EP3147458A1 - Niederdrucksystem für eine dampfturbine und dampfturbine - Google Patents

Niederdrucksystem für eine dampfturbine und dampfturbine Download PDF

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EP3147458A1
EP3147458A1 EP16177412.0A EP16177412A EP3147458A1 EP 3147458 A1 EP3147458 A1 EP 3147458A1 EP 16177412 A EP16177412 A EP 16177412A EP 3147458 A1 EP3147458 A1 EP 3147458A1
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EP
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low
deflecting
pressure system
turbine
flow
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Ingo Stephan
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
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    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
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    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/20—Purpose of the control system to optimize the performance of a machine

Definitions

  • the present invention relates to a low-pressure system for a steam turbine. Furthermore, the invention relates to a steam turbine having a low-pressure system according to the invention.
  • Turbines are turbomachines designed to convert internal energy of a flowing fluid into mechanical energy.
  • Known turbines have a turbine shaft rotatably mounted in a turbine shaft with a plurality of blades.
  • Modern turbines have vanes in the turbine housing configured to divert the flowing fluid to provide more efficient flow of the blades. This impingement of the blades creates a torque that rotates the turbine shaft. This mechanical energy can be converted, for example, via a generator into electrical energy.
  • cost-optimized steam turbines In order to reduce investment costs and space requirements, cost-optimized steam turbines, in contrast to conventional steam turbines at the same or almost the same power a relatively greatly reduced footprint or a relatively greatly reduced volume. To achieve the same performance, a stronger deflection of the steam flow in the cost-optimized steam turbine is required. Outflow surfaces at the end of the low-pressure stage are thus formed relatively small at cost-optimized steam turbines. Furthermore, such steam turbines are operated with overload, ie above their rated load in order to achieve the same power. Nominal load is a load condition in which the turbine is operated with its capacity for swallowing. This leads to an increase in the outflow velocity and an enlargement of a velocity component of the vapor flow in the circumferential direction. In other words, an exhaust steam of a cost-optimized steam turbine has a greater swirl than a conventional, in particular an efficiency-optimized, steam turbine. Such a twist has a negative effect in particular on the efficiency of the steam turbine.
  • Another negative effect of the spin is its effect on blade dynamics of the low pressure stage due to aerodynamic feedback. This is effected in particular by a radial flow component of the exhaust steam flow and, in particular, relates to a last blade of the low-pressure stage in the flow direction of the steam turbine. A thus caused varying pressure distribution over the circumference of the blade blading vibrates the blades, which also reduce efficiency and wear-promoting effect and lead to increased noise.
  • the object is achieved by a low-pressure system for a steam turbine, which is flowed through by a vapor stream in a flow direction for generating a rotational movement.
  • the low pressure system includes a low pressure stage having a turbine housing, at least one turbine shroud arranged on the turbine housing, a turbine shaft having a shaft longitudinal axis, the turbine shaft being rotatable about the shaft longitudinal axis relative to the turbine housing, and at least one blade ring disposed on the turbine shaft.
  • a first deflecting grid is arranged downstream of the low-pressure stage in the flow-through direction, the first deflecting grid having a plurality of deflecting elements arranged such that a vapor stream flowing through the first deflecting grid in the direction of flow passes through the deflecting elements into a flow component acting in the circumferential direction first deflection is deflected.
  • a low-pressure system is a combination of a low-pressure stage and a downstream one in the flow direction first deflector.
  • the low-pressure stage is formed, for example, according to a conventional low-pressure stage of a cost-optimized steam turbine, which preferably has a plurality of vane ring-vane pairs, wherein a vane ring is connected upstream of an associated blade ring.
  • the first deflecting grid has an arrangement of deflecting elements which are shaped, for example, in the manner of a turbine blade.
  • the deflection elements are designed to divert a Abdampfstrom after leaving the last stage of the low-pressure stage.
  • the deflection is preferably carried out by laminar or substantially laminar inflow and outflow of the deflecting elements.
  • the first deflection grille is preferably held rigidly or substantially rigidly relative to the blade rings like a blade ring of the low-pressure stage and thus preferably can not be rotated about the turbine longitudinal axis.
  • the deflecting elements preferably have a material which corresponds to or essentially corresponds to a material of the guide vanes or rotor blades.
  • An optimal first deflection direction is particularly dependent on a load state of the steam turbine.
  • a first deflection direction approximates a direction of the wavelength axis, in particular parallel to the wavelength axis.
  • a pressure build-up is effected by the deflecting grid.
  • the first deflection direction preferably points away from the direction of the shaft longitudinal axis.
  • a pressure drop is caused by the deflecting grid.
  • an average to higher load is essentially dealt with, since these operating states are of particular importance for the operation of a steam turbine.
  • the first deflection direction is therefore preferably approximated to the direction of the wavelength axis.
  • the turbine housing of the low-pressure stage the entire low-pressure system in the radial Surrounds direction and thus seals radially outward.
  • the turbine housing of the low-pressure stage or of the low-pressure system preferably forms a section of a steam turbine housing of a steam turbine.
  • the low-pressure system according to the invention has the advantage over conventional low-pressure stages that an exhaust steam flow of the low-pressure system has a smaller swirl component in the circumferential direction than a conventional low-pressure stage.
  • the low-pressure system has the first deflecting grid, by means of which the vapor stream can be deflected in a first deflection direction.
  • the first deflection direction is preferably a direction that approximates a direction of the wavelength axis.
  • a further advantage is that an aerodynamic feedback can be reduced by the first deflecting grid, since this acts by reducing the circumferentially acting swirl component harmonizing on the steam flow.
  • the first deflecting grid acts by reducing the circumferentially acting swirl component harmonizing on the steam flow.
  • fewer oscillations are thus transferred from the exhaust steam flow to the rotor blades, in particular the last rotor blades in the flow direction, to the low-pressure stage. This leads to improved efficiency as well as reduced wear and reduced noise emissions.
  • the low-pressure system according to the invention thus enables an improvement of cost-optimized steam turbines in terms of efficiency, wear, performance and noise emissions.
  • the first deflection grating is designed to divert the steam flow or exhaust steam flow parallel or substantially parallel to the shaft longitudinal axis.
