DK154732B - Vandudskiller - Google Patents

Description

i

DK 154732 B

Opfindelsen angår en vandudskiller til et dampturbineanlæg og i det væsentlige bestående af et mellem en tilgangsledning og en afgangsledning anbragt knærør, der i dets bøjningsplan har et antal på 5 række ud for hinanden anbragte hule ledeskovle med krumt tværsnitsprofil, der har åbninger ved deres konkave side, og hvis hule indre rum er forbundet med et mellemrum, der omgiver knærøret og er forbundet med en zone med lavere tryk i anlægget.

Vandudskillere af denne art anvendes til udskillelse af 10 vand, som medføres af dampen i en dampledning. Dette er navnlig vigtigt ved dampturbineanlæg, hvor for fugtig damp vil kunne forårsage alvorlige beskadigelser af turbineskovlene i turbinens lavtryksdel på grund af erosionsvirkningen.

Vandudskillere af den indledningsvis nævnte art kendes 25 f.eks. fra beskrivelserne til schweizisk patent nr. 440.330 og nr. 621.490. Ved de der foreslåede løsninger bortsuges det udskilte vand gennem spalter ved skovlenes afstrømningskant og/eller ved den konkave side af skovlene. Dette kan ved større lokal eller forbigående forekomst af vand medføre den ulempe, at en del af den på ledeskovlene 2q dannede vandfilm løsrives og sammen med dampstrømmen føres ind i turbinen.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en højeffektiv vandudskiller, med hvilken der opnås en god udskillelsesgrad ved alle driftstilstande af et dampturbineanlæg.

25 Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at åbningerne er rækkevis anbragte boringer og er forsynede med et dækbånd, der strækker sig hen over hele rækken af åbninger og i åbningernes plan og set i strømningsretningen foran åbningerne har en afstand fra overfladen af ledeskovlen og er forbundet damptæt med ledeskovlens 2Q overflade bag åbningerne.

Herved opnås, at der mellem dækbåndet og den konkave side af ledeskovlen dannes et opstemningsrum, i hvilket det udskilte vand samles, således at vandet effektivt kan bortsuges gennem udsugningsåbningerne. Dette gælder både ved stationære og ved instationære . 35 driftstilstande, d.v.s. både ved regelmæssig og ved lokal eller forbigående uregelmæssig forekomst af vand ved den konkave side af skovlene.

Dersom der til bortsugning af vand, der uundgåeligt samles i hjørnerne mellem skovlenes konkave side og sidevæggen af knærøret, anbringes spalter i sidevæggen, formindskes faren for, at vandfilmen i 2

DK 154732 B

hjørnerne medrives. Dersom der i tilgangskanalen foran skovlrækken anbringes en forudskiller til udskillelse af vandstrømme ved kanal væggene, opnås en ensartet vandfordeling på alle skovlene både g under anlæggets opstart og under dettes normale drift.

På tegningen er et udførelseseksempel på genstanden ifølge opfindelsen anskuel iggjort i forenklet form. På tegningen viser: fig. 1 et længdesnit gennem en vandudskiller, fig. 2 et tværsnit efter linien A-A i fig. 1, j0 fig. 3 ledeskovle i større målestok, fig. 4 den i fig. 3 viste enkelthed C, fig. 5 den i fig. 1 viste enkelthed B, fig. 6 et delbillede set i retningen E i fig. 3, og fig. 7 et delvis snit efter linien D-D i fig. 3.

I tegningens figurer er ens dele forsynede med samme hen-lb visningstal. Arbejdsmediets strømningsretninger er vist med pile. Dele, såsom afstivningsribber og understøtningselementer, som ikke er væsentlige for opfindelsen, samt selve anbringelsen af vandudskiTieren i dampturbineanlægget, er ikke vist. Sædvanligvis er sådanne vand-2Q udskillere anbragte mellem nukleare dampturbiners høj- og lavtryksdele.

