stopfbuchsenflanschring 26 befindet sich in nächster axialer Nähe der gewöhnlich als gerippte Schaufelfüße ausgebildeten Befestigungsmittel 19 der Schaufeln 21 de3 letzten Laufschaufelkranzes 22, so daß die Stützweite auf ein Minimum verringert ist. Eine Stopfbuchsendichtung stützt sich an dem Stopfbuchsenflanschring 26 ab.

Am Turbinenaußengehäusedeckel 12 ist eine Explosionsklappe 28 angeordnet, die eine von Halteelementen 32 gehalterte Membran 30 aufweist. Diese Membran 30 und die Halteelemente 32 sind so angeordnet, daß die Membran 30 sich, falls der Druck im Außengehäuse 12 einen vorgegebenen Wert übersteigt, vom Außengehäusedeckel lösen kann und das innerhalb des Außengehäuses 12 befindliche Treibmittel in die Atmosphäre austreten kann. Die Membran 30 verhindert jedoch den Zutritt von Atmosphärenluft in das Innere des Außengehäuses 12 während des Betriebs der Turbine 10.

Neben der Explosionsklappe 2 8 ist im Außengehäuse-

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deckel 12 eine Einstiegöffnung 38 gebildet, welche den Zugang in das Innere des Außengehäuses der Niederdruckturbine 10 ermöglicht.

In Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch einen Teil der Niederdruckturbine 10 dargestellt. Gemäß Fig, 2 ermöglicht die Einstiegöffnung 38 den Zugang in einen Diffusorkanal 40, Dieser Diffusorkanal ¹IO wird vom Inneren des Lagerkonus 24 und von einer Ab Stromführung 42 gebildet. Der Diffusorkanal 40 leitet den Dampf, der die Turbine 10 durchströmt hat, in einen nicht dargestellten Kondensator, Die Ab Stromführung 42 weist einen herausnehmbaren Teil auf, der nachstehend mehr im einzelnen beschrieben ist.

Um die Herausnahme von Schaufeln 21 zu ermöglichen, ist ein herausnehmbares Teil vorgesehen, welches nach seiner Herausnahme einen axial angrenzend an die Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes 22 gelegenen Montage frei raum freiläßt. Dieser Freiraum ist ausreichend groß, um das axiale Herausschieben einer Schaufel 21 in diesen Raum zu ermöglichen, während der Außengehäusedeckel 12 und der Innengehäusedeckel 14 an Ort und Stelle verbleiben. Bei der erfindungsgemäßen Turbine findet eine Schaufel 21 Anwendung, welche axial aus dem Schaufelkranz gelöst und herausgenommen werden kann.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Taschenkonstruktion 44

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dargestellt, welche zwischen dem Lagerkonus 24 und dem Stopfbuchsenflans chring 26 angeordnet ist. Die Tasche bildet einen Montagefreiraum 46. Dieser Freiraum 46 schafft stromab des letzten Schaufelkranzes 22 ausreichend axialen Raum, um die Laufschaufeln 21 oder dazugehörige Befestigungsmittel axial aus dem Schaufelkranz heraus zubewegen. Der Montageraum 46 ist von einem herausnehmbaren Lagerkonu3-segment 48 gegen das Innere des Turbinengehäuses abgeschlossen. Dieses herausnehmbare Segment 48 ist vom übrigen Lagerkonus 24 durch einen schmalen Spalt 50 getrennt. Das Segment 48 ist mittels geeigneter Montagemittel, beispielsweise einer Schraube 52, auf dem mit dem Außengehäusedeckel 12 einstückig ausgebildeten Stopfbuchsenflanschring 26 befestigt. Es leuchtet ein, daß das herausnehmbare Segment 48 den Raum 46 auch vollständig ausfüllen kann, solange es am Planschring 26 befestigt ist.

Es ist festzustellen^ daß das herausnehmbare Lagerkonussegment 48 so nahe an den Laufschaufeln 21 des letzten Laufs chaufelkranzes 22 angeordnet ist wie die Lagerkonusse bekannter Anordnungen» Es ist außerdem festzustellen, daß das herausnehmbare Segment 48 so ausgebildet ist, daß plötzliche Änderungen und Unregelmäßigkeiten im Diffusorkanal 40 vermieden werden, wodurch eine glatte Strömung im Bereich des herausnehmbaren

Semgnets 48 beibehalten wird. Die Tasche 44 ist am Lagerkonus 24 und am Stopfbuchsenflanschring 26 gut befestigt und abgedichtet, um sicherzustellen, daß ein Auslecken des Strömungsmittels aus dem Inneren der Turbine durch den Spalt 50 verhindert wird.

