EP1788191A1 - Dampfturbine sowie Verfahren zur Kühlung einer Dampfturbine - Google Patents
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- EP1788191A1 EP1788191A1 EP05025245A EP05025245A EP1788191A1 EP 1788191 A1 EP1788191 A1 EP 1788191A1 EP 05025245 A EP05025245 A EP 05025245A EP 05025245 A EP05025245 A EP 05025245A EP 1788191 A1 EP1788191 A1 EP 1788191A1
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- F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
- F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
Definitions
- the invention relates to a steam turbine with a high-pressure turbine part and a fluidically connected with this medium-pressure turbine section, which part turbines are arranged on a common turbine shaft.
- Known steam turbines are divided into constant pressure turbines and overpressure turbines. Both turbine types have a turbine shaft with blades disposed thereon and an inner shell with vanes disposed between the axially spaced blades. The turbine types differ mainly in the design of their vanes and blades.
- an overpressure turbine is carried out in drum construction.
- the blades are arranged directly on the circumference.
- the vanes are either inserted directly into the housing of the steam turbine or into a special vane carrier.
- a series of vanes and a downstream row of blades form a vane stage.
- the guide and blade profiles have a similar shape, resulting in a degree of reaction of about 0.5% of the stage.
- the percentage distribution of the enthalpy drop across the blades ⁇ h " ⁇ under reaction degree based on the enthalpy of the level ⁇ h ges at a stage of a thermal turbomachine understood ⁇ ⁇ H ⁇ ⁇ H ges ,
- the degree of reaction ⁇ applies to the static enthalpy differences, ie the velocity components are neglected or assumed to be the same size.
- a turbine shaft is mounted in an outer housing with a high pressure turbine and a medium pressure turbine disposed along the turbine shaft.
- the high-pressure turbine is designed in the manner of a constant-pressure turbine and the medium-pressure turbine in the manner of an overpressure turbine.
- a thrust balance piston is provided, which steam outlet side arranged to the high-pressure turbine and is connected via a pressure line to a steam outlet of the medium-pressure turbine.
- the invention has for its object to provide a combined high-pressure / medium-pressure steam turbine, in which the thermal load of the turbine shaft is reduced in the medium-pressure turbine by a small design effort. Furthermore, the invention has for its object to provide a method for cooling such a steam turbine.
- the first object is achieved by a steam turbine with a high-pressure turbine part and a fluidically connected with this medium-pressure turbine, which part turbines are arranged on a common turbine shaft, wherein a cooling line is provided via the exhaust steam from the high-pressure turbine section for cooling purposes the medium-pressure turbine section can be fed.
- the main advantage of this design is the fact that the relatively cool exhaust steam from the high-pressure turbine section is used by low design effort for cooling the elements of the medium-pressure turbine section.
- the live steam which is fed at a pressure of about, for example, 125 bar in the high-pressure turbine section, cools during its expansion and leaves at a pressure of, for example, 33 bar and a temperature of for example 350 ° C, the high-pressure turbine section.
- the evaporation temperature is lower than the temperature of the steam from a reheater (hot-reheat steam: HZU steam) by about 200 ° C, which is fed as HZÜ steam in the medium-pressure turbine section.
- a lower mechanical utilization of the shaft in the medium-pressure turbine section allows higher steam temperatures and thus higher cycle efficiencies. This is achieved by selectively cooling the elements of the medium-pressure turbine section, which are directly exposed to HZÜ steam, with the cooler exhaust steam from the high-pressure turbine section.
- the first blade row is made shorter than would be optimal in terms of flow, in order to reduce the stresses from centrifugal forces. Due to the present modification of the steam turbine, which ensures effective cooling of the turbine shaft, the lossy reduction of the blade height is no longer necessary. Thus, an optimal dimensioning of the guide and moving blades of the first stage can be realized.
- At least one of the sub-turbines is designed as an overpressure turbine in drum construction.
- Both sub-turbines run in barrel construction.
- An overpressure turbine characterized by a drum design, is particularly suitable for use in steam power plants and combined cycle (combined cycle) power plants.
- the cooling line opens in the region of the turbine shaft close to a first blade stage of the medium-pressure turbine section.
- the first stage of the turbine blading is subjected to the strongest thermal and mechanical loads, therefore targeted cooling of the first blade stage results in a reduced utilization of the turbine shaft.
- the cooling line opens into a relief groove, which is mounted on the turbine shaft in front of the first blade stage of the medium-pressure turbine section.
- the turbine shaft is cooled particularly effectively by the outlet of the cooling line in the region of an inflow region of the HZÜ steam is mounted in the immediate vicinity of the turbine shaft so that the cooler exhaust steam can cool the material of the turbine shaft before the exhaust steam with the HZÜ steam mixed.
- the cooling line is at least indirectly connected to a Abdampfraum the high-pressure turbine section.
- This Abdampfraum is located in the housing of the high-pressure turbine section.
- a further improvement of the medium-pressure turbine part is preferably achieved in that a flow connection is provided, which connects the relief groove with a region in which a second blade stage is held positively, so that the turbine shaft active in the second stage with Abdampf from the High-pressure turbine section is cooled.
- this flow connection is a bore through the turbine shaft.
- the cooling line is a thrust equalization line, which fluidly connects the high-pressure turbine section with the medium-pressure turbine section to compensate for the axial thrust.
- the existing in most combined steam turbines according to the preamble already existing thrust compensation line reduces the design effort to a minimum by the thrust balance line or a branch of the thrust balance line is guided only to the relief groove on the turbine shaft to the area before the first stage of the medium-pressure turbine part targeted To cool Abdampf from the Abdampfraum.
- the first blade stage of the medium-pressure turbine part is designed in the manner of a low-reaction stage with a designed as a fixed guide ring stator.
- the high-pressure turbine section and the medium-pressure turbine section are arranged in a common outer housing.
- the two sub-turbines therefore form a combined unit.
- the second object is achieved according to the invention by a method for cooling a steam turbine with a high-pressure turbine section and a fluidically connected with this medium-pressure turbine section, which are arranged on a common turbine turbine turbine, where exhaust steam from the high pressure turbine section for cooling purposes in the medium pressure Partial turbine is supplied via a cooling line.
- FIG. 1 shows a steam turbine 2, which has an outer housing 4. Through the outer housing 4 directed along a turbine axis turbine shaft 6 is guided. The turbine shaft 6 has at one end a shaft coupling 8 for coupling to a low-pressure turbine part, not shown, or to a generator, not shown. Within the outer housing 4, an inner housing 10 is arranged around the turbine shaft 6.
- a high-pressure turbine part 12 and a medium-pressure turbine part 14 are arranged on the turbine shaft 6, wherein both are formed in a drum construction. These comprise guide vanes 16 connected to the inner housing 10 and rotor blades 18 connected to the turbine shaft 6 which extend around the circumference of the turbine shaft 6 in the form of alternating vane rings and blade rings. This is indicated in the figure by the first blade stage 20 of the medium-pressure turbine part 14. Since both the high-pressure turbine section 12 and the medium-pressure turbine section 14 is an overpressure turbine, their guide vanes 16 and blades 18 have a similar structure, so that the pressure is dissipated equally across the vanes 16 and blades 18 of a stage 20. As a result, for example, a degree of reaction in the range 0.3 to 0.5 is set.
- first stage 20 of the medium-pressure turbine section 14 in which the guide vanes 16 are inclined relative to the rotor blades 18 (diagonal stage) and shorter.
- This is a so-called low-reaction stage, which has a degree of reaction between 0.1 and 0.25.
- Axially between the high-pressure turbine section 12 and the medium-pressure turbine section 14 is formed a large intermediate bottom 22 of the turbine shaft 6 serving for thrust compensation, which is a shaft seal.
- Front side on both sides of the intermediate bottom 22, the turbine shaft 6 each have a relief groove 24, 26.
- the relief groove 24 is located in an inflow region 28a of the high-pressure turbine section 12, and the relief groove 26 is located in an inflow region 28b of the medium-pressure turbine section 14.
- Abdampfraum 30 From Abdampfraum 30 an exhaust steam A via a discharge line 32 out of the steam turbine 2 is led out.
- the exhaust steam A is reheated in an unrepresented reheater, it is supplied as HZÜ steam G at a temperature of, for example, 560 ° C and a pressure of 30 bar of the medium-pressure turbine section 14 in the inflow 28b. After relaxing and cooling it passes at a pressure of about 3 to 6 bar in a discharge region 34 of the medium-pressure turbine section 14 and is led out of the steam turbine 2.
- the drum construction with positive pressure blading of both sub-turbines 12, 14 leads to an axial thrust in the direction of the steam outlet of each sub-turbine 12, 14.
- a piston 36 is provided to accommodate the axial thrust of the medium-pressure turbine section 14, so that the high-pressure turbine part 12 is arranged axially between the piston 36 and the large intermediate bottom 22.
- a smaller intermediate bottom 37 is arranged, which is also formed in the manner of a shaft seal.
- the piston 36 is fluidly connected via a thrust balance line 38 with the medium-pressure turbine section 14.
- the thrust balance line 38 is formed such that at least one branch opens into the relief groove 26.
- the thrust balance line 38 opens completely into the relief groove 26 below the guide ring.
- the thrust balance line 38 is fluidically connected to the Abdampfraum 30, so that the exhaust steam A is fed at a temperature of about 350 ° C via the thrust balance line 38 directly into the relief groove 26.
- the thrust balance line 38 also serves as a cooling line.
- the two openings of the thrust balance line 38 are positioned in such a way and shaft seals are, if necessary, designed such that a pressure gradient in the direction of opening into the relief groove 26 opening of the thrust equalization line 38 is. This ensures a continuous influx of cold exhaust steam A into the relief groove 26.
- FIG. 2 shows an enlargement of the inflow region 28b of the medium-pressure turbine section 14 with the first blade stage 20.
- a 26 holes 40 are provided in the axial direction in the relief groove. These holes 40 connect the relief groove 26 fluidly with a region in which a second blade ring (not shown here) is positively secured to the turbine shaft 6.
- the bores 40 in this case have outlet openings 42 in particular to a blade chamber 44, which is traversed by the HZÜ vapor G.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine mit einer Hochdruck-Teilturbine und einer mit dieser strömungstechnisch verbundenen Mitteldruck-Teilturbine, welche Teilturbinen an einer gemeinsamen Turbinenwelle angeordnet sind.
- Bekannte Dampfturbinen werden in Gleichdruckturbinen sowie Überdruckturbinen eingeteilt. Beide Turbinenarten weisen eine Turbinenwelle mit darauf angeordneten Laufschaufeln auf sowie ein Innengehäuse mit zwischen den axial beabstandeten Laufschaufeln angeordneten Leitschaufeln. Die Turbinenarten unterscheiden sich hauptsächlich in der Ausgestaltung ihrer Leit- und Laufschaufeln.
- Üblicherweise wird eine Überdruckturbine in Trommelbauweise ausgeführt. Hierbei sind die Laufschaufeln unmittelbar am Umfang angeordnet. Die Leitschaufeln sind entweder direkt in das Gehäuse der Dampfturbine oder in einen besonderen Leitschaufelträger eingesetzt. Eine Reihe von Leitschaufeln und eine in Strömungsrichtung nachfolgende Reihe von Laufschaufeln bilden eine Schaufelstufe. Die Leit- und Laufschaufelprofile weisen eine ähnliche Form auf, was zu einem Reaktionsgrad von etwa 0,5 der Stufe führt. Unter Reaktionsgrad ρ wird bei einer Stufe einer thermischen Strömungsmaschine die prozentuale Aufteilung des Enthalpiegefälles über den Laufschaufeln Δh" bezogen auf das Enthalpiegefälle der Stufe Δhges verstanden
- Der in der Beschaufelung auftretende Axialschub bei einer Überdruckturbine, d.h. die in die Welle eingetragene Axialkraft ist beträchtlich. Eine Möglichkeit, diesem Axialschub entgegenzuwirken, besteht darin, einen Ausgleichskolben vorzusehen.
