EP3511535A1 - Assembly and method for operating same - Google Patents

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EP3511535A1
EP3511535A1 EP18150977.9A EP18150977A EP3511535A1 EP 3511535 A1 EP3511535 A1 EP 3511535A1 EP 18150977 A EP18150977 A EP 18150977A EP 3511535 A1 EP3511535 A1 EP 3511535A1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
low
turbine
medium
speed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18150977.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Carmen Stüer
Gerta Zimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP18150977.9A priority Critical patent/EP3511535A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • 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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18—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 the turbine being of multiple-inlet-pressure type
    • F01K7/20—Control means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01K7/02—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 of multiple-expansion type
    • F01K7/025—Consecutive expansion in a turbine or a positive displacement engine

Definitions

  • the invention relates to a system comprising a gas turbine, a generator, a steam turbine having a high and medium pressure turbine part and a low pressure turbine part and a turn engine, wherein the steam turbine and the turn engine have a common shaft.
  • the invention relates to a method for operating a system, wherein the system comprises a steam turbine, wherein the steam turbine has a high and medium pressure turbine section and a low pressure turbine section, wherein the high and medium pressure turbine section and the low pressure turbine part a have common shaft.
  • the hot exhaust gases from the gas turbine are used to heat a so-called heat recovery steam generator.
  • the heat recovery steam generator is designed for the vaporization of liquid water to steam, which is required for the operation of a steam turbine.
  • the steam turbine and the gas turbine are used here in general for driving one or more electric generators for generating electrical energy.
  • the plant can be operated as a combined heat and power, in which the provision of steam as heating steam for district heating applications or as process steam in the chemical or other industries is a design target. In this case, part of the steam is withdrawn from the water vapor conversion process.
  • a plant, in particular a gas and steam turbine plant can be designed as a so-called single-shaft system.
  • the gas turbine, the generator and the steam turbine is designed with a torque-transmitting common shaft.
  • the steam turbine in this case comprises a high-pressure, medium-pressure and low-pressure turbine part.
  • the high-pressure and medium-pressure turbine part can be designed in a common housing.
  • the output of the high pressure turbine section is fluidly connected to a reheater to heat the effluent steam from the high pressure turbine section to a higher temperature, which then flows into the intermediate pressure turbine section.
  • the effluent from the medium-pressure turbine section steam flows by means of an overflow into the low-pressure turbine section.
  • the overflow line is usually designed such that a partial mass flow is removed as heating or process steam. It is here, for example, from the EP 1 904 731 known to arrange a clutch between the low-pressure turbine section and the medium-pressure turbine section to mechanically decouple the low-pressure turbine section from the medium-pressure turbine section.
  • the problem here is that delays the shutdown of the low-pressure turbine section by decoupling the low-pressure turbine section of the medium-pressure turbine section, the drag torque of the clutch or steam leakage in the damper in the overflow, which can set an undefined spin speed of the low-pressure turbine section.
  • the vacuum is usually broken behind the low-pressure turbine section. This allows a negative moment to be used by ventilation for faster departure. However, in a lower speed range this is no longer effective.
  • the object of the invention is to provide an improved system.
  • a system comprising a gas turbine, a generator, a steam turbine having a high and medium pressure turbine part and a low pressure turbine part and a turn engine, the steam turbine and the turn engine having a common shaft, the turn engine is designed to drive the common shaft.
  • the object is likewise achieved by a method for operating a plant, the plant having a steam turbine, wherein the steam turbine has a high and medium pressure turbine section and a low pressure turbine section, wherein the high and medium pressure turbine section and the low pressure turbine section have a common shaft, wherein the steam turbine is operated for steam supply or a certain Betreibungtagen such that the low-pressure turbine part is mechanically decoupled from the shaft with a second clutch.
  • the turn motor is typically an electric motor that is used at standstill to rotate the shaft at low speeds, such as 1 Hz, to protect the steam turbine from curling. At standstill, the steam turbine is not flown with steam.
  • the turn engine is used here as a brake.
  • the rotational speed of the shaft can be regulated in such a way that unfavorable speed windows are not or quickly traversed.
  • the turn motor is raised to a predefined speed after the decoupling of the turn motor from the low-pressure turbine section. As soon as the low-pressure turbine section reaches this speed, the coupling between the turn engine and the low-pressure turbine section intervenes.
  • the turn-motor is then switched to a braking mode and thereby reduces the speed of the low-pressure turbine part in a more favorable speed window, for example, 1 Hz, from which the turbine can be started at a later date.
  • the low-pressure turbine section and the high-pressure and medium-pressure turbine sections are coupled in such a way that a predefined or desired dome angle is achieved.
  • the high pressure and medium pressure sub-turbine is operated at a number of operation, such as 50 or 60 Hz, and the low pressure sub-turbine is started by steaming until a speed at which it can be coupled is reached, using a method to achieve the desired differential angle between the high pressure and medium pressure wave and the low pressure wave.
  • the high and medium pressure turbine sections are downshifted, reducing speed.
  • the turn motor would take over the function of the angle-controlled coupling at low speeds as a control element.
  • the turn engine accelerates the low-pressure turbine section to a predefined speed during the run-out of the high-pressure and medium-pressure turbine sections.
  • an angle-controlled coupling takes place, in which a desired differential angle between the medium-pressure wave and the low-pressure wave is achieved.
  • the turn motor is switched to braking mode and reduces the speed of the low-pressure turbine part in a more favorable speed window, such as 1 Hz, the turbine can then be started at a later date.
  • the FIGURE shows a schematic view of a plant 1 according to the invention.
  • the plant 1 comprises a steam turbine 2.
  • the steam turbine 2 has a high-pressure turbine section 3, a medium-pressure turbine section 4 and a low-pressure turbine section 5.
  • the high-pressure turbine section 3, the medium-pressure turbine section 4 and the low-pressure turbine part 5 are arranged on a common shaft 6.
  • the high-pressure turbine section 3 and the medium-pressure turbine section 4 may be formed in a common housing. Via a live steam line 7 and a live steam valve 8, a live steam first flows into the high-pressure turbine section 3 and from there via an outlet 9 as a cold reheater steam 10 to a reheater, not shown, wherein the cold reheater steam 10 is heated in the reheater and as a hot reheater steam 11th flows in an access line 13 with a valve 12 to the inlet of the medium-pressure turbine section 4. In the medium-pressure turbine section 4, the steam is further relaxed. The temperature and the pressure of the steam are reduced.
  • the medium-pressure steam flows from an outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 into an overflow line 16 to an inlet 17 of the low-pressure turbine section 5.
  • a first valve 18, which is designed as a butterfly valve is arranged in series with the first valve 18, a third valve 19 is arranged. Parallel to the third valve 19, a second valve 20 is arranged in a bypass line 21.
  • the overflow line 16 has a branch 22 for the removal of heating or process steam, wherein the ratio of the two partial mass flows generated in this way can be regulated by two valves 18 and 23 or 24 arranged in the respective line branch.