  • a parallel or substantially parallel to the wave longitudinal axis deflected vapor stream or Abdampfstrom has the advantage that this no or only a relatively small swirl component in the circumferential direction -.
  • cost-optimized steam turbines which no inventive deflection grid is connected downstream - has.
  • aerodynamic feedback can be further reduced in this way.
  • the first deflecting grid is designed in accordance with a blading of a compressor stage, so that the vapor stream is compressed in the direction of flow when it flows through the first deflecting grid.
  • the deflection elements correspond to the compressor blades of the compressor stage. Accordingly, the deflecting elements, in contrast to guide blades or rotor blades, are made slimmer and preferably have a smaller curvature.
  • the deflecting grid is thus designed in such a way that an exhaust steam stream flowing through the deflecting grid is deflected towards the longitudinal axis of the shaft and thereby compressed.
  • the low-pressure system comprises a diffuser, which is arranged adjacent to the blade ring in the flow direction behind the blade ring.
  • a diffuser causes a slowdown and a pressure increase of the exhaust steam, so that in a steam turbine with a high-pressure stage and a low-pressure stage, a larger pressure is degraded. As a result, the efficiency of a steam turbine can be improved.
  • the first deflecting grid is arranged in the diffuser.
  • the deflection elements are pivotable about a Umlenkelementachse extending radially or substantially radially to the shaft longitudinal axis.
  • the first deflection direction can thus be influenced or changed by pivoting or rotating the deflecting elements around the deflecting element axis.
  • exhaust steam flows can be deflected depending on a load state of the steam turbine. This has the advantage that the positive effects of the deflecting grid can be optimized by aligning the deflecting elements as required or according to load.
  • the deflection elements are designed as deflection vanes.
  • Such deflecting elements have an airfoil-shaped cross section with a rounded first tip, a second tip and a curvature formed between the tips.
  • the cross section has a relatively high magnification in a first section starting from the first point and a slight taper formed in a second section to the second point of the cross section.
  • the second portion preferably has a width that is a multiple of a width of the first portion.
  • the curvature preferably extends between 25 ° and 50 °, in particular between 30 ° and 45 °.
  • a maximum thickness of the deflecting element is preferably between 1/10 and 1/20, in particular between 1/14 and 1/16 of a width of the deflecting element.
  • a length of the deflecting element extends along the Umlenkelementachse.
  • the low-pressure system preferably has a second deflecting grid, which is arranged downstream of the first deflecting grid and is designed to divert the steam flow into a second deflecting direction.
  • the second deflector preferably has one of the features described above for the first deflecting grid.
  • the second deflecting grid can be designed similarly to the first deflecting grid or the first deflecting grid.
  • a second or further deflection grating has the advantage that a deflection of the exhaust steam flow can take place in two stages.
  • a steam flow that is too weakly deflected further in particular in a direction parallel to the turbine longitudinal axis, can be deflected via the second deflecting grid. In this way, a fine adjustment of the deflection of the exhaust steam of the low-pressure system in an advantageous manner possible.
  • the second deflection grating is designed to deflect the vapor flow in the second deflection direction, wherein the second deflection direction of the first deflection direction of the first deflection grid is opposite.
  • the first deflecting grid is preferably designed to deflect the exhaust steam flow in the first deflecting direction, wherein the first deflecting direction crosses a direction parallel to the turbine longitudinal axis. Due to the second deflection grille, the exhaust steam flow is again approachable in a direction parallel to the turbine longitudinal axis. In this way, for example, depending on a load condition of a steam turbine, a particularly favorable pressure distribution in the low-pressure system can be achieved.
  • the object is achieved by a steam turbine with a high pressure stage and a low pressure stage.
  • the steam turbine has a low-pressure system according to the invention, the low-pressure stage being designed as part of the low-pressure system.
  • the steam turbine according to the invention is preferably designed as a cost-optimized steam turbine and has at the highest possible power on a small size and small outflow surfaces of the low-pressure stage.
  • the steam turbine according to the invention has the same advantages as the low-pressure system according to the invention.
  • a section of a low pressure system 1 is shown.
  • the low-pressure system 1 has a low-pressure stage 3 with a turbine housing 4 and a turbine shaft 6 arranged in the turbine housing 4 with a shaft longitudinal axis 7.
  • the turbine shaft 6 is mounted rotatable about the shaft longitudinal axis 7 relative to the turbine housing 4.
  • the low-pressure stage 3 has a stator blades 5 a having vane ring 5, which is held on the turbine housing 4.
  • the low pressure stage 3 in the flow direction D behind the vane ring 5 a rotor blades 8 a having blade ring 8, which is held on the turbine shaft 6.
  • a lying in the flow direction D of a steam flow end of the low-pressure stage 3 is indicated by a dashed line.
  • the low-pressure system 1 In the flow direction D behind the low-pressure stage 3, the low-pressure system 1, a first deflector 9 with a Variety of deflecting elements 9 a, which are distributed uniformly over the circumference of the first deflecting grid 9.
  • the deflection elements 9a are rotatable about a deflection element axis 9b relative to the turbine housing 4.
  • a side of the first deflecting grid 9 facing away from the turbine shaft 6 is held on the turbine housing 4; a diffuser inner wall 11 is arranged on a side of the first deflecting grid 9 facing the turbine shaft 6.
  • the turbine housing 4 and the diffuser inner wall 11 form a diffuser 10 of the low-pressure system 1.
  • a vapor stream flowing in the flow direction D through the low pressure system 1 is deflected such that a swirl component of the vapor stream is reduced in the circumferential direction.
  • the efficiency of the low pressure system 1 can be improved and aerodynamic feedback of the steam flow to the low pressure stage 3 can be reduced.
  • Fig. 2 schematically shows a plan view of the low-pressure system 1 according to the invention in a first load state.
  • the steam turbine 2 In the first load state, the steam turbine 2 is operated with nominal load or low overload.
  • a steam flow At rated load, a steam flow has a size at which a capacity of the steam turbine 2 is reached.
  • the absorption capacity of the steam turbine 2 is exceeded.
  • the vapor stream has at the end of the low-pressure stage 3 a high swirl component, which is reduced by the downstream deflector 9.