Durch Entfernen der Befestigungsmittel 52, welche das Segment 48 am Planschring 26 befestigen, und durch Herausnehmen des Segments 48 entsteht der Montagefreiraum 46, der eine axiale Verschiebung von Laufschaufeln de3 letzten Laufschaufelkranzes 22 in diesen Raum hinein ermöglicht. Polglich können beschädigte Schaufeln 21 des letzten Schaufelkranzes 22 in den Mont age frei raum 46 gezogen und aus dem Inneren der Turbine herausgenommen werden, ohne daß eine Abnahme des Außengehäusedeckels und des Innengehäusedeckels 14 erforderlich ist. Es ist klar, daß irgendeine andere Vorrichtung oder ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Mont age freiraums innerhalb der Turbine zur Ermöglichung einer Axialverschiebung einer Laufschaufel des letzten Laufs chaufelkranzes oder zur Ermögliehung einer Axialverschiebung einer Schaufelbefestigungsvorrichtung des letzten Laufs chaufelkranzes ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt.

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht eines Teils der Niederdruckturbine 10 entlang der Linie IV-IV in Fig„ l_e

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In Fig, 4 ist die Taschenkonstruktion 44 an einer bestimmten Stelle des Lagerkonus 24 angeordnet. Das herausnehmbare Segment 48 (Fig.2 und 3) des Lagerkonus 24 ist an der von der Tasche 44 festgelegten Stelle des Lagerkonus 24 angeordnet.

Bei bekannten Anordnungen ist die Abstromführung 42 gewöhnlich aus zwei im wesentlichen halbkreisförmigen Teilen hergestellt, welche in der horizontalen Mittelebene der Turbine zusammengesetzt sind. Bei der erfindungsgemäßen Abstromführung 42 ist eines der beiden im wesentlichen halbkreisförmigen Teile in ein erstes Segment 54 und ein zweites Segment 56 unterteilt. Das erste Segment 54 ist mittels geeigneter Verbindungselemente, beispielsweise einer Schraube 58, mit dem zweiten Segment 56 verbunden« Das erste Segment 54 nimmt weniger als die Hälfte der Abstromführung 42 ein.

Das erste Segment 54 i3t derart mittels der Schraube 58 am zweiten Segment 56 befestigt, daß die Schraube 58 durch das Reparaturpersonal vom Inneren des Außengehäusedeckels 12 aus gelöst werden kann. Das Einsteigen in das Außengehäu3e 12 erfolgt durch die Einstiegöffnung 38, die sich an dem zum ersten Segment 54 nächstliegenden Teil des Turbinenaußengehäusedeckels 12 befindet. Außerdem ist die Explosionsklappe 28 so auf dem Außengehäusedeckel 12 angeordnet, daß sie ebenfalls in der Nähe des ersten Segments 54 liegt,

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Wenn es aus irgendeinem Grund notwendig sein sollte, eine der Schaufeln 21 des letzten Laufschaufelkranzee zu reparieren oder zu ersetzen, kann eine solche Reparatur ohne Abnahme des Außengehäusedeckels 12 und de3 Innengehäusedeckels 14 der Turbine 10 erfolgen.

Die Reparatur oder der Austausch einer der Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes kann folgendermaßen erfolgen:

Nach ausreichend langer Abkühlunge zeit der Turbine können Reparaturarbeiter durch den Einstieg 38 (Pig· 3) in den Diffusorkanal 46 einsteigen. Innerhalb des Diffusorkanals 40 bewegt 3ich dann das Reparaturpersonal bis zur Befestigungsstelle des herausnehmbaren Lagerkonussegments mit dem einstückig mit dem Außengehäusedeckel 12 ausgebildeten Stopfbuchsenf lans ehr ing 26. Selbstverständlich kann die Befestigungsstelle zwischen dem herausnehmbaren Lagerkonus segment 48 und dem Stopfbuchsenflanschring 26 auch von außerhalb des Turbinenaußengehäuses 12 zugänglich sein.

Der Diffusorkanal 40 zwischen der AbStromführung und dem Lagerkonus 24 ist je nach der Größe der betreffenden

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Turbine 10 unterschiedlich. Es ist klar, daß die Arbeitsmöglichkeiten innerhalb des Diffusorkanais 40 kleinerer Turbinen beschränkt oder sogar völlig unzureichend sind. Die Schraube 58, welche das erste Segment 54 am zweiten Segment befestigt, ist jedoch zugänglich und kann vom Inneren des AußengehäusedeckeIs 12 aus gelöst werden. Es ist also einzusehen, daß innerhalb de3 Diffusorkanale 40 ein ausreichender Arbeitsraum geschaffen werden kann, wenn das erste Segment herausgenommen wird.

Nach dem Lösen der Schraube 58 und anderer mit der Erfindung nicht in Beziehung stehender Befestigungselemente der AbStromführung 42 kann ein Kran oder eine andere Hubvorrichtung durch die Explosionsklappe 28 in das Innengehäuse 14 hineingeführt werden. Sodann wird das erste Abstromführungssegment 54 von der übrigen Abs tr umführung 42 weg angehoben und zweckmäßigerweise an einer bestimmten, von der Reparaturstelle entfernt liegenden Stelle abgesetzt. Selbstverständlich kann das Reparaturpersonal im Diffusorkanal einer größeren Turbine ohne Herausnehmen des ersten Segments arbeiten.

