【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラと、蒸気タービンと、コンデンサと、蒸気タービンを迂回してボイラから直接的にコンデンサへ通じたバイパス導管とを備えた蒸気パワープラントに関する。 本発明は特に、バイパス導管とコンデンサとの間の蒸気導入装置並びにこの蒸気導入装置内の２つの蒸気通流ダイヤフラムの第１の蒸気ダイヤフラムに関する。 【０００２】 【従来の技術】蒸気パワープラントのスタートアップ及びランダウン時、並びにパワープラントのシャットダウンにもとづく蒸気タービン負荷放出時に蒸気はボイラから蒸気タービンへ供給されない。 その理由は蒸気が多量の水を含んでおり、これによりタービンの翼配列を損傷せしめるおそれがあるからである。 その代わり、蒸気はボイラからバイパス導管と蒸気導入装置とを通して直接的にコンデンサ内へ誘導される。 この蒸気導入装置は蒸気がコンデンサ内で凝縮するのに先立って蒸気を膨張させかつ冷却するために役立つ。 バイパス導管を介して到来した蒸気は高い流速を有していると共に、６００℃までの温度を有している。 これに対してコンデンサ内の温度は４０℃である。 要するに、蒸気の温度並びに速度は著しく降下させられなければならない。 このことはさらに、蒸気導入装置の構成部分が大きな温度勾配にさらされることを意味する。 【０００３】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ 会社の文献第ＣＨ‐Ｔ０８０２７３号によれば、バイパス調整弁の下流にはコンデンサ内に配置された２段の蒸気導入装置が接続されている。 この蒸気導入装置の第１段は蒸気通流ダイヤフラム、要するに円錐台形状の孔あきダイヤフラムから成り、この孔あきダイヤフラムを通して熱い蒸気流がスプレーされ、かつファン‐アウトされる。 孔あきダイヤフラムの後方で蒸気は膨張室又は冷却室内に流入する。 この場所で蒸気は、ファン‐アウトされた蒸気流内に複数のノズルを介して噴入された冷えた復水により冷却される。 蒸気導入装置の第２段内で、蒸気は第２の孔あきダイヤフラムを通流する。 この第２の孔あきダイヤフラムにより蒸気はコンデンサネック内で、かつコンデンサの冷却管にわたり分配される。 【０００４】蒸気導入装置の第１段の孔あきダイヤフラムは複数の平たい構成部分から製作されており、要するに、円錐台の外套のための部分と、円錐の先端のための閉鎖部分と、バイパス導管の後端部に接続するための移行部分とから成る。 孔あきダイヤフラムの孔は円錐外套を形成すべきまだ平たい部分内へ穿孔され、次いでこの平たい部分が熱変形により円錐形にされ、かつ継合わせ溶接される。 次いで、円錐の先端のための閉鎖部分が円錐台に、かつ移行部分がバイパス導管の後端部に溶接される。 【０００５】多数の孔を備えた円錐の機械的な十分な安定度を得るためには壁厚が比較的厚肉でなければならない。 しかし、壁厚が厚肉であるほど熱応力も大きい。 上述したように、この孔あきダイヤフラムは著しく大きな温度勾配にさらされている。 要するに稼動中、孔あきダイヤフラムの一方の側から他方の側への著しい温度勾配は壁厚が厚肉である場合にはそれ相応に大きな熱応力を招き、このことにより、材料内に亀裂の可能性を生じる。 熱変形時ですら小さな亀裂を形成する可能性があり、この亀裂が後々運転中に増大し、最終的には材料破損のおそれを生じる。 このような亀裂又は破損のおそれによりパワープラントの運転信頼性が損なわれる。 それというのは、パワープラント全体のシャットダウン下での修理によってしか孔あきダイヤフラムの損傷が修復されないからである。 さらに、孔あきダイヤフラムのコスト的に不経済な製作も欠点である。 一面においては、複数の個々の部分の製作とそれらの組立時の溶接作業とが加工費用増大及びコスト増大を必要とする。 