  • Operating a conventional, identical low-pressure stage 3 with such a vapor stream is characterized by high outlet losses at the end of the low-pressure stage 3, since no deflecting grid 9 is present for reducing the swirl component.
  • An efficiency of the low-pressure system 1 according to the invention is thus higher in the vapor stream of the first load state than an efficiency of a conventional, otherwise identical low-pressure stage 3, which is acted upon by an equal-sized vapor stream.
  • the vapor stream leaves the vane ring 5 at a first absolute speed c1, which consists of a first relative speed w1 and a first peripheral speed u1 and hits the blade ring 8, causing it to rotate.
  • the vapor stream leaves the blade ring 8 at a second absolute speed c2, which is composed of a second relative speed w2 and a second peripheral speed u2.
  • the steam flow thus has, after the blade ring 8 and in front of the first deflection grille 9, a high swirl component counter to the circumferential direction, this is also referred to as a counter-swirl.
  • the deflecting elements 9a of the first deflecting grid 9 are aligned for the first load state such that the vapor stream is deflected in the first deflecting direction R1, wherein the first deflecting direction R1 of the flow direction D is approximated. Accordingly, the vapor flow after the first deflecting grid 9 has a smaller swirl component in the circumferential direction than immediately before the first deflecting grid 9.
  • a third pressure p3 immediately after the first deflecting grid 9 is higher than a second pressure p2 immediately before the first deflecting grid 9.
  • Fig. 3 schematically shows a plan view of the low-pressure system 1 according to the invention in a second load state.
  • the steam turbine 2 In the second load state, the steam turbine 2 is operated with medium load. At medium load, a steam flow is in a range that is below the intake capacity of the steam turbine 2 and above a light load.
  • the efficiency of the low-pressure system 1 according to the invention is lower in the steam flow of the second load state than at rated load but higher than in a conventional, otherwise identical low-pressure stage 3, which is acted upon by an equal-sized vapor stream.
  • the vapor stream leaves the vane ring 5 at a first absolute speed c1, which is composed of a first relative speed w1 and a first peripheral speed u1, and strikes the blade ring 8, causing it to rotate.
  • a first absolute speed c1 which is composed of a first relative speed w1 and a first peripheral speed u1
  • a second absolute speed c2 which is composed of a second relative speed w2 and a second peripheral speed u2.
  • the steam flow thus has, after the blade ring 8 and before the first deflecting grid 9, a small swirl component counter to the circumferential direction (counter-swirl).
  • the deflecting elements 9a of the first deflecting grid 9 are aligned for the second load state such that the vapor stream is deflected in the first deflecting direction R1, wherein the first deflecting direction R1 of the flow direction D closely approximates or parallel or almost parallel to this. Accordingly, the vapor flow after the first deflecting grid 9 has a significantly smaller swirl component in the circumferential direction than immediately before the first deflecting grid 9.
  • a third pressure p3 immediately after the first deflecting grid 9 is higher than a second pressure p2 immediately before the first deflecting grid 9.
  • Fig. 4 shows schematically in a plan view the low-pressure system 1 according to the invention in a third load state.
  • the steam turbine 2 is operated with a light load.
  • a steam flow is in a range which is far below the absorption capacity of the steam turbine 2.
  • the efficiency of the low-pressure system 1 according to the invention is substantially lower than the rated load but higher than in the case of a conventional, otherwise identical low-pressure stage 3, which is charged with an equal-sized steam flow.
  • the vapor stream leaves the vane ring 5 at a first absolute speed c1, which is composed of a first relative speed w1 and a first peripheral speed u1, and strikes the blade ring 8, causing it to rotate.
  • the vapor stream leaves the blade ring 8 with a second absolute speed c2, which is composed of a second relative speed w2 and a second peripheral speed u2.
  • the steam flow thus has, after the blade ring 8 and before the first deflection grille 9, a small swirl component in the circumferential direction, which is also referred to as co-rotation.
  • the deflecting elements 9a of the first deflecting grid 9 are aligned for the third load state such that the vapor stream is deflected in the first deflecting direction R1, the first deflecting direction R1 pointing farther away from the throughflow direction D than the second absolute velocity c2.
  • a third pressure p3 immediately after the first deflecting grid 9 is less than a second pressure p2 immediately before the first deflecting grid 9.
  • Fig. 5 schematically shows the structure of a steam turbine according to the invention 2.
  • the steam turbine 2 has a high pressure stage 12, in addition to the flow direction D a low pressure system 1 according to the invention with a low pressure stage 3 and a diffuser 10 is arranged.
  • a first deflecting grid 9 is arranged in the diffuser 10.
  • the first deflecting grid 9 is arranged between the low-pressure stage 3 and the diffuser 10.
  • a second deflecting grid can be arranged in the flow direction D behind the first deflecting grid 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Niederdrucksystem (1) für eine Dampfturbine (2), das zur Erzeugung einer Rotationsbewegung von einem Dampfstrom in einer Durchströmrichtung (D) durchströmbar ist. Das Niederdrucksystem (1) weist eine Niederdruckstufe (3) mit einem Turbinengehäuse (4), mindestens einem am Turbinengehäuse (4) angeordneten Leitschaufelkranz (5), einer Turbinenwelle (6) mit einer Wellenlängsachse (7), wobei die Turbinenwelle (6) um die Wellenlängsachse (7) drehbar relativ zum Turbinengehäuse (4) gelagert ist, und mindestens einen Laufschaufelkranz (8), der auf der Turbinenwelle (6) angeordnet ist, auf. Dem Laufschaufelkranz (8) benachbart ist in Durchströmrichtung (D) hinter der Niederdruckstufe (3) ein erstes Umlenkgitter (9) angeordnet, wobei das erste Umlenkgitter (9) eine Mehrzahl von Umlenkelementen (9a) aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein in Durchströmrichtung (D) durch das erste Umlenkgitter (9) strömender Dampfstrom mit einer in Umfangsrichtung wirkenden Strömungskomponente durch die Umlenkelemente (9a) in eine erste Umlenkrichtung (R1) umgelenkt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Dampfturbine (2), die ein erfindungsgemäßes Niederdrucksystem (1) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Niederdrucksystem für eine Dampfturbine. Ferner betrifft die Erfindung eine Dampfturbine, die ein erfindungsgemäßes Niederdrucksystem aufweist.
