DE3826508C2 - Anordnung zur Lagerung einer axial fixierten Dampfturbine - Google Patents

Abstract

Für die Auflagerung einer axial zu fixierenden Niederdruckteilturbine einer Dampfturbogeneratoranlage ist an den beiden Stirnwänden (21) des Gehäuses (1) je ein Seitenführungselement (15) vorgesehen, bestehend aus einem gekröpften, hochkant stehenden Blech mit zwei zueinander parallelen Schenkeln, von denen einer an die Stirnwand (21) und der andere an einen im Fundament (2) verankerten Armierungskasten (20) angeschweißt ist. Zwei Axialfixierungselemente (10) an den beiden Längsseiten des Gehäuses (1) bilden eine axiale Fixierung für die Dampfturbogeneratoranlage.

Description

Bei aus mehreren Teilturbinen bestehenden Dampfturbinen ist es üblich, das Gehäuse des Niederdruckteiles gegen­ über den Grundplatten des gesamten Turbosatzes und dessen Fundament axial festzulegen. Vom festliegenden Nieder­ druckteil ausgehend müssen sich die Lagerböcke, ein gege­ benenfalls vorhandener weiterer Niederdruckteil, der Mit­ teldruckteil und der Hochdruckteil sowie der Generator über Gehäuseführungen, die unter der Wellenachse angeord­ net sind, wegen der beim An- und Abfahren und bei Lastän­ derungen auftretenden Wärmedehnungen in Längsrichtung frei ausdehnen können, wobei sich Gleitplatten auf den zugehörigen Grundplatten verschieben. Um mögliche Funda­ mentverformungen ausgleichen zu können, ist es bekannt, zwischen den in das Fundament eingegossenen Sohlplatten und den Gleitplatten Abstützelemente vorzusehen, die leicht herausgenommen werden können, wenn die Lagerböcke mit Hilfe von Abdrückschrauben angehoben werden, wodurch es möglich ist, die Höhenlage der Lagerböcke zu ändern. Dasselbe gilt für die Mittenführungskeile zwischen den Lagerböcken und den Grundplatten, so dass sich seitliche Fundamentverformungen ohne Abbau der Lagerböcke ausglei­ chen lassen.

Bei einer bekannten Bauart eines Turbogeneratorsatzes mit mehreren Teildampfturbinen ist zwischen einer Stirnseite der axial zu fixierenden Niederdruckteilturbine und dem ihr benachbarten Lagerbock eine Vertikalführung mittels Keil vorgesehen, welche zur seitlichen Festlegung des Au­ ssengehäuses sowie zum Einstellen der richtigen Höhenlage der Läuferachse gegenüber der Lagerachse des Lagerbocks dient. Diese Keilführung weist an der Stirnseite der Tur­ bine ein Paar paralleler, senkrechter Führungsleisten mit je einer, durch Schrauben verstellbaren Führungs­ schiene auf, zwischen denen ein Gleitstein geführt ist. Dieser ist Teil einer waagerechten Traverse, die mit ei­ nem zylindrischen Zapfen in eine Bohrung an der Stirnsei­ te des Lagerbocks spielfrei eingreift und mit ihren bei­ den Enden durch Schrauben fest mit dem Lagerbock verbun­ den ist.

Neben einer freien vertikalen Wärmeausdehnung des Nieder­ druckgehäuses gegenüber dem Lagerbock gestattet diese Art der Führung auch eine freie axiale Verschiebung des Nie­ derdruckgehäuses bei Erwärmung, da zwischen der Untersei­ te des genannten Gleitsteins und dem Grund der von Füh­ rungsleisten begrenzten Führungsnut ein genügend grosses Spiel dafür vorgesehen ist.

Als Nachteil der allgemein bekannten Bauart soll auch die Schwächung des sogenannten Querriegels durch den für die Vertikalführung erforderlichen Platz vermieden werden, wobei unter dem Querriegel ein zwischen der Gehäusestirn­ seite der Niederdruckteilturbine und der Sohlplatte des Lagerbocks vorhandener durchgehender Fundamentstreifen auf dem Niveau des Bodens der Kraftwerkshalle zu verste­ hen ist. Des weiteren sollen mit der Lagerung Gleitflä­ chen, wie sie bei der allgemein bekannten Bauart vorhan­ den sind, vermieden werden.

In der CH 591 043 A5 wird eine Anordnung zur Befestigung eines sich im Betrieb dehnenden horizontalachsigen Ma­ schinengehäuses auf einem Fundament beschrieben. Die Be­ festigungselemente sind als Speichen ausgeformt, die in einer durch die Achse des Maschinengehäuses gehenden Ebe­ ne oder in wenigstens einer zu dieser Ebene parallelen Ebene liegen. Die Befestigungsstellen der Speichen am Ma­ schinengehäuse sind gegenüber den Befestigungsstellen am Fundament in axialer Richtung des Maschinengehäuses ver­ setzt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Konstruktion mit einer geringeren Anzahl von Elementen zu schaffen, wobei der zeitraubende Einstellvorgang vermieden werden soll.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe gelöst durch eine An­ ordnung zur eine Wärmedehnung des Gehäuses zulassenden Lagerung einer axial fixierten Dampfturbine, insbesondere einer Niederdruckteildampfturbine einer Dampfturbogenera­ toranlage, die mit den anderen Anlageteilen mechanisch zusammenwirkt und an einer Stelle ihres Gehäuses mit dem Fundament der Anlage in Richtung der Turbinenachse unver­ schieblich starr verbunden ist, von welcher Stelle aus sich das genannte Gehäuse und die übrigen auf dem Funda­ ment axialverschieblich gelagerten Anlageteile im wesent­ lichen ungehindert in axialer Richtung ausdehnen können, so dass für die seitliche Fixierung des Gehäuses gegen­ über dem Fundament an den beiden Stirnwänden des Gehäuses Seitenführungselemente in Form hochkant stehender ge­ kröpfter Bleche mit einem ebenen Zwischenteil und je ei­ nem gegenüber diesem Zwischenteil abgewinkelten gehäuse­ festen Schenkel und einem fundamentfesten Schenkel vorge­ sehen sind, die dazu bestimmt sind, mit der jeweiligen Stirnwand bzw. einem gegenüber der betreffenden Stirnwand im Fundament verankerten Armierungskasten starr verbunden zu werden und dass für die axiale Fixierung der genannten Stelle des Gehäuses an den beiden Längsseiten des Gehäu­ ses spiegelbildlich zur senkrechten Symmetrieebene durch die Achse der Turbinenwelle mindestens je ein Axialfixie­ rungselement angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung schematisch wiedergegebenes Ausführungs­ beispiel näher beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 axonometrisch das Gehäuse eines Niederdruckteils mit den Elementen der erfindungsgemässen Lage­ rung,

Fig. 2 und 3 Auf- und Grundriss eines Axialfixierungselements der Lagerung,

Fig. 4 und 5 ein Seitenführungselement der Lagerung,

Fig. 6 die Verbindung eines Seitenführungselements mit einer Stirnwand eines Niederdruckteils,

Fig. 7 die Anordnung der Seitenführungselemente in Be­ zug auf den Niederdruckteil und das Fundament,

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Gehäuse des Nieder­ druckteils, die die Anordnung der Seitenfüh­ rungselemente am Gehäuse zeigt.

Die Fig. 1 zeigt schematisch das Gehäuse 1 des Nieder­ druckteils eines Dampfturbinenkraftwerks in Beziehung zum Fundament 2 der Anlage. Der Gehäuseunterteil 3 der Turbi­ ne liegt teilweise in einem Fundamentausschnitt 4, dessen Grundriss durch die Kanten 5 auf dem Niveau des Bodens der Maschinenhalle angedeutet ist. Zwischen dem Funda­ mentausschnitt 4 und den benachbarten Fundamentausschnit­ ten 6 und 7 der beidseits des Niederdruckteils angeordne­ ten Teile der Anlage, z. B. eines Mitteldruckteils und ei­ nes Generators, sind sich quer erstreckende Fundament­ streifen, sogenannte Querriegel 8, 9 erhalten, welche die nicht dargestellten Lagerböcke aufnehmen.

