【Technischer Austausch zu Anlagentechnik】Anlagentechnik【Jede Woche eine Frage】20191125

Von diesem „Druckverlust“ habe ich zum ersten Mal gehört. Könnte es sein, dass der Dampfdurchsickerrausch dadurch entsteht, dass aufgrund eines Druckunterschieds im Dampfturbineninneren ein Teil des Dampfs nicht durch die Kanäle der Düsen und Laufräder fließt, sondern durch verschiedene Zwischenräume entweicht? Dadurch kann dieser Dampf nicht zur Erzeugung von Arbeit beitragen – was wiederum zu einem Verlust führt. Oder anders ausgedrückt: Der Dampfverlust entsteht dadurch, dass im Niedrigdruckbereich der Dampfturbinen der Dampf in einem feuchten Zustand ist. 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 und führt so zum Verlust von nutzbare Leistung. Zudem kann das Wasser die Läufer abtragen.

Welche sind die wichtigsten Verluste innerhalb einer Dampfturbine und was sind die Ursachen für diese Verluste? In den Turbinenstufen treten hauptsächlich Düsenverluste, Verluste durch die beweglichen Blätter, Verluste durch die Restgeschwindigkeit, Höhenverluste der Blätter, Keilformverluste, Teilverluste durch das zugeführte Dampfvolumen, Reibungsbedingte Verluste, Dampfdurchsickerverluste sowie Verluste 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 der Strömungsrichtung keilförmig. Infolgedessen ändern sich in unterschiedlichen Höhenlagen der Blätter der Abstand zwischen den Blättern, die Umlaufgeschwindigkeit sowie der Einströmwinkel. Dies führt dazu, dass der Dampfstrom gegen die Blätter prallt und Energie verloren geht. Zudem entsteht ein radialer Strömungsbereich, der weitere Energie des Dampfstroms verbraucht. 5) Ein Teil des Dampfverlusts entsteht durch den sogenannten „Blasverlust“, der auftritt, wenn die Laufräder durch Bögen ohne Düsen gelangen. Zudem entsteht ein Druckverlust, wenn die Laufräder von den nicht arbeitenden Bögen in die arbeitenden Bögen der Düsen übergehen. 6) Der Reibungsdruckverlust entsteht dadurch, dass das mit hoher Geschwindigkeit drehende 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 Zentrifugalkräfte Wirbel, was ebenfalls zur Verlust von nutzbare Energie des Laufrads führt. 7) Der Dampfdurchsickerverlust bezeichnet den Verlust an Dampf in der Dampfturbine, der dadurch entsteht, dass aufgrund von Druckunterschieden ein Teil des Dampfs nicht durch die Kanäle der Düsen und Laufräder fließt, sondern durch verschiedene Zwischenräume 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 der Dampf im Niedrigdruckbereich der Dampfturbine in einem 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 und führt so zum Verlust nutzbarer Energie. Zudem kann das Wasser die Läufer abtragen.

Der Dampfstoßverlust tritt in den Stufen auf, in denen nur ein Teil des Dampfs zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder von dem Abschnitt ohne Düsen in den Abschnitt mit Düsen bewegen, befindet sich zwischen den Laufrädern Dampf, der sich nicht bewegt. Der Dampf, der aus den Düsen austritt, muss zunächst diesen stillstehenden Dampf zwischen den Laufrädern vertreiben, um diese in Bewegung zu setzen. Dadurch verringert sich unweigerlich die Geschwindigkeit des Dampfs, der die Laufräder antreibt – was zu einem Verlust führt. Da diese beiden Dampfflüsse gegenseitig abstoßend wirken, wird dieser Effekt als Dampfstoßverlust bezeichnet.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von Zhongyuanren am 25.11.2019 um 17:25 bearbeitet. Aufgrund der hohen Drehzahl des Laufrads sowie des Druckunterschieds entsteht im axialen Spalt am Ausgang der Düsenanordnung ein Dampfleck. Am Anfang des Ausgangs der Düsenanordnung tritt hingegen ein Saugvorgang auf, wodurch der langsamere Dampf in die Strömungsbahnen der Laufräder gelangt und so die Hauptströmung gestört wird. Diese Verluste werden als Dampfdruckverluste bezeichnet.

Wenn die Laufräder erneut in den mit Düsen ausgestatteten Bogenabschnitt eintreten, muss der Arbeitsdampf zunächst den im Dampfkanal der Laufräder befindlichen Dampf zurückdrängen und ihn beschleunigen. Dadurch geht ein Teil der Energie verloren – das wird als Dampfdruckverlust bezeichnet

In einigen Dampfeinlassstufen fließt der aus den Düsen austretende Dampf nur durch die Kanäle einiger Antriebslaufräder, während die Kanäle der anderen Antriebslaufräder mit stehendem Dampf gefüllt sind. Wenn dieser Teil der Laufräder wieder in Richtung der Düse rotiert, muss der Hauptdampfstrom, der aus der Düse strömt, zunächst diesen stagnierenden Dampf nach außen drücken. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfstroms, was zu Energieverlusten führt.

In einigen Dampfeinlassstufen fließt der aus den Düsen austretende Dampf nur durch die Kanäle einiger Antriebslaufräder, während die Kanäle der anderen Antriebslaufräder mit stehendem Dampf gefüllt sind. Wenn dieser Teil der Laufräder wieder in Richtung der Düse rotiert, muss der Hauptdampfstrom, der aus der Düse strömt, zunächst diesen stagnierenden Dampf nach außen drücken. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfstroms, was zu Energieverlusten führt.

Der Dampfstoßverlust tritt in den Stufen auf, in denen nur ein Teil des Dampfs zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder von dem Abschnitt ohne Düsen in den Abschnitt mit Düsen bewegen, befindet sich zwischen den Laufrädern Dampf, der sich nicht bewegt. Der Dampf, der aus den Düsen austritt, muss zunächst diesen stillstehenden Dampf zwischen den Laufrädern vertreiben, um diese in Bewegung zu setzen. Dadurch verringert sich unweigerlich die Geschwindigkeit des Dampfs, der die Laufräder antreibt – was zu einem Verlust führt. Da diese beiden Dampfflüsse gegenseitig abstoßend wirken, wird dieser Effekt als Dampfstoßverlust bezeichnet.

In einigen Dampfeinlassstufen fließt der aus den Düsen austretende Dampf nur durch die Kanäle einiger Antriebslaufräder, während die Kanäle der anderen Antriebslaufräder mit stehendem Dampf gefüllt sind. Wenn dieser Teil der Laufräder wieder in Richtung der Düse rotiert, muss der Hauptdampfstrom, der aus der Düse strömt, zunächst diesen stagnierenden Dampf nach außen drücken. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfstroms, was zu Energieverlusten führt. Es wird als Druckverlust bezeichnet.

In einigen Dampfeinlassstufen fließt der aus den Düsen austretende Dampf nur durch die Kanäle einiger Antriebslaufräder, während die Kanäle der anderen Antriebslaufräder mit stehendem Dampf gefüllt sind. Wenn dieser Teil der Laufräder wieder in Richtung der Düse rotiert, muss der Hauptdampfstrom, der aus der Düse strömt, zunächst diesen stagnierenden Dampf nach außen drücken. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfstroms, was zu Energieverlusten führt.

Der Dampfstoßverlust tritt in den Stufen auf, in denen nur ein Teil des Dampfs zugeführt wird. Wenn sich die Laufräder von dem Abschnitt ohne Düsen in den Abschnitt mit Düsen bewegen, befindet sich zwischen den Laufrädern Dampf, der sich nicht bewegt. Der Dampf, der aus den Düsen austritt, muss zunächst diesen stillstehenden Dampf zwischen den Laufrädern vertreiben, um diese in Bewegung zu setzen. Dadurch verringert sich unweigerlich die Geschwindigkeit des Dampfs, der die Laufräder antreibt – was zu einem Verlust führt. Da diese beiden Dampfflüsse gegenseitig abstoßend wirken, wird dieser Effekt als Dampfstoßverlust bezeichnet.

In einigen Dampfeinlassstufen fließt der aus den Düsen austretende Dampf nur durch die Kanäle einiger Antriebslaufräder, während die Kanäle der anderen Antriebslaufräder mit stehendem Dampf gefüllt sind. Wenn dieser Teil der Laufräder wieder in Richtung der Düse rotiert, muss der Hauptdampfstrom, der aus der Düse strömt, zunächst diesen stagnierenden Dampf nach außen drücken. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfstroms, was zu Energieverlusten führt.

Wenn der Strömungskanal der Laufräder, in den kein Dampf gelangt, in den Bogenabschnitt eintritt, in dem sich die Düsen befinden, muss der mit hoher Geschwindigkeit aus den Düsen strömende Dampf das noch im Strömungskanal der Laufräder vorhandene Gas vorantreiben. Dadurch geht ein Teil der kinetischen Energie verloren. Außerdem entsteht aufgrund der hohen Drehzahl des Laufrads sowie des Druckunterschieds in dem axialen Spalt am Ausgang der Düsenanordnung ein Dampfdurchlass. Am Anfang des Ausgangs der Düsenanordnung tritt hingegen ein Saugvorgang auf, wodurch der langsamere Dampf aus dem Spalt in die Strömungswege der Laufradblätter gelangt und so die Hauptströmung stört. Diese Verluste werden als Dampfauststoßverluste bezeichnet.