  • Turbinen sind Strömungsmaschinen, die zur Umwandlung innerer Energie eines strömenden Fluids in mechanische Energie ausgebildet sind. Bekannte Turbinen weisen eine in einem Turbinengehäuse drehbar gelagerte Turbinenwelle mit einer Vielzahl von Laufschaufeln auf. Moderne Turbinen weisen in dem Turbinengehäuse Leitschaufeln auf, die zum Umlenken des strömenden Fluids ausgebildet sind, um eine effizientere Anströmung der Laufschaufeln zu erzielen. Durch dieses Anströmen der Laufschaufeln wird ein Drehmoment erzeugt, das die Turbinenwelle in Drehung versetzt. Diese mechanische Energie ist beispielsweise über einen Generator in elektrische Energie umwandelbar.
  • Zur effizienten Umwandlung der inneren Energie in mechanische Energie weisen moderne Dampfturbinen eine Hochdruckstufe sowie eine Niederdruckstufe auf. In der Hochdruckstufe wird ein erster Dampfdruck auf einen zweiten Dampfdruck entspannt, wobei die innere Energie des Dampfstroms über die Laufschaufeln der Hochdruckstufe in Rotationsenergie der Turbinenwelle umgewandelt wird. In der Niederdruckstufe wird der zweite Dampfdruck auf einen dritten Dampfdruck entspannt, wobei die innere Energie des Dampfstroms über die Laufschaufeln der Niederdruckstufe ebenfalls in Rotationsenergie der Turbinenwelle umgewandelt wird. Der Dampfstrom verlässt die Niederdruckstufe mit einer relativ moderaten Abströmgeschwindigkeit und einem geringen Drall in Umfangsrichtung der Dampfturbine.
  • Zur Reduzierung von Investitionskosten sowie eines Platzbedarfs weisen kostenoptimierte Dampfturbinen im Gegensatz zu herkömmlichen Dampfturbinen bei gleicher bzw. nahezu gleicher Leistung eine relativ stark reduzierte Aufstellfläche bzw. ein relativ stark reduziertes Volumen auf. Zur Erzielung der gleichen Leistung ist eine stärkere Umlenkung des Dampfstroms in der kostenoptimierten Dampfturbine erforderlich. Abströmflächen am Ende der Niederdruckstufe sind bei kostenoptimierten Dampfturbinen somit relativ klein ausgebildet. Ferner werden derartige Dampfturbinen mit Überlast, also oberhalb ihrer Nennlast betrieben, um die gleiche Leistung zu erzielen. Nennlast ist ein Lastzustand bei dem die Turbine mit ihrer Schluckfähigkeit betrieben wird. Dies führt zu einer Vergrößerung der Abströmgeschwindigkeit sowie einer Vergrößerung einer Geschwindigkeitskomponente des Dampfstroms in Umfangsrichtung. In anderen Worten weist ein Abdampfstrom einer kostenoptimierten Dampfturbine einen stärkeren Drall als eine herkömmliche, insbesondere eine wirkungsgradoptimierte, Dampfturbine auf. Ein solcher Drall wirkt sich insbesondere negativ auf einen Wirkungsgrad der Dampfturbine aus.
  • Ein weiterer negativer Effekt des Dralls ist dessen Auswirkung auf eine Schaufeldynamik der Niederdruckstufe aufgrund einer aerodynamischen Rückkopplung. Dies wird insbesondere durch eine radiale Strömungskomponente der Abdampfströmung bewirkt und betrifft insbesondere eine in Durchströmrichtung der Dampfturbine letzte Laufbeschaufelung der Niederdruckstufe. Eine somit bewirkte variierende Druckverteilung über den Umfang der Laufbeschaufelung versetzt die Laufschaufeln in Schwingungen, die sich ebenfalls wirkungsgradreduzierend sowie verschleißfördernd auswirken und zu einer verstärkten Geräuschbildung führen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Niederdrucksystem für eine Dampfturbine sowie eine Dampfturbine bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik beheben oder zumindest teilweise beheben. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Niederdrucksystem für eine Dampfturbine sowie eine Dampfturbine zu schaffen, die auf kostengünstige sowie einfache Weise den Wirkungsgrad verbessert, wobei Verschleiß und Geräuschemissionen der Dampfturbine reduziert sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Niederdrucksystem mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie eine Dampfturbine mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Niederdrucksystem für eine Dampfturbine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dampfturbine und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann bzw. genommen wird.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Niederdrucksystem für eine Dampfturbine, das zur Erzeugung einer Rotationsbewegung von einem Dampfstrom in einer Durchströmrichtung durchströmbar ist. Das Niederdrucksystem weist eine Niederdruckstufe mit einem Turbinengehäuse, mindestens einem am Turbinengehäuse angeordneten Leitschaufelkranz, einer Turbinenwelle mit einer Wellenlängsachse, wobei die Turbinenwelle um die Wellenlängsachse drehbar relativ zum Turbinengehäuse gelagert ist, und mindestens einen Laufschaufelkranz, der auf der Turbinenwelle angeordnet ist, auf. Dem Laufschaufelkranz benachbart ist in Durchströmrichtung hinter der Niederdruckstufe ein erstes Umlenkgitter angeordnet, wobei das erste Umlenkgitter eine Mehrzahl von Umlenkelementen aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein in Durchströmrichtung durch das erste Umlenkgitter strömender Dampfstrom mit einer in Umfangsrichtung wirkenden Strömungskomponente durch die Umlenkelemente in eine erste Umlenkrichtung umgelenkt wird.
  • Ein Niederdrucksystem ist eine Kombination aus einer Niederdruckstufe und einem in Durchströmrichtung nachgeschalteten ersten Umlenkgitter. Die Niederdruckstufe ist beispielsweise gemäß einer herkömmlichen Niederdruckstufe einer kostenoptimierten Dampfturbine ausgebildet, die vorzugsweise eine Mehrzahl von Leitschaufelkranz-Laufschaufelkranz-Paaren aufweist, wobei ein Leitschaufelkranz jeweils einem zugehörigen Laufschaufelkranz vorgeschaltet ist.