- Eine Dampfturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Definition der Überdruck- und Gleichdruckturbine geht beispielsweise aus der
DE 197 00 899 A1 hervor. Eine Turbinenwelle ist in einem Außengehäuse angebracht, wobei entlang der Turbinenwelle eine Hochdruck-Turbine und eine Mitteldruck-Turbine angeordnet sind. Die Hochdruck-Turbine ist nach Art einer Gleichdruckturbine und die Mitteldruck-Turbine nach Art einer Überdruckturbine ausgebildet. Zum Ausgleichen eines axialen Schubs der Mitteldruck-Turbine ist ein Schubausgleichskolben vorgesehen, welcher dampfauslassseitig zur Hochdruck-Turbine angeordnet und über eine Druckleitung mit einem Dampfauslass der Mitteldruck-Turbine verbunden ist. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Hochdruck/Mitteldruck-Dampfturbine anzugeben, bei der durch einen geringen konstruktiven Aufwand die thermische Belastung der Turbinenwelle in der Mitteldruck-Turbine reduziert ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen einer solchen Dampfturbine anzugeben.
- Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dampfturbine mit einer Hochdruck-Teilturbine und einer mit dieser strömungstechnisch verbundenen Mitteldruck-Teilturbine, welche Teilturbinen an einer gemeinsamen Turbinenwelle angeordnet sind, wobei eine Kühlleitung vorgesehen ist, über die Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine für Kühlungszwecke in die Mitteldruck-Teilturbine zuführbar ist.
- Der wesentliche Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, dass der relativ kühle Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine durch geringen konstruktiven Aufwand zur Kühlung der Elemente der Mitteldruck-Teilturbine eingesetzt wird. Der Frischdampf, der bei einem Druck von etwa bspw. 125 bar in die Hochdruck-Teilturbine eingespeist wird, kühlt während seiner Entspannung ab und verlässt mit einem Druck von bspw. 33 bar und einer Temperatur von beispielsweise 350°C die Hochdruck-Teilturbine. Die Abdampftemperatur ist um etwa 200°C niedriger als die Temperatur des Dampfs aus einem Zwischenüberhitzer (Heißer-Zwischenüberhitzungs-Dampf: HZÜ-Dampf), welcher als HZÜ-Dampf in die Mitteldruck-Teilturbine eingespeist wird. Eine geringere mechanische Auslastung der Welle in der Mitteldruck-Teilturbine erlaubt höhere Dampftemperaturen und somit höhere Kreislaufswirkungsgrade. Dies wird erreicht, indem die Elemente der Mitteldruck-Teilturbine, die mit HZÜ-Dampf direkt beaufschlagt werden, gezielt mit dem kühleren Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine gekühlt werden.
- Wegen der niedrigeren Temperatur, der die Elemente der Mitteldruck-Teilturbine im Bereich der Einströmung des Dampfes ausgesetzt sind, sinkt die thermisch-mechanische Belastung dieser Elemente. Es können deshalb günstigere Werkstoffe bei der vorgegebenen Dampftemperatur eingesetzt werden.
- Um die Belastung der Schaufelfüße und der Welle, die direkt mit dem heißen HZÜ-Dampf beaufschlagt werden, zu reduzieren, wird häufig die ersten Laufschaufelreihe kürzer ausgeführt als es strömungstechnisch optimal wäre, um die Spannungen aus Fliehkräften zu reduzieren. Durch die vorliegende Modifikation der Dampfturbine, die eine wirkungsvolle Kühlung der Turbinenwelle gewährleistet, ist die verlustbehaftete Reduzierung der Schaufelhöhe nicht mehr erforderlich. Somit kann eine optimale Dimensionierung der Leit- und Laufschaufeln der ersten Stufe realisiert werden.
- Vorzugsweise ist zumindest eine der Teilturbinen als Überdruckturbine in Trommelbauweise ausgeführt. Insbesondere sind beide Teilturbinen in Trommelbauweise ausgeführt. Eine Überdruckturbine, durch eine Trommelbauweise gekennzeichnet, ist besonders geeignet für den Einsatz in Dampfkraftwerken und kombinierten (GuD) Kraftwerken.
- Bevorzugt mündet die Kühlleitung im Bereich der Turbinenwelle nahe an einer ersten Schaufelstufe der Mitteldruck-Teilturbine. Die erste Stufe der Turbinenbeschaufelung ist am stärksten thermisch und mechanisch belastet, deswegen hat eine gezielte Kühlung der ersten Schaufelstufe eine reduzierte Auslastung der Turbinenwelle zur Folge.
