DE2636390A1

DE2636390A1 - Two stage reaction type steam turbine - has separate steam inlet headers with separately controlled flows to give even loading

Info

Publication number: DE2636390A1
Application number: DE19762636390
Authority: DE
Inventors: Shoji Dipl Ing Nishijima
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1976-08-10
Publication date: 1977-04-07
Also published as: JPS5430441B2; JPS5241705A

Abstract

The turbine has a rotor (1) carrying two sets of reaction blading (8, 9). Flow is from the centre outwards and the inlet header spaces (4, 5) in the stator are separated by a central partition (3) which has a labyrinth seal (6) to the shaft. Steam is admitted to these two headers from a common header (10) surrounding them and the flow from the common header to the individual headers is controlled by separate valves (11, 12) for each individual header. Turbine output is controlled by varying the flow through these valves. The interposition of the individual headers between the main header and the blades ensures that a reduced steam flow is evenly distributed over all blades. This eliminates uneven loading and so reduces the stresses in the blades.

Description

DampfturbineSteam turbine

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden japanischen Patentanmeldung T 50-117 446 vom 29.9.1975 beansprucht.For this application, priority will be given to the corresponding Japanese Patent application T 50-117 446 of September 29, 1975 claimed.

Zur Regelung oder Einstellung der Lat einer Dampfturbine sind zwei unterschiedliche Verfahren bekannt, nämlich die Drosselregelung und die Düsengruppenregelung. . Die Drosselregelung hat den Nachteil, daß der Dampf beträchtlich an Energie verliert, wenn die Steuerorgane teilweise geschlossen sind, um das Drosseln für den Teillastbetrieb der Turbine zu ermöglichen Man wendet daher bei Turbinen mit einer Aktionsstufe als ersten Stufe im allgemeinen die Düsengruppenregelung an. Bei dieser wird der Dampf dem Umfang bzw. den Laufschaufeln der ersten Stufe durch teilweise geöffnete Düsen zugeführt. Dies ergibt infolge der unterbrochenen Dampfbeaufschlagung eine hohe Beanspruchung in den Laufschaufeln und auch in den Füßen dieser Schaukeln und erfordert eine besondere mechanische Festigkeit und daher vergrößerte Abmessungen der Schaufeln und Fuße, Die Vergrößerung der Zentrifugalkraft infolge der verstärkten Schaufeln und Püße führt ferner unabwendbar zu einer Erhöhung der Beanspruchung der Läuferscheibe der ersten Stufe, welche diese Schaufeln trägt.To control or adjust the lat of a steam turbine are two different methods are known, namely throttle control and nozzle group control. . The throttle control has the disadvantage that the steam loses a considerable amount of energy, when the controls are partially closed, the throttling for partial load operation to enable the turbine You therefore turn to turbines with an action level the nozzle group control as the first stage in general. In this case the Steam the circumference or the blades of the first stage through partially open Nozzles fed. As a result of the interrupted application of steam, this results in a high stress in the blades and also in the feet of these swings and requires a special mechanical strength and therefore increased dimensions of the blades and feet, The increase in centrifugal force as a result of the increased Shovels and feet also inevitably lead to an increase in the stress the rotor disk of the first stage, which carries these blades.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfturbine ohne Aktionsstufe zu schaffen, bei welcher bei der Drosselregelung weniger Energieverluste auftreten und die bei Teilversorgung mit Dampf weniger an Wirkungsgrad verliert.The present invention is based on the object of a steam turbine without creating an action stage in which less energy is lost during throttle control occur and which lose less of their efficiency when partially supplied with steam.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einer Dampfturbine der Innenraum des Turbinengehäuses durch eine Trenr.-wand mit Wellenabdichtung zum Läufer in eine erste und eine zweite Dampfeinlaßkammer unterteilt, denen am Läufer entsprechende Gruppe pen von Reaktionsstufen zugeordnet sina, und für beide Dampfeinlaßkammern ist eine gemeinsame Dampfsammelkammer vorgesehen, mit zwei Absperrvorrichtungen zur Steuerung des Dampfstromes von der Dampfsammelkammer entweder in die erste oder in die zweite Dampfeinlaßkammer, wobei die beiden Absperrvorrichtungen unabhängig voneinander einstellbar sind. To solve this problem, according to the invention, a steam turbine the interior of the turbine housing through a partition wall with shaft seal to the Runner divided into a first and a second steam inlet chamber, those on the runner corresponding groups of reaction stages are assigned sina, and for both steam inlet chambers a common steam collecting chamber is provided with two shut-off devices to control the flow of steam from the steam collection chamber either into the first or into the second steam inlet chamber, the two shut-off devices being independent are adjustable from each other.

