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Title:
COMBINED HIGH- AND MEDIUM-PRESSURE STEAM TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/029055
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steam turbine (1) having a high- and medium-pressure region (5, 6) arranged in a common outer housing (4), which are accommodated in a high-pressure inner housing (11) and a medium-pressure inner housing (18), wherein the medium-pressure region (6) has a double-flow design. The invention further relates to a method for operating the steam turbine at a speed of more than 50 Hz.

Inventors:
MYSCHI, Oliver (Steinenkamp 18, Duisburg, 47137, DE)
Application Number:
EP2016/067257
Publication Date:
February 23, 2017
Filing Date:
July 20, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
F01D25/26; F01D3/02; F01K7/16
Foreign References:
JP2000213302A2000-08-02
US3107084A1963-10-15
EP0873466B12002-11-20
US2823891A1958-02-18
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Claims:
Patentansprüche

Dampfturbine (1) ,

umfassend einen drehbar gelagerten Rotor (3),

wobei der Rotor (3) einen Hochdruck-Beschaufelungsbereich

(5) umfassend mehrere Reihen Laufschaufeln (10) , die für einen Hochdruckdampf ausgelegt sind aufweist und wobei der Rotor (3) ferner einen Mitteldruck-Beschaufelungsbereich

(6) umfassend mehrere Reihen Laufschaufeln, die für einen Mitteldruckdampf ausgelegt sind aufweist,

ferner umfassend ein Hochdruck- Innengehäuse (11) , das um den Hochdruck-Beschaufelungsbereich (5) angeordnet ist, ferner umfassend ein Mitteldruck- Innengehäuse (18) , das um den Mitteldruck-Beschaufelungsbereich (6) angeordnet ist, ferner umfassend ein Außengehäuse (4), das um das Hochdruck-Innengehäuse (11) und Mitteldruck- Innengehäuse (18) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Mitteldruck-Beschaufelungsbereich (6) zweiflutig ausge führt ist.

Dampfturbine (1) nach Anspruch 1,

umfassend einen Hochdruck-Abdampfbereich, der derart ausge bildet ist, dass ein im Betrieb durch den Hochdruck- Beschaufelungsbereich (5) strömender Dampf aus der Dampfturbine (1) strömt.

Dampfturbine (1) nach Anspruch 1 oder 2,

wobei der Hochruck-Beschaufelungsbereich (5) für einen Hochdruckdampf ausgelegt ist, der eingangsseitig folgende Werte aufweist: Temperatur T von 540°C bis 610°C und Druck P von lOObar bis 280bar.

4. Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei der Mitteldruck-Beschaufelungsbereich (6) für einen Mitteldruck-Dampf ausgelegt ist, der eingangsseitig folgen- de Werte aufweist: Temperatur T von 540°C bis 630°C und Druck P von 30bar bis 60bar.

5. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine (1) mit einer Drehzahl von über 50 Hz,

wobei die Dampfturbine (1) mit einem Hochdruck- und Mittel - druckbereich in einem gemeinsamen Gehäuse (4) ausgebildet wird, wobei der Mitteldruckbereich zweiflutig ausgeführt wird .

Description:
KOMBINIERTE HOCH- UND MITTELDRUCK-DAMPFTURBINE

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine umfassend einen drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor einen Hochdruck- Beschaufelungsbereich umfassend mehrere Reihen Laufschaufeln, die für einen Hochdruckdampf ausgelegt sind aufweist und wobei der Rotor ferner einen Mitteldruck-Beschaufelungsbereich umfassend mehrere Reihen Laufschaufeln, die für einen Mitteldruckdampf ausgelegt sind aufweist, ferner umfassend ein Hochdruck- Innengehäuse , das um den Hochdruck- Beschaufelungsbereich angeordnet ist, ferner umfassend ein Mitteldruck- Innengehäuse , das um den Mitteldruck- Beschaufelungsbereich angeordnet ist, ferner umfassend ein Außengehäuse, das um das Hochdruck- Innengehäuse und Mitteldruck- Innengehäuse angeordnet ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben ei- ner Dampfturbine mit Drehzahlen von über 50 Hz.