  • the removable in the branch 22 as needed heating or process steam is supplied via a steam line 25 to a technical facility or an industrial plant, not shown here. If no heating or process steam is needed, the valve 24 or 23 is closed, which then the entire the medium-pressure turbine section 4 leaving steam mass flow with the valve 18 open, 19 and 20 of the low-pressure turbine section 5 is supplied.
  • the turn motor 26 may be an electric motor, which transmits a torque to the shaft 6 via a first clutch 27, in particular SSS clutch. Between the medium-pressure turbine part 4 and the low-pressure turbine part 5, a second clutch 28, in particular SSS clutch is arranged. Between the high-pressure turbine part 3 and the gas turbine and generator, not shown, a third clutch 29 is arranged.
  • Appendix 1 is operated as described below.
  • the steam turbine 2 is supplied with a live steam via the main steam line 7, wherein the thermal energy of the steam is converted into rotational energy of the rotor and flows through the high-pressure turbine section 3, the medium-pressure turbine section 4 and the low-pressure turbine section 5.
  • a process or heating steam is decoupled via the steam line 25.
  • the amount of steam removed from the steam line 25 depends on the setting of the valves 24, 23, 18, 19 and 21. If the maximum amount of steam for the heating or process steam is made available, it is possible according to the invention to decouple the low-pressure turbine part 5 via the second clutch 28 from the shaft 6.
  • the low-pressure turbine part 5 is then shut down to a low turn speed, which may be 1 Hz.
  • the steam from the outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 then flows completely into the steam line 25.
  • the speed of the low-pressure turbine part 5 decreases from the operating speed (for example, 60 or 50 Hz) to a lower speed.
  • the problem here is that due to the natural leakage of the low pressure turbine part 5 vibrations that can cause damage. Therefore, it is desirable to avoid certain speeds as possible or to drive through quickly.
  • a control may operate the turn motor 26 such that the transmitted brake torque from the turn motor 26 to the low pressure turbine sub-turbine 5 varies with time.
  • the turn-motor 26 is therefore operated in such a way that the change in the rotational speed takes place in such a way that disturbing vibrations of the low-pressure turbine part 5 are avoided.
  • the first clutch 27 is disengaged, which means that no torque is transmitted from the turn engine 26 to the low-pressure turbine part 5.
  • the low-pressure turbine part 5 runs from the operating speed to a target speed.
  • the target speed is a speed that the turn motor 26 can reach.
  • the turn-motor 26 is accelerated to this target speed and as soon as the speed of the low-pressure turbine part 5 has reached the speed of the turn-motor 26, engages the first clutch 27 such that a mechanical coupling between the low-pressure turbine part 5 and the turn -Motors 26 takes place.
  • the turn motor 26 is then operated so that the rotational speed of the turn motor 26 and the low pressure turbine part 5 is reduced to a turn speed, which may for example be 1 Hz.
  • the system 1 is operated in such a way that the live steam still flows via the live steam line 7 into the high and medium pressure turbine section 4, where the thermal energy of the steam is converted into rotational energy and at the outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 the effluent steam, which has a lower thermal energy than at the entrance of the high-pressure turbine section 3 (as process steam) via the steam line 25 to a non supplied closer technical plant or an industrial operation.
  • the low pressure turbine part 5 is hereby rotated at the turn speed.
  • the first valve 18, the second valve 20 and the third valve 19 are closed in this case.
  • the second clutch 28 between the low-pressure turbine section 5 and the medium-pressure turbine section 4 engages again.
  • a first scenario via suitable positions of the valves 24, 23, 18, 19 and 20 again a steam from the output 15 of the medium-pressure turbine section to the medium-pressure turbine section, the first clutch 27 is released from the turn motor 26.
  • the rotational speed of the low-pressure turbine part 5 increases and upon reaching the rotational speed of the medium-pressure turbine section 4, the second clutch 28 engages such that a desired differential angle between the low-pressure turbine section 5 and the high-pressure and medium-pressure turbine section. 4 is reached.
  • the coupling takes place by means of the second clutch 28 between the high-pressure and medium-pressure turbine section 3, 4 and the low-pressure turbine section 5 at low speeds.
  • the system 1 is present in a first operating phase, in which the low-pressure turbine part 5 is mechanically decoupled from the high-pressure and medium-pressure turbine sections 3, 4.
  • the speed of the low-pressure turbine part 5 is comparatively low and corresponds to a turn-speed, which is achieved by means of the turn-motor 26.
  • the speed is in this case about 1 Hz.
  • the second operating phase follows, in which the high and medium pressure turbine section 3, 4 is coupled via the second clutch 28 with the low pressure turbine section 5.
  • the speed of the high and medium pressure turbine section 3, 4 is changed from the operating speed to a low speed. This is done essentially by a leakage of the high and medium pressure turbine section 3, 4.
  • the speed of the high and medium pressure turbine section 3, 4 runs from the operating speed to a lower speed such.
  • the coupling speed is between the operating speed and the turn speed.
  • the speed of the low-pressure turbine part 5 is increased from the turn speed by means of the turn-motor 26 to the predefined coupling speed.
  • the low-pressure turbine section 5 is mechanically coupled to the high-pressure and medium-pressure turbine sections 3, 4 a predefined angle between the rotor of the low pressure turbine part 5 and the rotor of the high and medium pressure turbine section 3, 4 achieved.
  • the entire now coupled shaft 6 may be shut down to a low park speed and ramped up from this park speed at a later time.
  • the turn motor 26 is used here as a controller.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage (1), wobei zwischen einer Hoch(3)- und Mitteldruck(4)-Teilturbine und einer Niederdruck-Teilturbine (5) eine Kupplung (28) eingesetzt wird, wobei eine Kopplung zwischen der Hochdruck(3)- und Mitteldruck(4)-Teilturbine und der Niederdruck-Teilturbine (5) derart erfolgt, dass über einen Turn-Motor (26) die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine (5) derart geändert wird, dass ein mechanisches Koppeln bei einem gewünschten Differenzwinkel erreicht wird.The invention relates to a method for operating a plant (1), a coupling (28) being used between a high (3) and medium pressure (4) turbine section and a low pressure turbine section (5), a coupling between the high pressure (3) and medium-pressure (4) turbine section and the low-pressure turbine section (5) takes place in such a way that the speed of the low-pressure turbine section (5) is changed via a turn motor (26) in such a way that mechanical coupling occurs during a desired differential angle is reached.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage umfassend eine Gasturbine, einen Generator, eine Dampfturbine aufweisend eine Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine sowie einen Turn-Motor, wobei die Dampfturbine und der Turn-Motor eine gemeinsame Welle aufweisen.The invention relates to a system comprising a gas turbine, a generator, a steam turbine having a high and medium pressure turbine part and a low pressure turbine part and a turn engine, wherein the steam turbine and the turn engine have a common shaft.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage, wobei die Anlage eine Dampfturbine aufweist, wobei die Dampfturbine eine Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine aufweist, wobei die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und die Niederdruck-Teilturbine eine gemeinsame Welle aufweisen.Furthermore, the invention relates to a method for operating a system, wherein the system comprises a steam turbine, wherein the steam turbine has a high and medium pressure turbine section and a low pressure turbine section, wherein the high and medium pressure turbine section and the low pressure turbine part a have common shaft.