  • Das erste Umlenkgitter weist eine Anordnung von Umlenkelementen auf, die beispielsweise turbinenschaufelartig geformt sind. Die Umlenkelemente sind ausgebildet, einen Abdampfstrom nach dem Verlassen der letzten Stufe der Niederdruckstufe umzulenken. Das Umlenken erfolgt vorzugsweise durch laminares bzw. im Wesentlichen laminares An- und Abströmen der Umlenkelemente. Das erste Umlenkgitter ist vorzugsweise wie ein Leitschaufelkranz der Niederdruckstufe starr bzw. im Wesentlichen starr relativ zu den Laufschaufelkränzen gehalten und somit vorzugsweise nicht um die Turbinenlängsachse rotierbar. Die Umlenkelemente weisen vorzugsweise einen Werkstoff auf, der einem Werkstoff der Leitschaufeln bzw. Laufschaufeln entspricht bzw. im Wesentlichen entspricht.
  • Eine optimale erste Umlenkrichtung ist insbesondere abhängig von einem Lastzustand der Dampfturbine. Bei mittlerer oder hoher Last ist eine erste Umlenkrichtung einer Richtung der Wellenlängsachse angenähert, insbesondere parallel zur Wellenlängsachse. Hierbei wird durch das Umlenkgitter ein Druckaufbau bewirkt. Bei niedriger Last weist die erste Umlenkrichtung vorzugsweise von der Richtung der Wellenlängsachse weg. Hierbei wird durch das Umlenkgitter ein Druckabfall bewirkt. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf eine mittlere bis höhere Last eingegangen, da diese Betriebszustände für einen Betrieb einer Dampfturbine von besonderer Bedeutung sind. Bei einem starr ausgebildeten Umlenkgitter ist die erste Umlenkrichtung daher vorzugsweise der Richtung der Wellenlängsachse angenähert.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Turbinengehäuse der Niederdruckstufe das komplette Niederdrucksystem in radialer Richtung umgibt und somit radial nach außen abdichtet. Das Turbinengehäuse der Niederdruckstufe bzw. des Niederdrucksystems bildet vorzugsweise einen Abschnitt eines Dampfturbinengehäuses einer Dampfturbine.
  • Das erfindungsgemäße Niederdrucksystem hat gegenüber herkömmlichen Niederdruckstufen den Vorteil, dass ein Abdampfstrom des Niederdrucksystems eine geringere Drallkomponente in Umfangsrichtung als eine herkömmliche Niederdruckstufe aufweist. Hierfür weist das Niederdrucksystem das erste Umlenkgitter auf, mittels dessen der Dampfstrom, in eine erste Umlenkrichtung umlenkbar ist. Die erste Umlenkrichtung ist vorzugsweise eine Richtung, die einer Richtung der Wellenlängsachse angenähert ist. Durch das Umlenken des Dampfstroms wird die in Umfangsrichtung wirkende Drallkomponente verringert. Auf diese Weise sind der Wirkungsgrad sowie eine Leistung der Dampfturbine, insbesondere einer kostenoptimierten Dampfturbine mit im Verhältnis zur Leistung kleinen Abmessungen, mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig deutlich verbesserbar. Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Niederdrucksystem eine höhere Schluckfähigkeit und somit eine höhere Nennlast als eine herkömmliche, ansonsten baugleiche Niederdruckstufe auf.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass eine aerodynamische Rückkopplung durch das erste Umlenkgitter reduzierbar ist, da dieses durch Verringern der in Umfangsrichtung wirkenden Drallkomponente harmonisierend auf den Dampfstrom wirkt. Im Betrieb der Dampfturbine werden somit weniger Schwingungen vom Abdampfstrom auf die Laufschaufeln, insbesondere die in Durchströmrichtung letzten Laufschaufeln, der Niederdruckstufe übertragen. Dies führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad sowie zu verringertem Verschleiß und reduzierten Geräuschemissionen. Das erfindungsgemäße Niederdrucksystem ermöglicht somit eine Verbesserung von kostenoptimierten Dampfturbinen in Bezug auf Wirkungsgrad, Verschleiß, Leistung sowie Geräuschemissionen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Umlenkgitter derart ausgebildet, den Dampfstrom bzw. Abdampfstrom parallel oder im Wesentlichen parallel zur Wellenlängsachse umzulenken. Ein parallel bzw. im Wesentlichen parallel zur Wellenlängsachse umgelenkter Dampfstrom bzw. Abdampfstrom hat den Vorteil, dass dieser keine bzw. nur eine verhältnismäßig geringe Drallkomponente in Umfangsrichtung - z.B. verglichen mit Niederdruckstufen kostenoptimierter Dampfturbinen, denen kein erfindungsgemäßes Umlenkgitter nachgeschaltet ist - aufweist. Ferner ist die die aerodynamische Rückkopplung auf diese Weise weiter reduzierbar.
  • Vorzugsweise ist das erste Umlenkgitter entsprechend einer Beschaufelung einer Verdichterstufe ausgebildet, so dass der Dampfstrom beim Durchströmen des ersten Umlenkgitters in Durchströmrichtung verdichtet wird. Hierbei entsprechen die Umlenkelemente den Verdichterschaufeln der Verdichterstufe. Demnach sind die Umlenkelemente im Gegensatz zu Leitschaufeln bzw. Laufschaufeln schlanker ausgebildet und weisen vorzugsweise eine geringere Krümmung auf. Das Umlenkgitter ist somit derart ausgebildet, dass ein durch das Umlenkgitter strömender Abdampfstrom zur Wellenlängsachse hin umgelenkt und dabei verdichtet wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das Niederdrucksystem einen Diffusor aufweist, der dem Laufschaufelkranz benachbart in Durchströmrichtung hinter dem Laufschaufelkranz angeordnet ist. Ein Diffusor bewirkt eine Verlangsamung sowie einen Druckanstieg der Abdampfströmung, so dass in einer Dampfturbine mit einer Hochdruckstufe und einer Niederdruckstufe ein größerer Druck abbaubar ist. Hierdurch ist der Wirkungsgrad einer Dampfturbine verbesserbar.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Umlenkgitter im Diffusor angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Niederdrucksystem besonders kompakt aufgebaut ist. Ferner ist auf diese Weise ein besonders effizienter Druckaufbau im Diffusor erzielbar, da ein Druckaufbau durch das erste Umlenkgitter und den Diffusor im selben Abschnitt in Durchströmrichtung der Dampfturbine erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Umlenkelemente um eine sich radial oder im Wesentlichen radial zur Wellenlängsachse erstreckenden Umlenkelementachse verschwenkbar sind. Die erste Umlenkrichtung ist somit durch Verschwenken bzw. Verdrehen der Umlenkelemente um die Umlenkelementachse beeinflussbar bzw. veränderbar. Somit können Abdampfströmungen in Abhängigkeit eines Lastzustands der Dampfturbine umgelenkt werden. Dies hat den Vorteil, dass die positiven Effekte des Umlenkgitters durch bedarfs- bzw. lastgerechtes Ausrichten der Umlenkelemente optimierbar sind.
