DE569022C

DE569022C - Kondensationsdampfturbine fuer grosse Abdampfmengen

Info

Publication number: DE569022C
Application number: DE1930A0020330
Authority: DE
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1930-12-31
Filing date: 1930-12-31
Publication date: 1934-02-17
Also published as: FR728859A

Description

Die Hauptschwierigkeit beim Bau von Dampfturbinen großer Leistung mit Ausnutzung hoher Luftleeren besteht in der außerordentlich großen Mengenzunahme des Dampfes am Ende seiner Entspannung. Die Größe der Räder und Schaufehl ist durch die zulässigen Beanspruchungen begrenzt. Der Dampf muß diese Räder daher mit großer axialer Geschwindigkeit durchströmen, welche beträchtliche Austrittsverluste verursachen. Durch verschiedene Mittel ist bisher versucht worden, diese Verluste zu vermindern und die größtmögliche Leistung einer Turbine gegebener Drehzahl zu erhöhen.

Ein bekannter Weg ist in Abb. 1 dargestellt. Er besteht darin, daß man den Dampf in einer der letzten Stufen durch besondere ringförmige Trennwände in Teile zerlegt, die sich in verschiedenem Maße und aus einer Mehrzahl von Rädern unter Arbeitsleistung auf Kondensatordruck entspannen. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt in der umständlichen Anordnung der Leit- und Laufschaufeln 3 und 4, die im allgemeinen beidseitig der Trennringe verschiedene Querschnitte aufweisen.

Eine andere Art, die Austrittsverluste zu vermindern, besteht in der Aufteilung des Dampfstromes in verschiedene vollständig getrennte Flüsse, die unter Arbeitsleistung auf Kondensatordruck entspannt werden. Solche Turbinen bilden eine besondere Klasse hochwertiger, jedoch auch entsprechend teurer Turbinen (größere Baulänge usw.).

Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, um mit wesentlich einfacheren und billigeren Mitteln einen Teil der Dampfaustrittsverluste zu ersparen. Die Erfindung besteht darin, daß der abgezweigte Dampf strom (10 bis 30 0/0 der durch die Turbine strömenden Dampfmenge) auf dem Wege zum Abdampfraum durch eine öffnung abgeführt wird, deren Gesamtquerschnitt so bemessen ist, daß die abgezweigte Dampfmenge vom Druck der abzuführenden Menge auf den Druck des Abdampfes gedrosselt wird. Dieser Weg erscheint zunächst unwirtschaftlich. Es soll daher zunächst an Hand einer einfachen Rechnung der Nachweis der Wirtschaftlichkeit erbracht werden.

G sei die gesamte sekundliche Dampfmenge, (ß · G) sei die entnommene Dampfmenge, folglich (ι — a) G die noch durch die letzte Stufe fließende Dampf menge; A₀ sei das in der letzten Stufe verarbeitete Wärmegefälle; η sei der Wirkungsgrad der letzten Stufe. Durch die Dampfentnahme entsteht ein Leistungsausfall = 4,18 (ß«G) A₀ · η. Demgegenüber steht ein Leistungsgewinn durch Verminderung der Austrittsverluste, den wir folgendermaßen rechnen: Im sei der Austrittsverlust aus der letzten Stufe in Wärmeeinheiten pro Kilogramm durchströmenden Dampf. Er ist proportional dem Quadrat der

Austrittsgeschwindigkeit. Bei verminderter Dampfmenge ist daher der Austrittsverlust pro Kilogramm Dampf im Verhältnis der

Die Verluste in Kilowatt betragen somit Quadrate der Dampfmenge vermindert und beträgt somit (i —a)²ha.

ohne Entnahme 4,18'G-ha,

mit Entnahme 4,18 - (1 — a) G ■ (1 —- «)² ha = 4,18 G (1 — a)³ ha,

somit der Leistungsgewinn = 4,18 G · ha [1—(1 — a)³]. Ist z. B. G = 20 kg/Sek., a = 0,1, A₀ = 20 WE/kg, η = o,8, ha = 8 WE/kg, so beträgt der

Leistungsgewinn 4,185 · 20 · 8 (1 — ο,α.³) = i82 kW,

Leistungsausfall 4,18 · 0,1 · 20 · 20 · 0,8 = 134 - ,

Nettogewinn... = 48 kW.

Daraus folgt, daß die Abführung dieser Dampfmenge ohne Arbeitsleistung und Ausnutzung des WärmegefälLes eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ohne Aufwendung von besonderen Einrichtungen, wie Doppelbeschauflung oder besonderer ringförmiger Trenn,- und Führungswände innerhalb der Beschauflung, ergibt. Dies gilt für Dampfmengen von. 10 bis 30 o/_o der Gesamtmenge. Abb. 2 zeigt an einem Beispiel die Verwirklichung des Erfindungsgedankens. 1 stellt das Abdampfgehäuse einer Niederdruckturbine dar, 2 deren Läufer; 3 sind Leitschaufein, 4 Laufschaufeln; 5 ist ein Kanal, durch den der entnommene Dampf in das Abdampfgehäuse gelangt; 6 ist eine Drosselstelle, durch die die Entnahmemenge bestimmt wird; 7 ist ein leicht auswechselbarer oder auch verstellbarer Ring, mit dem man die Aus- . trittsöffnung verändern kann, um die Entnahme den jeweiligen Vakuumverhältnissen anzupassen. Die Leit- und Laufschaufeln unterscheiden sich von normalen Turbinenschaufeln höchstens durch ihre Winkelstellung. Sie können jedoch in genau gleicher Weise hergestellt werden.

In den üblichen Dampfturbinenbauarten arbeiten die langen Schaufeln der letzten Ent-Spannungsstufen ihrer Länge nach mit ungleichmäßiger Umfangs- und Dampfgeschwindigkeit. Infolgedessen entstehen am Ende der Stufe auf verschiedenen Durchmessern verschiedene Drücke. Dem schädlichen Einflüsse dieser ungleichmäßigen Drücke sucht man in bekannter Weise durch Verdrillen der Schaufeln entgegenzuwirken. In einer Turbine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Abnahme des Druckes von innen nach außen, und zwar dort, wo ein Teil des Dampfes zur Drosselung entnommen wird, nützlich, denn sie vermindert den Drosselverlust. Man wird also die Schaufel so verwinden, daß eine Druckabnahme von innen nach außen gewährleistet ist.

Die Mittel zu diesem Zwecke sind die denkbar einfachsten: Es genügt nämlich, die voider Entnahmestelle liegenden Schaufelreihen nicht oder weniger zu verwinden, als es die normale Turbine erfordern würde. Die äußeren Schaufelteile verarbeiten dann entsprechend ihrer höheren Umfangsgeschwindigkeit selbsttätig ein größeres Gefälle. Als wesentlicher Unterschied gegenüber bekannten Ausführungen ist zu erwähnen, daß diese Gefällverteilung ohne Hilfe von irgendwelchen ringförmigen, in der Beschauflung angeordneten Trenn- und Führungswänden bewerkstelligt wird.

Die Dampf entnahme braucht nicht auf den Übergang zur letzten Stufe beschränkt zu sein. Es wird in vielen Fällen vorteilhaft sein, den Dampf in mehreren Stufen zu !entnehmen, wie beispielsweise in Abb. 3 dargestellt ist. Die Bezeichnungen dieser Abbildung stimmen mit ' denen in Abb. 2 überein.

Claims

Patentansprüche:

i. Kondensationsdampfturbine für große Abdampfmengen, bei der ein Tiedl des Dampf stromes oder mehrere Teile vor der letzten Stufe oder den letzten Stufen in den Abdampfraum gehen, während der Rest in der letzten Stufe oder den letzten Stufen auf den Kondensatordruck verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teilstrom oder die abgezweigten Teilströme (10 bis 30 o/_o der 1x0 durch die Turbine strömenden Gesamtmenge) auf dem Wege zum Abdampfraum durch eine Öffnung oder deren mehrere abgeführt werden, deren Gesamtquerschnitt .so bemessen ist, daß die abge- 11g zweigte Dampfmenge vom Druck der abzuführenden Menge auf den Druck des Abdampfes gedrosselt wird.
2. Kondensationsturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt auf dem Wege zum Abdampfraum durch auswechselbare oder

verstellbare Körper, ζ. B. Ringe, in seiner Größe den Vakuumverhältnissen entsprechend geändert werden kann.
3. Kondensationsturbine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck den für die Drosselstelle vorgesehenen Betrag durch die Form und Stellung der Turbinenschaufeln der letzten Reihe oder Reihen ohne Zuhilfenahme von ringförmigen Trenn- und Führungswänden schon innerhalb der Beschauflung annimmt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen