Browse Prior Art Database

Naben-Bypass fuer Abstroemgehaeuse

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010163D
Published in the IP.com Journal: Volume 2 Issue 11 (2002-11-25)
Included in the Prior Art Database: 2002-Nov-25
Document File: 1 page(s) / 55K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

Moderne Dampfturbinen muessen im Rahmen der vorgesehenen Einsatzgrenzen eine definierte Klemmleistung bei moeglichst geringem Waermeverbrauch abgeben. Da die Niederdruck (ND)-Endstufe einen massgeblichen Anteil an der Klemmleistung liefert, wirken sich alle Massnahmen, die die Leistung der ND-Endstufe beeinflussen, in der Regel spuerbar auf die Gesamtleistung des Turbosatzes aus. Ein wesentliches technisches Problem bei einer in ,,Hochaufstellung“ ausgefuehrten Maschine ist der Druckverlust in der ND-Abstroemung. Ein grosser Druckverlust fuehrt bei gegebenem Kondensatordruck zu einem vergleichsweise hohen Gegendruck am Endstufenaustritt und damit zu einer verminderten Leistungsabgabe der ND-Endstufe. Daher kann der Druck am Endstufenaustritt trotz wirkungsvollen Diffusors oberhalb des Kondensatordrucks liegen. Eine wesentliche Ursache des Druckverlustes ist der unguenstige Stroemungsweg, den der Abdampf nach Austritt aus dem oberen Segment der Beschaufelung nehmen muss. Hierbei wird der Abdampf in der Haube zunaechst stark umgelenkt und stroemt dann in dem Raum zwischen Haube und Innengehaeuse durch den Teilfugenquerschnitt zum Kondensator. Die resultierenden Stroemungsverhaeltnisse sind komplex mit stark dreidimensionalen Wirbelstrukturen (,,Wirbelzoepfe“). Die Stroemungsfuehrung aus dem unteren Segment ist dagegen wesentlich guenstiger, da der Abdampf direkt zum Kondensator stroemen kann. Bei einer Neukonstruktion werden uebermaessig grosse Druckverluste durch eine entsprechende Haubenauslegung vermieden. Ein wichtiger Parameter ist hierbei die Hoehe der Haube, die ein gewisses Mindestmass nicht unterschreiten darf. Da ein Grossteil des Massenstroms aus dem oberen Segment der Beschaufelung die freie Teilfugenquerschnittsflaeche passiert, ist zudem auf eine ausreichende Bemessung dieser Querschnittsflaeche zu achten. Bauartbedingt sind jedoch auch bei Einhaltung dieser Parameter die Druckverluste des Abdampfes aus dem oberen Segment der Beschaufelung prinzipiell groesser als die des Abdampfes aus dem unteren Bereich. Aeltere Anlagen, die mit einer neuen Beschaufelung versehen werden, weisen haeufig eine unguenstige Haubenkonstruktion auf. Hier koennen uebermaessige Druckverluste bisher nur durch aufwendige konstruktive Aenderungen der vorhandenen Hauben- bzw. Teilfugengeometrie verringert werden. Die konstruktive Ausfuehrung der ND-Abstroemung im Nabenbereich bietet bei gezielter Ausnutzung deutliches Potential zur weiteren Reduzierung des Druckverlustes: Zwischen der ND-Endstufe und der Diffusorinnenkontur kann ein Axialspalt vorgesehen werden, so dass die Diffusorinnenkontur erst in einem gewissen Abstand zur Endstufe beginnt. Zudem kann der Eintrittsdurchmesser der Diffusor-Innenkontur deutlich kleiner ab dem Nabendurchmesser der Beschaufelung ausgefuehrt werden. Aufgrund der asymmetrischen Druckverteilung im Diffusoreintritt stellt sich in diesem, „Naben-Bypass“ eine Ausgleichstroemung von oben nach unten ein. Hierbei wird jeweils im Nabenbereich oben Fluid entzogen und unten wieder zugefuehrt, dieses Fluid nimmt also nicht den verlustreichen Weg ueber die Haube durch den Teilfugenquerschnitt. Dies fuehrt zu einer vergroesserten Leistungsabgabe der ND-Endstufe.

This text was extracted from a PDF file.
At least one non-text object (such as an image or picture) has been suppressed.
This is the abbreviated version, containing approximately 50% of the total text.

Page 1 of 1

Naben-Bypass fuer Abstroemgehaeuse

Idea: Dr. Thomas Thiemann, DE-Muelheim

Moderne Dampfturbinen muessen im Rahmen der vorgesehenen Einsatzgrenzen eine definierte Klemmleistung bei moeglichst geringem Waermeverbrauch abgeben. Da die Niederdruck (ND)- Endstufe einen massgeblichen Anteil an der Klemmleistung liefert, wirken sich alle Massnahmen, die die Leistung der ND-Endstufe beeinflussen, in der Regel spuerbar auf die Gesamtleistung des Turbosatzes aus.

Ein wesentliches technisches Problem bei einer in ,,Hochaufstellung" ausgefuehrten Maschine ist der Druckverlust in der ND-Abstroemung. Ein grosser Druckverlust fuehrt bei gegebenem Kondensatordruck zu einem vergleichsweise hohen Gegendruck am Endstufenaustritt und damit zu einer verminderten Leistungsabgabe der ND-Endstufe. Daher kann der Druck am Endstufenaustritt trotz wirkungsvollen Diffusors oberhalb des Kondensatordrucks liegen.

Eine wesentliche Ursache des Druckverlustes ist der unguenstige Stroemungsweg, den der Abdampf nach Austritt aus dem oberen Segment der Beschaufelung nehmen muss. Hierbei wird der Abdampf in der Haube zunaechst stark umgelenkt und stroemt dann in dem Raum zwischen Haube und Innengehaeuse durch den Teilfugenquerschnitt zum Kondensator. Die resultierenden Stroemungsverhaeltnisse sind komplex mit stark dreidimensionalen Wirbelstrukturen (,,Wirbelzoepfe"). Die Stroemungsfuehrung aus dem unteren Segment ist dagegen wesentlich guenstiger, da der Abdampf direkt zum Kondensator stroemen kann.

Bei einer Neukonstruktion werden uebermaessig grosse Druckverluste durch eine entsprechende Haubenauslegung vermieden. Ein wichtiger Parameter ist hierbei die Hoehe der Haube, die ein gewisses Mindestmass n...