他面において、円錐へ変形する際に、穿孔された孔のジオメトリにゆがみが生じ、従って場合により後加工の必要を生じる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述の従来技術に対比して耐熱強度の改善により、運転信頼性を向上せしめると共に、加工費用及びコスト増大を削減せしめるような、蒸気パワープラントのバイパス導管内の蒸気導入装置のための孔あきダイヤフラムを提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれば、請求項１に記載したように、ボイラからコンデンサへ案内されたバイパス導管を備えたパワープラントにおける蒸気導入装置であって、その場合、蒸気導入装置が、コンデンサネックの手前でバイパス導管内に配置されており、かつ冷却室と、この冷却室の始端部のところの第１の孔あきダイヤフラムと、この冷却室の後端部のところの第２の孔あきダイヤフラムと、冷却室内へ冷えた復水を噴入するための複数のノズルとを備えている形式のものにおいて、孔あきダイヤフラムが球形のただ１
つの部分から成ることにより解決される。 【０００８】 【発明の効果】この形式の孔あきダイヤフラムの主たる利点は孔あきダイヤフラムの機械的な安定性と耐熱強度とが向上し、ひいては得られる蒸気導入装置の運転信頼性が向上することにある。 このことにより、修理なしに蒸気導入装置の比較的長い運転時間が保証されるため、
パワープラント全体の運転信頼性も向上する。 【０００９】円錐形に対比して球形は機械的に安定である。 要するに本発明にもとづき選択された孔あきダイヤフラムの形状は従来技術に対比して機械的な安定性の向上を保証する。 形状による安定性の向上にもとづき、本発明にもとづく孔あきダイヤフラムは円錐形の場合に比して比較的薄い壁厚を有しており、しかも孔あきダイヤフラムのために必要な安定性が保証される。 薄い壁厚がもたらす別の利点は、温度勾配にもとづき生じる材料内の熱応力が小さいことにある。 このことにより、熱的な負荷能力が著しく向上し、孔あきダイヤフラムの破損のおそれが軽減される。 【００１０】本発明の有利な１構成では、それぞれの孔が、それぞれ最も近くに位置する孔に対して等間隔であるように、孔あきダイヤフラムの孔が配置されている。
このことにより、同様に孔あきダイヤフラムの均一な材料厚と耐熱強度が得られる。 【００１１】ただ１つの部分から成る球形の孔あきダイヤフラムは１プレス過程により製作される。 ワークは所望形状が得られた後に再度焼きなまされ、コントロール下で冷却されて応力除去される。 この製作法により、最終製品は最小の材料応力しか有しておらず、このことにより、運転中の孔あきダイヤフラムの熱的負荷能力が向上する。 【００１２】第２の利点は孔あきダイヤフラムの加工のためのコストが削減されることにある。 このことは、第１に、部品点数をただ１つの部分に削減したことにより、かつ加工ステップの数を削減したことにより得られる。 孔あきダイヤフラムの製作のためには１プレス過程しか必要でなく、かつ溶接過程はもはや不要である。 円錐形の孔あきダイヤフラムの場合のような閉鎖部分の別個の製作と組付けが不要であり、かつ特に孔あきダイヤフラムとバイパス導管の後端部との間の移行部分の製作と組付けが不要である。 球形の孔あきダイヤフラムは直状の縁部を有しており、この縁部の直径はバイパス導管の直径に適合している。 組付け時に孔あきダイヤフラムは別個に製作された移行部分を介在させることなしに直接的にバイパス導管の後端部に溶接される。 【００１３】さらに、孔あきダイヤフラムの孔の穿孔は孔あきダイヤフラムのプレス過程後にＮＣ機械により行われる。 従来技術におけるような孔の後加工はもはや不要であり、これにより、加工費用がさらに節約される。 【００１４】 【発明の実施の形態】次に、図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。 【００１５】図１は蒸気パワープラントにおける蒸気導入装置１の横断面を示す。 パワープラントの図示されていないボイラからバイパス導管２が蒸気導入装置１へ案内されている。 