CH435318A - Einrichtung zur Regelung des Mediumstromes von mehreren Quellen verschiedenen Druckes zu einer Turbine - Google Patents

Description

      Einrichtung        zur    Regelung des     Mediumstromes    von mehreren Quellen  verschiedenen Druckes     zu    einer Turbine    Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur  Regelung der     Durchflussmengen    von     kompressiblen     Medien, die aus zwei oder mehreren Quellen von ver  schiedenem Druck durch mehrere Einlassdüsen eines  Turbinengehäuses in eine Turbine geleitet werden.  



  Es ist oft erforderlich, einer Turbine unter Druck  stehendes Arbeitsmedium von mehr als einer Quelle zu  zuführen. Als Beispiel hierfür sei eine Hilfsturbine zum  Antrieb der     Kesselspeisepumpe    bei einem grossen     Tur-          bogeneratorkraftwerk    genannt. Aus Gründen der Wär  mebilanz mag es angezeigt scheinen, den Dampf für die  Hilfsturbine zur Kesselspeisung an einer Stelle abzuzap  fen, wo er bereits teilweise in der Hauptturbine ent  spannt wurde, um auf diese Weise einen möglichst gün  stigen Wirkungsgrad des Kreisprozesses zu erzielen.

   Bei  niedriger Teillast der Hauptturbine wird jedoch hierbei  der Dampfdruck am     Zapfpunkt    zu niedrig und .die Lei  stung der Hilfsturbine daher zu klein, so dass man die  Hilfsturbine mit Dampf höheren Druckes speisen muss.  



  Ein Mittel zur Überwindung dieser Schwierigkeit  fand man in einer ausserhalb der Turbine vorgesehenen  Ventileinrichtung, die ein Abschalten des Turbinenein  lasses von der     Niederdruckdampfquelle    und ihren An  schluss an eine     Hochdruckdampfquelle    ermöglicht. Eine  andere Lösung bestand in der Verwendung einer ge  trennten     Hochdruckventileinheit    am Turbineneinlass  mit eigenem Regelventil und Abschlussventil, wobei der  Dampf zu einem eigenen     Hochdruck-Düsenstock    oder  zu Düsen vor der ersten Stufe .der     Turbinenbeschaufe-          lung    geleitet wird.

   Die erstgenannte Methode hat den  Nachteil, dass die Hilfsturbine bei der Umschaltung von  der einen Dampfquelle auf die andere einen Wärmestoss  erleidet,     sodass    eine Drosselung des Hochdruckdampfes  mit den damit verbundenen zusätzlichen Verlusten not  wendig ist.  



  Die zweite Lösung (Verwendung einer kleinen, sepa  raten     Hochdruckventileinheit)    ist teurer und arbeitet bei  Verwendung mit Hochdruckdampf mit schlechterem  Wirkungsgrad, da     Rotordrehzahl,    Stufenzahl und  Schaufelhöhen der Hilfsturbine für guten Wirkungsgrad    im     Niederdruckbereich    ausgelegt sind. Demgemäss ist  ihr Wirkungsgrad beim Druckverhältnis und den ande  ren Kenndaten des in der Regel sehr hohen Betriebs  druckes, wie bei Verwendung der     Hoch.druckventilein-          heiten    üblich, nicht ausreichend.  



  Zweck der vorliegenden     Erfindung    ist die     Schaffung     einer verbesserten Einrichtung für die automatische  Versorgung einer Turbine mit Dampf aus Quellen mit  unterschiedlichem Druck und im richtigen Zeitpunkt.  



  Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Regelung  der     Durchflussmengen    von     kompressiblen    Medien, die  aus zwei oder mehreren Quellen von verschiedenem  Druck durch mehrere Einlassdüsen eines Turbinenge  häuses zu einer Turbine geleitet werden, besitzt ein  Ventilgehäuse, das eine durch eine Trennwand in wenig  stens eine erste und eine zweite Einlasskammer geteilte  Kammer bildet, und ist gekennzeichnet     durch    eine  Mehrzahl von zu beiden Seiten der     Trennwand    liegen  den     Auslässen    im Gehäuse,

   sowie durch eine     Mehrzahl     von in einer Reihe angeordneten Ventilen für die Rege  lung des     Durchflusses    des Mediums durch die     Auslässe     zu den Einlassdüsen des Turbinengehäuses, sowie durch  gemeinsame     Ventilbetätigungsmittel    für das individuelle,  der Reihe nach aufeinanderfolgende Öffnen der Ventile  in der     Kammer.     



  Aufbau und Anwendung der Erfindung gehen am  besten aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbin  dung mit .der beigefügten Zeichnung hervor. Darin zei  gen:       Fig.    1 einen Querschnitt durch das Turbinengehäuse,  von der ersten Turbinenstufe gegen das Einlassende in  Richtung der Turbinenachse gesehen;       Fig.    2 ein Schema einer     Turbogeneratoranlage    mit  einer     Kesselspeisepumpen-Hilfsturbine,    die eine Ein  richtung nach Figur 1 aufweist.  



  In     Fig.    1 der Zeichnung bildet das mit 1 bezeichnete  Ventilgehäuse einen aus einem Stück gefertigten Be  standteil der oberen Hälfte 2 eines Turbinengehäuses.  Es ist mit der unteren     Hälfte    3 des Gehäuses durch  Schrauben 4 verbunden. Die Wände der Gehäuseteile      1,2 tragen einen mit 5 bezeichneten Düsenkasten, dessen  Seitenwände 6,7 im Schnitt ersichtlich sind und dessen  Deckwand 8     das    Innere .des Ventilgehäuses 1 vom Inne  ren des Düsenkastens 5 trennt.  



  Der Düsenkasten 5 besteht in konventioneller Weise  aus einer Zahl innerer Teilwände 9, 10, 11, 12, 13, die  den Düsenkasten in     Kanäle    14, 15, 16, 17, 18, 19 unter  teilen. Jeder der Kanäle 14 bis 19 kommuniziert mit  einem bogenförmigen     Einlasskanal    20 bis 25 bezie  hungsweise. Die     Einlasskanäle    20 bis 25 sind mit (nicht  dargestellten) Leitschaufeln versehen, die so gerichtet  sind, dass sie den Dampf unter dem richtigen Winkel auf  die Laufschaufelnder ersten Stufe leiten.  



  Gemäss der Erfindung besitzt das Ventilgehäuse 1  zwei getrennte Einlässe für Dampf von zwei verschiede  nen Drücken. Der     Hochdruckeinlass    26 befindet sich  hier an der linken Seite des Gehäuses 1, der     Niederdruck          einlass    27 an der rechten Seite. Zwischen einer Deck  wand 28 des Ventilgehäuses 1 und der Deckwand 8 er  streckt sich eine Trennwand 29, die den     Innenraum    des  Ventilgehäuses 1 in     zwei    getrennte Kammern 30 und 31  teilt.     Auslassöffnungen    32, 33, 34 mit passend geform  ten Ventilsitzen leiten den Dampf aus der Kammer 30  durch Kanäle 14, 15, 16 in die bogenförmigen Kanäle  20, 21, 22.

   In gleicher Weise wird Dampf aus den     Aus-          lassöffnun.gen    35, 36, 37 in die     bogenförmigen    Kanäle  23, 24, 25 geleitet.  



  Zur Regelung des Dampfstromes durch die     Auslass-          öffnungen    32 bis 34 dient eine erste Gruppe von Tel  lerventilen 38, 39, 40, deren Betätigung über entspre  chende Ventilschäfte 44 bis 46 erfolgt.     Ähnlich    sind     für     die     Auslassöffnungen    35 bis 37 Tellerventile 41 bis 43  vorgesehen, die von entsprechenden     Ventilschäften    47  bis 49 gesteuert werden.  



       Erfindungsgemäss    ist ausserhalb des Ventilgehäuses  1 eine gemeinsame Betätigungseinrichtung vorgesehen,  mit der die Tellerventile 38 bis 43 aufeinanderfolgend  betätigt werden, beginnend in der Kammer 31     rechts    der  Trennwand 29 und anschliessend in der linken Kammer  30. Es kommen hierfür beliebige geeignete Betätigungs  mittel in Frage, jedoch wird im     vorliegenden    Falle, um  die Erläuterung zu vereinfachen, ein .durch Stangen 51,  52 heb- und senkbarer     Balken    50 verwendet, der mit  Stangenköpfen 53 bis 58, die in verschiedenen Abstän  den von den entsprechenden Tellerventilen     angeordnet     sind, der Reihe nach in Wirkungsverbindung kommen.  



  Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass in .den Ein  lass 27 einströmender Dampf zuerst über die in der Rei  henfolge: 43, 42, 41     öffnenden    Tellerventile in die Tur  bine gelangt.     Sobald    der Regler mehr Dampf verlangt,  hebt sich der     Balken    50 weiter und     öffnet    die Tellerven  tile auf der anderen Seite der Trennwand in der Reihen  folge 40, 39, 38. Durch die letztgenannten     Tellerventile     tritt Dampf aus einer Hochdruckquelle ein, die mit der       Einlassöffnung    26 in Verbindung steht.

   Das     Schliessen     der Ventile geschieht in der umgekehrten Reihenfolge,  so dass zuerst der Auslass aus der Kammer 30 und dann  jener aus der Kammer 31 abgesperrt wird.  



  Die     Fig.    2 zeigt eine Anwendung der Regeleinrich  tung an einer Turbine zum Antrieb einer     Kesselspeise-          pumpe.    Natürlich sind auch noch viele andere Anwen  dungen möglich. Ein typisches     Dampfturbinenkraftwerk     umfasst eine Hochdruckturbine 59, eine     Mitteldrucktur-          bine    60 und eine     Niederdruckturbine    61 in     Tandeman-          ordnung,        die    gemeinsam einen Generator 62 antreiben.

    Der Dampf wird     zwischen    den Turbinen 59     und    60 in    einem     Zwischenüberhitzer    63 zwischenüberhitzt und  gelangt nach seiner Expansion in der     Mitteldruckturbine     60 durch eine Verbindungsleitung 64 in die Nieder  druckturbine 61. Der Dampf am Eintritt in den     überhit-          zer    63 besitzt höheren Druck als in der Verbindungslei  tung 64, Für besten Gesamtwirkungsgrad des Prozesses  sollte jedoch eine für den Antrieb einer Kesselspeise  pumpe 66 bestimmte Hilfsturbine 65 mit Dampf aus der  Verbindungsleitung 64 gespeist werden.

   Aus diesem  Grunde ist die Verbindungsleitung 64 über ein Rück  schlagventil 68 und eine Leitung 67 mit dem Ventilge  häuse 1 der     Speisepumpenturbine    verbunden.  



  Um bei     Teillastbetrieb    der     Hauptturbine    eine ausrei  chende Dampfmenge und genügenden Dampfdruck für  den     Speisepumpenantrieb    zu gewährleisten, verbindet  eine zusätzliche Leitung 69 den Dampfeinlass am     Zwi-          schenüberhitzer    mit dem Einlass 26 am Einlass der       Speisepumpenturbine.    Die Trennwand 29, die die zwei  Dampfquellen verschiedenen Druckes separiert, ist in       Fig.    2 schematisch dargestellt. Die Überweisungszahlen       entsprechen    den auch in Figur 1 vorkommenden glei  chen Zahlen.  



  Der Betrieb ,des Regelventils geht aus der folgenden  Beschreibung     hervor.    Bei normalem     Vollastbetrieb    wird  der Dampf von der     Niederdruckverbindungsleitung    64  in die Kammer 31 des Ventilgehäuses für     die    Speise  pumpenturbine geleitet. Um besten Wirkungsgrad     zu     erzielen, werden die Tellerventile 41 bis 43 in der oben  beschriebenen Reihenfolge geöffnet und geschlossen  und ,damit die Dampfmenge geregelt.

   Bei kleiner Last  fällt der Dampfdruck in der     Niederdruckleitung    64 auf  einen für den richtigen Betrieb der     Speisepumpenturbine     ungenügenden Wert, sodass es notwendig ist, den     Bal-          ken    50 weiter anzuheben, sobald der Regler der Speise  pumpenturbine mehr Leistung verlangt. Nun werden die  Ventile 38 bis 40 in .der beschriebenen Reihenfolge ge  öffnet oder geschlossen, um ,den aus der Leitung 69  kommenden und in die bogenförmigen Kanäle 20 bis 22  gelangenden Hochdruckdampf mit gutem     Wirkungsgrad          zu    verarbeiten.

   Sobald die     Speisepumpenturbine    65 keinen  Hochdruckdampf mehr benötigt, erfolgt automatisch die  Umschaltung auf die     Niederdruckdampfquelle    durch  Absenken des Balkens 50.  



  Die beschriebene Anordnung ist im Rahmen der Er  findung vielseitig     variierbar.    Wenn auch die Trennwand  29 das Ventilgehäuse 1 symmetrisch teilt, müssen     die     beiden     Einlasskammern    nicht notwendigerweise die glei  che Zahl von Ventilen aufweisen,     :ebensowenig    wie die  Trennwand     symmetrisch    angeordnet oder sechs Ventile  verwendet werden müssen.     Zusätzliche    Tellerventile,  sog.      überlast-Ventile     können in jeder der Kammern  vorhanden sein, um den Dampf um die ersten Stufen in  das Turbinengehäuse umzuleiten.

   Mit derartigen über  last-Ventilen lässt sich die Hilfsturbine bei niedrigeren  Dampfdrücken verwenden als wenn diese nicht verwen  det werden.     überlast-Ventile        bringen    zwar einen kleinen  Verlust an Wirkungsgrad, doch nimmt man dies in Kauf,  um die Hilfsturbine bei niedrigeren Einlassdrücken be  treiben zu können. Die Einrichtung kann mit jeder  praktischen Zahl von Ventilen in jeder der Kammern  verwendet werden. Figur 1 zeigt Tellerventile in Verbin  dung mit einem ausserhalb des Ventilgehäuses angeord  neten heb- und senkbaren Balken für die Betätigung der  Ventile. Diese Anordnung wurde hier gewählt, um die  Erläuterung zu vereinfachen. Es ist aber natürlich auch  möglich, .die Ventilbetätigung mittels Nocken oder Kur  venscheiben vorzunehmen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Reglung der Durchflussmengen von kompressiblen Medien, die aus zwei oder mehreren Quellen von verschiedenem Druck durch mehrere Ein- lassdüsen eines Turbinengehäuses zu einer Turbine ge leitet werden, mit einem Ventilgehäuse, das eine durch eine Trennwand in wenigstens eine erste und eine zweite Einlasskammer geteilte Kammer bildet, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von zu beiden Seiten der Trenn wand liegenden Auslässen im Gehäuse,

   sowie durch eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Ventilen für die Regelung des Durchflusses des Mediums durch die Auslässe zu den Einlassdüsen des Turbinengehäuses, sowie durch gemeinsame Ventilbetätigungsmittel für das individuelle, der Reihe nach aufeinanderfolgende öff nen der Ventile in der Kammer. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Einlasskammer über einen ersten und die zweite Einlasskammer über einen zweiten Einlass mit den Druckquellen in Verbindung steht, und die ersteXinlasskammer eine erste und die zweite Ein- lasskammer eine zweite Gruppe von Auslässen aufweist, und die erste Kammer eine erste und die zweite Kammer eine zweite Gruppe von Ventilen aufweist, und dass durch das gemeinsame Ventilbetätigungsmittel zuerst die Ventile der ersten Gruppe nacheinander und dann die Ventile der zweiten Gruppe nacheinander betätigbar sind. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, für die Rege lung der Dampfzufuhr von einer Hochdruck- und einer Niederdruckquelle zu einer Turbinenstufe, gekennzeich net durch eine Anzahl von stromaufwärts der genannten Turbinenstufe auf einem Umfang angeordneten bogen förmigen Dampfeinlässen sowie durch eine Anzahl von Kanälen, die die genannten Auslässe mit den genannten bogenförmigen Dampfeinlässen verbinden. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die in zwei Einlasskammern unter teilte Kammer des Ventilgehäuses länglich ist, die erste Einlasskammer mittels des ersten Einlasses mit einer Hochdruckquelle in Verbindung steht, die zweite Ein- lasskammer mittels des zweiten Einlasses mit einer Nie derdruckquelle in Verbindung steht, die genannten Ein lässe an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der länglichen Kammer liegen, und dass die zwischen den Einlässen liegende Kammer in einen Hochdruckraum und einen Niederdruckraum unterteilt ist.