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Thermische Turbomaschinen mit verbesserter Schnellstart-Fähikgeit

IP.com Disclosure Number: IPCOM000032260D
Publication Date: 2004-Oct-28
Document File: 2 page(s) / 89K

Publishing Venue

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Abstract

A thermal turbine comprises several heat storage devices arranged externally to the turbine casing. Each device is in fluid connection with the turbine at a selected point along the fluid flow of the turbine working medium. The inner casing is segmented into individual spaces accordingly. The heat storage devices each attain, by forced convection, a temperature according to the selected points in the turbine. During turning mode of the turbine, the forced convection is continued and the rotor is flooded with air heated by the first heat storage device so that a constant temperature field of the stator as well as of the rotor is maintained. A turbine of this design may be started-up to full speed at accelerated rate without risk of transient stresses occurring in its rotor and other components.

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Thermische Turbomaschinen mit verbesserter Schnellstart-Fähigkeit 

Die Schnellstart-Fähigkeit von thermischen Turbomaschinen ist bekanntlich aus strukturmechanischen Gründen beschränkt. Dies reduziert die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerkes speziell unter heutigen, deregulierten  Marktbedingungen. Durch Anordnung von  externen Wärmespeichern lässt sich- speziell bei zyklischen Lastbedingungen- die Situation deutlich verbessern. 

Die Funktionsweise sei hier anhand einer 12-stufigen Luftturbine dargestellt (siehe einzige beigefügte Figur). Die Nenn-Betriebsbedingungen sind wie folgt:  Eintrittsdruck 80 bar, Austrittsdruck 1 bar, Eintrittstemperatur 600°C. 

Vom Temperaturfeld des Stators der Turbine, der sich unter Nenn- Bedingungen einstellt, wird ein  Abbild in diskreten Schritten genommen und in externen Wärmespeichern „abgelegt“. Im vorliegenden Beispiel erfolgt dies auf 4 strukturmechanisch festgelegten Temperaturniveaus: 526, 437, 310 und 190°C. Das Innengehäuse ist dazu entsprechend segmentiert. Die externen Wärmespeicher werden durch erzwungene Konvektion anhand von kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Ventilatoren „geladen“. Als kostengünstiges Füllmaterial für diese Feststoffspeicher kommt z.B. Sand oder Beton in Frage. Ihre Grösse richtet sich nach dem Lastzyklus.

Im Wellendrehbetrieb laufen die Ventilatoren weiter und sorgen so für eine weitgehende Konstanz des Temperaturfeldes am Stator. Um gleiches auch für den Rotor zu...