CH138096A - Verfahren zum Vorwärmen und Heisshalten von abgestellten oder mechanisch langsam in Drehung unterhaltenen Dampfturbinen, um solche Turbinen unvermittelt bis Vollast beliebig belasten zu können. - Google Patents

Description

  Verfahren zum     Vorwärmen    und Heisshalten von abgestellten oder mechanisch langsam  in Drehung unterhaltenen Dampfturbinen, um solche Turbinen unvermittelt bis  Vollast beliebig belasten zu können.    Die Erfindung betrifft das Vorwärmen  und Heisshalten von     Dampfturbinen.    Der  Hauptzweck besteht darin,     Mittel    zu     sehaf.          fen,    umderartige Maschinen unter Vermei  dung unzulässiger Wärmespannungen unver  mittelt aus dem Zustand der Ruhe oder der  langsamen Drehung rascher ,als dies bisher  angängig war, in Betrieb setzen zu können.  



  Ein weiterer Zweck     ist,    solche Turbinen  unter Aufwand einer besonders kleinen  Wärmemenge in     vollastbetriebsbereitem    Zu  tande zu erhalten.  



  Bekanntlich beträgt die Zeit, die erforder  lich ist, um Dampfturbinen, namentlich  grosse,     eingehäusige    Einheiten oder solche,       die    vermöge der Verwendung hoher Drücke  dicke Flanschen und Wandungen erhalten,  aus dem kalten, oder aus einem teilweise ab  gekühlten Zustande in     Betrieb    zu nehmen  und zu belasten, je nach ihrer Grösse 15  Minuten bis mehrere     Stunden,   <B>Es</B>     können    sich         uuvorhergeseheneUmstände,

      wie     -zum    Beispiel  das     @Schadhaftwerd'en    einer belasteten Ein  heit in einem     Kraftwerk    oder eine über  raschende     Steigerung    der     Gesamtbelastung,     einstellen, durch die es notwendig     wird,    eine  abgestellte Turbine     unvermittelt    in     Betrieb     zu nehmen, um ohne     Zeitverlust,die    fehlende  Leistung zu ersetzen.

   Diese Leistung ist aber  erst nach Ablauf oben erwähnter Vorwärme  zeiten erhältlich, soll die Turbine vor schäd  lichen     W,rmesp.annungen    und     Verziehungen          bewahrt    bleiben.  



  Dieser Zeitaufwand für die     Leistungser-          zeugung    kann durch das bekannte Vorwär  men vermittelst durchströmenden Dampfes  etwas gekürzt werden. Aber abgesehen von  der erheblichen Menge Dampf, die     benötigt     wird, werden je nach dem Druck des     vorwär-          mend'en    Dampfes im Turbineninnern nur  Temperaturen von     100 C    und darunter er  reicht, Es ist nicht möglich, mit solchen Mit-           teln    die oben angegebenen Zeiten wesentlich  zu kürzen und Dampfturbinen durch sofor  tiges     Inbetriebsetzen    und Belasten als Mo  mentan-Reserven zu gebrauchen.  



  Bekanntlich sind bereits gewöhnliche       Hoch:druckdampfmäiitel        vorgeschlagen    wor  den, um :diese Nachteile zu mildern. Sie  haben aber keinen Eingang in die Praxis ge  funden; denn einerseits veranlassen sie durch  die axial zunehmenden Temperaturunter  schiede zwischen ihrem Inhalt     -und    dem der  Temperatur nach gegen den     Abdampfteil    zu  abnehmenden Arbeitsdampf in ihren Doppel  wänden Wärmespannungen, die sie gerade  vermeiden sollen, anderseits vermindern sie  .die     Wirtschaftlichkeit    durch ihr Gewicht  und ihre Kostspieligkeit.

   Auch durch solche  Mittel lässt sich die Turbine als     Momentan-          Reserve    nicht     ausbilden.     



  Ferner ist noch hervorzuheben, dass das  Verfahren gemäss der Erfindung nichts mit  dem bekannten Verfahren zum Trocknen  stillgesetzter     Turbinen    und ihrer Kondensa  toren durch die warme Abluft von elektri  schen Stromerzeugern zu tun hat. Ersteres  bildet eine Vorbereitung für den Betrieb,  letzteres dagegen eine Vorbereitung für den  Ruhezustand.     Dementsprechend    bewegen  sieh auch die Verfahren in weit auseinander  liegenden Temperaturbereichen.  



  Die     Erfindung    besteht in einem Verfah  ren, welches ermöglicht, abgestellte oder me  chanisch langsam in Drehung unterhaltene  Dampfturbinen unvermittelt bis Vollast be  liebig belasten zu können. Zu diesem     Zweck     wird gemäss dem Verfahren während der  Dauer der Abstellung oder der mechanisch       bewirkten    Drehung die Turbine oder minde  stens ihr     Hochdrueliabschnitt        vermittelst    Zu  fuhr von Hilfswärme von innen durch einen  Wärmeträger so hoch erwärmt, dass die wäh  rend des Betriebes     beströmten    Innenflächen  auf     Temperaturen    unterhalten werden,

       die          angenähert    gleich oder höher sind als die       Sättigungstemperatur    des unvermittelt zuge  lassenen Arbeitsdampfes, wodurch durch       Unterdrücken    der Kondensation des Dampfes       i        n        den        Metallwänden        ein        Wärmefluss        in        die       Metallmassen in schädlichem Ausmasse unter  bunden     wird.     



  Anhand der Abbildungen, -die Anwen  dungen der     Erfindung        beispielsweise    veran  schaulichen, sei letztere näher erläutert.  



       Fing.    1 ist ein     ,Schnitt    durch einen     Ge-          hä.usefla.nsch          Fig.    2     zeigt    -den Längsschnitt durch eine  Turbine;       Fig.    3 zeigt eine Anlage mit einer     mit-          telst    Kesselrauchgasen     geheizten    Turbine;       Fig.    4 zeigt eine     mehrgehäusige    Turbine,  deren Abschnitte von dem Wärmeträger  nacheinander durchströmt werden;

         Fig.    5 zeigt eine     mehrgehä.usige    Turbine  mit zu den einzelnen     Abschnitten    einstell  barer     Wärmemen.genzufuhr;          Fig.        ss        zeigt    einen Längsschnitt durch  eine Turbine, die von dem     Wärmeträger    so  wohl von innen, wie von aussen geheizt wird.  



  In     Fig.    1 ist 1-2 der     Wärmegradient,     der in einem     ifochdruckzylinderflansch    bei  zu rascher Wärmezufuhr entsteht. Seine  Steilheit, welche entsprechend starke Span  nungen indem Baustoff hervorruft, ist durch  die hohe     Wärmeübergangszahl    verursacht,  die sich bei Kondensation des Dampfes an  den Wandungen einstellt. Nach Erreichen  des     Wärmebeharrungszustandes    nimmt der  Gradient 1-2 einen Verlauf gemäss Linie       3--J4.     



  Hier setzt vorliegende, die Nachteile des  steilen Temperaturabfalles in den Wan  dungen beseitigende Erfindung ein, nach der  die für das Vorwärmen und Heisshalten der  Turbine benötigte     Wärme    gemäss Patentan  spruch :durch einen erwärmten Wärmeträger  zugeführt wird. Dieser ist jedoch so hoch er  hitzt,     dass    die Turbine .auf Temperaturen  unterhalten wird, die     angenähert    gleich  oder höher sind als die Sättigungstemperatur  des . unvermittelt zugelassenen Arbeits  dampfes.  



  Das neue Verfahren ermöglicht, die Tur  bine als Momentan-Reserve zu verwenden.  da heisst sie kann unverzüglich     angelasssen     und unter eine     beliebige        Belastung    von     Voll-          last    abwärts genommen werden.      In     Fig.        \?,    die eine Anwendung des Ver  fahrens .auf eine     eingehäusige    Turbine dar  stellt, ist 5 das Gehäuse und 6 der Läufer.

    Das Gehäuse ist mit einem besonderen Ring  kanal 7 versehen oder besitzt einen solchen       bereits    für     Anzapfungen,        aus        -dem    der  Wärmeträger, vorzugsweise     Luft,    von einem  Ventilator 8 durch die Saugleitung 9     a#bge-          s11augt    wird, um über die Wärmequelle<B>10,</B>     und     durch die Druckleitung 11 der Vorderkammer  12 der Turbine wieder zugeführt zu werden.

    Die Wärmequelle 10 kann ein mit     Hoch-          druckdampf        :betriebener        Wärmeaustauscher          ";#in,    mit Dampfanschlüssen 13 und 14. 'Als       ZVärmequellen    kommen ferner zum Beispiel       ()lfeucrungen    oder     Kesselrauchgajse    in Be  tracht.

   Eine besonders zweckmässige Wärme  quelle ist eine von elektrischen     Heizwider-          ständen        gebildete.    Es ist zu empfehlen, die  Steuerung und     Zudampfteile    der Turbine, so  weit sie nicht unter     Druck    stehen, zum Bei  spiel das     (Steuerventil    15, .das während der       ?leizperiode    offen zu halten ist,     mitzuheizen.          Unmittelbar    vor der Inbetriebsetzung der  Turbine wird das Reizsystem durch     iSchlie-          ssen    der     Ventile    16, 17 abgeschaltet.  



  Währenddes     Vorwärmens    oder des     @Heiss-          h:aItens    der Turbine ist ihre Welle langsam,  am zweckmässigsten vermittelst einer     Schalt-          vorrichtung,    zu drehen.  



  Bei     Verwendung    von     Rauchbasen    der  Kesselanlage 20,     Fig.    3, als     Wärmequelle,     kann, um die Strömung durch. das Gehäuse  innere zu bewirken,     @an        iStelle    eines     Lüfters     21 der Druckunterschied     zwischen    -der       Rauchga.sentnahmestelle    2,2 und der Wieder  zuführungsstelle 23 ausgenutzt werden.  



       Fig.    4 veranschaulicht eine Anwendung  des Verfahrens auf eine     heigehäusige    Tur  bine, deren Hochdruck und     Mittel.druckaab-          abschnitte    2.5,     2'6    nacheinander von dem vom  Lüfter<B>27</B> über die     lfeizquelle    2<B>8</B>     in,        d,auern-          d:

  em        Kreislauf        oehaltenen        Heizmittel        be-          strichen    werden ohne     Einbeziehung        -des          Niederdruckabschnittes    29 Letzterer kann  aber über die     Zwischendampfleitung    30  in offener,     stromloser        Verbintd'ung    mit dem       Mitteldruckabschnitt    bleiben     Qd'er        -mittelst       einer     Abschliessvorrichtung    31 abgetrennt  werden.

   In letzterem     Falle    kann der       Niederdruckabschnitt        unter        Vakuum    ge  halten werden, wodurch die Betriebsbereit  schaft erhöht wird. Unmittelbar vor       Inbetriebssetzung    der Turbine oder vor       Offnen    des     Zud.,amp.fabschliess@organes        .32    ist  durch     ,Schliessen    der     tS'chieber        33,    34 das       Heizsystem        abzuschalten.        Durch    Regelung  der Heizquelle<B>28,</B> Einstellung !der Schieber  31,

       33,sowie,clerD@rehzahl    des Lüfters 27 kann  jede verlangte     Heizwirkung    erreicht werden.       Durch    Parallel-,oder     Reihenschaltung,    sowie  Zu- und Abschalten von elektrischen     Heiz-          elementen        .3'5,    36,     3!7    kann den grossen Ab  weichungen zwischen dem Wärmebedarf  zum     Vorwärmen    und dem zum     H        eissh:aIten     Rechnung getragen werden.  



  Bei     mehrgehäusigen    Turbinen kann dem  verschiedenen     Wärmebedarf    der einzelnen       G        ehäuse    dadurch gesondert entsprochen wer  den,  & ss der über ,die     Wärmequelle    40;

       (Fig.     5) durch den Lüfter 41 im Kreislauf unter  haltene     Wärmeträger    zunächst den     Hoch-          drucka#bschnitt    42     durchströmt,    um darauf  durch     Verzweigung    der Rohrleitungen 43 bis  48 nebst Einstellung ihrer Drosselorgane 49,  50, 51 so geteilt zu werden,     @dass    die erforder  liche     Wärmeverteilung    erreicht wird, und  zwar     -dadurch,        dass    ein dem Wärmebedarf  entsprechender Teil den     Mitteldruck-    und       NiederdruckAschnittgesondert        :

  durchströmt,     der     Rjest    aber die Wärmequelle     unmittelbar     erreicht.  



  Bei     mehrgehäusigen    Turbinen werden die       zugeführten    Wärmemengen so bemessen,     dass     der erzeugte Wärmezustand, mindestens des       Ilochdruckabschnittes,gleich        bezw.    an  nähernd gleich -dem ist, den er     nach    ,der Be  triebsübergabe besitzt.  



  Ein weiterer     Auggbau    -des Verfahrens be  steht darin,     @dass    neben dem innern Beheizen  .der Turbine, .dem     ,Gehäuse        nobst    seinen     Flan-          schen    und     .Flanschenrbolzen    oder dergleichen  Wärme von .aussen     zugeführt        wird.     



       :Diese    Wärme     -kann    von einer unabhän  gigen Quelle den äussern     Flächen    der     ,Ge-          häusewandungen        zugeführt    werden, oder, wie      in     Fig.    6 dargestellt, kann die dem Turbinen  gehäuse     :59    von aussen     zugeführte        Wärme     durch den das Turbineninnere 52-52 heizen  den Wärmeträger vermittelt werden.

   Zu die  sem Zwecke bestreicht der ,durch den Lüfter  53 über die     Wärmequelle    54 im Kreislauf  unterhaltene Wärmeträger     zunächst    die  Innenräume 52 der Turbine, um darauf,  durch das Rohr 55 und ein     Drosselorgan    oder  eine     Abschliessvorrichtung    56     zugeführt,    den       ,das    Gehäuse umgebenden, ;gut isolierten Ver  schalungsraum 57     zu,durchströmen    oder     um-          gekehrt.    Durch     Abschliessorgane    66, 58 wird  das     Heizsystem    von     Inbetriebssetzung    der  Turbine abgeschaltet.

   Ein beachtenswerter       Vorteil    des Verfahrens; neben     innerem    Be  heizen :dem Gehäuse Wärme von aussen zuzu  führen, besteht namentlich, wenn der Kreis  lauf des     Wärmeträgers    so geführt     wird,    dass  er nach Verlassen der Wärmequelle     zuerst     den     Verschalungsraum    57 bestreicht, darin,  dass die radialen Laufspiele grösser werden,  oder denen des     Betriebsbeharrungszustaudes     gleich     bleiben.     



  Die Menge der für das     Vorwärmen    oder  Heisshalten     benötigten    Wärme kann von  band geregelt werden, wobei die verschiede  nen Temperaturen von Thermometern .abge  lesen werden können. Die Regelung kann aber  auch unter     Zuhilfenahme    von     Thermostaten     eine     selbsttätige    sein..

   Eine solche     Regelung     ist in     Fig.    6 angegeben; die     Einrichtung    be  steht in einem     in,die    Wandung des     Turbinen-          gehäuses    59     eingebauten    Thermostaten 60,  ,dessen     Ausdehnungshub    61 über den Doppel  hebel 62 und das Relais 63 eines     Regelungs-          organes    64 die     Wärmequelle    54     beherrscht.     



  Im vorliegenden Falle besteht die Heiz  quelle 54     aus    elektrischen     Heizelementen,    die  in bekannter Weise durch einen     Kontroller     165<B>z</B>u-, ab-, parallel- oder hintereinander ge  schaltet werden können.     Werden        Dampf-          oder        Rauchgase,als        Wärmequellen    verwendet,  so kann die Regelung ebenso einfach durch  geeignete, vom Relais beherrschte     Kraft-          organebewerkstelligt    werden.  



  Bei     Läufern,    die     ITohlkörper        bilden,     empfiehlt es sich, dem     Wärmeträger    durch         zweckmässige    Verbindungen 6,6 mit dem  Hohlraum 67     (Fig.    6) Zugang zu diesem zu  verschaffen.  