- Weiterhin bevorzugt mündet die Kühlleitung in eine Entlastungsnut, welche auf der Turbinenwelle vor der ersten Schaufelstufe der Mitteldruck-Teilturbine angebracht ist. Hierbei wird die Turbinenwelle besonders effektiv gekühlt, indem der Auslass der Kühlleitung im Bereich eines Einströmbereich des HZÜ-Dampfs in unmittelbarer Nähe der Turbinenwelle angebracht ist, so dass der kühlere Abdampf das Material der Turbinenwelle abkühlen kann, bevor sich der Abdampf mit dem HZÜ-Dampf vermischt.
- Vorteilhafterweise ist die Kühlleitung zumindest mittelbar mit einem Abdampfraum der Hochdruck-Teilturbine verbunden. Dieser Abdampfraum befindet sich im Gehäuse der Hochdruck-Teilturbine.
- Eine weitere Verbesserung der Mitteldruck-Teilturbine wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Strömungsverbindung vorgesehen ist, welche die Entlastungsnut mit einem Bereich verbindet, in dem eine zweite Schaufelstufe formschlüssig gehalten ist, so dass die Turbinenwelle auch im Bereich der zweiten Stufe aktiv mit Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine gekühlt wird.
- Zweckdienlicherweise ist diese Strömungsverbindung eine Bohrung durch die Turbinenwelle.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlleitung eine Schubausgleichsleitung, welche zum Ausgleich des Axialschubs die Hochdruck-Teilturbine mit der Mitteldruck-Teilturbine strömungstechnisch verbindet. Die bei den meisten kombinierten Dampfturbinen gemäß dem Oberbegriff ohnehin vorhandene Schubausgleichsleitung reduziert den konstruktiven Aufwand auf ein Minimum, indem die Schubausgleichsleitung oder eine Abzweigung der Schubausgleichsleitung lediglich zur Entlastungsnut an der Turbinenwelle geführt wird, um den Bereich vor der ersten Stufe der Mitteldruck-Teilturbine gezielt mit Abdampf aus dem Abdampfraum zu kühlen.
- Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die erste Schaufelstufe der Mitteldruck-Teilturbine nach Art einer Niederreaktionsstufe mit einem als feststehenden Leitring gestalteten Leitrad ausgebildet. Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, dass im Bereich der Entlastungsnut ein geringerer Druck herrscht, so dass die kontinuierliche Beaufschlagung des kritischen wellennahen Bereichs mit kühlem Abdampf gewährleistet ist.
- Eine besonders gute Raumnutzung wird gewährleistet, indem vorteilhafterweise die Hochdruck-Teilturbine und die Mitteldruck-Teilturbine in einem gemeinsamen Außengehäuse angeordnet sind. Die beiden Teilturbinen bilden daher eine kombinierte Baueinheit.
- Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Kühlung einer Dampfturbine mit einer Hochdruck-Teilturbine und einer mit dieser strömungstechnisch verbundenen Mitteldruck-Teilturbine, welche Teilturbinen an einer gemeinsamen Turbinenwelle angeordnet sind, wobei Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine für Kühlungszwecke in die Mitteldruck-Teilturbine über eine Kühlleitung zugeführt wird.
- Die im Hinblick auf die Vorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das Verfahren übertragen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die Figuren schematisch:
- FIG 1
- einen Längsschnitt durch eine eingehäusige kombinierte Hochdruck/Mitteldruck-Dampfturbine, und
- FIG 2
- eine Vergrößerung des Bereich der ersten Stufe der Mitteldruck-Teilturbine gemäß FIG 1.
- In FIG 1 ist eine Dampfturbine 2 dargestellt, welche ein Außengehäuse 4 aufweist. Durch das Außengehäuse 4 ist eine entlang einer Turbinenachse gerichtete Turbinenwelle 6 geführt. Die Turbinenwelle 6 weist an einem Ende eine Wellenkupplung 8 zur Ankupplung an eine nicht dargestellte Niederdruck-Teilturbine oder an einen nicht dargestellten Generator auf. Innerhalb des Außengehäuses 4 ist um die Turbinenwelle 6 ein Innengehäuse 10 angeordnet.
