【Technischer Austausch zu Anlagentechnik】Anlagentechnik【Jede Woche eine Frage】20191120

In den Turbinenstufen treten hauptsächlich Dämpfungsschäden durch Düsen, Schäden durch die beweglichen Blätter, Schäden durch die Restgeschwindigkeit, Schäden aufgrund der Blatthöhe, Keilformbedingte Schäden, Schäden durch teilweises Einströmen von Dampf, Schäden durch Reibung sowie Dampfdurchsickern und Schäden durch feuchten Dampf auf. 1) Die Düsenverluste und die Laufradverluste entstehen durch den gegenseitigen Reibungskraftzwischen dem Dampfstrom, der durch die Düse und die Laufräder fließt, sowie durch die Reibung zwischen dem Dampfstrom und der Oberfläche der Laufräder. 2) Der Verlust durch überschüssige Geschwindigkeit bezieht sich darauf, dass der Dampf beim Verlassen der Laufräder noch eine bestimmte Geschwindigkeit besitzt. Diese Geschwindigkeitsenergie wird in dieser Stufe nicht genutzt, wodurch es zu einem Verlust in dieser Stufe kommt. Doch wenn der Dampfstrom in die nächste Stufe fließt, kann seine kinetische Energie teilweise von dieser nächsten Stufe genutzt werden. 3) Der Verlust durch hohe Blatthöhen entsteht durch Wirbel, die im Dampfstrom an der Wurzel und an der Oberseite der Laufradblätter entstehen. 4) Der Keilverlust entsteht dadurch, dass die Blätter in Form eines Rings entlang des Rands angeordnet sind. Dadurch wird die Querschnittsform des Strömungskanals keilförmig. Infolgedessen ändern sich in der Höhe der Blätter der Abstand zwischen den Blättern, die Umlaufgeschwindigkeit sowie der Einströmwinkel. Dies führt dazu, dass der Dampfstrom gegen die Blätter prallt und dadurch Energie verloren geht. Zudem entsteht ein radialer Strömungsfluss, der ebenfalls Energie des Dampfstroms verbraucht. 5) Ein Teil des Dampfverlusts entsteht durch den sogenannten „Blasverlust“, der auftritt, wenn sich die Laufräder durch den Bogenabschnitt bewegen, in dem keine Düsen vorhanden sind. Zudem entsteht ein Druckverlust, wenn sich die Laufräder vom nicht arbeitenden Bogenabschnitt in den arbeitenden Bogenabschnitt der Düse bewegen. 6) Der Reibungsdruckverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad durch Reibung mit dem umgebenden Dampf in Bewegung gesetzt wird. Dadurch geht ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads verloren. Zudem entstehen durch den Dampfstrom zwischen Trennwänden und Düsen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft Wirbel, was ebenfalls zur Verlust von nutzbare Energie des Laufrads führt. 7) Der Dampfdurchsickerrückgang bezeichnet den Verlust an Dampf, der in der Dampfturbine aufgrund von Druckunterschieden nicht durch die Kanäle der Düsen und Laufräder fließt, sondern durch verschiedene statische und dynamische Spalte entweicht. Dadurch kann dieser Dampf nicht zur Erzeugung von Arbeit beitragen, was zu einem Verlust führt. 8) Der Feuchtigkeitsverlust bezeichnet die Situation, in der sich im Niedrigdruckbereich der Dampfturbine Dampf im feuchten Zustand befindet. Das Wasser im feuchten Dampf kann nicht nur zur Erhöhung der Leistung beitragen, sondern verbraucht außerdem auch die kinetische Energie des Dampfs. Zudem wirkt es hemmend auf die Bewegung der Läufer ein, wodurch nutzbare Energie verloren geht. Zudem führt das Wasser dazu, dass die Läufer abgenutzt werden.

Der Blasverlust tritt nur in den Stufen auf, in denen ein Teil Dampf zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder an die Stellen ohne Düsen bewegen, können sie keine Arbeit leisten. Zudem müssen die Laufräder den Dampf mit sich drehen und ihn wie eine Luftpumpe nach außen befördern. Dadurch entsteht ein Energieverlust – dieser wird als Blasverlust bezeichnet. Der Reibungsdruckverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad durch Reibung mit dem umgebenden Dampf in Bewegung gesetzt wird – dabei wird ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads verbraucht. Zudem führt die Dampfflussrichtung zwischen Trennwänden und Düsen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft zu Wirbeln, was ebenfalls zur Verbrauch des nutzbaren Energie des Laufrads führt. Eine Dampfturbine ist eine drehende Anlage, die unter dem Druck von heißem, hochdruckigem Dampf mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Wenn die Hauptmaschine auf ihre Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt wird oder wenn die Last des Generators gering ist und somit weniger Dampf in die Turbine gelangt, bewirken die Blätter am Rotor durch ihre schnelle Rotation, dass die umliegende Luft in Bewegung gerät. Dadurch wird große Mengen an mechanischer Energie schnell in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch erhitzt sich die Luft sowie das Metall im Inneren der Zylinder stark – wodurch die Temperatur des Rotors sowie des Metalls in den Zylindern rapide ansteigt. Der Druckverlust durch Reibung ist proportional zur Länge der Laufräder sowie zum Kubus der Umlaufgeschwindigkeit. Deshalb sind die Druckverluste durch Reibung bei Rotoren niedrigen Drucks deutlich größer als bei Rotoren hoher und mittlerer Drücke. Die durch diese Reibungsverluste entstehende Wärme erhitzt den Durchflussbereich, wodurch die Dehnungsunterschiede zunehmen. Bei geringem Durchfluss ist dieser Effekt besonders ausgeprägt. Mit zunehmendem Durchfluss nimmt sein Einfluss allmählich ab. Wenn der Durchfluss einen bestimmten Wert erreicht hat, kann die durch Reibung im Lüftungssystem entstehende Wärme vollständig abgeführt werden. In diesem Fall verschwindet der Einfluss auf den Dehnungsunterschied.

Prinzip des Blasverlusts bei Dampfturbinen: Der Blasverlust tritt nur in den Stufen auf, in denen ein Teil Dampf zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder an die Stellen ohne Düsen bewegen, können sie keine Arbeit leisten. Stattdessen müssen die Laufräder den Dampf mit sich drehen und ihn wie eine Luftpumpe nach außen befördern. Dadurch geht ein Teil der Energie verloren – das nennt man Blasverlust. Der Reibungsdruckverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad durch die Reibung mit dem umgebenden Dampf in Bewegung gesetzt wird – dabei wird ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads verbraucht. Zudem führt die Dampfflussrichtung zwischen Trennwand und Düse unter dem Einfluss der Zentrifugalkräfte zu Wirbeln, was ebenfalls zur Verbrauch des nutzbaren Energie des Laufrads führt. Eine Dampfturbine ist eine drehende Anlage, die unter dem Druck von heißem, hochdruckigem Dampf mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Wenn die Hauptmaschine auf ihre Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt wird oder wenn die Last des Generators gering ist und somit weniger Dampf in die Turbine gelangt, bewirken die Blätter am Rotor durch ihre schnelle Rotation, dass die umliegende Luft in Bewegung gerät. Dadurch wird große Mengen an mechanischer Energie schnell in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch erhitzt sich die Luft sowie das Metall im Inneren der Zylinder stark – wodurch die Temperatur des Rotors sowie des Metalls in den Zylindern rapide ansteigt. Der Druckverlust durch Reibung ist proportional zur Länge der Laufräder sowie zum Kubus der Umlaufgeschwindigkeit. Deshalb sind die Druckverluste durch Reibung bei Rotoren niedrigen Drucks weitaus größer als bei Rotoren hoher und mittlerer Drücke. Die durch den Druckverlust entstehende Wärme erhitzt die Durchflussbereiche, wodurch die Dehnungsunterschiede zunehmen. Bei geringem Durchfluss ist dieser Effekt besonders ausgeprägt. Mit zunehmendem Durchfluss nimmt sein Einfluss allmählich ab. Wenn der Durchfluss einen bestimmten Wert erreicht hat, kann die durch Reibung beim Blasen entstehende Wärme vollständig abgeführt werden. In diesem Fall verschwindet der Einfluss auf den Dehnungsunterschied.

Der Luftverlust bedeutet, wie der Name schon sagt, dass das Laufrad den Dampf wie ein Lüfter voranbläst. Mit anderen Worten: Ursprünglich ist Dampf die Kraft, die das Laufrad in Bewegung setzt. Jetzt führt eine unzureichende Ausdehnung des Dampfs – sowohl aufgrund der Konstruktion der Düsen als auch wegen mangelnder Dampfparameter – dazu, dass die kinetische Energie des Dampfs nicht ausreicht. Stattdessen wird die kinetische Energie des Laufrads aufgenommen. Im ersten Stock wird von den Reibungsverlusten (Diskusverlusten) gesprochen. Es gibt viele Verluste innerhalb der Turbinenstufen – beispielsweise Blasverluste, Reibungsverluste, Feuchtigkeitsverluste, Leckagen usw

Es hängt von der Anzahl der Düsen sowie von Maßnahmen wie dem Einsatz von Schutzvorrichtungen ab. Durch Verringerung der Anzahl der Düsen sowie den Einsatz von Schutzvorrichtungen können die Lufteintrittsverluste verringert werden

Der Verdichtungsausfall tritt auf, wenn sich die Laufräder in den Abschnitten befinden, in denen es keine Düsen gibt. In diesen Bereichen übertragen die beweglichen Blätter die kinetische Energie des Dampfs nicht in mechanische Energie um. Stattdessen pumpen sie den nicht aktiven Dampf wie eine Luftpumpe von einer Seite zur anderen – dadurch wird Energie verbraucht und es entsteht ein Verlust. Prinzip: Der Luftdruckverlust tritt nur in den Stufen auf, in denen ein Teil Dampf zugeführt wird. Wenn sich die Laufradflügel an der Stelle befinden, an der es keine Düsen gibt, kann das Laufrad nicht arbeiten. Zudem muss das Laufrad den Dampf mit sich drehen, um ihn wie eine Pumpe auszustoßen. Dadurch entsteht ein Energieverlust. Die durch Reibung entstehenden Verluste beziehen sich auf den Widerstand, der entsteht, wenn das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad mit dem umgebenden Dampf in Berührung kommt und diesen dadurch zum Rotieren bringt. Dadurch wird ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads verbraucht. Zudem entstehen durch die Strömung des Dampfs zwischen Trennwänden und Düsen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft Wirbel, was ebenfalls zu einem Verbrauch der nutzbaren Energie des Laufrads führt. Zu diesem Thema: Es geht um die Anzahl der Düsen sowie um Maßnahmen wie den Einsatz von Schutzvorrichtungen.

Der Blasverlust tritt nur in den Stufen auf, in denen ein Teil Dampf zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder an die Stellen ohne Düsen bewegen, können sie keine Arbeit leisten. Zudem müssen die Laufräder den Dampf mit sich drehen und ihn wie eine Luftpumpe nach außen befördern. Dadurch entsteht ein Energieverlust – dieser wird als Blasverlust bezeichnet. Der Reibungsdruckverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad durch Reibung mit dem umgebenden Dampf in Bewegung gesetzt wird – dabei wird ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads verbraucht. Zudem führt die Dampfflussrichtung zwischen Trennwänden und Düsen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft zu Wirbeln, was ebenfalls zur Verbrauch des nutzbaren Energie des Laufrads führt. Eine Dampfturbine ist eine drehende Anlage, die unter dem Druck von heißem, hochdruckigem Dampf mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Wenn die Hauptmaschine auf ihre Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt wird oder wenn die Last des Generators gering ist und somit weniger Dampf in die Turbine gelangt, bewirken die Blätter am Rotor durch ihre schnelle Rotation, dass die umliegende Luft in Bewegung gerät. Dadurch wird große Mengen an mechanischer Energie schnell in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch erhitzt sich die Luft sowie das Metall im Inneren der Zylinder stark – wodurch die Temperatur des Rotors sowie des Metalls in den Zylindern rapide ansteigt. Der Druckverlust durch Reibung ist proportional zur Länge der Laufräder sowie zum Kubus der Umlaufgeschwindigkeit. Deshalb sind die Druckverluste durch Reibung bei Rotoren niedrigen Drucks deutlich größer als bei Rotoren hoher und mittlerer Drücke. Die durch diese Reibungsverluste entstehende Wärme erhitzt den Durchflussbereich, wodurch die Dehnungsunterschiede zunehmen. Bei geringem Durchfluss ist dieser Effekt besonders ausgeprägt. Mit zunehmendem Durchfluss nimmt sein Einfluss allmählich ab. Wenn der Durchfluss einen bestimmten Wert erreicht hat, kann die durch Reibung im Lüftungssystem entstehende Wärme vollständig abgeführt werden. In diesem Fall verschwindet der Einfluss auf den Dehnungsunterschied.

Proportional zur Länge der Laufräder und proportional zum Kubus der Umlaufgeschwindigkeit – daher sind die Verluste durch Reibung beim Blasen bei Rotoren niedrigen Drucks weitaus größer als bei Rotoren hoher und mittlerer Drücke. Die durch diese Reibungsverluste entstehende Wärme erhitzt die Durchflussbereiche, was wiederum zu einer Erhöhung des Dehnungsunterschieds führt. Bei geringem Durchfluss ist dieser Effekt besonders ausgeprägt.

Der Gebläseverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Laufrad durch Reibung mit dem umgebenden Dampf in Bewegung gesetzt wird – dabei wird ein Teil der nutzbaren Energie des Laufrads aufgebraucht. Zudem entstehen durch den Dampfstrom zwischen Trennwänden und Düsen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft Wirbel, was ebenfalls dazu führt, dass die nutzbare Energie des Laufrads verbraucht wird.

Hauptsächlich gibt es Verluste durch die Düsen, Verluste durch die beweglichen Blätter, Verluste durch die Restgeschwindigkeit, Verluste aufgrund der Blatthöhe, Keilformverluste, Teilverluste durch das zugeführte Dampfvolumen, Verluste durch Reibung beim Anblasen, Dampfdurchsickerverluste sowie Verluste durch feuchten Dampf.

In den Abschnitten, in denen keine Düsenblätter vorhanden sind, übt der Dampf keinen Antriebsdruck auf die Antriebsblätter aus. Stattdessen müssen die Antriebsblätter den Dampf zum Drehen bringen – wodurch ein Teil der Energie verloren geht； Außerdem entstehen an den beiden Seitenflächen der Bewegungsblätter Reibungsverluste durch den dort vorhandenen stillstehenden Dampf. Diese Verluste werden als Blasverluste bezeichnet.