Dampfturbinen werden zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Dabei wird in einer Kraftwerksanlage Dampf mit hohen Temperaturen und hohem Druck erzeugt und einer Dampfturbine zugeführt. Die thermische Energie des Dampfes wird in Rotationsenergie des Rotors der Dampfturbine umgewandelt und über eine Kopplung mit einem elektrischen Generator elektrische Energie erzeugt. Die Frequenzen des Rotors entsprechen hierbei möglichst konstant der jeweiligen Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz. Es ist durchaus vorteilhaft, die Hoch- und/oder die Mitteldruckteilturbine mit einer höheren Frequenz drehen zu lassen und dann die Drehzahl über geeignete Getriebe an die benötigte Drehzahl anzupassen. Eine höhere Frequenz für die Hoch- bzw. Mitteldruckteilturbine führt zu einer kompak- teren Bauform, was zu geringeren Kosten führt. Des Weiteren verbessert sich durch die hohen Frequenzen und die verkleinerte Baugröße der Wirkungsgrad der Turbine. Diese Vorteile können die zusätzlichen Verluste und Kosten, die durch den Einsatz eines erforderlichen Getriebes entstehen, in der Regel mindestens ausgleichen.

Allerdings ist die Drehzahl einer Mitteldruck-Teilturbine aufgrund der größeren Volumenströme dadurch begrenzt, dass die Schaufelhöhen eine maximale Grenze aufgrund der Fliehkräfte nicht überschreiten können. Damit ist durch die eingehäusige Bauweise aber auch die Drehzahl der Hochdruck- Teilturbine begrenzt.

Wenn die Drehzahl der Hochdruck-Teilturbine nicht durch die Mitteldruck-Teilturbine begrenzt werden soll, so müsste die Dampfturbine getrennt mit einer jeweils eigenen Drehzahl gebaut werden und jede durch ein eigenes Getriebe an den Ge- samtstrang gebunden werden, was zu erhöhten Kosten durch die zweigehäusige Bauweise und zusätzlichen Verlusten durch das zweite notwendige Getriebe führt.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Dampfturbine anzugeben, die für hohe Drehzahlen geeignet ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dampfturbine umfassend ei- nen drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor einen Hochdruck-Beschaufelungsbereich umfassend mehrere Reihenlaufschaufeln, die für einen Hochdruckdampf ausgelegt sind aufweist und wobei der Rotor ferner einen Mitteldruck- Beschaufelungsbereich umfassend mehrere Reihen Laufschaufeln, die für einen Mitteldruckdampf ausgelegt sind aufweist, ferner umfassend ein Hochdruck- Innengehäuse, das um den Hochdruck-Beschaufelungsbereich angeordnet ist. Ferner umfassend ein Mitteldruck- Innengehäuse , das um den Mitteldruck- Beschaufelungsbereich angeordnet ist. Ferner umfassend ein Außengehäuse, das um das Hochdruck- Innengehäuse und Mitteldruck- Innengehäuse angeordnet ist, wobei der Mitteldruck- Beschaufelungsbereich zweiflutig ausgeführt ist. Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine mit einer Drehzahl von über 50 Hz, wobei die Dampfturbine mit einem Hochdruck- und Mitteldruckbereich in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet wird, wobei der Mitteldruckbereich zweiflutig ausgeführt wird.

Mit der Erfindung wird somit der Vorteil erreicht, die Drehzahl weiter zu erhöhen. Dadurch wird die Möglichkeit einer höheren Drehzahl in Kombination mit einer Hochdruck- Teilturbine erreicht.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben . So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die

Dampfturbine derart weitergebildet, dass diese einen Hochdruck-Abdampfbereich aufweist, der derart ausgebildet ist, dass im Betrieb durch den Hochdruck-Beschaufelungsbereich Dampf aus der Dampfturbine strömt .