Zur Verbindung des Gehäuses 1 mit dem Fundament 2 dienen je ein Paar Axialfixierungselemente und Seitenführungs­ elemente. Die Axialfixierungselemente 10 haben die Form eines Winkelblechs und sind beidseits des Gehäuseunter­ teils 3 am Fixpunkt der Anlage vorgesehen, von dem aus sich axial nach beiden Seiten die Anlageteile beim Anfah­ ren, bei Laständerungen und beim Abstellen im wesentli­ chen unbehindert ausdehnen können. Der waagerechte Schen­ kel 11 dieses Winkelblechs ist an einer Längsrippe 12 des Gehäuses 1 angeschweisst, wogegen der senkrechte Schenkel 13 auf bekannte Weise in einem Armierungskasten 14 be­ kannter Bauart verankert ist (siehe hierzu die Fig. 2 und 3). In Fig. 1 sind die vorerwähnten Elemente 10 bis 14 nur auf einer Seite gezeichnet, auf der gegenüberliegen­ den Längsseite des Gehäuses ist die Anordnung dieser Ele­ mente spiegelbildlich gleich.

Die erwähnten, mit 15 bezeichneten Seitenführungselemente sind an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 vorgesehen und haben die Aufgabe, die vom Fixpunkt ausgehenden Wär­ medehnungen des Gehäuses 1 aufzunehmen, dabei aber gleichzeitig eine seitliche Fixierung des Gehäuses quer zur Turbinenachse zu bilden. Die Fig. 4 und 5 zeigen ein solches Seitenführungselement im Auf- bzw. Grundriss. Es handelt sich dabei um ein im eingebauten Zustand hochkant stehendes Blech mit einer aus dem Grundriss, Fig. 5, er­ sichtlichen schwachen Kröpfung und weist drei Abschnitte, nämlich einen gehäusefesten Schenkel 16, einen fundament­ festen Schenkel 17 und einen Mittelteil 18 auf. Sein ge­ häusefester Schenkel 16 ist, siehe Fig. 6, mit der Stirn­ wand 21 des Gehäuses 1 verbunden. Dazu ist in der Stirn­ wand 21 ein kreisrundes Loch 22 vorgesehen, dessen Rand von der Innenseite des Niederdruckgehäuses her mit dem Schenkel 16 durch eine Schweissnaht 23 verbunden wird. Der fundamentfeste Schenkel 17 wird, wie aus Fig. 4 her­ vorgeht, längs seiner drei freien Kanten durch eine Schweissnaht 24 mit einer Blechwand 25 eines Armierungs­ kastens 20 bekannter Bauart, siehe Fig. 1 und 7, verbun­ den. Die Fig. 8 zeigt in kleinem Massstab schematisch ei­ ne Draufsicht auf das Gehäuse 1 mit den an seinen beiden Stirnwänden 21 befestigten Seitenführungselementen 15.

Die Schlitze 19 im Mittelteil 18 des Seitenführungsele­ ments 15 verkleinern das Widerstandsmoment in vertikaler Richtung dieses Mittelteils quer zur Turbinenachse und erhöhen somit seine Elastizität. Ansonsten müsste der Mittelteil niedriger ausgeführt werden, was bei durchge­ hend gleicher Blechhöhe für die beiden Schenkel 16 und 17 weniger Platz für die runde Schweissnaht 23 am Loch 22 der Stirnwand 21 des Gehäuses 1 bzw. eine kürzere Schweissnaht am fundamentfesten Schenkel 17 und damit ei­ ne unter Umständen nicht ausreichende Festigkeit der Schweissverbindung zur Folge hätte.

Falls bei gleichbleibender axialer Steifigkeit eine grö­ ssere seitliche Elastizität der Axialfixierungselemente 10 quer zur Turbinenachse erhalten werden soll, so können anstelle eines einzigen Winkels zwei Winkel von entspre­ chend geringerer Wandstärke verwendet werden, die quer zur Turbinenachse parallel zueinander und mit geringem Abstand voneinander angebracht sind. Ihre waagerechten Schenkel sind, wie bei einem einzigen Winkel, an der Längsrippe 12 und ihre vertikalen Schenkel sind am be­ treffenden Armierungskasten 14 angeschweisst.

Die hier für eine Dampfturbinenanlage beschriebene Kon­ zeption der Lagerung ist in analoger Weise auch bei ande­ ren thermischen Maschinenanlagen mit voneinander räumlich getrennten, aber mechanisch zusammenwirkenden Anlagentei­ len anwendbar, z. B. bei Gasturbinenanlagen oder bei Appa­ raten und Anlagen für die chemische Verfahrenstechnik.

Claims (3)

1. Anordnung zur eine Wärmedehnung des Gehäuses (1) zu­ lassenden Lagerung einer axial fixierten Dampfturbine, insbesondere einer Niederdruckteildampfturbine einer Dampfturbogeneratoranlage, die mit den anderen Anla­ genteilen mechanisch zusammenwirkt und an einer Stelle ihres Gehäuses (1) mit dem Fundament (2) der Anlage in Richtung der Turbinenachse unverschieblich starr ver­ bunden ist, von welcher Stelle aus sich das genannte Gehäuse und die übrigen auf dem Fundament (2) axial­ verschieblich gelagerten Anlagenteile im wesentlichen ungehindert in axialer Richtung ausdehnen können, da­ durch gekennzeichnet, dass für die seitliche Fixierung des Gehäuses (1) gegenüber dem Fundament (2) an den beiden Stirnwänden (21) des Gehäuses (1) Seitenfüh­ rungselemente (15) in Form hochkant stehender gekröpf­ ter Bleche mit einem ebenen Zwischenteil (18) und je einem gegenüber diesem Zwischenteil (18) abgewinkelten gehäusefesten Schenkel (16) und einem fundamentfesten Schenkel (17) vorgesehen sind, die dazu bestimmt sind, mit der jeweiligen Stirnwand (21) bzw. einem gegenüber der betreffenden Stirnwand (21) im Fundament (2) ver­ ankerten Armierungskasten (20) starr verbunden zu wer­ den und dass für die axiale Fixierung der genannten Stelle des Gehäuses (1) an den beiden Längsseiten des Gehäuses (1) spiegelbildlich zur senkrechten Symme­ trieebene durch die Achse der Turbinenwelle mindestens je ein Axialfixierungselement (10) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfixierungselement (10) aus mindestens einem Winkelelement mit je einem waagerechten und ei­ nem senkrechten Schenkel (11) bzw. (13) besteht, wobei die waagerechten Schenkel (11) an der jeweiligen Längsseite des Gehäuses (1) und die senkrechten Schen­ kel (13) an einem im Fundament (2) verankerten Armie­ rungskasten (20) befestigt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelteil (18) der Seitenführungselemente (15) zur Erhöhung ihrer Elastizität horizontale Schlitze (19) vorgesehen sind, dass zur Verbindung der gehäusefesten Schenkel (16) der Seitenführungselemente (15) in den Stirnwänden (21) des Gehäuses (1) je ein Loch (22) vorhanden ist, dessen Rand mit dem betref­ fenden gehäusefesten Schenkel (16) verschweisst ist, dass die Axialführungselemente (10) aus je zwei quer zur Turbinenachse parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten Winkelelementen bestehen, de­ ren waagerechte Schenkel (11) an Längsrippen (12) be­ festigt sind, von denen je eine an den beiden Seiten­ wänden des Gehäuses (1) vorhanden ist, und dass die senkrechten Schenkel (13) dieser Winkelelemente an den Armierungskästen (20) befestigt sind.