Bei einer Anlage, insbesondere einer Gas- und Dampfturbinenanlage werden die heißen Abgase aus der Gasturbine dazu benutzt, um einen sogenannten Abhitzedampferzeuger zu beheizen. Der Abhitzedampferzeuger ist zur Bedampfung von flüssigem Wasser zu Dampf ausgebildet, der zum Betrieb einer Dampfturbine erforderlich ist. Die Dampfturbine und die Gasturbine werden hierbei in der Regel zum Antrieb einer oder mehrerer elektrischen Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt. Durch die Ausnutzung der im Abgasstrom der Gasturbine enthaltene Restwärme lässt sich bei einer derart kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage ein besonders hoher Gesamtwirkungsgrad erzielen.In a plant, in particular a gas and steam turbine plant, the hot exhaust gases from the gas turbine are used to heat a so-called heat recovery steam generator. The heat recovery steam generator is designed for the vaporization of liquid water to steam, which is required for the operation of a steam turbine. The steam turbine and the gas turbine are used here in general for driving one or more electric generators for generating electrical energy. By exploiting the residual heat contained in the exhaust gas flow of the gas turbine, a particularly high overall efficiency can be achieved with such combined gas and steam turbine plant.

Neben der Erzeugung elektrischer Energie kann die Anlage als Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden, bei der die Bereitstellung von Dampf als Heizdampf für Fernwärmeanwendungen oder als Prozessdampf in der chemischen oder sonstigen Industrie ein Auslegungsziel ist. Hierbei wird dem WasserDampf-Umwandlungsprozess ein Teil des Dampfes entzogen.In addition to the production of electrical energy, the plant can be operated as a combined heat and power, in which the provision of steam as heating steam for district heating applications or as process steam in the chemical or other industries is a design target. In this case, part of the steam is withdrawn from the water vapor conversion process.

Eine Anlage, insbesondere eine Gas- und Dampfturbinenanlage kann als sogenannte Einwellenanlage ausgeführt werden. Dabei ist die Gasturbine, der Generator und die Dampfturbine mit einer drehmomentübertragenden gemeinsamen Welle ausgeführt. Die Dampfturbine umfasst hierbei eine Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Teilturbine. Die Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine kann hierbei in einem gemeinsamen Gehäuse ausgeführt sein. Der Ausgang der Hochdruck-Teilturbine wird mit einem Zwischenüberhitzer strömungstechnisch verbunden, um den ausströmenden Dampf aus der Hochdruck-Teilturbine auf eine höhere Temperatur zu erhitzen, der dann anschließend in die Mitteldruck-Teilturbine strömt. Der aus der Mitteldruck-Teilturbine ausströmende Dampf strömt mittels einer Überströmleitung in die Niederdruck-Teilturbine. Zur Entnahme von Heiz- oder Prozessdampf wird in der Regel die Überströmleitung derart ausgebildet, dass ein Teilmassenstrom als Heiz- oder Prozessdampf abgeführt wird. Es ist hierbei beispielsweise aus der EP 1 904 731 bekannt, zwischen der Niederdruckteilturbine und der Mitteldruckteilturbine eine Kupplung anzuordnen, um die Niederdruckteilturbine mechanisch von der Mitteldruckteilturbine zu entkoppeln.A plant, in particular a gas and steam turbine plant can be designed as a so-called single-shaft system. In this case, the gas turbine, the generator and the steam turbine is designed with a torque-transmitting common shaft. The steam turbine in this case comprises a high-pressure, medium-pressure and low-pressure turbine part. The high-pressure and medium-pressure turbine part can be designed in a common housing. The output of the high pressure turbine section is fluidly connected to a reheater to heat the effluent steam from the high pressure turbine section to a higher temperature, which then flows into the intermediate pressure turbine section. The effluent from the medium-pressure turbine section steam flows by means of an overflow into the low-pressure turbine section. For removal of heating or process steam, the overflow line is usually designed such that a partial mass flow is removed as heating or process steam. It is here, for example, from the EP 1 904 731 known to arrange a clutch between the low-pressure turbine section and the medium-pressure turbine section to mechanically decouple the low-pressure turbine section from the medium-pressure turbine section.

Problematisch ist hierbei, dass durch das Entkoppeln der Niederdruck-Teilturbine von der Mitteldruck-Teilturbine das Schleppmoment der Kupplung oder eine Dampfleckage in der Stauklappe in der Überströmleitung das Abfahren der Niederdruckteilturbine verzögert, wodurch sich eine undefinierte Trudeldrehzahl der Niederdruck-Teilturbine einstellen kann. Um die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine weiter zu verringern, wird in der Regel das Vakuum hinter der Niederdruck-Teilturbine gebrochen. Dadurch kann ein negatives Moment durch Ventilation zum schnelleren Abfahren genutzt werden. Allerdings ist in einem unteren Drehzahlbereich dies nicht mehr wirksam.The problem here is that delays the shutdown of the low-pressure turbine section by decoupling the low-pressure turbine section of the medium-pressure turbine section, the drag torque of the clutch or steam leakage in the damper in the overflow, which can set an undefined spin speed of the low-pressure turbine section. To further reduce the speed of the low-pressure turbine part, the vacuum is usually broken behind the low-pressure turbine section. This allows a negative moment to be used by ventilation for faster departure. However, in a lower speed range this is no longer effective.

Des Weiteren ist es aus dem Betrieb von Einwellenanlagen bekannt, dass der Kuppelwinkel zwischen der Gas- und der Dampfturbinenwelle einen starken Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Gesamtstranges hat. Daher wurden in der Vergangenheit Anstrengungen unternommen, um einen gewünschten Differenzwinkel zwischen der Gasturbinenwelle und der Dampfturbinenwelle zu erreichen. In den Dokumenten EP 2813675 , EP 2910742 A1 , EP 3147672 A1 , EP 3252281 A1 , EP 3246536 A1 und EP 3246538 A1 sind Lösungen beschrieben, mit denen ein gewünschter Differenzwinkel zwischen der Gasturbinenwelle und der Dampfturbinenwelle erreicht werden kann.Furthermore, it is known from the operation of single-shaft systems that the dome angle between the gas and the steam turbine shaft has a strong influence on the vibration behavior of the total strand has. Therefore, efforts have been made in the past to achieve a desired difference angle between the gas turbine shaft and the steam turbine shaft. In the documents EP 2813675 . EP 2910742 A1 . EP 3147672 A1 . EP 3252281 A1 . EP 3246536 A1 and EP 3246538 A1 solutions are described with which a desired difference angle between the gas turbine shaft and the steam turbine shaft can be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anlage anzugeben.The object of the invention is to provide an improved system.

