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Title:
METHOD FOR OPERATING A STEAM TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/155001
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a steam turbine (4), the steam turbine (4) being accelerated to a nominal speed by a device, such as, for example, a gas turbine (2) or a generator (3, 3a, 3b).

Inventors:
GREIS JAN (DE)
RÜHLE TOBIAS (DE)
WENDT STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/056345
Publication Date:
October 15, 2015
Filing Date:
March 25, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F01K23/10; F01K13/02; F01K23/16
Foreign References:
DE4426354A11996-02-01
EP1591628A12005-11-02
US20100229523A12010-09-16
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine (4),

wobei die Dampfturbine (4) mit Dampf beaufschlagt wird, wobei der Dampf Dampfparameter , ß, γ, ... aufweist, wobei die Dampfturbine (4) erst dann mit dem Dampf beauf¬ schlagt wird, wenn der Dampf bestimmte Dampfparameter , ß, γ, ... aufweist,

wobei die Dampfturbine (4), solange der Dampf die bestimm¬ ten Dampfparameter ο, ßo, Jo, · · · nicht erreicht hat, auf eine Nenndrehzahl durch eine Vorrichtung beschleunigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

wobei die Dampfturbine (4) bis zum Erreichen der Nenndrehzahl evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Vorrichtung als Gasturbine (2) ausgebildet wird und die Drehmomentübertragung über eine schaltbare Kupplung

(5) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

wobei die schaltbare Kupplung (5) als eine hydrodynamische Kupplung ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,

wobei ein Formschluss in der Kupplung (5) erfolgt, sobald die Nenndrehzahl erreicht wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Vorrichtung als Generator (3) ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

wobei die elektrische Leistung für den Generator (3) aus einem elektrischen Netz entnommen wird. Verfahren nach Anspruch 7,

wobei als elektrisches Netz das Kraftwerks-Netz verwendet wird .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nenndrehzahl bei 25Hz, 30Hz, 50Hz oder 60Hz liegt .

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine .

Eine Dampfturbine umfasst im Wesentlichen einen drehbar ge ¬ lagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse.

Sowohl der Rotor als auch das Gehäuse werden aus einem geeig neten Material hergestellt und weisen ein hohes Gewicht auf. Dies führt unter anderem dazu, dass die Erwärmung und Abkühlung der Dampfturbine vergleichsweise lange dauert.

Außerdem können Dampfturbinen erst nach Erreichen von definierten Dampfparametern des Dampfes, der der Dampfturbine zu geführt wird, beschleunigt werden. Bis eine Dampfturbine ihr Nenndrehzahl erreicht können mehrere Minuten, in manchen Fäl len bis zu sechs Minuten vergehen.

In Gas- und Dampfturbinenanlagen wird eine Gasturbine unter anderem dazu verwendet, mit dem Heißgas in einem Dampferzeu ¬ ger Dampf für die Dampfturbine zu erzeugen. In solchen Gas- und Dampfturbinenanlagen wird zuerst die Gasturbine und erst nach Erreichen von definierten Dampfparametern des Dampfes die Dampfturbine gestartet.

Dies dauert vergleichsweise lang. Je schneller ein Kraftwerk an ein Versorgungsnetz angeschlossen werden kann, umso besser .

Hier möchte die Erfindung Abhilfe schaffen. Es ist daher Auf gäbe der Erfindung, eine schnelle Ankopplung eines Kraftwerkes an ein Versorgungsnetz zu ermöglichen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an- gegeben.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass die benötigte Zeit zum Beschleunigen der Dampfturbine eingespart werden kann, wenn die Dampfturbine bereits vor Erreichen der erfor- derlichen Dampfparameter auf Nenndrehzahl gebracht werden kann .

Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Starten der Dampfturbine. Die Dampfparameter , ß, γ, ... sind beispielsweise der Druck p = , die Temperatur T = ß, der pH-Wert = γ. Erst wenn die Dampfparameter einen bestimmten Wert erreichen, d. h. p = ^ po = Xo, T = ß T 0 = ßo, pH = ^ pH 0 = o, wird die Dampfturbine mit dem Dampf beaufschlagt. Bis zum Zeit ¬ punkt der Beaufschlagung mit Dampf wird die Dampfturbine mit der Vorrichtung beschleunigt.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung wird die Dampfturbine bis zum Erreichen der Nenndrehzahl evakuiert. Dabei wird ein Zudampf-Ventil , das die Dampfturbine mit Dampf be- aufschlagt, geschlossen. Dadurch wird eine Beschleunigungs ¬ leistung und eine Gefährdung durch Ventilation vermieden.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung sieht die Erfindung vor, dass die Vorrichtung als Gasturbine ausgebildet wird und die Drehmomentübertragung über eine schaltbare Kupp ¬ lung erfolgt.

Durch Einstellen des Drehmoments kann die Dampfturbine zu einem gewünschten Zeitpunkt auf eine Nenndrehzahl beschleu- nigt werden.