Durch diese Unterteilur.g des Turbinengehäuses und die somit gegebene Aufteilung der Reaktionsstufen der Turbine erreicht man den Vorteil, daß zwei vorher bestimmbare Teillastpunkte mit völlig geöffneter Absperrvorrichtung erzielt weller, so daß also bei diesen Punkten kein Energieverlust durch Drosselung auftritt. Da außerdem die mittels Drosselung zu regelnden Lastbereiche jeweils kleiner als der gesamte Lastbereich der Dampfturbine sind, werden auch in den Zwischenbereichen insgesamt die durch die Drosselung gegebenen Verluste geringer, Mit Vorteil wird man die Absperrvorrichtungen und die dazugehörigen Reaktionsstufer, für unterschiedliche Durchflußleistungen des Dampfes auslegen, wobei die beim Betrieb -vermutlich am häufigsten auftretenden Teillasten der Bemessung zugrunde gelegt werden.Through this Unterteilur.g of the turbine housing and the thus given Dividing the reaction stages of the turbine achieves the advantage that two beforehand determinable partial load points with fully opened shut-off device can be achieved so that there is no loss of energy due to throttling at these points. There In addition, the load ranges to be regulated by means of throttling are each smaller than the entire load range of the steam turbine are also in the intermediate ranges overall the losses caused by the throttling are lower, with advantage the shut-off devices and the associated reaction stages, for different Lay out the flow rates of the steam, with the operation -probably on The design is based on the most frequently occurring partial loads.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.In the following the invention is based on that shown in the drawing Embodiment explained in more detail.

Die Figur zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine gemäß der erfindung ausgebildete Dampfturbine.The figure shows schematically a longitudinal section through one according to FIG Invention trained steam turbine.

Bei einer Dampfturbine 1 weist das Turbinengehäuse 2 eine angenähert in der Mitte liegende Trennwand 3 auf, welche den Innenraum des Turi:i.nengehäuses 2 in eine erste Dampfeinlaßkammer 4 und eine zweite Dampfeinlaßkammer 5 unterteilt. Diese Trennwand 3.In the case of a steam turbine 1, the turbine housing 2 has approximately one in the middle lying partition 3, which the interior of the Turi: i.nengehäuses 2 divided into a first steam inlet chamber 4 and a second steam inlet chamber 5. This partition 3.

ist außerdem mit einer Wellenabdichtung 6 zum Läufer 7 versehen.is also provided with a shaft seal 6 to the rotor 7.

Auf dem Laufer 7 liegen auf entgegengesetzten Seiten, jeweils der erste££ und der zweiten Dampfeinlaßkammer 4 und 5 zugeordnet, zwei Gruppen von Reaktionsstufen 8 und 9, von denen jede aus einer Vielzahl von Laufschaufeln und stehenden Leitschaufeln besteht.On the runner 7 are on opposite sides, each of the the first ££ and the second steam inlet chamber 4 and 5 assigned, two Groups of reaction stages 8 and 9, each of which consists of a plurality of blades and stationary guide vanes.

Das Turbinengehäuse 2 bildet weiterhin eine gemeinsame Dampfsammelkammer 10, in deren zu den Dampfeinlaßkammern 4 und 5 führenden Wänden zwei unabhängig. voneinander einstellbare Absperrvorrichtungen 11 und 12 angeordnet sind. Der Dampf wird also aus der Dampfsammelkammer 10 über eine Absperrvorrichtung 11 oder 12 entweder der Dampfeinlaßkammer 4 oder 5 zugeführt, oder auch beiden gleichzeitig, durchläuft die entsprechende zugehörige Gruppe von Reaktionsstufen 8 oder 9, wobei er expandiert, und tritt danri in die Auslaßkammern 13 bzw. 14 über.The turbine housing 2 also forms a common steam collecting chamber 10, in the walls leading to the steam inlet chambers 4 and 5, two independently. mutually adjustable shut-off devices 11 and 12 are arranged. The steam is thus from the steam collecting chamber 10 via a shut-off device 11 or 12 either the steam inlet chamber 4 or 5, or both at the same time, passes through the corresponding associated group of reaction stages 8 or 9, whereby it expands, and then passes into the outlet chambers 13 and 14, respectively.