Gelöst wird dies durch eine Anlage umfassend eine Gasturbine, einen Generator, eine Dampfturbine aufweisend eine Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und eine Niederdruckteilturbine sowie einen Turn-Motor, wobei die Dampfturbine und der Turn-Motor eine gemeinsame Welle aufweisen, wobei der Turn-Motor zum Antreiben der gemeinsamen Welle ausgebildet ist.This is achieved by a system comprising a gas turbine, a generator, a steam turbine having a high and medium pressure turbine part and a low pressure turbine part and a turn engine, the steam turbine and the turn engine having a common shaft, the turn engine is designed to drive the common shaft.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage, wobei die Anlage eine Dampfturbine aufweist, wobei die Dampfturbine eine Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine aufweist, wobei die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine und die Niederdruck-Teilturbine eine gemeinsame Welle aufweisen, wobei die Dampfturbine zur Dampfversorgung oder einen bestimmten Betreibungsweise derart betrieben wird, dass die Niederdruck-Teilturbine mechanisch von der Welle mit einer zweiten Kupplung entkoppelt wird.The object is likewise achieved by a method for operating a plant, the plant having a steam turbine, wherein the steam turbine has a high and medium pressure turbine section and a low pressure turbine section, wherein the high and medium pressure turbine section and the low pressure turbine section have a common shaft, wherein the steam turbine is operated for steam supply or a certain Betreibungsweise such that the low-pressure turbine part is mechanically decoupled from the shaft with a second clutch.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.

Der Turn-Motor ist in der Regel ein elektrischer Motor, der im Stillstand eingesetzt wird, um die Welle bei niedrigen Drehzahlen wie beispielsweise 1 Hz zu drehen, um die Dampfturbine so vor einer Verkrümmung zu schützen. Im Stillstand wird die Dampfturbine nicht mit Dampf beströmt.The turn motor is typically an electric motor that is used at standstill to rotate the shaft at low speeds, such as 1 Hz, to protect the steam turbine from curling. At standstill, the steam turbine is not flown with steam.

Der Turn-Motor wird hierbei als Bremse eingesetzt. Dadurch kann die Drehzahl der Welle derart geregelt werden, dass ungünstige Drehzahlfenster nicht bzw. schnell durchfahren werden. Der Turn-Motor wird hierzu nach der Entkopplung des Turn-Motors von der Niederdruck-Teilturbine auf eine vordefinierte Drehzahl hochgefahren. Sobald die Niederdruck-Teilturbine diese Drehzahl erreicht, koppelt die Kupplung zwischen dem Turn-Motor und der Niederdruck-Teilturbine ein. Der Turn-Motor wird dann hierbei in einen Bremsbetrieb umgeschaltet und reduziert hierbei die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine in ein günstigeres Drehzahlfenster, beispielsweise auf 1 Hz, aus dem die Turbine zu einem späteren Zeitpunkt gestartet werden kann.The turn engine is used here as a brake. As a result, the rotational speed of the shaft can be regulated in such a way that unfavorable speed windows are not or quickly traversed. For this purpose, the turn motor is raised to a predefined speed after the decoupling of the turn motor from the low-pressure turbine section. As soon as the low-pressure turbine section reaches this speed, the coupling between the turn engine and the low-pressure turbine section intervenes. The turn-motor is then switched to a braking mode and thereby reduces the speed of the low-pressure turbine part in a more favorable speed window, for example, 1 Hz, from which the turbine can be started at a later date.

Erfindungsgemäß wird bei einem Nachstarten der Niederdruck-Teilturbine die Niederdruck-Teilturbine und die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine derart gekoppelt, dass ein vordefinierter bzw. gewünschter Kuppelwinkel erreicht wird. Um die Niederdruck-Teilturbine wieder mit der Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine zu koppeln, existieren im Wesentlichen zwei Szenarien. Im ersten Szenario wird die Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine in einer Betriebszahl betrieben wie beispielsweise 50 oder 60 Hz und die Niederdruck-Teilturbine wird über Dampfzufuhr gestartet, bis eine Drehzahl erreicht wird, bei der gekuppelt werden kann, wobei ein Verfahren angewendet wird, um den gewünschten Differenzwinkel zwischen der Hochdruck- und Mitteldruckwelle und der Niederdruckwelle zu erreichen.According to the invention, when the low-pressure turbine section starts up, the low-pressure turbine section and the high-pressure and medium-pressure turbine sections are coupled in such a way that a predefined or desired dome angle is achieved. There are essentially two scenarios for linking the low-pressure turbine section with the high-pressure and medium-pressure turbine sections. In the first scenario, the high pressure and medium pressure sub-turbine is operated at a number of operation, such as 50 or 60 Hz, and the low pressure sub-turbine is started by steaming until a speed at which it can be coupled is reached, using a method to achieve the desired differential angle between the high pressure and medium pressure wave and the low pressure wave.

In einem zweiten Szenario wird die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine herunter gefahren, wobei sich die Drehzahl verringert. Der Turn-Motor würde hierbei als Regelorgan die Funktion des winkelgeregelten Einkoppelns bei niedrigen Drehzahlen übernehmen. Dazu beschleunigt der Turn-Motor die Niederdruck-Teilturbine während des Auslaufens der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine auf eine vordefinierte Drehzahl. Sobald die Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine eine definiert darüber liegende Drehzahl erreicht hat, wird eingekoppelt, wobei hierbei ein winkelgeregeltes Einkoppeln erfolgt, bei dem ein gewünschter Differenzwinkel zwischen der Mitteldruckwelle und der Niederdruckwelle erreicht wird. Nach dem Einkoppeln wird der Turn-Motor auf Bremsbetrieb umgeschaltet und reduziert die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine in ein günstigeres Drehzahlfenster wie beispielsweise auf 1 Hz, wobei die Turbine dann zu einem späteren Zeitpunkt gestartet werden kann.In a second scenario, the high and medium pressure turbine sections are downshifted, reducing speed. The turn motor would take over the function of the angle-controlled coupling at low speeds as a control element. For this purpose, the turn engine accelerates the low-pressure turbine section to a predefined speed during the run-out of the high-pressure and medium-pressure turbine sections. Once the high pressure and medium pressure turbine part defines one overlying rotational speed has been reached is coupled, in which case an angle-controlled coupling takes place, in which a desired differential angle between the medium-pressure wave and the low-pressure wave is achieved. After coupling, the turn motor is switched to braking mode and reduces the speed of the low-pressure turbine part in a more favorable speed window, such as 1 Hz, the turbine can then be started at a later date.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll das Ausführungsbeispiel nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. This is not intended to represent the embodiment significantly, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable in the drawing reference is made to the relevant prior art.

Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical components or components with the same function are identified by the same reference numerals.

Es zeigen:

Figur
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage
Show it:
figure
a schematic representation of a system according to the invention

Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage 1. Die Anlage 1 umfasst eine Dampfturbine 2. Die Dampfturbine 2 weist eine Hochdruck-Teilturbine 3, eine Mitteldruck-Teilturbine 4 und eine Niederdruck-Teilturbine 5 auf. Die Hochdruck-Teilturbine 3, die Mitteldruck-Teilturbine 4 und die Niederdruck-Teilturbine 5 sind auf einer gemeinsamen Welle 6 angeordnet.The FIGURE shows a schematic view of a plant 1 according to the invention. The plant 1 comprises a steam turbine 2. The steam turbine 2 has a high-pressure turbine section 3, a medium-pressure turbine section 4 and a low-pressure turbine section 5. The high-pressure turbine section 3, the medium-pressure turbine section 4 and the low-pressure turbine part 5 are arranged on a common shaft 6.

Des Weiteren ist an diese gemeinsame Welle 6 ein nicht näher dargestellter Generator und eine nicht näher dargestellte Gasturbine drehmomentübertragend gekoppelt.Furthermore, coupled to this common shaft 6, a generator not shown in detail and a gas turbine, not shown, torque transmitting.

Die Hochdruck-Teilturbine 3 und die Mitteldruck-Teilturbine 4 können in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sein. Über eine Frischdampfleitung 7 und ein Frischdampfventil 8 strömt ein Frischdampf zunächst in die Hochdruck-Teilturbine 3 und von dort über einen Ausgang 9 als kalter Zwischenüberhitzerdampf 10 zu einem nicht näher dargestellten Zwischenüberhitzer, wobei der kalte Zwischenüberhitzerdampf 10 im Zwischenüberhitzer erwärmt wird und als heißer Zwischenüberhitzerdampf 11 in einer Zugangsleitung 13 mit einem Ventil 12 zum Eingang der Mitteldruck-Teilturbine 4 strömt. In der Mitteldruck-Teilturbine 4 wird der Dampf weiter entspannt. Die Temperatur und der Druck des Dampfes werden verringert.The high-pressure turbine section 3 and the medium-pressure turbine section 4 may be formed in a common housing. Via a live steam line 7 and a live steam valve 8, a live steam first flows into the high-pressure turbine section 3 and from there via an outlet 9 as a cold reheater steam 10 to a reheater, not shown, wherein the cold reheater steam 10 is heated in the reheater and as a hot reheater steam 11th flows in an access line 13 with a valve 12 to the inlet of the medium-pressure turbine section 4. In the medium-pressure turbine section 4, the steam is further relaxed. The temperature and the pressure of the steam are reduced.

Anschließend strömt der Mitteldruckdampf aus einem Ausgang 15 der Mitteldruck-Teilturbine 4 in eine Überströmleitung 16 zu einem Eingang 17 der Niederdruck-Teilturbine 5. In der Überströmleitung 16 ist ein erstes Ventil 18, das als Butterfly-Ventil ausgebildet ist, angeordnet. In Serie zum ersten Ventil 18 ist ein drittes Ventil 19 angeordnet. Parallel zum dritten Ventil 19 ist ein zweites Ventil 20 in einer Umgehungsleitung 21 angeordnet. Die Überströmleitung 16 weist eine Abzweigung 22 zur Entnahme von Heiz- oder Prozessdampf auf, wobei das Verhältnis der beiden auf diese Weise erzeugten Teilmassenströme durch zwei im jeweiligen Leitungszweig angeordnete Ventile 18 und 23 bzw. 24 regelbar ist. Der in der Abzweigung 22 je nach Bedarf entnehmbare Heiz- oder Prozessdampf wird über eine Dampfleitung 25 einer hier nicht dargestellten technischen Anlage oder einem Industriebetrieb zugeführt. Falls kein Heiz- oder Prozessdampf benötigt wird, wird das Ventil 24 bzw. 23 geschlossen, wodurch dann der gesamte die Mitteldruck-Teilturbine 4 verlassende Dampfmassenstrom bei geöffnetem Ventil 18, 19 und 20 der Niederdruck-Teilturbine 5 zugeführt wird.Subsequently, the medium-pressure steam flows from an outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 into an overflow line 16 to an inlet 17 of the low-pressure turbine section 5. In the overflow line 16, a first valve 18, which is designed as a butterfly valve, is arranged. In series with the first valve 18, a third valve 19 is arranged. Parallel to the third valve 19, a second valve 20 is arranged in a bypass line 21. The overflow line 16 has a branch 22 for the removal of heating or process steam, wherein the ratio of the two partial mass flows generated in this way can be regulated by two valves 18 and 23 or 24 arranged in the respective line branch. The removable in the branch 22 as needed heating or process steam is supplied via a steam line 25 to a technical facility or an industrial plant, not shown here. If no heating or process steam is needed, the valve 24 or 23 is closed, which then the entire the medium-pressure turbine section 4 leaving steam mass flow with the valve 18 open, 19 and 20 of the low-pressure turbine section 5 is supplied.

Endseitig zur Niederdruck-Teilturbine 5 ist ein Turn-Motor 26 angeordnet. Der Turn-Motor 26 kann ein elektrischer Motor sein, der über eine erste Kupplung 27, insbesondere SSS-Kupplung ein Drehmoment auf die Welle 6 überträgt. Zwischen der Mitteldruck-Teilturbine 4 und der Niederdruck-Teilturbine 5 ist eine zweite Kupplung 28, insbesondere SSS-Kupplung angeordnet. Zwischen der Hochdruck-Teilturbine 3 und der nicht näher dargestellten Gasturbine und Generator ist eine dritte Kupplung 29 angeordnet.End of the low-pressure turbine part 5 a turn-motor 26 is arranged. The turn motor 26 may be an electric motor, which transmits a torque to the shaft 6 via a first clutch 27, in particular SSS clutch. Between the medium-pressure turbine part 4 and the low-pressure turbine part 5, a second clutch 28, in particular SSS clutch is arranged. Between the high-pressure turbine part 3 and the gas turbine and generator, not shown, a third clutch 29 is arranged.

Die Anlage 1 wird wie nachfolgend beschrieben, betrieben. Im Regelbetrieb wird die Dampfturbine 2 mit einem Frischdampf über die Frischdampfleitung 7 beströmt, wobei die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie des Rotors umgewandelt wird und durch die Hochdruck-Teilturbine 3, die Mitteldruck-Teilturbine 4 und die Niederdruck-Teilturbine 5 strömt. Neben dem Regelbetrieb ist ein Betrieb möglich, bei dem über die Dampfleitung 25 ein Prozess- oder Heizdampf ausgekoppelt wird. Die Dampfentnahmemenge aus der Dampfleitung 25 hängt von der Einstellung der Ventile 24, 23, 18, 19 und 21 ab. Sollte die maximale Dampfmenge für den Heiz- oder Prozessdampf zur Verfügung gestellt werden, ist es erfindungsgemäß möglich, die Niederdruck-Teilturbine 5 über die zweite Kupplung 28 von der Welle 6 zu entkoppeln. Die Niederdruck-Teilturbine 5 wird dann auf eine niedrige Turn-Drehzahl, die bei 1 Hz liegen kann, heruntergefahren. Der Dampf aus dem Ausgang 15 der Mitteldruck-Teilturbine 4 strömt dann vollständig in die Dampfleitung 25.Appendix 1 is operated as described below. In normal operation, the steam turbine 2 is supplied with a live steam via the main steam line 7, wherein the thermal energy of the steam is converted into rotational energy of the rotor and flows through the high-pressure turbine section 3, the medium-pressure turbine section 4 and the low-pressure turbine section 5. In addition to the control mode, operation is possible in which a process or heating steam is decoupled via the steam line 25. The amount of steam removed from the steam line 25 depends on the setting of the valves 24, 23, 18, 19 and 21. If the maximum amount of steam for the heating or process steam is made available, it is possible according to the invention to decouple the low-pressure turbine part 5 via the second clutch 28 from the shaft 6. The low-pressure turbine part 5 is then shut down to a low turn speed, which may be 1 Hz. The steam from the outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 then flows completely into the steam line 25.