Die Nenndrehzahl ist die Drehzahl, bei der die Dampfturbine bei Volllast die größte mögliche Leistung, die Nennleistung, abgibt. In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Nenndrehzahl bei 25Hz, 30Hz, 50Hz oder 60Hz.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die schaltbare Kupp- lung als eine hydrodynamische Kupplung ausgebildet.

Die Kupplung kann als eine Kupplung ausgebildet sein, die eine reibschlüssige oder elektromagnetische Verbindung dar ¬ stellt .

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann bei Erreichen der Nenndrehzahl ein Formschluss zur Übertragung der vollen Wellenleistung und zur Vermeidung von Schlupf erfolgen. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird die Vorrichtung als Generator ausgebildet. Dies ist eine Möglich ¬ keit, insbesondere bei Mehrwellenanlagen, die Dampfturbine auf Nenndrehzahl zu beschleunigen. Der Generator dient hierbei als Motor und entnimmt aus dem elektrischen Netz die da- für benötigte Leistung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als elektrisches Netz das Kraftwerks-Netz verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Dampftur ¬ bine evakuiert ist, um zum einen die Beschleunigungsleistung und zum anderen eine mögliche Gefährdung durch Ventilation zu vermeiden . Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Flexibilisie ¬ rung des gesamten GuD-Blocks möglich. Die Erfindung sieht vor, durch das Beschleunigen der Dampfturbine auf Nenndrehzahl ohne Dampf die Blockanfahrzeiten zu verkürzen. Dadurch kann die Dampfturbine zum Zeitpunkt des Anstoßens Direktleis- tung aufnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbei- spiele 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 Leh- ren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

Es zeigen:

Figur 1 eine einwellige GUD-Anlage,

Figur 2 eine zweiwellige GUD-Anlage.

Die Figur 1 zeigt eine einwellige GUD-Anlage 1, die im

Wesentlichen eine Gasturbine 2, einen Generator 3 und eine Dampfturbine 4 umfasst. Zwischen der Gasturbine 2 und dem Generator 3 ist eine Kupplung 5 angeordnet. Die Kupplung 5 dient zur Drehung und Übertragung und ist schaltbar ausgeführt. Die Kupplung 5 ist als eine hydrodynamische Kupplung ausgebildet . Die Dampfturbine 4 wird erst mit Dampf beaufschlagt, wenn der Dampf bestimmte Dampfparameter , ß, γ, ... aufweist. Bei ¬ spielhaft seien hier die drei Dampfparameter beschreiben. Die Dampfparameter könnten beispielsweise sein die Temperatur = T, der Druck p = ß, der pH-Wert pH = γ. Die bestimmten Dampf- parameter seien ο = T 0 , ß = po, γ = pHo . Das bedeutet, diese Dampfparameter stellen Werte dar, die, sobald sie erreicht sind, erst dann dazu führen, dass die Dampfturbine 4 mit Dampf beaufschlagt wird. Bis diese Dampfparameter erreicht werden, wird die Dampfturbine 4 auf Nenndrehzahl mit der Vor- richtung beschleunigt.

Damit eine Beschleunigungsleistung und zum anderen eine mögliche Gefährdung durch Ventilation vermieden wird, ist die Dampfturbine bis zum Erreichen der Nenndrehzahl evakuiert.

In alternativen Ausführungsformen ist die Kupplung als eine Kupplung ausgebildet, die eine reibschlüssige oder elektro ¬ magnetische Verbindung darstellt. Der Übersichtlichkeit wegen ist die komplette Dampferzeugung nicht näher dargestellt.

Die Nenndrehzahl liegt hierbei bei 25Hz, 30Hz, 50Hz oder 60Hz.

Die Figur 2 zeigt eine zweiwellige GUD-Anlage 6. Hierbei ist die Gasturbine 3 über eine Welle 7 direkt an den Generator 3a angekoppelt. Die Dampfturbine 4 ist über eine zweite Welle 8 an einen weiteren Generator 3b angekoppelt. Bezogen auf Figur 1 wird die Dampfturbine 4 folgendermaßen betrieben: Die

Dampfturbine 4 wird auf eine Nenndrehzahl durch eine Vorrich ¬ tung beschleunigt, wobei die Vorrichtung die Gasturbine 2 ist. Dabei erfolgt die Drehung mit Übertragung über die schaltbare Kupplung 5.

Sobald die Nenndrehzahl erreicht wird, erfolgt ein Form- schluss in der Kupplung 5. Bezogen auf die zweiwellige Ausführung des GUD-Dampfkraft- werks wird die Dampfturbine 4 auf eine Nenndrehzahl durch eine Vorrichtung beschleunigt, wobei die Vorrichtung in die ¬ sem Fall der Generator 3b ist. Die dafür benötigte elektrische Leistung für den Generator 3b wird aus einem elektri- sehen Netz entnommen. Dabei wird das Kraftwerks-Netz als elektrisches Netz verwendet.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .