ES2302555T3 - Turbina de vapor y procedimiento para hacer funcionar una turbina de vapor. - Google Patents
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Abstract
Turbina de vapor (1) con una carcasa exterior (2) y una carcasa interior (3), en donde la carcasa exterior (2) y la carcasa interior (3) presentan un canal de alimentación de vapor fresco (10), en donde está dispuesto un rotor (5), que presenta un émbolo compensador de empuje (4) y comprende varios álabes de paleta (7), montado de forma giratoria dentro de la carcasa interior (3), y la carcasa interior (3) presenta varios álabes guía (8) que están dispuestos de tal modo, que a lo largo de una dirección de flujo (11) está formado un canal de flujo (9) con varias etapas de álabe, que presentan en cada caso una fila de álabes de paleta (7) y una fila de álabes guía (8), en donde la carcasa interior (3) presenta una unión (14, 15, 16), que está configurada como tubo comunicante entre el canal de flujo (9) después de una etapa de álabes y una antecámara de émbolo compensador de empuje (12) entre el émbolo compensador de empuje (4) del rotor (5) y la carcasa interior (3), caracterizada porque la carcasa interior (3) presenta un canal de retroalimentación en cruz (20), que está configurado como tubo comunicante entre una cámara estanca (18) entre el rotor (5) y la carcasa interior (3) y una cámara de afluencia (26) en el canal de flujo (9) dispuesta después de una etapa de álabes.
Description
Turbina de vapor y procedimiento para hacer
funcionar una turbina de vapor.
La invención se refiere a una turbina de vapor
con una carcasa exterior y una carcasa interior, en donde la
carcasa exterior y la carcasa interior presentan un canal de
alimentación de vapor fresco, en donde está dispuesto un rotor, que
presenta un émbolo compensador de empuje y comprende varios álabes
de paleta, montado de forma giratoria dentro de la carcasa
interior, y la carcasa interior presenta varios álabes guía que
están dispuestos de tal modo, que a lo largo de una dirección de
flujo está formado un canal de flujo con varias etapas de álabe,
que presentan en cada caso una fila de álabes de paleta y una fila
de álabes guía.
La invención se refiere asimismo a un
procedimiento para hacer funcionar una turbina de vapor con una
carcasa exterior y una carcasa interior, en donde la carcasa
exterior y la carcasa interior presentan un canal de alimentación
de vapor fresco, en donde está dispuesto un rotor, que presenta un
émbolo compensador de empuje y comprende varios álabes de paleta,
montado de forma giratoria dentro de la carcasa interior, y sobre la
carcasa interior están dispuestos varios álabes de paleta de tal
modo, que se forma un canal de flujo a lo largo de una dirección de
flujo con varias etapas de álabe, que presentan en cada caso una
fila de álabes de paleta y una fila de álabes guía, a través del
cual fluye en funcionamiento un vapor.
Por una turbina de vapor en el sentido de la
presente solicitud se entiende cada turbina o turbina parcial, por
la que fluye un medio de trabajo en forma de vapor. A diferencia de
esto fluye a través de las turbinas de gas con gas y/o aire como
medio de trabajo, que sin embargo está sometido a condiciones de
temperatura y presión completamente diferentes que el vapor en una
turbina de vapor. Al contrario que en las turbinas de gas, en las
turbinas de vapor presenta por ejemplo el medio de trabajo que
afluye a una turbina parcial con la temperatura máxima al mismo
tiempo la presión máxima. Un sistema de refrigeración abierto, que
está abierto hacia el canal de flujo, puede materializarse en
turbinas de gas también sin alimentación de refrigerante externa a
la turbina parcial. Para una turbina de vapor debería estar prevista
una alimentación externa para refrigerante. El estado de la técnica
con relación a turbinas de gas no puede utilizarse, ya por ese
motivo, para evaluar el objeto presente de la solicitud.
Una turbina de vapor comprende normalmente un
rotor ocupado por álabes y montado de forma giratoria, que está
dispuesto dentro de una carcasa o envuelta de carcasa. Al fluir a
través de la cámara interior formada por la envuelta de carcasa del
canal de flujo un vapor calentado y sometido a presión se hace girar
el rotor, a través de los álabes, mediante el vapor. Los álabes del
rotor se designan también como álabes de paleta. De la carcasa
interior están suspendidos además, normalmente, álabes guía
estacionarios, que engranan a lo largo de una dilatación axial del
cuerpo en las cámaras intermedias de los álabes de rotor. Un álabe
guía está sujetado normalmente, en un primer punto, a lo largo de
un lado interior de la carcasa de turbina de vapor. Con ello forma
normalmente parte de una fila de álabes guía, que comprende varios
álabes guía que están dispuestos a lo largo de un perímetro
interior en el lado interior de la carcasa de turbina de vapor. Con
ello cada álabe guía está dirigido con su hoja de álabe radialmente
hacia el interior. Una fila de álabes guía en el citado primer
punto, a lo largo de la dilatación axial, se designa también como
rejilla o corona de álabes guía. Normalmente están conectadas
consecutivamente varias filas de álabes guía. De forma
correspondiente está sujetado en un segundo punto, a lo largo de la
dilatación axial detrás del primer punto, un segundo álabe
adicional a lo largo del lado interior de la carcasa de turbina de
vapor. Una pareja de una fila de álabes guía y una fila de álabes
de paleta se designan también como etapa de álabe.
La envuelta de carcasa de una turbina de vapor
de este tipo puede estar formada por varios segmentos de carcasa.
Por la envuelta de carcasa de la turbina de vapor debe entenderse en
especial la pieza constructiva estacionaria de una turbina de vapor
o de una turbina parcial, que presenta a lo largo de la dirección
longitudinal de la turbina de vapor una cámara interior en forma de
un canal de flujo, que está previsto para que fluya a través suyo
el medio de trabajo en forma de vapor. Este puede ser, según la
clase de turbina de vapor, una carcasa interior y/o un soporte de
álabes guía. Sin embargo, también puede estar prevista una carcasa
de turbina que no presente ninguna carcasa interior o ningún
soporte de álabes guía.
Por motivos del grado de eficacia puede ser
deseable el diseño de una turbina de vapor de este tipo para los
llamados "parámetros de vapor altos", es decir, en especial
presiones de vapor elevadas y/o temperaturas de vapor elevadas.
Evidentemente no es posible de forma ilimitada, en especial, un
aumento de temperatura por motivos técnicos de material. Para hacer
posible con ello un funcionamiento seguro de la turbina de vapor,
incluso en el caso de temperaturas especialmente elevadas, puede ser
deseable por tanto una refrigeración de piezas constructivas o
componentes aislados. Las piezas constructivas están limitadas
precisamente en su resistencia a la temperatura. Sin una
refrigeración eficiente se necesitarían, en el caso de temperaturas
ascendentes, materiales bastante más caros (por ejemplo aleaciones
con base de níquel).
En el caso de los métodos de refrigeración
conocidos hasta ahora, en especial para un cuerpo de turbina de
vapor en forma de una carcasa de turbina de vapor o de un rotor,
debe distinguirse entre una refrigeración activa y una
refrigeración pasiva. En el caso de una refrigeración activa se
produce una refrigeración mediante un cuerpo de turbina de vapor
por separado, es decir, adicionalmente al refrigerante alimentado al
medio de trabajo. Por el contrario se produce una refrigeración
pasiva exclusivamente mediante un guiado o uso adecuado del medio
de trabajo. Hasta ahora se han refrigerado con preferencia
pasivamente los cuerpos de turbina de vapor.
De este modo se conoce del documento DE 34 21
067 C2 hacer circular por la carcasa interior de una turbina de
vapor un vapor refrigerado, ya expandido. Sin embargo, esto tiene el
inconveniente de que tiene que mantenerse limitada una diferencia
de temperatura a través de la pared de carcasa interior, ya que en
caso contrario la carcasa interior se deformaría térmicamente en
exceso en el caso de una diferencia de temperatura excesivamente
grande. Aunque en el caso de un flujo por la carcasa interior se
produce una evacuación de calor, la evacuación de calor se produce
relativamente alejada del punto de la alimentación de calor. Una
evacuación de calor muy próxima a la alimentación de calor no se ha
materializado hasta ahora en una medida suficiente. Una
refrigeración pasiva adicional puede conseguirse mediante una
configuración adecuada de la expansión del medio de trabajo en una
llamada etapa diagonal. Sin embargo, por medio de esto sólo puede
conseguirse una acción refrigerante muy limitada para la
carcasa.
En el documento US 6,102,654 se describe una
refrigeración activa de componentes aislados dentro de una carcasa
de turbina de vapor, en donde está limitada la refrigeración a la
región de afluencia del medio de trabajo caliente. Una parte del
refrigerante se añade mezclando al medio de trabajo. La
refrigeración debe alcanzarse con ello mediante una afluencia de
los componentes a refrigerar.
De los componentes WO 97/49901 y WO 97/49900 se
conoce aplicar un medio a una corona de álabes guía aislada para
apantallar regiones de rotor aisladas, selectivamente, mediante un
canal radial aparte en el rotor alimentado desde una cavidad
central. Para esto se añade mezclando el medio a través del canal al
medio de trabajo y se insufla selectivamente hacia la corona de
álabes guía. Sin embargo, en el caso del taladro hueco central
previsto para ello deben tenerse en cuenta mayores tensiones de
fuerza centrífuga, lo que representa un notable inconveniente en
diseño y funcionamiento.
En el documento US-A 3,614,255
se hace patente una turbina de vapor con un émbolo compensador, en
donde hacia el émbolo compensador se insufla vapor, que fluye desde
un conducto que desemboca en el canal de flujo después de una fila
de álabes.
En el documento US-A 4,661,043
se hace patente una turbina de vapor de un solo flujo con un émbolo
compensador, en donde se refrigera el émbolo compensador.
En el documento US-A 2,796,231
se hace patente una turbina de vapor de un solo flujo con un émbolo
compensador, a la que se insufla vapor refrigerante a través de un
conducto dispuesto en la carcasa interior.
En el documento EP 1 154 123 se describe una
posibilidad de extracción y guiado de un refrigerante desde otras
regiones de un sistema de vapor y la alimentación del refrigerante
en la región de afluencia del medio de trabajo.
Para conseguir elevados grados de eficacia
durante la generación de corriente con combustibles fósiles existe
la necesidad, en el caso de una turbina, de utilizar parámetros de
turbina superiores, es decir presiones y temperaturas superiores,
más usualmente que hasta ahora. En el caso de turbinas de vapor de
alta temperatura están previstas, en el caso de vapor como medio de
trabajo, temperaturas en parte muy superiores a 500ºC, en especial
superiores a 540ºC. Estos parámetros de vapor para turbinas de vapor
de alta temperatura se indican en detalle en el artículo "Nuevos
conceptos de turbina de vapor para mayores parámetros de entrada y
álabes finales más largos" de H.G. Neft y G. Franconville en la
revista VGB Kraftwerkstechnik, nº 73 (1993), cuaderno 5. El
contenido de publicación de patente del artículo se incluye con ello
en la descripción de esta solicitud, para indicar diferentes
ejecuciones de una turbina de vapor de alta temperatura. En especial
se citan ejemplos de parámetros de vapor superiores para turbinas
de vapor de alta temperatura en la figura 13 del artículo. En el
citado artículo se propone, para mejorar la refrigeración de una
carcasa de turbina de vapor de alta temperatura, una alimentación
de vapor de refrigeración y conducción ulterior del vapor de
refrigeración a través de la primera fila de álabes guía. De este
modo es cierto que se apronta una refrigeración activa. Sin
embargo, ésta está limitada a la región de flujo principal del medio
de trabajo y precisa todavía de mejoras.
Todos los procedimientos de refrigeración
conocidos hasta ahora para una carcasa de turbina de vapor prevén
por lo tanto, siempre que se trate realmente de procedimientos de
refrigeración activos, en cualquier caso un insuflado específico
hacia una parte de turbina aparte y a refrigerar y están limitados a
la región de afluencia del medio de trabajo, en cualquier caso
incluyendo la corona de álabes guía. Esto puede conducir, en el
caso de cargar turbinas de vapor usuales con parámetros de vapor
superiores, a una mayor carga térmica que actúa sobre toda la
turbina, que sólo podría reducirse de forma insuficiente mediante
una refrigeración usual anteriormente descrita de la carcasa. Las
turbinas de vapor, que para obtener grados de eficacia superiores
trabajan fundamentalmente con parámetros de vapor superiores,
precisan una mejor refrigeración, en especial de la carcasa y/o del
rotor, para reducir en medida suficiente una carga térmica superior
de la turbina de vapor. Con ello existe el problema de que al
utilizar materiales de turbina hasta ahora usuales, el esfuerzo
creciente sufrido por el cuerpo de turbina de vapor a causa de
parámetros de vapor superiores, por ejemplo conforme al artículo
"Neft", puede conducir a una carga térmica desventajosa sobre
la turbina de vapor. Con la consecuencia de que ya no es casi
posible hacer funcionar esta turbina de vapor.
Es deseable una refrigeración efectiva en el
caso de un componente de turbina de vapor, en especial para una
turbina de vapor que funcione en el margen de temperaturas
elevadas.
En este punto se aplica la invención, cuya tarea
es una turbina de vapor y un procedimiento para su producción, en
los que la propia turbina de vapor se refrigera con especial
efectividad en el margen de temperaturas elevadas.
Con relación a la turbina de vapor, esta tarea
es resuelta con una turbina de vapor citada al comienzo con una
carcasa exterior y una carcasa interior, en donde la carcasa
exterior y la carcasa interior presentan un canal de alimentación
de vapor fresco, en donde está dispuesto un rotor, que presenta un
émbolo compensador de empuje y comprende varios álabes de paleta,
montados de forma giratoria dentro de la carcasa interior, y la
carcasa interior presenta varios álabes guía que están dispuestos de
tal modo, que a lo largo de una dirección de flujo está formado un
canal de flujo con varias etapas de álabe, que presentan en cada
caso una fila de álabes de paleta y una fila de álabes guía, en
donde la carcasa interior presenta una unión, que está configurada
como tubo comunicante entre el canal de flujo después de una etapa
de álabes y una antecámara de émbolo compensador de empuje entre el
émbolo compensador de empuje del rotor y de la carcasa interior, en
donde la carcasa interior presenta un canal de retroalimentación en
cruz, que está configurado como tubo comunicante entre una cámara
estanca entre el rotor y la carcasa interior y una cámara de
afluencia en el canal de flujo dispuesta después de una etapa de
álabes, y en donde el canal de retroalimentación en cruz está
configurado alejándose de la cámara estanca fundamentalmente en
ángulo recto respecto a la dirección de flujo, después de un desvío
fundamentalmente en paralelo a la dirección de flujo y después de un
segundo desvío fundamentalmente en ángulo recto respecto a la
dirección de flujo.
En una configuración ventajosa la unión
comprende un canal de retroalimentación, que está configurado como
tubo comunicante entre una cámara entre carcasa interior y carcasa
exterior y el canal de flujo después de una etapa de álabes. La
unión comprende aparte de esto en una configuración ventajosa un
canal de alimentación, que está configurado como un tubo
comunicante entre la cámara entre la carcasa interior y la carcasa
exterior y una antecámara de émbolo compensador de empuje entre el
émbolo compensador de empuje del rotor y de la carcasa interior.
La invención se basa en el reconocimiento de que
el medio de fluencia, aquí vapor, puede extraerse después de un
número determinado de etapas de turbina y este vapor expandido y
enfriado puede introducirse en una antecámara de émbolo compensador
de empuje. La invención se basa en la idea de que para turbinas de
vapor, que están diseñadas para parámetros de vapor máximos, es
importante diseñar tanto el rotor contra temperaturas elevadas como
partes de carcasa, como la carcasa interior o la carcasa exterior y
su enroscado para temperaturas y presiones elevadas.
Con la retroalimentación del vapor enfriado y
expandido en la cámara entre la carcasa interior y la carcasa
exterior sufren una temperatura menor el lado exterior de la carcasa
interior, su enroscado y el lado interior de la carcasa exterior.
De este modo puede utilizarse materiales diferentes y dado el caso
más económicos para la carcasa exterior y para su enroscado. Es
igualmente imaginable que la carcasa exterior pueda ejecutarse más
estrecha. El canal de retroalimentación y el canal de alimentación
están configurados con ello de tal modo, que en lugar desde el
canal de flujo el vapor fluye hacia la antecámara de émbolo
compensador de empuje.
En una configuración ventajosa la antecámara de
émbolo compensador de empuje está dispuesta en una dirección axial
entre el émbolo compensador de empuje y la carcasa interior. De este
modo el vapor que fluye hacia la antecámara de émbolo compensador
de empuje cumple por un lado la tarea de ejercer una fuerza para
compensar el empuje y, por otro lado, una refrigeración del émbolo
compensador de empuje que, en especial en turbinas parciales de
alta presión, está especialmente cargado térmicamente.
En una configuración ventajosa se configuran el
canal de retroalimentación y el canal de alimentación
fundamentalmente en perpendicular respecto a la dirección de flujo
en la carcasa interior. La cámara entre la carcasa interior y la
carcasa exterior está configurada aquí para unir el canal de
retroalimentación al canal de alimentación. Para esta disposición
son esenciales aspectos de técnica de fabricación. Aparte de esto se
evitan variaciones de orientación verticales del eje de carcasa
respecto al de turbina, ya que mediante el flujo forzado conseguido
a través de la cámara entre la carcasa interior y la exterior se
evita una configuración incontrolada de estratificaciones de
temperatura, ligada a la convección natural, sobre las carcasas.
Un vapor fresco insuflado hacia la turbina de
vapor fluye en su mayor parte a través del canal de flujo. Una
pequeña parte del vapor fresco no fluye a través del canal de flujo,
sino a través de una cámara estanca que está dispuesta entre el
rotor y la carcasa interior. Esta parte del vapor se designa también
como vapor de fuga y conduce a una pérdida de grado de eficacia de
la turbina de vapor. Este vapor de fuga, que presenta
aproximadamente temperatura de vapor fresco y presión de vapor
fresco, carga térmicamente mucho el rotor y la carcasa interior en
la cámara estanca. Este vapor estanco caliente y sometido a alta
presión es dirigido a través del canal de retroalimentación en
cruz, hacia fuera de la cámara estanca, a través de la carcasa
interior de nuevo al canal de flujo después de una etapa de álabes y
se expande a continuación.
De este modo puede configurarse el canal de
retroalimentación en cruz de forma especialmente sencilla en cuanto
a técnica de fabricación, lo que reduce considerablemente los costes
de inversión.
En otra configuración ventajosa una entrada de
sobrecarga desemboca en la cámara de afluencia que conduce a través
de la carcasa exterior y de la carcasa interior. Durante el
funcionamiento de una turbina de vapor es completamente habitual
conducir durante un breve espacio de tiempo, a través de una entrada
de sobrecarga, vapor adicional hasta la turbina de vapor y, por
medio de esto, alcanzar una mayor potencia. Mediante el canal de
retroalimentación en cruz, que desemboca en la cámara de afluencia a
igual que la entrada de sobrecarga, se entrega adicionalmente vapor
que en total conduce a un aumento del grado de eficacia de la
turbina de vapor.
\newpage
El canal de retroalimentación está unido
ventajosamente al canal de flujo después de una etapa de álabes de
retroalimentación y el canal de retroalimentación en cruz está unido
al canal de flujo después de una etapa de álabes de
retroalimentación en cruz, en donde la etapa de álabes de
retroalimentación en cruz está dispuesta en la dirección de flujo
del canal de flujo después de una etapa de álabes de
retroalimentación.
La etapa de álabes de retroalimentación es en
especial la cuarta etapa de álabes y la etapa de álabes de
retroalimentación en cruz la quinta etapa de álabes. Según la forma
de ejecución de la turbina de vapor es también posible otra etapa
de álabes.
La tarea orientada hacia el procedimiento es
resuelta mediante un procedimiento para la producción de una
turbina de vapor con una carcasa exterior y una carcasa interior, en
donde la carcasa exterior y la carcasa interior presentan un canal
de alimentación de vapor fresco, en donde está dispuesto un rotor,
que presenta un émbolo compensador de empuje y comprende varios
álabes de paleta, montado de forma giratoria dentro de la carcasa
interior, y sobre la carcasa interior están dispuestos varios álabes
guía de tal modo, que a lo largo de una dirección de flujo está
configurado un canal de flujo con varias etapas de álabe, que
presentan en cada caso una fila de álabes de paleta y una fila de
álabes guía, a través del cual en funcionamiento fluye un vapor, en
donde el vapor fluye después de una etapa de álabes, a través de una
unión, hasta una antecámara de émbolo compensador de empuje situada
entre el émbolo compensador de empuje del rotor y la carcasa
interior.
En una configuración ventajosa el vapor fluye
después de la etapa de álabes, a través de un canal de
retroalimentación situado en la cacasa interior, hasta una cámara
entre la carcasa interior y la carcasa exterior y desde allí, a
través de un canal de alimentación situado en la carcasa interior,
hasta la antecámara de émbolo compensador de empuje situada entre
el émbolo compensador de empuje del rotor y la carcasa interior.
Las ventajas relacionadas con el procedimiento
se obtienen de forma correspondiente a las ventajas antes citadas,
referidas a la turbina de vapor.
Es especialmente ventajoso que con el vapor en
la antecámara de émbolo compensador de empuje se consiga una
compensación de empuje.
Las temperaturas de vapor fresco están situadas
ventajosamente entre 550ºC y 600ºC y la temperatura del vapor, que
fluye en el canal de retroalimentación, entre 520ºC y 550ºC. Es
además ventajoso que el vapor fluya en la entrada de sobrecarga con
temperaturas de entre 550ºC y 600ºC. Es igualmente ventajoso que el
vapor fluya en el canal de retroalimentación en cruz con
temperaturas entre 540ºC y 550ºC.
La invención se describe con más detalle con
base en dibujos esquemáticos de ejemplos de ejecución. Aquí
muestran:
la figura 1 una sección transversal a través de
una turbina de vapor conforme al estado de la técnica,
la figura 2 un corte parcial a través de una
turbina de vapor con una primera disposición.
En la figura 1 se representa una sección
transversal a través de una turbina de vapor 1 conforme al estado
de la técnica. La turbina de vapor 1 presenta una carcasa exterior 2
y una carcasa interior 3. La carcasa interior 3 y la carcasa
exterior 2 presentan un canal de alimentación de vapor fresco no
representado con más detalle. Dentro de la carcasa interior 3 está
dispuesto un rotor 5, montado de forma giratoria, que presenta un
émbolo compensador de empuje 4. Normalmente el rotor está
configurado con simetría de rotación alrededor de un eje de
rotación 6. El rotor 5 comprende varios álabes de paleta 7. La
carcasa interior 3 presenta varios álabes guía 8. Entre la carcasa
interior 3 y el rotor 5 está configurado un canal de flujo 9. Un
canal de flujo 9 comprende varias etapas de álabes, que están
configuradas en cada caso con una fila de álabes de paleta 7 y una
fila de álabes guía 8.
A través del canal de alimentación de vapor
fresco fluye vapor fresco hasta una abertura de afluencia 10 y
desde allí fluye en una dirección de flujo 11 a través del canal de
flujo 9, que discurre fundamentalmente en paralelo al eje de
rotación 6. El vapor fresco se expande y con ello se enfría. La
energía térmica se transforma aquí en energía de rotación. El rotor
5 se hace mover de forma giratoria y puede accionar un generador
para la generación de energía eléctrica.
Según el tipo de álabes de los álabes guía 8 y
álabes de paleta 7 se produce un empuje más o menos intenso del
rotor 5 en la dirección de flujo 11. Normalmente está configurado un
émbolo compensador de empuje 4 de tal modo, que está configurada
una antecámara de émbolo compensador de empuje 12. Mediante la
alimentación de vapor a la antecámara de émbolo compensador de
empuje 12 se produce una contrafuerza, que actúa en contra de una
fuerza de empuje 13.
En la figura 2 puede verse un corte parcial de
una turbina de vapor 1. En funcionamiento fluye vapor hasta la
cámara de entrada 10 a través del canal de alimentación de vapor
fresco no representado con más detalle. La alimentación de vapor
fresco se representa simbólicamente con la flecha 13. El vapor
fresco tiene usualmente valores de temperatura de hasta 600ºC y una
presión de hasta 258 bar. El vapor fresco fluye en la dirección de
flujo 11 a través del canal de flujo 9. Después de una etapa de
álabes el valor fluye a través de una unión 14, 15, 16, que está
configurada como un tubo comunicante entre el canal de flujo 9 y un
émbolo compensador de empuje 4 del rotor 5 y de la carcasa
interior 3.
interior 3.
El vapor fluye en especial a través de un canal
de retroalimentación 14, que está configurado como un tubo
comunicante entre una cámara 15 entre la carcasa interior 3 y la
carcasa exterior 2 y el canal de flujo 9 después de una etapa de
álabes, hasta la cámara 15 entre carcasa interior 3 y carcasa
exterior 2. El vapor situado en la cámara 15 entre carcasa interior
3 y carcasa exterior 2 presenta ahora una temperatura de alrededor
de 532ºC y una presión de alrededor de 176 bar. El vapor fluye a
través de un canal de alimentación 16, que está configurado como un
tubo comunicante entre la cámara 15 entre carcasa interior 3 y
carcasa exterior 2 y la antecámara de émbolo compensador de empuje
12 entre el ámbolo compensador de empuje 4 del rotor 5 y la carcasa
interior 3, hasta la antecámara de émbolo compensador de empuje
12.
En el ejemplo de ejecución representado en la
figura 2 la antecámara de émbolo compensador de empuje 12 está
dispuesta en una dirección axial 17 entre el émbolo compensador de
empuje 4 y la carcasa interior 3. Un vapor fresco que afluye a la
cámara 10 fluye en gran parte en la dirección de flujo 11 hasta el
canal de flujo 9. Una parte menor fluye como vapor de fuga hasta
una cámara estanca 18. El vapor de fuga fluye aquí fundamentalmente
en una contradirección 19. El vapor de fuga fluye a través de un
canal de retroalimentación en cruz 20, que está configurado como un
tubo comunicante entre la cámara estanca 18 entre el rotor 5 y la
carcasa 3 y una cámara de afluencia 26 dispuesta después de una
etapa de álabes en el canal de fluencia, hasta el canal de fluencia
9. El canal de retroalimentación en cruz 20 está configurado
alejándose de la cámara estanca 18 fundamentalmente en ángulo recto
respecto a la dirección de flujo 11, después de un desvío 21
fundamentalmente en paralelo a la dirección de flujo 11 y después
de un segundo desvío 22 fundamentalmente en ángulo recto respecto a
la dirección de flujo 11.
En una forma de ejecución alternativa pueden
estar configuradas la carcasa interior y la carcasa exterior con
una entrada de sobrecarga no representada con más detalle. En la
entrada de sobrecarga fluye vapor externo, que se simboliza
mediante la flecha 23.
En un ejemplo de ejecución preferido el canal de
retroalimentación 14 está unido al canal de flujo 9 después de una
etapa de álabes de retroalimentación 24 y el canal de
retroalimentación en cruz 20 está unido al canal de flujo 8 según
una etapa de álabes de retroalimentación en cruz 25. La etapa de
álabes de retroalimentación en cruz 25 está aquí dispuesta en la
dirección de flujo 11 del canal de flujo 9 después de la etapa de
álabes de retroalimentación 24.
En un ejemplo de ejecución especialmente
preferido, la etapa de álabes de retroalimentación 24 es la cuarta
etapa de álabes y la etapa de álabes de retroalimentación en cruz es
la quinta.
Claims (16)
1. Turbina de vapor (1) con una carcasa exterior
(2) y una carcasa interior (3), en donde la carcasa exterior (2) y
la carcasa interior (3) presentan un canal de alimentación de vapor
fresco (10), en donde está dispuesto un rotor (5), que presenta un
émbolo compensador de empuje (4) y comprende varios álabes de paleta
(7), montado de forma giratoria dentro de la carcasa interior (3),
y la carcasa interior (3) presenta varios álabes guía (8) que están
dispuestos de tal modo, que a lo largo de una dirección de flujo
(11) está formado un canal de flujo (9) con varias etapas de álabe,
que presentan en cada caso una fila de álabes de paleta (7) y una
fila de álabes guía (8), en donde la carcasa interior (3) presenta
una unión (14, 15, 16), que está configurada como tubo comunicante
entre el canal de flujo (9) después de una etapa de álabes y una
antecámara de émbolo compensador de empuje (12) entre el émbolo
compensador de empuje (4) del rotor (5) y la carcasa interior (3),
caracterizada porque la carcasa interior (3) presenta un
canal de retroalimentación en cruz (20), que está configurado como
tubo comunicante entre una cámara estanca (18) entre el rotor (5) y
la carcasa interior (3) y una cámara de afluencia (26) en el canal
de flujo (9) dispuesta después de una etapa de álabes.
2. Turbina de vapor (1) según la reivindicación
1, caracterizada porque la unión (14, 15, 16) comprende un
canal de retroalimentación (14), que está configurado como tubo
comunicante entre una cámara (15) entre carcasa interior (3) y
carcasa exterior (2) y el canal de flujo (9) después de una etapa de
álabes, y la unión comprende un canal de alimentación (16), que
está configurado como un tubo comunicante entre la cámara (15) entre
la carcasa interior (3) y la carcasa exterior (2) y una antecámara
de émbolo compensador de empuje (12) entre el émbolo compensador de
empuje (4) del rotor (5) y de la carcasa interior (3).
3. Turbina de vapor (1) según la reivindicación
1 ó 2, caracterizada porque la antecámara de émbolo
compensador de empuje (12) está dispuesta en una dirección axial
(17) entre el émbolo compensador de empuje (4) y la carcasa interior
(3).
4. Turbina de vapor (1) según la reivindicación
1, 2 ó 3, caracterizada porque se configuran el canal de
retroalimentación (14) y el canal de alimentación 816)
fundamentalmente en perpendicular respecto a la dirección de flujo
(11) en la carcasa interior (3), y la cámara (15) entre la carcasa
interior (3) y la carcasa exterior (2) está configurada para unir
el canal de retroalimentación (14) al canal de alimentación
(16).
5. Turbina de gas (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el canal de
retroalimentación en cruz (20) está configurado alejándose de la
cámara estanca (18) fundamentalmente en ángulo recto respecto a la
dirección de flujo (11), después de un desvío (21) fundamentalmente
en paralelo a la dirección de flujo (11) y después de un segundo
desvío (22) fundamentalmente en ángulo recto respecto a la dirección
de flujo (11).
6. Turbina de gas (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por una entrada de
sobrecarga (23) que desemboca en la cámara de afluencia (26) que
conduce a través de la carcasa exterior (2) y de la carcasa interior
(3).
7. Turbina de gas (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el canal de
retroalimetación (14) está unido al canal de flujo (9) después de
una etapa de álabes de retroalimentación (24) y el canal de
retroalimentación en cruz (20) está unido al canal de flujo (9)
después de una etapa de álabes de retroalimentación en cruz (25),
en donde la etapa de álabes de retroalimentación en cruz (25) está
dispuesta en la dirección de flujo (11) del canal de flujo (9)
después de la etapa de álabes de retroalimentación (24).
8. Turbina de vapor (1) según la reivindicación
7, caracterizada porque la etapa de álabes de
retroalimentación (24) es la cuarta etapa de álabes y la etapa de
álabes de retroalimentación en cruz (25) la quinta etapa de
álabes.
9. Procedimiento para hacer funcionar una
turbina de vapor (1) con una carcasa exterior (2) y una carcasa
interior (3), en donde la carcasa exterior (2) y la carcasa interior
(3) presentan un canal de alimentación de vapor fresco (10), en
donde está dispuesto un rotor (5), que presenta un émbolo
compensador de empuje (4) y comprende varios álabes de paleta (7),
montado de forma giratoria dentro de la carcasa interior (3), y
sobre la carcasa interior (3) están dispuestos varios álabes guía
(8) de tal modo, que a lo largo de una dirección de flujo (11) está
configurado un canal de flujo (9) con varias etapas de álabe, que
presentan en cada caso una fila de álabes de paleta (7) y una fila
de álabes guía (8), a través del cual en funcionamiento fluye un
vapor, en donde el vapor fluye después de una etapa de álabes, a
través de una unión (14, 15, 16), hasta una antecámara de émbolo
compensador de empuje (12) situada entre el émbolo compensador de
empuje (4) del rotor (5) y la carcasa interior (3),
caracterizado porque fluye un vapor situado en una cámara
estanca (18), situada entre el rotor (5) y la carcasa interior (3),
a través de un canal de retroalimentación en cruz (20) hasta una
cámara de afluencia (26) dispuesta después de una etapa de
álabes.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el vapor fluye después de la etapa de
álabes, a través de un canal de retroalimentación 814) situado en
la carcasa interior (3), hasta una cámara (15) entre la carcasa
interior (3) y la carcasa exterior (2) y desde allí, a través de un
canal de alimentación (16) situado en la carcasa interior (3),
hasta la antecámara de émbolo compensador de empuje (12) situada
entre el émbolo compensador de empuje (4) del rotor (5) y la
carcasa interior (3).
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque con el vapor en la antecámara de émbolo
compensador de empuje (12) se consigue una compensación de
empuje.
12. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque fluye un vapor de sobrecarga a través de
una entrada de sobrecarga (23) hasta la cámara de afluencia
(26).
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el vapor fluye
con temperaturas de valor fresco de entre 550ºC y 600ºC en el canal
de alimentación de vapor fresco (10).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el vapor fluye
con temperaturas de entre 520ºC y 550ºC en el canal de
retroalimentación (14).
15. Procedimiento según la reivindicación 12, 13
ó 14, caracterizado porque el vapor de sobrecarga fluye con
temperaturas de entre 550ºC y 600ºC en la entrada de sobrecarga
(23).
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque el vapor fluye
con temperaturas de entre 540ºC y 560ºC en el canal de
retroalimentación en cruz (20).
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