- Innerhalb des Innengehäuses 10 sind an der Turbinenwelle 6 eine Hochdruck-Teilturbine 12 und eine Mitteldruck-Teilturbine 14 angeordnet, wobei beide in einer Trommelbauweise ausgebildet sind. Diese umfassen mit dem Innengehäuse 10 verbundene Leitschaufeln 16 und mit der Turbinenwelle 6 verbundene Laufschaufeln 18, welche in Form von alternierenden Leitschaufelringen und Laufschaufelringen um den Umfang der Turbinenwelle 6 verlaufen. Dies ist in der Figur durch die erste Schaufelstufe 20 der Mitteldruck-Teilturbine 14 angedeutet. Da sowohl die Hochdruck-Teilturbine 12 als auch die Mitteldruck-Teilturbine 14 eine Überdruckturbine ist, weisen ihre Leitschaufeln 16 und Laufschaufeln 18 einen ähnlichen Aufbau auf, so dass der Druck gleichermaßen über die Leitschaufeln 16 und Laufschaufeln 18 einer Stufe 20 abgebaut wird. Hierdurch wird beispielsweise ein Reaktionsgrad im Bereich 0,3 bis 0,5 eingestellt.
- Eine Ausnahme hierzu stellt die erste Stufe 20 der Mitteldruck-Teilturbine 14, bei der die Leitschaufeln 16 geneigt zu den Laufschaufeln 18 (Diagonalstufe) und kürzer ausgebildet sind. Das ist eine so genannte Niederreaktionsstufe, welche einen Reaktionsgrad zwischen 0,1 und 0,25 aufweist.
- Axial zwischen der Hochdruck-Teilturbine 12 und der Mitteldruck-Teilturbine 14 ist ein dem Schubausgleich dienender großer Zwischenboden 22 der Turbinenwelle 6 ausgebildet, wobei es sich um eine Wellendichtung handelt. Stirnseitig auf beiden Seiten des Zwischenbodens 22 weist die Turbinenwelle 6 je eine Entlastungsnut 24, 26 auf. Die Entlastungsnut 24 befindet sich in einem Einströmbereich 28a der Hochdruck-Teilturbine 12 und die Entlastungsnut 26 befindet sich in einem Einströmbereich 28b der Mitteldruck-Teilturbine 14.
- Ein in den Einströmbereich 28a einströmender Frischdampf F mit beispielsweise einem Druck von etwa 125 bar und einer Temperatur von ca. 560°C strömt in axialer Richtung durch die Beschaufelung der Hochdruck-Teilturbine 12 hindurch und erreicht bei einem niedrigeren Druck von etwa 33 bar und einer Temperatur von 350°C einen innerhalb des Innengehäuses 10 angeordneten Abdampfraum 30. Vom Abdampfraum 30 wird ein Abdampf A über eine Abführleitung 32 aus der Dampfturbine 2 hinausgeführt. Nachdem der Abdampf A in einem nicht darstellten Zwischenüberhitzer wieder erhitzt wird, wird er als HZÜ-Dampf G mit einer Temperatur von bspw. 560°C und einen Druck von 30 bar der Mitteldruck-Teilturbine 14 im Einströmbereich 28b zugeführt. Nach dem Entspannen und Abkühlen gelangt er mit einem Druck von etwa 3 bis 6 bar in einen Ausströmbereich 34 der Mitteldruck-Teilturbine 14 und wird aus der Dampfturbine 2 hinausgeleitet.
- Die Trommelbauweise mit Überdruckbeschaufelung beider Teilturbinen 12,14 führt zu einem Axialschub in Richtung des Dampfauslasses jeder Teilturbine 12,14. Zur Aufnahme des Axialschubs der Mitteldruck-Teilturbine 14 ist ein Kolben 36 vorgesehen. Dieser ist dampfauslassseitig zur Hochdruck-Teilturbine 12 positioniert, so dass die Hochdruck-Teilturbine 12 axial zwischen dem Kolben 36 und dem großen Zwischenboden 22 angeordnet ist. Zwischen dem Kolben 36 und dem Abdampfraum 30 ist ein kleinerer Zwischenboden 37 angeordnet, der ebenfalls nach Art einer Wellendichtung ausgebildet ist.
- Der Kolben 36 ist über eine Schubausgleichsleitung 38 mit der Mitteldruck-Teilturbine 14 strömungstechnisch verbunden. Die Schubausgleichsleitung 38 ist derart ausgebildet, dass zumindest eine Verzweigung in die Entlastungsnut 26 mündet. Bevorzugt mündet die Schubausgleichsleitung 38 vollständig in die Entlastungsnut 26 unter dem Leitring.