Nach dem Entkoppeln der Niederdruckteilturbine 5 verringert sich die Drehzahl der Niederdruckteilturbine 5 von der Betriebsdrehzahl (beispielsweise 60 oder 50 Hz) auf eine niedrigere Drehzahl. Das Problem hierbei ist, dass durch das natürliche Auslaufen der Niederdruck-Teilturbine 5 Schwingungen entstehen, die zu Schäden führen können. Daher ist es erstrebenswert, bestimmte Drehzahlen möglichst zu vermeiden bzw. schnell zu durchfahren. Dazu wird erfindungsgemäß der Turn-Motor 26, der über die erste Kupplung 27 drehmomentübertragend mit der Niederdruckteilturbine 5 gekoppelt ist, als Bremse eingesetzt. Darüber hinaus kann eine Regelung den Turn-Motor 26 derart betreiben, dass das übertragende Bremsdrehmoment von dem Turn-Motor 26 auf die Niederdruck-Teilturbine 5 mit der Zeit variiert.After decoupling the low-pressure turbine part 5, the speed of the low-pressure turbine part 5 decreases from the operating speed (for example, 60 or 50 Hz) to a lower speed. The problem here is that due to the natural leakage of the low pressure turbine part 5 vibrations that can cause damage. Therefore, it is desirable to avoid certain speeds as possible or to drive through quickly. For this purpose, according to the invention the turn-motor 26, which is coupled via the first clutch 27 to transmit torque with the low-pressure turbine part 5, used as a brake. In addition, a control may operate the turn motor 26 such that the transmitted brake torque from the turn motor 26 to the low pressure turbine sub-turbine 5 varies with time.

Der Turn-Motor 26 wird daher derart betrieben, dass die Änderung der Drehzahl derart erfolgt, dass störende Schwingungen der Niederdruck-Teilturbine 5 vermieden werden.The turn-motor 26 is therefore operated in such a way that the change in the rotational speed takes place in such a way that disturbing vibrations of the low-pressure turbine part 5 are avoided.

Im Regelbetrieb ist die erste Kupplung 27 ausgerückt, das bedeutet, dass kein Drehmoment vom Turn-Motor 26 auf die Niederdruck-Teilturbine 5 übertragen wird. Nach der Entkopplung mittels der zweiten Kupplung 28 läuft die Niederdruck-Teilturbine 5 von der Betriebsdrehzahl auf eine Zieldrehzahl aus. Die Zieldrehzahl ist eine Drehzahl, die der Turn-Motor 26 erreichen kann. Der Turn-Motor 26 wird auf diese Zieldrehzahl beschleunigt und sobald die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine 5 die Drehzahl des Turn-Motors 26 erreicht hat, greift die erste Kupplung 27 derart ein, dass eine mechanische Kopplung zwischen der Niederdruck-Teilturbine 5 und des Turn-Motors 26 erfolgt. Der Turn-Motor 26 wird dann derart betrieben, dass die Drehzahl des Turn-Motors 26 und der Niederdruck-Teilturbine 5 auf eine Turn-Drehzahl reduziert wird, die beispielsweise bei 1 Hz liegen kann.During normal operation, the first clutch 27 is disengaged, which means that no torque is transmitted from the turn engine 26 to the low-pressure turbine part 5. After decoupling by means of the second clutch 28, the low-pressure turbine part 5 runs from the operating speed to a target speed. The target speed is a speed that the turn motor 26 can reach. The turn-motor 26 is accelerated to this target speed and as soon as the speed of the low-pressure turbine part 5 has reached the speed of the turn-motor 26, engages the first clutch 27 such that a mechanical coupling between the low-pressure turbine part 5 and the turn -Motors 26 takes place. The turn motor 26 is then operated so that the rotational speed of the turn motor 26 and the low pressure turbine part 5 is reduced to a turn speed, which may for example be 1 Hz.

In dieser Betriebsweise wird die Anlage 1 derart betrieben, dass der Frischdampf nach wie vor über die Frischdampfleitung 7 in die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 4 strömt und dort die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie umgewandelt wird sowie am Ausgang 15 der Mitteldruck-Teilturbine 4 der ausströmende Dampf, der eine niedrigere thermische Energie aufweist als am Eingang der Hochdruck-Teilturbine 3 (als Prozessdampf) über die Dampfleitung 25 zu einer nicht näher beschriebenen technischen Anlage oder einem Industriebetrieb zugeführt.In this mode of operation, the system 1 is operated in such a way that the live steam still flows via the live steam line 7 into the high and medium pressure turbine section 4, where the thermal energy of the steam is converted into rotational energy and at the outlet 15 of the medium-pressure turbine section 4 the effluent steam, which has a lower thermal energy than at the entrance of the high-pressure turbine section 3 (as process steam) via the steam line 25 to a non supplied closer technical plant or an industrial operation.

Die Niederdruck-Teilturbine 5 wird hierbei bei der Turn-Drehzahl gedreht. Das erste Ventil 18, das zweite Ventil 20 und das dritte Ventil 19 sind hierbei geschlossen.The low pressure turbine part 5 is hereby rotated at the turn speed. The first valve 18, the second valve 20 and the third valve 19 are closed in this case.

Um die Anlage 1 von diesem Betrieb wieder in den Regelbetrieb zu überführen, ist es erforderlich, dass die zweite Kupplung 28 zwischen der Niederdruck-Teilturbine 5 und der Mitteldruck-Teilturbine 4 wieder eingreift. Hierzu sind zwei Szenarien möglich. In einem ersten Szenario wird über geeignete Stellungen der Ventile 24, 23, 18, 19 und 20 wieder ein Dampf aus dem Ausgang 15 der Mitteldruck-Teilturbine zur Mitteldruck-Teilturbine geführt, die erste Kupplung 27 vom Turn-Motor 26 gelöst. Die Folge ist, dass die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine 5 sich erhöht und bei Erreichen der Drehzahl der Mitteldruck-Teilturbine 4 die zweite Kupplung 28 derart eingreift, dass ein gewünschter Differenzwinkel zwischen der Niederdruck-Teilturbine 5 und der Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine 4 erreicht wird.In order to convert the system 1 from this operation back into the regular operation, it is necessary that the second clutch 28 between the low-pressure turbine section 5 and the medium-pressure turbine section 4 engages again. There are two possible scenarios for this. In a first scenario, via suitable positions of the valves 24, 23, 18, 19 and 20 again a steam from the output 15 of the medium-pressure turbine section to the medium-pressure turbine section, the first clutch 27 is released from the turn motor 26. The result is that the rotational speed of the low-pressure turbine part 5 increases and upon reaching the rotational speed of the medium-pressure turbine section 4, the second clutch 28 engages such that a desired differential angle between the low-pressure turbine section 5 and the high-pressure and medium-pressure turbine section. 4 is reached.