Arbejdsmediet, i det foreliggende tilfælde fugtig damp, strømmer over en vandret anbragt damptilgangsledning 5 ind i den i fig. 1 viste vandudskiller og forlader denne i lodret retning opad gennem en dampafgangsledning 6. Vandudskilleren består i det væ-25 sentlige af et knærør 1, i hvis bøjningsplan der er anbragt en række hule ledeskovle 3. Skovlene anbringes på kendt måde ensartet i række ud for hinanden på tværs over det gennemstrømmede tværsnit. Skovlene har et strømningsgunstigt skovl profil og er udformede til en afbøjning 3Q på 90°. Knærøret omgives af et udvendigt hus 2, i hvis dybeste del der er anbragt en vandudløbsstuds 9. De hule ledeskovle er ved skovlmidten og nær afstrømningskanterne ved deres konkave side forsynede med åbninger 4 (fig. 3) til bortsugning af det på skovlene udskilte vand. Åbningerne 4 er over skovlenes hule indre rum forbundne med __ mellemrummet 20 mellem det udvendige hus 2 og knærøret 1. Hertil er b enderne af skovlene 3, der rager ind i mellemrummet 20, åbne, således som det ses i fig. 7.

Mellemrummet 20 er udformet på en sådan måde, at der som følge af tyngdekraften sker en adskillelse af den flydende fase fra den dampformede fase af den bortsugede vand-dampblånding. Det til 3

DK 154732 B

bortsugning af vandet nødvendige relative undertryk i skovlenes hule indre rum og i mellemrummet 20 opnås ved, at en afgangsdampstuds 10 er forbundet med et hertil egnet sted med mindre tryk i damptur-5 bineanlægget. Det nødvendige trykfald mellem strømningskanalen 21 og mellemrummet 20 kan på grund af dets afhængighed af alt for mange parametre ikke anføres her, men kan uden videre bestemmes af en fagmand. Afgangsdampstudsen 10, over hvilken den fra det bortsugede vand udskilte dampandel, bortføres, er i modsætning til vandaf-jQ løbsstudsen 9 anbragt så højt som muligt på det udvendige hus 2.

I fig. 2 ses et tværsnit gennem vandudskilleren i dennes bøjningsplan. Den planparallelle anbringelse af knærøret l's sidevægge Γ muliggør en enkel udførelse af ledeskovl registeret med lige lange ledeskovle 3.

Af strømnings- og fremstillingstekniske grunde er strøm-lb ningstværsnittet firkantet i området ved ledeskovlene. Af denne grund er der til tilpasning af strømningstværsnittet anbragt overgangsstykker 7 og 8.

Den fugtige damp strømmer gennem overgangsstykket 7, i 20 hvilken strømningstværsnittet fra en sædvanligvis rund form går over i en firkantet form og strømmer derefter ind i knærøret 1, hvor den af ledeskovlene 3 afbøjes opad. Som følge af ændringen af strømningsretningen udskilles den fugtige dampstrøms vanddråber på grund af centrifugal kræfterne på den konkave skovi overflade. Dampstrømmen, som nu er undergået en væsentlig tørring, forlader derefter vandudskille-ren gennem overgangsstykket 8, i hvilket strømningstværsnittet fra den firkantede form går over i den runde form, og strømmer derpå gennem dampafstrømningsledningen 6 i retning mod dampturbinen.

Fig. 3 viser et tværsnit gennem to ledeskovle 3 med den tilstødende sidevæg 1' af knærøret 1. Den konkave side af ledeskovlene 3 er ved to steder, nemlig tilnærmelsesvis ved skovlmidten og nær afstrømningskanten, forsynet med udsugningsåbninger 4. Ved åbningerne 4 drejer det sig om runde boringer, der er anbragte tæt ved siden af hinanden over hele skovllængden, og således danner en række (fig. 6).

Disse rækker af åbninger 4 er hver forsynede med et dækbånd 3 5 11, der strækker sig over hele rækken. Dækbåndet 11 har i åbningerne 4's plan og, set i strømretningen, foran disse åbninger 4 en afstand fra skovi overfladen. Dækbåndet 11 er, set i strømningsretningen, bag åbningerne 4, f.eks. ved svejsning, vandtæt forbundet med skovloverfladen.

4

DK 154732 B

Dækbåndet 11 har flere over dets længde ensartet fordelte udstansede huller med en mod skovloverfladen udragende kant 1Γ. Denne kant sikrer afstanden mellem dækbåndet 11 og den konkave side af ^ ledeskovlen 3 og egner sig desuden som punktsvejsested 12 til fastgørelsen af dækbåndet 11 på skovlen 3 (fig. 4 og 6). I skovlens indre er der ved den konkave skovlside neden under de udsugningsåbninger, der befinder sig skovlmidten, anbragt en ledeplade 13. Denne ledeplade 13 forhindrer en kollision mellem de fra den midterste og den bageste skovldel udsugede vandstrømme. Den på den konkave skovlside dannede vandfilm strømmer som følge af afstrygningsvirkningen i dampens strømningsretning ind i spalten mellem dækbåndet 11 og ledeskovlen 3 og samler sig der. Dækbåndets indstrømningskant er profileret for at opnå optimale indstrømningsbetingelser for vandet og for at frembyde mindst mulig modstand for hovedstrømningen. Som det lo ses i fig. 4, er kanten skærpet i det foreliggende tilfælde. Det kan ikke undgås, at der sammen med vandet, der udsuges gennem åbningerne 4, også bortledes en bestemt mængde damp. Denne såkaldte transportdamp bliver i mellemrummet 20 skilt fra vandet og samlet i den øverste del af mellemrummet 20, hvorfra den føres bort gennem afgangsdampstudsen 10 og fortrinsvis atter anvendes i en regenerativ forvarmer.

I knærøret l's indre opstår der under indflydelsen af grænselaget ved sidevæggene 1' i nærheden af skovlenes fastgørelsessteder ved enderne trykgradienter og dermed hastighedskomposanter på tværs af hovedstrømningsretningen i vandfilmen. Det vand, der som 25 følge af sekundærstrømningen, samles i hjørnerne mellem den konkave skovi overflade og sidevæggene, danner en lokal fortykkelse af vandfilmen. Dette medfører fare for, at dette vand medrives af dampstrømmen.

For også at udskille dette vand, udformes der i sidevæggene 1' åbninger, der er åbne mod mellemrummet 20. Disse åbninger befinder sig umiddelbart oven over den konkave skovlside og følger i deres form skovl formen, d.v.s. at de ligeledes følger konturen af dækbåndene 11, således som det ses i fig. 3.

Af fremstil! i ngstekn i ske grunde har det vist sig at være 35 fordelagtigt, dersom disse sideåbninger, der i deres udstrækning, set i strømningsretningen, tilnærmelsesvis strækker sig fra skovlspidsen til skovl afstrømningskanten, opdeles i flere egentlige sidespalter 14 ved hjælp af ribber 22. Skovlenes konkave væg kan ved svejsning forbindes med sidevæggen Γ ved ribberne.

5

DK 154732 B

Som det ses i fig. 7 og er skematisk vist i fig. 2, udsuges vand, der samler sig i hjørnerne, gennem disse sidespalter 14. Dette vand bliver sammen med det fra skovlenes indre udsugede vand opsamlet _ i den dybeste del af mellemrummet 20 og bortledes gennem vandafløbs-

O

studsen 9.

I strømningskanalen 21 er der, set i strømningsretningen, foran ledeskovlene 3 anbragt en vandstrømningsudskiller, der i det væsentlige består af en radial spalte 19 og en dækplade 15.

Denne såkaldte forudskiller, der er anbragt mellem indgangsoverstykket 7 og knærøret 1 og er vist som en detalje B i fig.

1, er anskuel i ggjort i fig. 5. Radial spalten 19 overlappes over hele strømningskanalens omkreds af en dækplade 15, der rager ind i strømningskanalen 21. Dækpladen 15 er, set i strømningsretningen, bag spalten 14 forbundet damptæt, f.eks. ved svejsning, med knærøret 1.

15

Denne forudskiller sikrer udskillelsen af det på indstrømningsovergangsstykket 7's vægge strømmende vand og bevirker derved en ensartet bestrygning og dermed fugtighedsfordeling over de i strøm ningsretningen påfølgende ledeskovle 3.

For at opnå en ensartet afstand mellem dækpladen 15 og indstrømningsovergangsstykket 7 centreres overgangsstykket 7 i forhold til knærøret 1 under monteringen. Hertil sammensvejses centreringsrør 18, over hvilke overgangsstykket 7's flange 16 er forskydeligt anbragt, med knærøret l7s flange 17. På denne måde er der opnået en 2^ forbindelse, der kan kompensere for aksial udvidelse af knærøret l's vandrette del.

Foruden den viste og beskrevne vandudskiller er naturligvis mange andre afbøjningsvarianter tænkelige, der dog alle indrettes på analog måde. De nævnte varianter adskiller sig kun fra hinanden ved anbringelsen af vandudløbsstudsen og afgangsdampstudsen, idet dog

ύ U

vandudløbsstudsen altid anbringes i den dybeste del og afgangsdampstudsen i den øverste del af mellemrummet 20.

Naturligvis omfatter opfindelsen også knærør med et hvilket som helst ønsket tværsnit og med en knæbøjning, der kan være større eller mindre end de viste 90°. Endvidere er udførelser tænkelige, ved 35 hvilke der i et knærør er anbragt flere rækker ledeskovle. Også antallet af åbningsrækker pr. skovl afhænger naturligvis af optimeringen.

Apparatets udskillelsesgrad defineres ved vandindholdet i den fugtige damp efter og foran vandudskilleren. Apparatets økonomi 6

DK 154732 B

defineres som forholdet mellem den udskilte vandmængde og transport-dampmængden.

Udsugningsåbningerne 4, dækpladen 15's henholdsvis dækbåndet ^ 11's afstand fra den tilstødende væg og spalten 14 henholdsvis 19 dimensioneres på grundlag af disse overvejelser, hvorunder det tilstræbes med minimal mængde transportdamp at afvande ethvert sted langs skovlene og væggene ensartet. Det vil forstås, at transportdampen og det udskilte vand kan føres tilbage til anlæggets damp-10 vand-kredsløb, idet de hertil bestemte tilslutningssteder vælges med et minimalt varmetab som kriterium.

15 20 25 30 35

Claims (4)

1. Vandudskiller til et dampturbineanlæg og i det væsentlige bestående af et mellem en tilgangsledning (5) og en afgangsledning (6) anbragt knærør (1), der i sit bøjningsplan har et antal på række ud for hinanden anbragte ledeskovle (3), der har krumt tværsnitsprofil og jq ved deres konkave side har åbninger (4), og hvis indre rum er forbundet med et mellemrum (20), der omgiver knærøret og er forbundet med en zone med lavere tryk i anlægget, kendetegnet ved, at åbningerne (4) er rækkevis anbragte boringer og er forsynede med et dækbånd (11), der strækker sig hen over hele rækken af åbninger (4) i 15 åbningernes plan og, set i strømningsretningen, foran åbningerne har en afstand fra overfladen af ledeskovlen og er forbundet damptæt med ledeskovlens overflade bag åbningerne (4).

2. Vandudskiller ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dækbåndet (11) er profileret ved dets tilgangsside.

3. Vandudskiller ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der ved ledeskovlenes (3) forbindelsessteder med knærørets (1) sidevægge (Γ) er anbragt flere sidespalter (14) i sidevæggene (1') umiddelbart oven over den konkave skovl side.

4. Vandudskiller ifølge et hvilket som helst af de CD foregående krav, kendetegnet ved, at der i knærørets vægge, set i strømningsretningen, foran ledeskovlene (3) er anbragt en gennemgående spalte (19), der overlappes af en dækplade (15), der rager ind i strømningskanalen (21), og at dækpladen (15) set i strømningsretningen er forbundet damptæt med knærøret foran spalten (14). OU 35 t