- An ihrem anderen Ende ist die Schubausgleichsleitung 38 mit dem Abdampfraum 30 strömungstechnisch verbunden, so dass der Abdampf A mit einer Temperatur von etwa 350°C über die Schubausgleichsleitung 38 direkt in die Entlastungsnut 26 zugeführt wird. Somit dient die Schubausgleichsleitung 38 zusätzlich auch als eine Kühlleitung. Die beiden Öffnungen der Schubausgleichsleitung 38 sind derart positioniert und Wellendichtungen sind erforderlichenfalls derart ausgebildet, dass ein Druckgefälle in Richtung zu der in die Entlastungsnut 26 mündende Öffnung der Schubausgleichsleitung 38 besteht. Hierdurch ist ein kontinuierlicher Zustrom von kaltem Abdampf A in die Entlastungsnut 26 gewährleistet.
- In FIG 2 ist eine Vergrößerung des Einströmbereichs 28b der Mitteldruck-Teilturbine 14 mit der ersten Schaufelstufe 20 gezeigt. Zur Erhöhung der Kühlwirkung des Abdampfs A sind im Bereich der Entlastungsnut 26 Bohrungen 40 in Axialrichtung vorgesehen. Diese Bohrungen 40 verbinden die Entlastungsnut 26 strömungstechnisch mit einem Bereich, in dem ein zweiter Laufschaufelring (hier nicht näher dargestellt) formschlüssig an der Turbinenwelle 6 befestigt ist. Die Bohrungen 40 weisen dabei Austrittsöffnungen 42 insbesondere zu einem Schaufelraum 44 auf, der von dem HZÜ-Dampf G durchströmt wird.
Claims (11)
- Dampfturbine (2),
mit einer Hochdruck-Teilturbine (12) und
einer mit dieser strömungstechnisch verbundenen Mitteldruck-Teilturbine (14),
welche Teilturbinen (12, 14) an einer gemeinsamen Turbinenwelle (6) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kühlleitung (38) vorgesehen ist, über die Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine (12) für Kühlungszwecke in die Mitteldruck-Teilturbine (14) zuführbar ist. - Dampfturbine (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der Teilturbinen (12,14) eine Überdruckturbine ist. - Dampfturbine (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (38) im Bereich der Turbinenwelle (6) nahe an einer ersten Schaufelstufe (20) der Mitteldruck-Teilturbine (14) mündet. - Dampfturbine (2) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (38) in eine Entlastungsnut (26) mündet, welche auf der Turbinenwelle (6) vor der ersten Schaufelstufe (20) der Mitteldruck-Teilturbine (14) angebracht ist. - Dampfturbine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (38) mit einem Abdampfraum (30) der Hochdruck-Teilturbine (12) verbunden ist. - Dampfturbine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Strömungsverbindung vorgesehen ist,
welche die Entlastungsnut (26) mit einem Bereich der Turbinenwelle (6) verbindet, in dem eine zweite Schaufelstufe (20) formschlüssig gehalten ist. - Dampfturbine (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strömungsverbindung eine Bohrung (42) durch die Turbinenwelle (6) ist. - Dampfturbine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlleitung (38) eine Schubausgleichsleitung ist, welche zum Ausgleich eines Axialschubs die Hochdruck-Teilturbine (12) mit der Mitteldruck-Teilturbine (14) strömungstechnisch verbindet. - Dampfturbine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Schaufelstufe (20) der Mitteldruck-Teilturbine (12) nach Art einer Niederreaktionsstufe ausgebildet ist. - Dampfturbine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hochdruck-Teilturbine (12) und die Mitteldruck-Teilturbine (14) in einem gemeinsamen Außengehäuse (4) angeordnet sind. - Verfahren zur Kühlung einer Dampfturbine (2)
mit einer Hochdruck-Teilturbine (12) und
einer mit dieser strömungstechnisch verbundenen Mitteldruck-Teilturbine (14),
welche Teilturbinen (12, 14) an einer gemeinsamen Turbinenwelle (6) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
Abdampf aus der Hochdruck-Teilturbine (12) über eine Kühlleitung (38) in die Mitteldruck-Teilturbine (14) für Kühlungszwecke zugeführt wird.
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