  • Weiter bevorzugt sind die Umlenkelemente als Umlenkschaufeln ausgebildet. Derartige Umlenkelemente weisen einen tragflächenförmigen Querschnitt mit einer abgerundeten ersten Spitze, einer zweiten Spitze sowie einer zwischen den Spitzen ausgebildeten Krümmung auf. In Durchströmrichtung weist der Querschnitt in einem ersten Abschnitt von der ersten Spitze ausgehend eine relativ starke Vergrößerung und in einem zweiten Abschnitt eine bis zur zweiten Spitze des Querschnitts ausgebildete, leichte Verjüngung auf. Der zweite Abschnitt weist vorzugsweise eine Breite auf, die ein Vielfaches einer Breite des ersten Abschnitts beträgt. Die Krümmung erstreckt sich vorzugsweise zwischen 25° und 50°, insbesondere zwischen 30° und 45°. Eine maximale Dicke des Umlenkelements beträgt vorzugsweise zwischen 1/10 und 1/20, insbesondere zwischen 1/14 und 1/16 einer Breite des Umlenkelements. Eine Länge des Umlenkelements erstreckt sich entlang der Umlenkelementachse. Derartige Umlenkelemente haben den Vorteil, dass diese für eine zuverlässige Umlenkung des Abdampfstroms besonders ausgebildet sind.
  • Vorzugsweise weist das Niederdrucksystem ein zweites Umlenkgitter auf, das in Durchströmrichtung hinter dem ersten Umlenkgitter angeordnet ist und zum Umlenken des Dampfstroms in eine zweite Umlenkrichtung ausgebildet ist. Das zweite Umlenkgitter weist vorzugsweise eines der Merkmale auf, die voranstehend zum ersten Umlenkgitter beschrieben sind. Dabei kann das zweite Umlenkgitter wie das erste Umlenkgitter oder dem ersten Umlenkgitter ähnlich ausgebildet sein. Ein zweites bzw. weiteres Umlenkgitter hat den Vorteil, dass ein Umlenken des Abdampfstroms in zwei Stufen erfolgen kann. Über das zweite Umlenkgitter ist beispielsweise ein zu schwach umgelenkter Abdampfstrom weiter, insbesondere in eine Richtung parallel zur Turbinenlängsachse, umlenkbar. Auf diese Weise ist eine Feinjustierung des Umlenkens des Abdampfstroms des Niederdrucksystems auf vorteilhafte Weise möglich.
  • Weiter bevorzugt ist das zweite Umlenkgitter ausgebildet, den Dampfstrom in die zweite Umlenkrichtung umzulenken, wobei die zweite Umlenkrichtung der ersten Umlenkrichtung des ersten Umlenkgitters entgegengesetzt ist. Das erste Umlenkgitter ist dabei vorzugsweise ausgebildet, den Abdampfstrom in die erste Umlenkrichtung umzulenken, wobei die erste Umlenkrichtung eine Richtung parallel zur Turbinenlängsachse kreuzt. Durch das zweite Umlenkgitter ist der Abdampfstrom wieder einer Richtung parallel zur Turbinenlängsachse annäherbar. Auf diese Weise ist beispielsweise in Abhängigkeit eines Lastzustands einer Dampfturbine eine besonders günstige Druckverteilung im Niederdrucksystem erzielbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Dampfturbine mit einer Hochdruckstufe sowie einer Niederdruckstufe. Die Dampfturbine weist ein erfindungsgemäßes Niederdrucksystem auf, wobei die Niederdruckstufe als Teil des Niederdrucksystems ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Dampfturbine ist vorzugsweise als kostenoptimierte Dampfturbine ausgebildet und weist bei möglichst hoher Leistung eine geringe Baugröße sowie kleine Abströmflächen der Niederdruckstufe auf. Die erfindungsgemäße Dampfturbine weist dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Niederdrucksystem auf.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind gleiche Merkmale mit gleichen Funktionen jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen jeweils schematisch:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Niederdrucksystems;
    Figur 2
    eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Niederdrucksystems in einem ersten Lastzustand;
    Figur 3
    eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Niederdrucksystems in einem zweiten Lastzustand;
    Figur 4
    eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Niederdrucksystems in einem dritten Lastzustand; und
    Figur 5
    einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Dampfturbine.
  • In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Niederdrucksystems 1 dargestellt. Das Niederdrucksystem 1 weist eine Niederdruckstufe 3 mit einem Turbinengehäuse 4 sowie einer in dem Turbinengehäuse 4 angeordneten Turbinenwelle 6 mit einer Wellenlängsachse 7 auf. Die Turbinenwelle 6 ist um die Wellenlängsachse 7 rotierbar relativ zum Turbinengehäuse 4 gelagert. Die Niederdruckstufe 3 weist einen Leitschaufeln 5a aufweisenden Leitschaufelkranz 5 auf, der am Turbinengehäuse 4 gehalten ist. Ferner weist die Niederdruckstufe 3 in Durchströmrichtung D hinter dem Leitschaufelkranz 5 einen Laufschaufeln 8a aufweisenden Laufschaufelkranz 8 auf, der auf der Turbinenwelle 6 gehalten ist. Ein in Durchströmrichtung D eines Dampfstroms liegendes Ende der Niederdruckstufe 3 ist durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet.
  • In Durchströmrichtung D hinter der Niederdruckstufe 3 weist das Niederdrucksystem 1 ein erstes Umlenkgitter 9 mit einer Vielzahl von Umlenkelementen 9a auf, die gleichmäßig über den Umfang des ersten Umlenkgitters 9 verteilt sind. Die Umlenkelemente 9a sind um eine Umlenkelementachse 9b relativ zum Turbinengehäuse 4 drehbar. Eine der Turbinenwelle 6 abgewandte Seite des ersten Umlenkgitters 9 ist am Turbinengehäuse 4 gehalten, an einer der Turbinenwelle 6 zugewandten Seite des ersten Umlenkgitters 9 ist eine Diffusorinnenwand 11 angeordnet. Das Turbinengehäuse 4 und die Diffusorinnenwand 11 bilden einen Diffusor 10 des Niederdrucksystems 1. Durch die Umlenkelemente 9a ist ein Dampfstrom, der in Durchströmrichtung D durch das Niederdrucksystem 1 strömt derart umlenkbar, dass eine Drallkomponente des Dampfstroms in Umfangsrichtung reduziert wird. Somit sind der Wirkungsgrad des Niederdrucksystems 1 verbesserbar und aerodynamische Rückkopplungen des Dampfstroms mit der Niederdruckstufe 3 reduzierbar.
  • Fig. 2 zeigt schematisch in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Niederdrucksystem 1 in einem ersten Lastzustand. In dem ersten Lastzustand wird die Dampfturbine 2 mit Nennlast oder geringer Überlast betrieben. Bei Nennlast weist ein Dampfstrom eine Größe auf bei der eine Schluckfähigkeit der Dampfturbine 2 erreicht ist. Bei Überlast ist die Schluckfähigkeit der Dampfturbine 2 überschritten. Der Dampfstrom weist am Ende der Niederdruckstufe 3 eine hohe Drallkomponente auf, die durch das nachgeschaltete Umlenkgitter 9 reduziert wird. Ein Betreiben einer herkömmlichen, baugleichen Niederdruckstufe 3 mit einem derartigen Dampfstrom ist durch hohe Austrittsverluste am Ende der Niederdruckstufe 3 gekennzeichnet, da kein Umlenkgitter 9 zur Reduzierung der Drallkomponente vorhanden ist. Ein Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Niederdrucksystems 1 ist bei dem Dampfstrom des ersten Lastzustands somit höher als ein Wirkungsgrad einer herkömmlichen, ansonsten baugleichen Niederdruckstufe 3, die mit einem gleichgroßen Dampfstrom beaufschlagt wird.
  • Der Dampfstrom verlässt den Leitschaufelkranz 5 mit einer ersten absoluten Geschwindigkeit c1, die sich aus einer ersten relativen Geschwindigkeit w1 und einer ersten Umfangsgeschwindigkeit u1 zusammensetzt, und trifft auf den Laufschaufelkranz 8, wodurch dieser in Rotation versetzt wird. Der Dampfstrom verlässt den Laufschaufelkranz 8 mit einer zweiten absoluten Geschwindigkeit c2, die sich aus einer zweiten relativen Geschwindigkeit w2 und einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit u2 zusammensetzt. Der Dampfstrom weist nach dem Laufschaufelkranz 8 und vor dem ersten Umlenkgitter 9 somit eine hohe Drallkomponente entgegen der Umfangsrichtung auf, dies wird auch als Gegendrall bezeichnet.
  • Die Umlenkelemente 9a des ersten Umlenkgitters 9 sind für den ersten Lastzustand derart ausgerichtet, dass der Dampfstrom in die erste Umlenkrichtung R1 abgelenkt wird, wobei die erste Umlenkrichtung R1 der Durchströmrichtung D angenähert ist. Demnach weist der Dampfstrom nach dem ersten Umlenkgitter 9 eine geringere Drallkomponente in Umfangsrichtung als unmittelbar vor dem ersten Umlenkgitter 9 auf. Ein dritter Druck p3 unmittelbar nach dem ersten Umlenkgitter 9 ist höher als ein zweiter Druck p2 unmittelbar vor dem ersten Umlenkgitter 9.
  • Fig. 3 zeigt schematisch in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Niederdrucksystem 1 in einem zweiten Lastzustand. In dem zweiten Lastzustand wird die Dampfturbine 2 mit mittlerer Last betrieben. Bei mittlerer Last ist ein Dampfstrom in einem Bereich, der unterhalb der Schluckfähigkeit der Dampfturbine 2 und oberhalb einer schwachen Last liegt. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Niederdrucksystems 1 ist bei dem Dampfstrom des zweiten Lastzustands geringer als bei Nennlast aber höher als bei einer herkömmlichen, ansonsten Baugleichen Niederdruckstufe 3, die mit einem gleichgroßen Dampfstrom beaufschlagt wird.
  • Der Dampfstrom verlässt den Leitschaufelkranz 5 mit einer ersten absoluten Geschwindigkeit c1, die sich aus einer ersten relativen Geschwindigkeit w1 und einer ersten Umfangsgeschwindigkeit u1 zusammensetzt, und trifft auf den Laufschaufelkranz 8, wodurch dieser in Rotation versetzt wird. Der Dampfstrom verlässt den Laufschaufelkranz 8 mit einer zweiten absoluten Geschwindigkeit c2, die sich aus einer zweiten relativen Geschwindigkeit w2 und einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit u2 zusammensetzt. Der Dampfstrom weist nach dem Laufschaufelkranz 8 und vor dem ersten Umlenkgitter 9 somit eine geringe Drallkomponente entgegen der Umfangsrichtung auf (Gegendrall).
  • Die Umlenkelemente 9a des ersten Umlenkgitters 9 sind für den zweiten Lastzustand derart ausgerichtet, dass der Dampfstrom in die erste Umlenkrichtung R1 abgelenkt wird, wobei die erste Umlenkrichtung R1 der Durchströmrichtung D stark angenähert bzw. parallel oder nahezu parallel zu dieser verläuft. Demnach weist der Dampfstrom nach dem ersten Umlenkgitter 9 eine deutlich geringere Drallkomponente in Umfangsrichtung als unmittelbar vor dem ersten Umlenkgitter 9 auf. Ein dritter Druck p3 unmittelbar nach dem ersten Umlenkgitter 9 ist höher als ein zweiter Druck p2 unmittelbar vor dem ersten Umlenkgitter 9.
  • Fig. 4 zeigt schematisch in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Niederdrucksystem 1 in einem dritten Lastzustand. In dem dritten Lastzustand wird die Dampfturbine 2 mit schwachen Last betrieben. Bei schwacher Last ist ein Dampfstrom in einem Bereich, der weit unterhalb der Schluckfähigkeit der Dampfturbine 2 liegt. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Niederdrucksystems 1 ist bei dem Dampfstrom des dritten Lastzustands wesentlich geringer als bei Nennlast aber höher als bei einer herkömmlichen, ansonsten Baugleichen Niederdruckstufe 3, die mit einem gleichgroßen Dampfstrom beaufschlagt wird.
  • Der Dampfstrom verlässt den Leitschaufelkranz 5 mit einer ersten absoluten Geschwindigkeit c1, die sich aus einer ersten relativen Geschwindigkeit w1 und einer ersten Umfangsgeschwindigkeit u1 zusammensetzt, und trifft auf den Laufschaufelkranz 8, wodurch dieser in Rotation versetzt wird. Der Dampfstrom verlässt den Laufschaufelkranz 8 mit einer zweiten absoluten Geschwindigkeit c2, die sich aus einer zweiten relativen Geschwindigkeit w2 und einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit u2 zusammensetzt. Der Dampfstrom weist nach dem Laufschaufelkranz 8 und vor dem ersten Umlenkgitter 9 somit eine geringe Drallkomponente in Umfangsrichtung auf, dies wird auch als Mitdrall bezeichnet.
  • Die Umlenkelemente 9a des ersten Umlenkgitters 9 sind für den dritten Lastzustand derart ausgerichtet, dass der Dampfstrom in die erste Umlenkrichtung R1 abgelenkt wird, wobei die erste Umlenkrichtung R1 von der Durchströmrichtung D weiter weg weist als die zweite absolute Geschwindigkeit c2. Ein dritter Druck p3 unmittelbar nach dem ersten Umlenkgitter 9 ist geringer als ein zweiter Druck p2 unmittelbar vor dem ersten Umlenkgitter 9.
  • Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Dampfturbine 2. Die Dampfturbine 2 weist eine Hochdruckstufe 12 auf, neben der in Durchströmrichtung D ein erfindungsgemäßes Niederdrucksystem 1 mit einer Niederdruckstufe 3 und einem Diffusor 10 angeordnet ist. Im Diffusor 10 ist ein erstes Umlenkgitter 9 angeordnet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Umlenkgitter 9 zwischen der Niederdruckstufe 3 und dem Diffusor 10 angeordnet ist. Zusätzlich kann erfindungsgemäß ein in dieser Abbildung nicht dargestelltes zweites Umlenkgitter in Durchströmrichtung D hinter dem ersten Umlenkgitter 9 angeordnet sein.

Claims (10)

  1. Niederdrucksystem (1) für eine Dampfturbine (2), das zur Erzeugung einer Rotationsbewegung von einem Dampfstrom in einer Durchströmrichtung (D) durchströmbar ist, aufweisend eine Niederdruckstufe (3) mit einem Turbinengehäuse (4), mindestens einem am Turbinengehäuse (4) angeordneten Leitschaufelkranz (5), einer Turbinenwelle (6) mit einer Wellenlängsachse (7), wobei die Turbinenwelle (6) um die Wellenlängsachse (7) drehbar relativ zum Turbinengehäuse (4) gelagert ist, und mindestens einen Laufschaufelkranz (8), der auf der Turbinenwelle (6) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dem Laufschaufelkranz (8) benachbart in Durchströmrichtung (D) hinter der Niederdruckstufe (3) ein erstes Umlenkgitter (9) angeordnet ist, wobei das erste Umlenkgitter (9) eine Mehrzahl von Umlenkelementen (9a) aufweist, die derart angeordnet sind, dass ein in Durchströmrichtung (D) durch das erste Umlenkgitter (9) strömender Dampfstrom mit einer in Umfangsrichtung wirkenden Strömungskomponente durch die Umlenkelemente (9a) in eine erste Umlenkrichtung (R1) umgelenkt wird.
  2. Niederdrucksystem (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Umlenkgitter (9) derart ausgebildet ist, den Dampfstrom parallel oder im Wesentlichen parallel zur Wellenlängsachse (7) umzulenken.
  3. Niederdrucksystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Umlenkgitter (9) entsprechend einer Beschaufelung einer Verdichterstufe ausgebildet ist, so dass der Dampfstrom beim Durchströmen des ersten Umlenkgitters (9) in Durchströmrichtung (D) verdichtet wird.
  4. Niederdrucksystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Niederdrucksystem (1) einen Diffusor (10) aufweist, der dem Laufschaufelkranz (8) benachbart in Durchströmrichtung (D) hinter dem Laufschaufelkranz (8) angeordnet ist.
  5. Niederdrucksystem (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Umlenkgitter (9) im Diffusor (10) angeordnet ist.
  6. Niederdrucksystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Umlenkelemente (9a) um eine sich radial oder im Wesentlichen radial zur Wellenlängsachse (7) erstreckenden Umlenkelementachse (9b) verschwenkbar sind.
  7. Niederdrucksystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Umlenkelemente (9a) als Umlenkschaufeln ausgebildet sind.
  8. Niederdrucksystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Niederdrucksystem (1) ein zweites Umlenkgitter aufweist,
    das in Durchströmrichtung (D) hinter dem ersten Umlenkgitter (9) angeordnet ist und zum Umlenken des Dampfstroms in eine zweite Umlenkrichtung ausgebildet ist.
  9. Niederdrucksystem (1) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Umlenkgitter ausgebildet ist, den Dampfstrom in
    die zweite Umlenkrichtung umzulenken, wobei die zweite Umlenkrichtung der ersten Umlenkrichtung (R1) des ersten Umlenkgitters (9) entgegengesetzt ist.
  10. Dampfturbine (2) aufweisend eine Hochdruckstufe (12) und eine Niederdruckstufe (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dampfturbine (2) ein Niederdrucksystem (1) aufweist, das gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
EP16177412.0A 2015-09-25 2016-07-01 Niederdrucksystem für eine dampfturbine und dampfturbine Not-in-force EP3147458B1 (de)

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