Es ist also ersichtlich, daß die Herausnahme des ersten Segments 54 einen ausreichend großen Arbeitsraum innerhalb des Turbinenaußengehäusedeckels 12 für das Reparaturpersonal

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schafft. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Reparaturpersonal innerhalb des vergrößerten Arbeitsraumes leicht in der Lage ist, die Schraube 52 zu lösen, welche das herausnehmbare Lagerkonus segment 48 am Stopfbuchsenflanschring 26 befestigt. Nach dem Lösen der Schraube 52 kann das Segment 48 aus dem Reparaturbereich herausgenommen werden und der Arbeitsfreiraum 46 im Inneren der Turbine 10 liegt frei. Irgendeine andere Möglichkeit zur Herausnahme des herausnehmbaren Lagerkonussegments 48 von außerhalb der Turbine 10 zur Herstellung des Arbeitsfreiraums 46 im Turbinenaußengehäuse 12 liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Die Reparaturmannschaft dreht den Rotor 18 so weit, daß die beschädigte Laufschaufel 21 des letzten Laufschaufelkranzes 22 direkt gegenüber dem Arbeitsfreiraum 46 liegt. Die Arbeiter können dann die beschädigte Laufschaufel 21 in der nachstehend beschriebenen Weise herausnehmen.

Nachdem die beschädigte Schaufel 21 des letzten Laufschaufelkranze3 22 für die Herausnahme vorbereitet worden ist, wird sie axial in stromabwärtiger Richtung in den Arbeitsfreiraum 46 hinein geschoben. Das Volumen dieses Freiraums 46 ist axial ausreichend groß, um das Herausnehmen der beschädigten Laufschaufel 21 vollständig zu ermöglichen. Nachdem die beschädigte Schaufel 21 axial

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vollständig in den Arbeitsfreiraum 46 hineingeschoben worden ist, wird sie aus der Turbine 10 herausgebracht und eine Ersatzschaufel wird in die Turbine hineinbefördert_β Vor dem Einsetzen der neuen Laufschaufel wird die Schaufelfußnut im Rotor 18, welcher die beschädigte Schaufel herausgenommen worden ist, geprüft und gereinigt.

Die Ersatzschaufel wird nun in den Arbeitsfrei raum 46 gestellt und von da aus axial \n die Aufnahmenut des Rotors 18 eingeschoben. Nach der Wiederbefestigung der Laufschaufeln 21 ist der Austausch beendet.

Die Anordnung des Arbeitsfreiraums 46 im Turbinenaußengehäuse 12 ermöglicht eine Axialverschiebung der Turbinenschaufeln 21 in diesen Raum hinein, wodurch eine beschädigte Schaufel 21 des letzten Laufs chauf e lkr anzes 22 ohne Notwendigkeit der Abnahme des Außengehäusedeckels 12 oder des Innengehäusedeckels 14 erfolgen kann. Die Reparatur X3t deshalb wirtschaftlich vorteilhaft, da die Ausfallzeit der Turbine 10 gegenüber der gewöhnlich erforderlichen Reparaturzeit erheblich verkürzt ist.

Nach dem Befestigen der Laufschaufeln wird das Lagerkonussegment 48 wieder auf dem Planschring 26

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montiert, indem die Schraube 52 wieder eingesetzt wird. Sodann wird die Schraube 58 wieder eingesetzt, um das erste Abstromführungssegment 5M wieder mit dem zweiten Segment 56 zu verbinden. Die Reparaturmannschaft verläßt die Turbine wieder durch den Einstieg 38. Der Ersatz von Schaufeln war also ohne Notwendigkeit der Abnahme des Außengehäuses möglich. Es ist auch ersichtlich, daß die Ausbildung der Ab Stromführung H2 aus einem abnehmbaren ersten Segment 54 und einem zweiten Segment 56 die Schaffung ausreichenden Arbeitsraumes zur Ausführung einer Reparatur oder zum Ersatz beschädigter Laufschaufeln aus dem letzten Laufschaufelkranz

ermöglicht. Es ist einzusehen, daß mittels der Erfindung ein beträchtlicher Teil der normalerweise für Reparaturzwecke erforderlichen Turbinenausfallzeit vermieden werden kann_e Die schnellere Reparatur ist direkt einer verbesserten Wirtschaftlichkeit gleichzustellen.

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Claims

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Patentansprüche

(1. Axialstromturbine mit elastischem Treibmittel, mit einem einen Turbinenrotor umschließenden Gehäuse, weiter mit einem Lagerkonus und einer AbStromführung, welch letztere mit dem Gehäuse verbunden ist und zusammen mit diesem einen sich an die niedrigste Druckstufe anschließenden Diffusorkanal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkonus (24) ein zur niedrigsten Druckstufe (22) benachbart angeordnetes herausnehmbares Teil (48) aufweist, derart, daß bei Herausnahme dieses Teils ein Freiraum (38) im Lagerkonus entsteht, der eine axiale Herausnahme der Laufschaufeln (21) der niedrigsten Druckstufe ohne Abnahme des Lagerkonus ermöglicht.

2, Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AbStromführung (42) ein radial mit Bezug auf das herausnehmbare Teil (48) de3 Lagerkonus (24) ausgerichtet angeordnetes herausnehmbares Teil (54) aufweist, welches weniger als die Hälfte der AbStromführung einnimmt.

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