  Es empfiehlt sich, das Verfahren un  mittelbar nach     Albstellen    der Turbine einzu  leiten, damit sie unter Aufwand -der gering  sten Wärmemenge in .den erfindungsgemässen       Beharrungszustand    der Ruhe     übergeführt          wird.     



  Bei     eingehäusigen    Turbinen kann die       Heizwirkung    auf das     Hochdruckende    be  schränkt werden.  



  Die Erfindung erstreckt sieh auch auf  Turbinen, die ein     Gas-Dampfgemisch    verar  beiten.

Claims (1)

1. PA TENTAN SPRUC I1 Verfahren zum Vorwärmen und Heiss halten von abgestellten oder mechanisch lang sam in Drehung unterhaltenen Dampfturbi nen, um solche Turbinen unvermittelt bis Vollast beliebig belasten zu können, dadurch gekennzeichnet, dass während der Dauer der Albstellung oder der mechanisch bewirkten Drehung ,die Turbine oder mindestens ihr Hochdruckabschnitt vermittelst Zufuhr von Hilfswärme von innen" durch einen Wärme träger so hoch erwärmt wird,

   dass die wäh rend des Betriebes beströmten Innenflächen auf Temperaturen unterhalten werden, :die angenähert gleich oder höher sind als die Sättigungstemperatur des unvermittelt zuge lassenen Arbeitsdampfes, wodurch durch Unterdrücken,der Kondensation des Dampfes an den Metallwänden ein Wärmefluss in die Metallmassen in schädlichem Ausmasse unter bunden wird. UNTERANSPRüfv 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da- ,durch gekennzeichnet, dass bei mehrge- häusigen Turbinen die zugeführten Wärmemengen so bemessen sind, dass der erzeugte Wärmezustand, mindestens des Hoch.drucka@bschnittes, gleich bezw. an nähernd gleich dem ist, den -er nach der Betriebsübergabe besitzt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch und, Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -dass der Wärmeträger vermittelst eines Ventilators nacheinander durch einen Wärmeaustauscher und durch die Turbine im Kreislauf getrieben wird. . Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass heisse Kesselrauchgase durch die Turbine geleitet werden. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch"dadurch gekennzeichnet, dass bei eingehäusigen Turbinen die Heizwirkung auf das Hoch druckende beschränkt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3, dadurch gekenn zeichnet, d:ass bei mehrgehäusigen Tur binendas Verfahren auf den Hochdruck abschnitt beschränkt wird.

   G. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3 und 5, dadurch ge kennzeichnet, .dass während des Vorwär- mens bezw.Heisshaltens des Hochdruck bezw. Mitteldruckabschnittes der Nieder- durckabschnitt unter Vakuum gehalten wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3, dadurch gekenn zeichnet, dass bei mehrgehäusigen Turbi nen der Wärmeträger alle bezw. mehrere Turbinenaibschnitte nacheinander durch strömt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3, dadurch @gekenn- zeichnet, dass bei mehrgehäusigen Tur- binen der Wärmeträger zunächst den Hochdruckabschnitt durchströmt, um dar auf so ,geteilt zu werden, .dass ein dem Wärmebedarf entsprechender Teil den Mitteldruck--bezw. Niederdruckabschnitt gesondert durchströmt, der ,Rest aber die Wärmequelle unmittelbar erreicht.

   9. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3 und 5-8, dadurch gekennzeichnet"dass neben der innern Be- heizung der Turbine eine äussere Behei- zung .des oder der Zylinder nebst Flan schen und Befestigungselementen .durch Zuführen von Wärme von aussen vorge nommen wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-3 und 5-9, da- .durch gekennzeichnet, dass die dem oder ,den Zylindern von aussen zugeführte Wärme durch den das Turbineninnere heizenden Wärmeträger vermittelt wird, der zu,diesem Zwecke vor bezw. nach Durchströmen des Zylinderinnern,

   den den betreffenden Zylinder umgeben den Verschalungsraum durchströmt- 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-3 und 5-10, da- .durch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der für das Heisshalten der Turbine be nötigten Wärmemenge in Abhängigkeit des Wärmezustandes der zu heizenden Baumaterialien, unter Zuhilfenahme eines Thermostaten selbsttätig reguliert wird.