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Hochdruck-Beschaufelungsbereich für einen Hochdruckdampf ausgelegt, der eingangsseitig folgende Werte aufweist: Temperatur T von 540°C bis 610°C und Druck P von 100bar bis 280bar.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Mitteldruck-Beschaufelungsbereich für einen Mitteldruckdampf ausgelegt, der eingangsseitig folgende Werte aufweist: Temperatur T von 540°C bis 630°C und Druck P von 30bar bis 60bar .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele die in Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung nur 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.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungs- gemäßen Dampfturbine.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfturbine 1. Die Dampfturbine 1 umfasst einen um eine Rotationsachse 2 drehbar gelagerten Rotor 3. Der Rotor 3 umfasst ei- nen Hochdruck-Beschaufelungsbereich 5 und einen Mitteldruck- Beschaufelungsbereich 6. Der Hochdruck-Beschaufelungsbereich 5 umfasst einen Hochdruck-Einströmbereich 7 und einen daran in einer Strömungsrichtung 8 angeordneten Hochdruck- Strömungskanal 9. Der Hochdruckdruck-Strömungskanal 9 umfasst auf dem Rotor 3 angeordnete Hochdruck-Laufschaufeln 10 und im Hochdruck- Innengehäuse 12 angeordnete Hochdruck-Leitschaufeln 11 (aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde jeweils lediglich nur eine Hochdruckschaufel mit dem Bezugszeichen 10 bzw. 11 versehen) .

Im Betrieb strömt ein Hochdruck-Dampf, der typischerweise eine Temperatur zwischen 540°C und 610°C und einen Druck zwischen 100bar und 280bar aufweist. Die thermische Energie des Hochdruckdampfes wird in mechanische Energie des Rotors 3 um- gewandelt. Nach Durchströmen des Hochdruck-Strömungskanals 9 strömt der Dampf aus dem Hochdruck-Beschaufelungsbereich 5 in den Hochdruck-Ausströmbereich 12. Der Hochdruckdampf strömt anschließend aus dem Hochdruck-Ausströmbereich 12 heraus zu einer nicht näher dargestellten Zwischenüberhitzereinheit und wird dort wieder auf eine hohe Temperatur erhitzt.

Anschließend strömt der Dampf in einen Mitteldruck- Einströmbereich 13 des Mitteldruck-Beschaufelungsbereichs 6. Vom Mitteldruck-Einströmbereich 13 strömt der Dampf, der typischerweise Temperaturen zwischen 540°C und 630°C und einen Druck zwischen 30bar und 60bar aufweist, in einen Mitteldruck-Strömungskanal 14. Der Strömungskanal 14 umfasst eine erste Flut 15 und eine in entgegengesetzter Richtung angeordnete zweite Flut 16 auf. Sowohl die erste Flut 15 als auch die zweite Flut 16 weist Mitteldruck-Leit- und Laufschaufeln 17 auf. Der Übersichtlichkeit wegen ist lediglich jeweils eine Laufschaufei mit dem Bezugszeichen 17 versehen. Die Lauf- schaufeln 17 sind am Rotor 3 an der Oberfläche angeordnet. Die Leitschaufeln 19 sind an einem Innengehäuse 18 angeordnet .

Der Dampf strömt in den Einströmbereich 13 und von da an- schließend sowohl durch die erste Flut 15 als auch durch die zweite Flut 16. Die thermische Energie des Dampfes wird in Rotationsenergie des Rotors 3 umgewandelt. Der Dampf strömt anschließend aus den Mitteldruck-Ausströmbereichen 20 in einen Zwischenraum 21 zwischen dem Außengehäuse 4 und den In- nengehäusen 18 und 11 und von dort aus der Dampfturbine 1 raus .

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 .