Gemäß einem zweiten Szenario erfolgt die Kopplung mittels der zweiten Kupplung 28 zwischen der Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 und der Niederdruck-Teilturbine 5 bei niedrigen Drehzahlen. Hierbei liegt die Anlage 1 in einer ersten Betriebsphase vor, bei der die Niederdruck-Teilturbine 5 mechanisch von der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 entkoppelt ist. Die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine 5 ist vergleichswiese niedrig und entspricht einer Turn-Drehzahl, die mittels des Turn-Motors 26 erreicht wird. Die Drehzahl liegt hierbei bei ca. 1 Hz. Nach der ersten Betriebsphase folgt die zweite Betriebsphase, in der die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 über die zweite Kupplung 28 mit der Niederdruckteilturbine 5 gekoppelt wird. Die Drehzahl der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 wird von der Betriebsdrehzahl auf eine niedrige Drehzahl geändert. Dies erfolgt im Wesentlichen durch ein Auslaufen der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4. Die Drehzahl der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 läuft hierbei von der Betriebsdrehzahl auf eine niedrigere Drehzahl wie z. B. einer vordefinierten Koppel-Drehzahl aus. Die Koppel-Drehzahl liegt zwischen der Betriebsdrehzahl und der Turn-Drehzahl. In einem nächsten Schritt wird die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine 5 von der Turn-Drehzahl mit Hilfe des Turn-Motors 26 auf die vordefinierte Koppel-Drehzahl erhöht. Sobald die Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 eine definierte Start-Drehzahl erreicht hat, die über der Koppel-Drehzahl liegt, wird die Niederdruck-Teilturbine 5 mit der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 derart mechanisch miteinander gekoppelt, dass ein vordefinierter Winkel zwischen dem Rotor der Niederdruck-Teilturbine 5 und dem Rotor der Hoch- und Mitteldruck-Teilturbine 3, 4 erzielt.According to a second scenario, the coupling takes place by means of the second clutch 28 between the high-pressure and medium-pressure turbine section 3, 4 and the low-pressure turbine section 5 at low speeds. In this case, the system 1 is present in a first operating phase, in which the low-pressure turbine part 5 is mechanically decoupled from the high-pressure and medium-pressure turbine sections 3, 4. The speed of the low-pressure turbine part 5 is comparatively low and corresponds to a turn-speed, which is achieved by means of the turn-motor 26. The speed is in this case about 1 Hz. After the first operating phase, the second operating phase follows, in which the high and medium pressure turbine section 3, 4 is coupled via the second clutch 28 with the low pressure turbine section 5. The speed of the high and medium pressure turbine section 3, 4 is changed from the operating speed to a low speed. This is done essentially by a leakage of the high and medium pressure turbine section 3, 4. The speed of the high and medium pressure turbine section 3, 4 runs from the operating speed to a lower speed such. B. a predefined coupling speed. The coupling speed is between the operating speed and the turn speed. In a next step, the speed of the low-pressure turbine part 5 is increased from the turn speed by means of the turn-motor 26 to the predefined coupling speed. As soon as the high-pressure and medium-pressure turbine sections 3, 4 have reached a defined starting rotational speed which is above the coupling rotational speed, the low-pressure turbine section 5 is mechanically coupled to the high-pressure and medium-pressure turbine sections 3, 4 a predefined angle between the rotor of the low pressure turbine part 5 and the rotor of the high and medium pressure turbine section 3, 4 achieved.

Danach kann die gesamte nunmehr gekoppelte Welle 6 auf eine niedrige Park-Drehzahl heruntergefahren werden und zu einem späteren Zeitpunkt von dieser Park-Drehzahl aus hochgefahren werden.Thereafter, the entire now coupled shaft 6 may be shut down to a low park speed and ramped up from this park speed at a later time.

Der Turn-Motor 26 wird hierbei als Regler eingesetzt.The turn motor 26 is used here as a controller.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Anlage (1)
umfassend eine Gasturbine,
einen Generator,
eine Dampfturbine (2) aufweisend eine
Hoch(3)- und Mitteldruck(4)-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine (5) sowie
einen Turn-Motor (26),
wobei die Dampfturbine (2) und der Turn-Motor (26) eine gemeinsame Welle (6) aufweisen,
wobei der Turn-Motor (26) zum Antreiben der gemeinsamen Welle (6) ausgebildet ist.Attachment 1)
comprising a gas turbine,
a generator,
a steam turbine (2) having a
High (3) - and medium-pressure (4) -Teil turbine and a low-pressure turbine section (5) and
a turn engine (26),
the steam turbine (2) and the turn motor (26) having a common shaft (6),
wherein the turn motor (26) is adapted to drive the common shaft (6). Anlage (1) nach Anspruch 1,
wobei zwischen der Dampfturbine (2) und dem Turn-Motor (26) eine erste Kupplung (27) angeordnet ist.Plant (1) according to claim 1,
wherein between the steam turbine (2) and the turn-motor (26), a first clutch (27) is arranged. Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zwischen der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine und der Niederdruck-Teilturbine (5) eine zweite Kupplung (28) angeordnet ist.Plant (1) according to claim 1 or 2,
wherein between the high (3) and medium-pressure (4) partial turbine and the low-pressure turbine part (5), a second clutch (28) is arranged. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
wobei zwischen der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine und der Niederdruck-Teilturbine (6) eine Überströmleitung (16) angeordnet ist,
wobei in der Überströmleitung (16) ein erstes Ventil (18) und ein zweites Ventil (20) angeordnet sind.Plant (1) according to one of claims 1, 2 or 3,
wherein an overflow line (16) is arranged between the high (3) and medium-pressure (4) partial turbine and the low-pressure partial turbine (6),
wherein in the overflow line (16), a first valve (18) and a second valve (20) are arranged. Anlage (1) nach Anspruch 4,
wobei die Überströmleitung (16) eine Umgehungsleitung (21) aufweist, die zur Umgehung des zweiten Ventils (20) ausgebildet ist,
wobei in der Umgehungsleitung (21) ein drittes Ventil (19) angeordnet ist.Plant (1) according to claim 4,
the overflow line (16) having a bypass line (21) designed to bypass the second valve (20),
wherein in the bypass line (21), a third valve (19) is arranged. Anlage (1) nach Anspruch 5,
wobei die Überströmleitung (16) eine Anzapfleitung aufweist, die zum Abzweigen eines im Betrieb in der Überströmleitung (16) von der Mitteldruck-Teilturbine (4) zur Niederdruck-Teilturbine (5) strömenden Dampfes ausgebildet ist.Plant (1) according to claim 5,
wherein the overflow line (16) has a bleed line which is designed to branch off a steam which flows during operation in the overflow line (16) from the medium-pressure turbine section (4) to the low-pressure turbine section (5). Verfahren zum Betreiben einer Anlage (1)
wobei die Anlage (1) eine Dampfturbine (2) aufweist, wobei die Dampfturbine (2) eine Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine (5) aufweist,
wobei die Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine und die Niederdruck-Teilturbine (5) eine gemeinsame Welle (6) aufweisen,
wobei die Dampfturbine (2) zur Dampfversorgung oder einer bestimmten Betreibungsweise derart betrieben wird, dass die Niederdruck-Teilturbine (5) mechanisch von der Welle mit einer zweiten Kupplung (28) entkoppelt wird.Method for operating a system (1)
the installation (1) having a steam turbine (2), the steam turbine (2) having a high-pressure (3) and medium-pressure (4) partial turbine and a low-pressure partial turbine (5),
wherein the high (3) and medium pressure (4) partial turbine and the low pressure turbine part (5) have a common shaft (6),
wherein the steam turbine (2) is operated for steam supply or a certain Betreibungsweise such that the low pressure turbine part (5) is mechanically decoupled from the shaft with a second clutch (28). Verfahren nach Anspruch 7,
wobei zwischen der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine und der Niederdruck-Teilturbine (5) eine Überströmleitung (16) mit einem ersten Ventil (18) angeordnet wird,
wobei die Überströmleitung (16) einen Ausgang (15) der Mitteldruck-Teilturbine (4) mit einem Eingang (17) der Niederdruck-Teilturbine (5) verbindet,
wobei das erste Ventil (18) dampfdicht geschlossen wird.Method according to claim 7,
wherein an overflow line (16) having a first valve (18) is arranged between the high-pressure (3) and medium-pressure (4) partial turbine and the low-pressure partial turbine (5),
wherein the overflow line (16) connects an outlet (15) of the medium-pressure turbine section (4) to an inlet (17) of the low-pressure turbine section (5),
wherein the first valve (18) is closed vapor-tight. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
wobei zwischen der Mitteldruck-Teilturbine (4) und der Niederdruck-Teilturbine (5) die zweite Kupplung (28) angeordnet wird, mit der die Niederdruck-Teilturbine (5) von der Mitteldruck-Teilturbine (4) mechanisch entkoppelt wird.Method according to claim 7 or 8,
wherein between the medium-pressure turbine section (4) and the low-pressure turbine section (5), the second clutch (28) is arranged with which the low-pressure turbine section (5) from the medium-pressure turbine section (4) is mechanically decoupled. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine (5) nach dem mechanischen Entkoppeln von einer Betriebsdrehzahl auf eine niedrigere Drehzahl verringert wird,
wobei an der Niederdruck-Teilturbine (5) ein Turn-Motor (26) drehmomentübertragend gekoppelt wird, der als Bremse betrieben wird.Method according to one of claims 7 to 9,
wherein the speed of the low-pressure turbine part (5) is reduced from an operating speed to a lower speed after mechanical decoupling,
wherein at the low-pressure turbine part (5) a turn-motor (26) is coupled torque-transmitting, which is operated as a brake. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei der Turn-Motor (26) derart betrieben wird, dass die Änderung der Drehzahl derart erfolgt, dass störende Schwingungen der Niederdruck-Teilturbine (5) vermieden werden.Method according to claim 10,
wherein the turn-motor (26) is operated such that the change in the speed is such that disturbing vibrations of the low-pressure turbine part (5) are avoided. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
wobei die Niederdruck-Teilturbine (5) nach der mechanischen Entkopplung von der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine von der Betriebsdrehzahl auf eine Zieldrehzahl ausläuft, wobei der Turn-Motor (26) auf die Zieldrehzahl beschleunigt wird,
wobei sobald die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine (5) die Drehzahl des Turn-Motors (26) erreicht hat, eine erste Kupplung (27) eingreift, so dass eine mechanische Kopplung zwischen der Niederdruck-Teilturbine (5) und des Turn-Motors (26) erfolgt,
wobei der Turn-Motor (26) dann derart betrieben wird, dass die Drehzahl des Turn-Motors (26) und der Niederdruck-Teilturbine (5) auf eine Turn-Drehzahl reduziert wird.Method according to claim 10 or 11,
wherein the low pressure turbine section (5), after mechanical decoupling from the high (3) and medium pressure (4) turbines, runs from the operating speed to a target speed, the turn motor (26) being accelerated to the target speed;
wherein once the speed of the low-pressure turbine part (5) has reached the speed of the turn-motor (26), a first clutch (27) engages, so that a mechanical coupling between the low-pressure turbine part (5) and the turn-motor ( 26),
wherein the turn motor (26) is then operated to reduce the speed of the turn motor (26) and the low pressure part turbine (5) to a turn speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 ,
wobei in einer ersten Betriebsphase die Niederdruck-Teilturbine mechanisch von der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine entkoppelt wird,
wobei nach der ersten Betriebsphase eine zweite Betriebsphase folgt in der die Niederdruck-Teilturbine (5) mit der Hoch - (3) und Mitteldruck(4)-Teilturbine mechanisch gekoppelt wird,
wobei in der zweiten Betriebsphase zunächst in einem ersten Schritt die Niederdruck-Teilturbine (5) und die Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine mechanisch entkoppelt sind und die Drehzahl der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine bei der Betriebsdrehzahl liegt und die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine (5) bei der niedrigeren Turn-Drehzahl liegt,
wobei in einem zweiten Schritt die Drehzahl der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine von der Betriebsdrehzahl auf eine niedrigere Drehzahl ausläuft,
wobei die Drehzahl der Niederdruck-Teilturbine (5) mit dem Turn-Motor (26) auf eine vordefinierte Koppel-Drehzahl erhöht wird und sobald die Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine eine definierte Start-Drehzahl erreicht hat, die über der Koppel-Drehzahl liegt, die Niederdruck-Teilturbine (5) mit der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine mechanisch gekoppelt wird.Method according to one of claims 7 to 12,
wherein in a first phase of operation, the low-pressure turbine part is mechanically decoupled from the high-pressure (3) and medium-pressure (4) turbines,
wherein, after the first operating phase, a second operating phase follows in which the low-pressure turbine section (5) is mechanically coupled to the high-pressure (3) and medium-pressure (4) turbines,
wherein in the second operating phase, first in a first step, the low-pressure turbine part (5) and the high (3) - and medium pressure (4) -Teil turbine are mechanically decoupled and the speed of the high (3) and medium-pressure (4) -Teil turbine is at the operating speed and the speed of the low-pressure turbine section (5) is at the lower turn speed,
wherein in a second step, the speed of the high (3) and medium-pressure (4) partial turbine expires from the operating speed to a lower speed,
wherein the speed of the low-pressure turbine part (5) with the turn-motor (26) is increased to a predefined coupling speed and as soon as the high (3) and medium-pressure (4) -teuturbine has reached a defined starting speed, the is above the coupling speed, the low pressure turbine part (5) with the high (3) and medium pressure (4) -Teil turbine is mechanically coupled. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei die Niederdruck-Teilturbine (5) mit der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine derart gekoppelt wird, dass ein vordefinierter Winkel zwischen dem Rotor der Niederdruck-Teilturbine (5) und dem Rotor der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine erzielt wird.Method according to claim 13,
wherein the low pressure turbine part (5) is coupled to the high (3) and medium pressure (4) turbines such that a predefined angle between the rotor of the low pressure turbine (5) and the rotor of the high (3) and Medium pressure (4) -Teil turbine is achieved. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14,
wobei in einem dritten Schritt nach der mechanischen Kopplung der Niederdruck-Teilturbine (5) mit der Hoch (3) - und Mitteldruck(4)-Teilturbine die Dampfturbine (2) auf eine niedrigere Park-Drehzahl runtergefahren wird.Method according to one of claims 13 to 14,
wherein in a third step after the mechanical coupling of the low-pressure turbine section (5) with the high-pressure (3) and medium-pressure (4) turbine, the steam turbine (2) is driven down to a lower parking speed.
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