Die Dampfturbine 1 ist so ausgelegt, daß die Durchflußleistung G1 des Dsmptes, der der ersten Dampfeinlaßkammer 4 bei völlig geöffneter Absperrvorrichtung 11 zugeführt wird, die Hälfte der Durchflußleistung G2 beträgt, die bei völlig geöffneter Absperrvorrichtung 12 der zweiten Dampfeinlaßkammer 5 zugeführt wird, und die zugeordneten Gruppen von Reaktionsstufen 8 bzw. 9 sind jeweils diesen maximalen Durchflußleistungen Gi und G2 entsprechend konstruiert.The steam turbine 1 is designed so that the flow rate G1 des Dsmptes, that of the first steam inlet chamber 4 when the shut-off device is fully open 11 is supplied, the half of the flow rate G2 is that when fully open Shut-off device 12 of the second steam inlet chamber 5 is supplied, and the associated Groups of reaction stages 8 and 9 are each these maximum flow rates Gi and G2 designed accordingly.

Die Lastregelung der Dampf-turbine 1 wird nun wie folgt vorgenommen: In einem Bereich von Null bis 1/3 der Leistung wird nur die erste Absperrvorrichtung 11 durch Drosselung geregelt, während die zweite Absperrvorrichtung 12 ganz geschlossen ist. Dadurch wird der Dampf von der Dampfsammelkammer 10 durch die erste Absperrvorrichturig 11 der ersten Dampfeinlaßkammer 4 eingegeben.The load control of the steam turbine 1 is now carried out as follows: In a range from zero to 1/3 of the power, only the first shut-off device is activated 11 regulated by throttling, while the second shut-off device 12 is completely closed is. This causes the steam from the steam collecting chamber 10 to pass through the first shut-off device 11 entered the first steam inlet chamber 4.

Er beaufschlagt nun den ganzen Umfang der ersten Gruppe von Reaktionsstufen 8, leistet beim Durchströmen dieser Gruppe Arbeit, wird schließlich in der AuslaSkammer 13 aufgefangen und dann aus geblasen. Bei dieser Arbeitsweise der Danrpfturbine fließt ein geringer Teil des Dampfes über die Wellenabdichtung 6 in die zweite Dampfeinlaßkammer 5 und temperiert somit bereits den dortigen Teil des Läufers 7 und des Turbinengehäuses 2.It now covers the entire scope of the first group of reaction stages 8, does work when the flow through this group, is finally in the outlet chamber 13 caught and then blown out. In this mode of operation the Danrpfturbine a small part of the steam flows through the shaft seal 6 into the second steam inlet chamber 5 and thus already tempered the part of the rotor 7 and the turbine housing there 2.

Zur den Betrieb von 1/3 bis 2/3 der Leistung wird die erste Absperrvorrichtung 11 geschlossen gehalten und die zweite Absperrvorrichtung 12 wird durch Drosselung geregelt, so daß der Dampf aus der Dampfsammelkammer 10 über die zweite Absperrvorrichtung 12 in die zweite Dampfeinlaßkammer 5 gegeben wird Er leistet nun in der Gruppe von Reaktionsstufen 9 Arbeit und tritt in die Auslaßkammer 14 über, um von dieser abgeblasen zu werden. 4tich jetzt tritt wiederum ein Teil des Dampfes durch die Wellenabdichtung 6 in die erste Dampfeinlaßkammer 4 über und temperiert die nicht in Betrieb befindliche Turbinenhälfte. Für den letzten Lastbereich, d. h. von 2/3 Last bis Nennlast, bleibt die zweite Absperrvorrichtung 12 ganz geöffnet, während die erste Absperrvorrichtung 11 durch Drosselung geregelt wird. Die Dampfturbine 1 wirkt nun als Mehrstromturbine.The first shut-off device is used to operate from 1/3 to 2/3 of the power 11 kept closed and the second shut-off device 12 is by throttling regulated so that the steam from the steam collecting chamber 10 via the second shut-off device 12 is given into the second steam inlet chamber 5 He performs now work in the group of reaction stages 9 and enter the outlet chamber 14 about to be blown off by this. 4tich now occurs again part of the Steam through the shaft seal 6 into the first steam inlet chamber 4 and tempered the turbine half that is not in operation. For the last load range, i. H. from 2/3 load to nominal load, the second shut-off device 12 remains fully open, while the first shut-off device 11 is regulated by throttling. The steam turbine 1 now acts as a multi-flow turbine.

Bei dieser durch die Erfindung ermöglichten Betriebsart der Dampfturbine 1 wird der Dampf stets dem gesamten Umfang der ersten Stufe jeder Gruppe von Reaktionsstufen 8 bzw 9 zugeführt, unabhängig von der auf die Dampfturbine 1 gegebenen Last, durch das gezielte Öffnen und Regeln durch Drosselung einer oder beider Absperrvorrichtungen 11 bzw. 12. Der Energieverlust des Dampfes infolge der Drosselung ist wesentlich geringer im Vergleich mit üblichen Dampfturbinen mit reiner Drosselregelung, bei welcher eine einzige Absperrvorrichtung den gesamten Bereich von Null bis Vollastbetrieb bedienen muß. Dies ergibt sich in einfacher Weise aus der Tatsache, Haß der i/3-Lastbetrieb bei völlig geöffneter erster Absperrvorrichtung 11 erzielt wird, während der 2/3-Lastbetrieb mit völlig geöffneter zweiter Absperrvorrichtung 12 arbeitet. Außerdem ist die Höhe der Beanspruchungen an den Schaufel wesentlich geringer, da keine Aktionsstufe verwendet wird. Man hat weiterhin den Vorteil. daß der Jeweils nicht in Betrieb befindliche Teil der Dampf turbine 1 durch den. über die Wellenabdichtung 6 austretenden Dampf temperiert wird.In this operating mode of the steam turbine made possible by the invention 1, the steam is always the entire scope of the first stage of each group of reaction stages 8 or 9 supplied, regardless of the load given to the steam turbine 1, through the targeted opening and regulation by throttling one or both shut-off devices 11 or 12. The energy loss of the steam as a result of the throttling is significant lower in comparison with conventional steam turbines with pure throttle control which a single shut-off device covers the entire range from zero to full load operation must serve. This results in a simple way from the fact that hate the i / 3 load operation is achieved when the first shut-off device 11 is fully open, during 2/3 load operation works with the second shut-off device 12 fully open. Besides, the height is the stresses on the shovel are significantly lower, since no action level is used will. You still have the advantage. that the respective one is not in operation Part of the steam turbine 1 through the. Steam escaping via the shaft seal 6 is tempered.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Dampfturbine 1 ist besonders geeignet für Kraftwerke, die Während längerer Zeit mit Teillasten betrieben werden, z. B. für Kraftwerke, in denen die Last nur langsam während langer Zeit erhöht wird oder bei denen periodische Unterbrechungen des Betriebes vorgenommen werden.The steam turbine 1 designed according to the invention is special suitable for power plants that are operated with partial loads for long periods of time, z. B. for power plants in which the load is increased only slowly over a long period of time or where there are periodic interruptions to operations.

1 Figur 2 Ansprüche L e e r s e i t e1 Figure 2 claims L e r s e i t e

Claims

Claims 1. Steam turbine, the rotors of which have groups of reaction stages carries, characterized in that the interior of the turbine housing (2) by a partition (3) with shaft seal (6) to the rotor (7) in a first and a second steam: tnlaßkammer (4, 5) is subdivided, corresponding to those on the rotor (7) Groups of reaction stages (8, 9) are assigned, and that for both steam inlet chambers (4, 5) a common steam collecting chamber (10) is provided with two shut-off devices (11, 12) for controlling the steam flow from the steam collecting chamber (10) either in the first or in the second steam inlet chamber (4, s), the two shut-off devices (11, 12) can be set independently of one another.

2. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the shut-off devices (11, 12) and the associated groups of reaction stages (8, 9) for different Flow rates of the steam are designed.