蒸気導入装置はコンデンサ９に接続されており、この場合、蒸気導入装置はコンデンサ９のコンデンサネック７内に突入している。 パワープラントのスターティングアップ又はランダウン時又は短時間のシャットアウト時に、ボイラから熱蒸気が５００℃以上の温度で矢印の方向にバイパス導管２を通して案内され、次いで蒸気導入装置１の第１の孔あきダイヤフラム３に衝突する。 蒸気は孔あきダイヤフラムの孔を通り、これによりファン‐アウトされる。 この孔あきダイヤフラムの役目は蒸気流を可能な限り著しく拡張せしめ、これにより、蒸気流を後続の冷却室４にフル充填させることにある。 冷却室４内には複数のノズル６が配置されており、
これらのノズルは冷えた復水を水滴の形で冷却室内へ噴入する。 この場所で蒸気は水との混合により冷却される。 この冷却に対して付加的に蒸気は冷却室４内で渦流により膨張させられる。 蒸気は冷却室４の後端部のところで第２の孔あきダイヤフラム８の孔８′を通される。
この第２の孔あきダイヤフラム８は半円筒形に成形されており、その場合、円筒は図平面内へ突入し、かつ図平面から突出する。 孔あきダイヤフラム８は、コンデンサネック７内の１平面内で管束１０にわたって、冷却された蒸気の均一な分配を生ぜしめる。 この平面から蒸気はコンデンサ９内へ吸い込まれて、管束１０内の冷却管で凝縮される。 【００１６】図２は本発明にもとづく第１の孔あきダイヤフラム３を詳細に示す。 この孔あきダイヤフラム３は本実施例ではかご状湾曲底部の形状を有している。 この形状は例えばドイツ工業規格第１８０１３号により公知である。 この形状の特徴は特に、球形の中央部にあり、
これにより、孔あきダイヤフラム３は高い機械的な安定性を有している。 それゆえ、この孔あきダイヤフラムは薄肉に形成されており、しかも所要の安定性を有している。 直状の縁部を備えたこのかご状湾曲底部は１プレス過程で製作される。 孔１２はプレス過程後に５つの軸線上で作動するプログラミング可能な孔あけ機械（ＮＣ）
により穿孔される。 この加工形式により、孔１２の軸線はそれぞれ同一焦点で交じわる。 孔１２のこの配向により、蒸気流の比較的均一なファン‐アウトが生じる。 かご状湾曲底部の直状の縁部１３は結合箇所１４のところで直接にバイパス導管２の後端部へ溶接される。 本発明にもとづく孔あきダイヤフラム３の孔１２の配列が図３
に示されている。 この配列の優れた点は、互いに隣合う孔１２の相互間隔がそれぞれ等しいことにある。 このことにより、孔あきダイヤフラム３の全面にわたる機械的な安定性が良好となる。 孔の座標はかご状湾曲底部の曲率と孔の所要直径にもとづいて計算され、かつ製作のために直接的にＮＣ機械に供給される。 【００１７】孔あきダイヤフラムが球形であることにより、孔あきダイヤフラムは円錐形の孔あきダイヤフラムに比して浅く冷却室内へ突入する。 このことの利点は、
復水ノズル６の停止後に復水導管６内に存在していて冷却室内へ落下する水滴が熱い孔あきダイヤフラムへ達しないことにある。 さもないと、このような水滴は局部的な熱ショックの原因となり、場合によってはこれにより生じる孔あきダイヤフラムの腐食の原因ともなる。 【図面の簡単な説明】 【図１】蒸気導入装置を介してコンデンサに接続されたバイパス導管を示す図である。 【図２】蒸気導入装置の本発明にもとづく孔あきダイヤフラムを詳細に示す図である。 【図３】本発明にもとづく孔あきダイヤフラムの孔のジオメトリを示す正面図である。 【符号の説明】 １ 蒸気導入装置、 ２ バイパス導管、 ３ 球形の孔あきダイヤフラム、４ 冷却室、 ５ 復水供給導管、 ６ ノズル（復水ノズル）、 ７ コンデンサネック、 ８ 第２の孔あきダイヤフラム、 ８′ 孔、
９ コンデンサ、 １０ 冷却管束、 １１ 冷却室の壁、 １２ 孔、 １３ 縁部、 １４ 結合箇所 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァクラフ スヴォボダ スイス国 ビルメンスドルフ リューティ シュトラーセ ７ |
